（体现虚拟仿真实验项目建设的必要性及先进性、教学方式方法、评价体系及对传统教学的延伸与拓展等方面的特色情况介绍）

实验方案设计思路：

电力系统的供电设备通常都是处于运行状态，一旦投运，操作和检修的机会就很少，故障处理更是少之又少，特别是变电站里的设备。在电气工程相关专业的实践活动中，大部分院校仅仅是组织学生对发电厂、变电站等进行实地参观，同时配以现场技术人员的讲解，并没有对实际设备进行动手操作的实验内容，有的院校甚至都不具备实地参观的条件。而且大部分发电企业和变电站出于系统运行稳定性和工程操作安全性的考虑，一般不允许未经任何专业培训的学生进行实际操作。

如何实现变电站的模拟实际操作成为大部分高等院校亟待解决的关键性难题。随着科学技术的发展，很多新技术新手段也开始逐步用于变电站方面的实验教学，虚拟仿真实验就是很好的一种解决方案。500KV超高压变电站是电力系统的重要的一项组成部分，在我国的电力生产中占据着主导性的位置，它的运行状态直接影响着供配电使用的稳定性以及可靠性。超高压变电站设备先进、结构复杂、运行方式多样，运行人员需要了解、掌握、处理的信息量急剧膨胀。如果超高压变电站出现问题的话，将造成非计划停电，这将会直接影响到电力系统的运行安全，甚至也会造成供电设备的各项损坏。保障超高压变电站的运行安全是至关的重要。

本实验以500kV变电站仿真软件为基础，开发一套超高压变电站运行及故障分析虚拟仿真在线实验系统。

实验系统涵盖了完整的超高压变电站一二次设备三维模型和仿真模型，可以为学生提供真实、丰富的实际操作体验。实验课程采用由浅入深的递进式教学方法，包含设备认知、运行操作、故障分析三个模块。学生通过虚拟仿真在线实验，巩固所学基础知识，掌握运行操作技能，提高故障分析处置能力。具体包括：设备认知实验可以让学生们从变电站设备的外形认识开始，了解设备的功能用途，熟悉设备的主要技术参数涵义，了解设备安全运行所要做的相关试验方法，了解设备运行操作过程中所要进行的安全防护措施。运行操作实验可以促进学生正确理解操作顺序，倒闸操作的原理，理解潮流计算的原理，掌握变电站运行操作规范。故障分析实验可以促进学生理解接地故障的原理、培养学生理论联系实际，从故障现象排缩故障范围，鉴别故障性质，迅速定位故障点，提高故障分析处置的能力。

教学方法创新：

变电站的母线、主变压器、断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、电容器、电抗器等一次设备，保护装置、测控装置、录波器、状态监测系统等二次设备，学生基本很少有机会见到，接触实物少，基本不能识别设备整体或设备部件的名称，更少有机会进行操作训练。因此，对学生们不能直接开展具体工作任务的培训，必须增加认识设备的教学内容，在此基础上再开展运行操作和故障处理实验。

设备认知实验：在学习模式下，学生通过三维学习认识设备的构造、原理、技术参数等知识；在考试模式下，完成一定数量的题目后过关，完成相当数量关卡后即可通过设备认知的实验项目的考核。

运行操作实验：在学习模式下，系统自动提示操作注意事项和步骤，学生可以进行相关操作目标的训练；在考试模式下，完成规定数量的操作题目后过关，完成规定数量的关卡后通过运行操作的实验的考核。

故障分析实验：在学习模式下，系统自动提示判断故障的性质、缩小疑似故障的范围，准确定位故障点等技能。在考试模式下，完成一定数量分析实验项目后过关，完成规定的关卡后即可通过故障分析的实验项目的考核。

评价体系创新：

整个虚拟实验课程设计为3个实验，每个实验又分为学习模式和考试模式，成绩由学习成绩和考试成绩组成。学生登陆后，先选择需要做的实验内容，进入后选择“学习模式”，根据实验步骤完成该实验内容的学习，期间可以反复多次学习，以便能系统的掌握该实验的内容和知识点。学习完毕后，选择“考试模式”，系统会从题库中随机抽取实验项目，学生在实验截止时间前可进行多次实验，重复提交，系统会自动记录最高分。

对传统教学的延伸与拓展：

电气工程专业的课程最突出的特点是其教学内容中的绝大部分与实际工程应用有着紧密的联系。整体知识内容模块化、系统化地体现在工程实践操作中的方方面面。

然而传统教学的主要手段是课本加板书的模式，或者是口头讲授配以多媒体课件演示的形式。课程的知识点是通过大量复杂抽象的科学术语描述以及相应的电气主接线图来进行讲解。这使得学生很难将所学知识与实际电气设备联系在一起，存在对课程内容认识不透彻、理解不深刻、掌握不牢固的现象。传统的教学手段难以培养起学生的学习兴趣，而且往往使得学生在经过理论学习之后仍无法真正做到学以致用。

本虚拟仿真实验系统采用三维仿真技术，通过三维和二维系统配合，完整再现了超高压变电站的全貌。在此基础上，由浅入深的设置了3个层次的实验项目，学生们可以在三维场景中遨游，具有良好的人机交互界面，体现出形象易懂，操作简单等优点。通过计算机仿真操作实现模拟相应动作下变电站电气一次设备及二次信息的变化情况，以进一步加深对课程知识的理解，大大激发了学生的学习兴趣。不仅可以减轻教师的教学劳动强度，同时也使得课堂教学实现了以前传统的口授加课本模式难以达到的良好效果。

本虚拟仿真实验是训练学生能够观察实际现象、分析以及解决实际问题的能力的重要教学手段，能有效地提高学生的学习效果及实际应用能力。其最终目的是培养学生工程实践能力和创新能力，为今后工作技能的提高打下坚实的基础。