洛阳理工开元校区建筑

班级：B1208** 学号：B120802** 姓名：***

摘 要：建筑师梁思成曾经说过;建筑是凝固的艺术。我们需要拿出品茶的耐心来品味建筑，越品越发现其中韵味深厚。在真正的建筑师眼中建筑不仅仅是用来居住的框架结构，而是件艺术品，是他们心爱的孩子。他们用心建造建筑，通过建筑你可以看到一个建筑师的精神，

所以建筑是建筑师精神的表达。

关键词：风景 文化 人文 历史

洛阳理工学院坐落于中国优秀的旅游城市、国家级制造业信息化示范城市、历史文化名城、八大古都之一的河南省洛阳市。20xx年3月28日经国家教育局批准，在洛阳工业高等专科学校与洛阳大学的基础上合并组建而成。学院始建于19xx年，是一所以工学为主，兼有理学、管理学、文学、经济学、法学、教育学等学科的省属普通本科院校。学院坚持“以人为本，质量兴院”，注重提高教学和科研水平，形成了以工学的建筑材料工程和人文科学的历史文化研究为主的办学特色。全院现有全日制普通在校生2.68万人，共设置17个系9（部）和国家教育学院、示范性软件职业技术学院、继续教育学院共78个专业。近几年来，学院获奖无数，坚持与多个国家的学校合作办学，向社会输入了大量人才。洛阳理工正一步步走向成熟，为建设成一所特色鲜明的教学型优质本科院校而努力奋斗。

1.大门

东大门——“天健门”，作为学校的主大门，是学校人流车流的主要出入口，是主要车辆及外部人员来访的必经之道，也是重要的校园建筑景观。东大门的设计主要考虑到学校的整体构建，体现学校建筑特有的文化风采，体现典雅庄重的建筑特色，使大门及重点景观（图书馆九九广场及主体建筑群）成为洛阳一景，在大学城建筑中独树一帜。建筑的形式为开放式，在建筑造型及材料选用上考虑以中国古典建筑符号及洛阳特有的厚重文化底韵为主并吸收现代建筑简洁明快的表现手法。

南大门（开阳门）及配套设施。六根红色混凝土柱子支撑着这个类似古物，门前坐落着气势磅礴的狮子，露着那锋利的牙齿，一丝不苟的看护着这个大门们

墙上镌刻着鼓舞人心的故事。许慎的《说文解字》司马迁的《史记》等等路过此门时又回到古代让人感觉到又回到古代，身临其境。史籍记载，汉代太学，建于洛阳的开阳门外。位于开元大道上的洛阳理工学院南门，便以开阳门命名。开阳门采用典型的“新汉风”建筑风格，高台基、红柱身、粉墙灰瓦、重檐四阿屋顶。中间开阔、两厢紧凑的五开间布局，气魄大方。依照汉例，屋内壁的东西墙上饰有四幅雕刻。除传统的苍龙、白虎、朱雀、玄武“四灵”之外，又配加了中国历史上与洛阳有关的“四名人”，分别是编撰《说文解字》的许慎、发明造纸术的蔡伦、制造地动仪的张衡和撰写《史记》的司马迁。显得古色古香、典雅大方，在周遭连绵不断的现代建筑中，卓尔不群，格外醒目，成为洛阳大学厚重文化的一个标志。

2.图书馆与教学楼

图书馆拥有独特的造型和寓意，特倾注了和谐的文化理念。图书馆整体呈圆弧形，弧度为210度，环抱着直径68.4米长的中心广场，圆弧的一侧则是通过连廊连接的错落有致的教学楼。图书馆、高空连廊和教学楼组成的建筑群共同勾画出独特的和谐寓意：开启智慧宝库的金钥匙。正如我们所看到的，教学楼是“钥匙齿”，而弧形的图书馆正是“钥匙柄”，都带给我们无尽的启示。图书馆共五层，当你走进广场中央，你会感到图书馆的宏大与壮观，它犹如环抱的双手，把你紧紧包括在知识的海洋。踏上38米长的大台阶，直接进入了二层的主入口，楼梯分列两边，各类书库排列在弧形的两端，各层之中也有走廊，特别是在四层，走廊上设有座椅，可供同学们休息之用，四层高柱廊围绕广场形成强烈的向心感。图书馆整体大致对称，楼梯、厕所、书库、走廊安排尽善尽美。图书馆的设计把数学与艺术统一相结合，更增添了它的迷人色彩。

经过三十又一年的发展，教学楼、实验楼、学生公寓、教师住宅、亭廊，一座座新颖大方、美观实用的建筑如雨后春笋般拔地而起，大明湖曲回路转，碧波荡漾，太学广场承太学之余绪，闪历史之灵光。

作为教育一方，传承文化的教学楼，它有着更加深刻的寓意。教学楼B楼（又名逸夫教学楼），该楼为五层框架结构，建筑面积8446平方米投资820万元，工程于20xx年九月开工，20xx年七月完工，20xx年九月投入使用；在设计风格上，

逸夫教学楼简洁经济，线条明快，室内敞亮，布局合理；在安全性能上，按照七级抗震标准设计，完全符合相关要求。内设有阶梯教室、自习室等均配备有多媒体暖气等优越的条件，B楼4楼同时也是整个学校唯一的一个可供学生上机、查阅资料的好去处，整个教学楼的设计从学生出发，一切以学生为主，大门是整个挡风墙组成，同时在连廊上、教学楼内部都有通向外面的通道，安全系数相当高，楼梯采用双向设计，避免了上下课时的拥堵，层与层之间都有公告板，以便学生更好地了解到学校的最新动态。教学楼A、B、C、D建设基本相同，与B楼相比，教学楼C楼（工程管理系），可提供各类教室49个，能容纳2000名学生学习。 教学楼D楼工程被评为河南省教育系统优质校舍工程。连接图书馆和四栋教学楼之间的连廊，框架结构三层（局部二层），建筑面积2700平方米，20xx年五月开工，20xx年三月竣工。它的建成，不仅能更好地满足学生学习、生活的需要，为师生在教学楼之间工作、学习提供便利。将教学楼与图书馆连为一体，构成了一把开启学生智慧的“金钥匙”，从而为我校再添一道亮丽的风景线。四个教学楼之间还有三个独立的教室，分别为立雪堂【1】、鹿鸣堂【2】、子衿堂【3】，更增加了学校浓厚的文化气息。

同时，学院也拥有四座实验楼，实验楼A楼。该楼是集校区网络中心、计算机中心、电子电工实验及教学为一体的综合性建筑，框架结构五层（地下一层为人防工程），是我校最大的一栋实验楼。该楼建成后，促进了校园网的建设速度，充分发挥了电教中心的教学功能，使我校的教学手段更为先进，为学校的教学、科研工作提供了坚实基础。实验C楼。该楼是一座集机械专业实验、实习及公共外语实验、教学等功能为一体的综合性实验大楼。该建筑设计为4层框架结构，建筑面积4388平方米，投资400万元。设有机械类实验室、加工实习车间等各类专业实验室10余个、计算机辅助设计等实验室6个、公共外语语音室5个。建筑外观设计延续已建成的3栋实验楼的建筑风格，外观朴实，内部装修简洁。此项工程被评为省级文明工地、洛阳市优质工程——“牡丹杯”工程。 整个广场东西长约60米，面积近4000平方米，铺地材料采用分色仿天然石材广场砖，纪念台外围采用花岗石装饰，明儒生平碑采用褐色花岗石镶嵌。

作为城市景观水系输水设施的洛南总干渠从校园中间穿流而过，为校园规划增加了灵动的元素，使学校总体规划的“大水面”、“大空间”的格局具备了得

天独厚的条件。西安建筑科技大学和华南理工大学所做的两期规划方案都对水面的利用做了大量文章，可以说水系景观石规划的精髓。

为了利用好天然的好资源，为校园营造一个天然的景观，经洛阳市水利局批准，学校从19xx年开始，分三期（一期改造综合实验楼到大明桥段、二期改造图书馆到东围墙段、三期改造校区全长）投资对干渠进行整修硬化和局部改到扩大，形成渠道和湖面结合的水面景观，使图书馆及规划建设的艺术教学楼和实验楼在北方地区高校中形成独特的是按建筑群。渠道改造的同时也为学校的绿化喷灌系统提供了充足的水源。

所谓山有厅、水有桥，校园里的桥也是各个巧夺天工。穿梭而过的大明渠因势被改造成两个人工湖。东曰大明湖，西曰琵琶湖。横跨两个湖建的桥有九座。自东向西依次是明德桥、春咏桥、大明桥、修远桥、行知桥、汉韵桥、秋颂桥、唐风桥、亲民桥。明德桥、修远桥、行知桥、亲民桥因路取名，其意自明。春咏桥横跨大明湖，秋颂桥横跨新月桥，皆为曲桥。春咏桥在东，东属木，故曰春；秋颂桥在西，西属金，故曰秋。春咏秋颂，夏弦东歌，乃中国文人之盛事。寄意洛阳理工学院年年岁岁，书声琅琅，永颂不绝。

沿教学楼前草地走，是学院又一特色园地——文萃园。其设计方案结合西安建筑科技大学总体规划的基本风格，把纪念主题、仿古壁画、园林景观等犹记得融合一体。

文萃园占地近百亩，主要用儒学苑和百卉苑组成。文萃苑的核心是儒学苑。孔子铜像背靠翠屏山，面向图书馆，连同刻有《大同篇》铭文的基座，总高6米，铜像是有孔教学院院长汤恩佳先生捐赠的。另外还有“二程”的铜像。“二程”是中国儒学的重要传承者，有他们开办的“理学”是中国历史上重要的学派，“二程”的大部分人生在洛阳度过，因此他们的学说被命名为“洛学”，为纪念这两位在河洛大地上的文化巨人，20xx年2月24日，在孔子铜像南侧又树立了仍有汤恩佳捐赠的连基座高达5.8米的大儒程颢的铜像，20xx年4月24日，在孔子铜像和程颢铜像之间又树立了连基座高达5.7米的大儒程颐的铜像。打入铜像底座采用花岗岩材料贴砌，广场采用花岗岩铺地，雕像呈弧形依次排开。壁画采用了仿汉代画像砖雕的手法雕刻了几个著名的历史典故，简单介绍了儒学使在中华文明史上的发展，给人以启迪。。长廊的设计采用古典园林的表现特征和现

代解构框架，让人畅游历史长河的同时，沉醉在鸟语花香之中和诗情画意之中，给人以美的享受。连接各个园林之间的是鹅卵石铺就的人行小道，古典的花卉、动物、文字图案点缀其间，让人在观景的同时身心得以放松。

3.九九广场

图书馆的正前方便是九九广场，因其19xx年12月26日建成，并且喻指九九皆为阳数，寄意理工学院昌盛久安，久久也。最具代表意义的仿古壁画、园林景观等的是太学广场，太学广场，20xx年1月，在校园中心区辟地10余亩，筑设连廊，竖文史碑，辟为广场。在广场上的众多景观中，《辟雍碑》最为引人注目，《辟雍碑》俗称《太学碑》，因此，广场取名太学广场。中国古代教育多是设坛临教。广场正中的高坛正是秉承此意。高坛起地五层，由方圆两种图形构成。“5”含有东西南北中之意，方圆乃指天方地圆，希望天下英才共集此处。坛上罗列绿树，取意“十年树木，百年树人”。整个广场东西长约60米，南北宽约55米，面积近4000平方米，铺地材料采用分色仿天然石材广场砖，纪念台外围采用花岗岩装饰，明儒生平碑采用黑色花岗岩镶嵌。

4文萃苑

在九九广场的的旁边便是文萃苑，主要有儒学苑和百卉苑组成，文萃园的核心是儒学苑。一个小广场上竖立着几个大石像，位于其中的孔子铜像背靠翠屏山，面向图书馆，连同刻在《大同篇》铭文的基座，总高约六米。铜像是由香港孔教学院院长、洛阳大学东方文化研究院名誉院长汤恩佳先生捐赠的。“二程”是中国儒学的的重要传承者，由他们开创的“理学”是中国思想史上的重要学派，他们的学说被命名为“洛学”。在20xx年2月24日，在孔子铜像南侧，又树立了大儒程颢的铜像，由我校出资，并在孔子铜像和程颢铜像之间，又树立了大儒程顾的铜像，铜像连同基座总高约5、7米。同时，百卉苑栽有成片的碧桃花、梨花、樱花等；西有自南向北的问礼路；南有树木葱郁的翠屏山，与大明湖北岸的锦屏山遥遥相对；北有争奇斗艳的的牡丹圃。最宜人之处还属百卉苑中的牡丹圃各色牡丹竞相开放，与放射状的草坪和四季观赏花木相映成趣，把洛阳的文化精髓、深厚的历史底蕴和洛阳的城市形象及雍容华贵的牡丹花如沐春风般带给人们美的享受。而竖立在百卉苑中的李凖先生半身铜像是洛阳理工一个标志性文化景

观，作为当代著名文学家。李凖先生的代表作有《李双双小传》《黄河东流去》等小说及电影剧本，其作品影响了几代人，他以其平实的文风和中原人特有的人格魅力成为一代文学巨匠。李凖先生纪念碑已成为洛阳理工的人文名片和师生敬仰的圣地。如今学校重大活动和外事接待都要到此瞻仰。

5.河流与桥梁

大明湖。总占地面积约20亩。根据西安建筑科技大学所做的校区总体规划，

环绕图书馆外围而过的大明渠加宽、硬化处理，命名为“大明湖”，湖面最宽处70余米，平面呈双渐开线形成的螺号状，又类似中国古代的太极图。湖水来自洛河，常年流动。有水自然就离不开桥的辉映，小桥流水，总是让人百看不厌。更平添一种如诗如画的意境。大明湖与校区通过九座桥有机相连。整条河道贯穿校园，桥梁按照历史顺序及道路分别命名为：明德桥、春咏桥、大明桥、修远桥、行知桥、汉韵桥、秋颂桥、唐风桥、亲民桥、并镌刻有取自《道德经》、《大学》等文章的铭文，寓意教育学子刻苦学习、以德治学、报效社会。

结束语

虽然我们学院并不是很大，但它里面的建筑还是很不错的，总的来说，学院

的建筑风格与学院的性质还是很搭配的。

开元校区的建筑可以说是数不胜数，但这些，足以说明我的母校是多么的强

大！虽然我的叙述仍不及她的万分之一，只有亲身来到此处，才能领略到洛阳理工大学西校区的雄伟壮观！

参考文献：

【1】丁大钧、蒋永生主编 土木工程概论第二版 中国建筑工程出版社20xx年9月第十七版印刷

【2】杨晓塘主编，吴大贤、贾小明副主编 洛阳大学校园文化览胜20xx年5月12日出版 中国深港彩印

【3】王兴堂主编 洛阳大学史 中国三峡出版社 20xx年9月印刷

专业：工程管理班级：B120802 姓名：孟伟伟 学号：B12080213

日期：20xx年12月23日

第二篇：洛阳理工学院毕业论文

洛阳理工学院毕业设计（论文）

电力系统继电保护网络课程制作

摘 要

科技的高速发展促使职业教育必须加快其改革的步伐，如何开发能激发学生 兴趣，提高教学效率的多媒体课件，达到创新教育和素质教育的目标，这是一个 值得研究的问题。

本论文主要讲述开发《电力系统继电保护》课程多媒体课件，在教学理论的指导下，分析了《电力系统继电保护》的课程特征以及目前面临的教学现状，有效的探索了目前的多媒体教学模式，并在文中对多媒体课件的开发过程及其涉及到的相关技术问题作了详细的说明，所开发的多媒体课件在推动教学改革，提高教学质量方面起到了积极作用。

以Author ware为平台，结合AutoCAD, Photoshop和Flash等应用软件开发的继电保护多媒体教学课件,将复杂的继电保护设备、电路接线及工作原理以声音、图像、图形和动画等形式表现出来,有助于深入理解课程内容,也为远程教学提供了极大的方便。

关键词：电力系统继电保护，网络课程，多媒体课件

I

洛阳理工学院毕业设计（论文）

Execution of multimedia teaching courseware

in power system protection

ABSTRACT

The rapid development of science and technology promotes the reform of vocational education. It is worth studying the development of a multimedia courseware which can stimulate students’ interest, and improve teaching efficiency to achieve the goal of innovation and quality education.

This paper focuses on the development of the multimedia courseware Power System Protection. Under the guidance of teaching theories, it analyzes the situation and the characteristics of this course, studies the multimedia teaching mode effectively, and explains the technical problems in the development process of the multimedia courseware. The positive role of this multimedia courseware will be shown on the promotion of teaching reform and the improvement of teaching quality.

Using Author ware as software platform and combining AutoCAD, Photoshop and Flash, multimedia teaching courseware of power system protection would be realized. Then the difficulties of teaching in protection, such as complicated devices, secondary circuit, principle of protection could be handled in different forms, in which multimedia authoring would be applied as voice, image, figure and cartoon. The multimedia teaching courseware is propitious to comprehension of primary teaching content, especially to remote teaching.

KEY WORDS: Power System Protection，Web- based course，Multimedia courseware

I

洛阳理工学院毕业设计（论文）

目 录

前 言 .................................................................................................. 1

0.1 研究本课题的目的和意义..................................................... 1

0.1.1 网络教学与传统教学的比较....................................... 1

0.1.2 网络课程设计的意义................................................... 2

0.2 网络课程发展的现状及趋势................................................. 3

0.2.1 国内外网络课程的发展现状....................................... 3

0.2.2 网络课程的发展趋势................................................... 3

0.2.3《电力系统继电保护》教学现状................................. 4

0.3 本课题研究的来源及主要内容 ............................................. 5

第1章 网络课程设计制作的基础知识............................................. 6

1.1 网络课程的概念及组成......................................................... 6

1.2 网络课程设计的指导思想..................................................... 6

1.3 网络课程设计基本原则......................................................... 8

1.3.1 合理利用软件工具....................................................... 8

1.3.2 内容表现具有针对性................................................... 8

1.3.3 体现个性与加强协作................................................... 9

1.3.4 体现连贯性与整体性................................................... 9

1.3.5 体现共享性与开放性................................................. 10

1.4 网络课程开发的一般步骤................................................... 10

1.5 多媒体课件制作的软件工具及语言 ................................... 14

第2章《电力系统继电保护》网络课程设计................................. 16

2.1《电力系统继电保护》教学需求分析 ................................. 16

2.1.1 学习需求分析 ............................................................ 16

2.1.2 教学内容分析 ............................................................ 16

2.2 多媒体课件的设计............................................................... 17

2.3 多媒体课件实例................................................................... 17

2.3.1 三段式电流保护原理简介......................................... 18

2.3.2 三段式电流保护课件制作......................................... 19

II

洛阳理工学院毕业设计（论文）

2.3.3三段式电流保护课件演示.......................................... 20

2.4 电力系统继电保护网络课程资源设计 ............................... 21

第3章 电力系统继电保护网络课程特色与存在问题 ................... 22

3.1 课程应用与维护................................................................... 22

3.1.1 课件运行环境需求..................................................... 22

3.1.2 课程的维护与拓展..................................................... 22

3.2 本论文的特点....................................................................... 22

3.3 电力系统继电保护网络课程可能存在的问题 ................... 24

结 论 ................................................................................................ 25

谢 辞 .................................................................................................. 26

参考文献 ............................................................................................ 27

外文资料翻译 .................................................................................... 30

III

洛阳理工学院毕业设计（论文）

前 言

“电力系统继电保护”是一门融合了电力系统基础、电力系统故障分析、模拟与数字电子技术、计算机技术和通信技术的交叉学科。《电力系统继电保护》又是一门理论性和技术性都很强的课程，其特点是概念抽象、理论复杂、知识点较多、课堂讲授难度大、不便于自学。因此，在教学过程中，不仅要求教师满足学生对理论知识理解的需要，同时又要培养学生应用理论分析解决问题的能力。

但是，传统教学模式在形式上过于呆板，方式上过于单一，并不能将一些设备：发电机、变压器、断路器等的内部结构，继电器、继电保护原理接线及装置的动作过程讲解清楚。对于继电保护课程中所涉及的复杂设备和抽象的原理，只凭老师语言难以描述，学生深入理解存在困难。虽然花费大量时间，却达不到预期效果，造成学习效率低下。如果利用继电保护多媒体教学课件等辅助教学资料：达到事半功倍的教学效果

现代多媒体技术充分利用声音、图像、动画、视频、文本等手段，生动、具体、形象地讲述继电保护的原理、构成、实现方法和工作过程，将学习中难以理解的部分合理的表现出来。通过增加学习的透明度、直观性及趣味性使学生获得较好的学习体验，从而提高学习培训的效果与效率。

随着多媒体技术的发展，越来越多的学校和教师开始以多媒体课件作为辅助教学的有效手段。它用多种媒体的信息从视觉、听觉上刺激学生，从而把原本枯燥、抽象的教学内容演变成生动形象的图像、动画等，激发了学生学习的兴趣，从而提高了学生学习效率。对学校和教师而言，提高了教学质量，突破了传统教学方法的限制，影响和改变了固有的教学过程，教学效果得到了显著改善。

0.1 研究本课题的目的和意义

0.1.1 网络教学与传统教学的比较

传统教学历经沧桑，教学形式由师傅教徒弟的方式逐步演变成以学校为载体进行传授的方式，这极大地提高了教学效率。但从教学效果上来看，

1

洛阳理工学院毕业设计（论文）

却失去了师傅教徒弟的方式的优越性[1]。

首先表现在教学方法上，传统的课程教学以单向灌输为主，学生被动的接受知识，抑制了学生的个性发展和创新能力的培养，而且教学中的交流与互动仅仅发生在人际之间，缺少学生和书本教材间的互动；其次表现在教学的组织上，传统的课堂教学只能在固定的教师，在固定的时间，传授给固定的人员，教学的一切因素都有固定的属性，显得呆板、笨拙；最后表现在教学环境上，传统教学的授课环境就是课堂，这就导致学习者的学习是封闭式学习，缺乏与外界的交流和学习资料的获得。

随着网络技术的发展，多媒体课件的出现，弥补了传统教学形式的不足，它可以从认知理论出发，分析教学活动的各种形式，针对不同类型的知识激发学生的热情和兴趣，将一些平时难以表述清楚的教学内容，通过实验演示、情境假设、交互练习等方式，生动形象地展示给学生。学生通过视觉、听觉等多方面参与，更好地理解和掌握教学内容，培养了学习的兴趣，活跃了课堂气氛，同时也扩大了学生信息获取的渠道，减轻教师繁重的重复劳动，从教与学两方面提高了教学质量。

0.1.2 网络课程设计的意义

网络课程教学讲教学方式从传统的封闭式教学转变为现代的开放式教学。在课堂上，教师通过栩栩如生的虚拟电子元器件，定理、概念的动画演示，使抽象难以理解的问题变的容易和具体，提高学生学习的积极性与效率。同时，教师可以调用资源库中的动画、图片、典型例题等资源，不但节省板书的时间，还可以丰富教学方式，提高教学效果。

在校园网环境下实施网络远程多媒体教学，不仅能达到图文并茂、声像俱佳的交互式教学效果，学生课后可以观看教学的全部内容，查看网络上的教学资源以及在任意时间、任意地点回顾重温教学内容，复习和巩固有关的薄弱环节，同时也可以作为课堂教学的补充。同时还能充分利用和共享教学资源，有效地实施个性化教育，更多的实现教与学之间的沟通交流。

学生理论学习能力提高，就为接下来的实践奠定了基础，激发了学生动手的主动性。多媒体辅助教学作为课堂教学改革的一种手段，如今已得

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洛阳理工学院毕业设计（论文）

到越来越广泛的应用，所以如何开发和运用具有高品质，实用性强的多媒体课件，使其符合我校教学改革的要求，达到高职教育的培养目标，全面推进我校教育创新与发展，这具有十分重要的意义。

0.2 网络课程发展的现状及趋势

0.2.1 国内外网络课程的发展现状

随着网络技术的发展，越来越多的学校和教师开始以多媒体课件作为辅助教学的有效手段。它用多种媒体的信息从视觉、听觉上刺激学生，从而把原本枯燥、抽象的教学内容演变成生动形象的图像、动画等，激发了学生学习的兴趣，从而提高了学生学习效率。对学校和教师而言，提高了教学质量，突破了传统教学方法的限制，影响和改变了固有的教学过程，教学效果得到了显著改善。

从国外来看，美国等欧洲国家的多媒体教学已经发展成熟，并且已经成为了教学中一个重要的组成部分，许多教师都会采用 Director、Flash 等具有多媒体和演示功能的软件来辅助教学，他们强调采用“以学习者为中心”的教学软件。不但如此，许多大学还提供了网络教学体系，通过网上授课来进行教学活动[2]。

从国内看来，网络课程的建设已引起我国教育部门和教育专家、学者的广泛关注，进行了大量的研究、实践，并取得了一些阶段性成果。大部分课件的内容已经被编制好，具有了固定性和广泛性，它只针对于某一课程，但没有针对于某个特定的对象，缺乏严格的针对性。另外，一些多媒体课件只是课本的翻版，与文字教材配套，比较容易流通、发行，但是往往无法体现教师的教学风格和特点，这实际上只是一种电子读物，难以适应当前素质教育形势下的课堂教学活动[3~4]。

0.2.2 网络课程的发展趋势

1.多媒体技术与网络通信技术的结合

网络通信技术的发展，大大提升了传输数据和声音的速度，实现了全世界的无缝隙漫游 。由此用户可以获得超文本格式的图形、图像、语音、

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洛阳理工学院毕业设计（论文）

动画与卡通等多种媒体信息，并与其他教育资源形成一种远程交互的功能，实现资源共享。学习将不再受时间与空间的限制，最大发挥个人能动性。

2、多媒体技术与仿真技术的结合

多媒体计算机和仿真技术结合可以产生一种强烈的幻觉，使得置身其中的人全身心地投入到当前的虚拟现实世界中，并对其真实性不产生丝毫怀疑，通常把这种技术称为“虚拟现实”（Virtual Reality，简称VR)。由于设备昂贵，目前VR技术还主要是应用于少数高难度的军事和医疗模拟训练以及一些研究部门，但在教育与训练领域VR技术有不可替代的令人鼓舞的应用前景。

3.多媒体技术与人工智能技术的结合

智能辅助教学系统具有“教学决策”模块（相当于推理机)、“学生模型”模块（用于记录学生的认知结构和认知能力)和“自然语言接口”，因而具有能与优秀教师相媲美功能。从而，能够确定学生的知识水平和认知特点；并根据学生自己的意愿和理解能力去提供适合该生的学习材料，并做出针对性的指导，即作到因材施教。

0.2.3《电力系统继电保护》教学现状

《电力系统继电保护》是电力系统自动化专业的重要专业课程，其覆盖知识面广泛，内容也相当晦涩枯燥，一直是电力专业教学中的重难点。同时，作为电力工程类，能源动力类等相关专业的专业基础课程，对后续的学习起着至关重要的作用。

对于高职高专的学生来说，并不要求他们掌握高深的理论知识，而是要用相应的控制思想来解决实际工程中的问题，要有较强的动手和实践能力。在实际教学中，最大的困难在于如何将一些设备，如发电机、变压器、断路器等的内部结构，继电器、继电保护原理接线及装置的动作过程讲解清楚。课本中的素材不足，内容相对滞后于实际生产的发展。另外，课本的图片和说明基本上是静态的、呆板的。所以，要正确、准确、精确地讲解比较困难。

因此，上这门课的老师和学生都觉得效果不好，学完之后，学生抓不住重点，甚至有些学生很讨厌这门课。目前，在高职高专课程教学中存在

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洛阳理工学院毕业设计（论文）

着老师难教、学生难学；授课方式呆板，学生兴趣低；无法将理论和实践相结合，学习的效果差等问题。

0.3 本课题研究的来源及主要内容

在《电力系统继电保护》教学过程中发现，该课程存在教师难讲，学生难学的问题。就课程本身而言：概念抽象、理论复杂，一些重要设备的内部结构和动作过程以及抽象的原理，只凭老师语言难以描述，学生难以进行深入理解。

为适应我校教学改革发展的要求，针对《电力系统继电保护》这一课程的知识学习，我们设计开发了一个具有教育性、科学性、知识性、趣味性和整合性的研究性学习平台，弥补传统教学中的不足，整合学科学习资源，提供开展协作式学习和自主学习的学习环境，课件通过文字、图、表、动画、声音等方式展开所学内容，并通过网络学习、练习，测试、答疑和讨论，来提高学生的学习兴趣和学习质量。

本课题主要应用以PowerPoint为载体，结合Auto CAD，Author ware和Flash等应用软件开发的继电保护多媒体教学课件，将复杂的继电保护设备、电路接线及工作原理以声音、图像、图形和动画等形式表现出来，有助于深入理解课程内容，也为课堂教学提供了极大的方便。

在论文的第一章中，我们将会向大家介绍网络课程的相关知识，包括网络课程设计的指导思想，设计的基本原则，设计的步骤和设计过程中所用到的相关软件及工具等，使大家对网络课程有一个比较充分而全面的认识。在第二章中，主要以三段电流保护为例向大家讲述多媒体课件的制作与演示，让大家对本课题有一个具体的认识。第三章中，重点对网络课程运行对硬件的要求，后期的开发与维护，本课程的特点与不足进行讲解。希望大家通过本论文，对电力系统继电保护网络课程有一个比较全面的认识。

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洛阳理工学院毕业设计（论文）

第1章 网络课程设计制作的基础知识

1.1 网络课程的概念及组成

网络课程是指通过网络表现的某门学科的教学内容及实施的教学活动的总和。其通常由自主学习、群体学习和教学管理三部分组成。

1、自主学习部分：学习者通过与教学资源的交互来获取知识、建构自己知识体系的模块：它包括学习内容、认知工具和学习相关资源三部分，这些都是在教师精心教学设计下的结果。

2、群体学习部分：学习者通过与他人的交流和协作来获取知识、意义建构的模块，它包括同步学习环境和异步学习环境。同步学习环境和异步学习环境又可以分为“教师指导下”的学习环境和“学习者为中心”的学习环境。

3、教学管理部分：教师实施、维护、管理网上教学的模块，比如学籍管理、学习者状况管理、网络课程升级、教师辅助教学工具等功能。

自主学习部分和群体学习部分主要以学习者的“学”，教师的“引导”为中心，突出知识与能力的培养和情感的交流，而教学管理部分则主要以教的“教学管理”为中心，突出教学管理与网络课程的维护[5]。

1.2 网络课程设计的指导思想

国际21世纪教育委员会向联合国教科文组织（UNIESCO)提交的报告《教育———财富蕴藏其中》中指出，面向21世纪教育的四大支柱是让学生学会认知（learning to know）、学会做事（learning to do）、学会共同生活（learning to live together）和学会生存（learning to be）。这四大支柱可以说是衡量21世纪创新人才的标准。所以，我们在设计、开发网络课程时，应以促进学生学会这“四大能力”为总体目标。

为实现总目标，必须要有正确理论的指导，制作出的网络课程才可能具有科学性和生命力。众所周知，正如没有“万能媒体”，同样也没有“万能教学和学习的指导理论”，所以我们可以借鉴人类一切可以借鉴的智慧成果，凡是有利于学习者认知能力发展、有利于学生创新能力发展、有利于

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学生协作精神发展的好的思想都可以用来指导网络课程的设计和开发。人类的学习极其复杂，但终究可以分为智慧技能、言语信息、认知策略、动作技能以及态度五种习得学习结果。教学设计的主要目标就是根据不同的学习结果创设不同的学习内部条件并相应安排学习的外部条件。究竟创设怎样的内外条件则主要以不同的学习理论为基础。目前指导教学设计的理论中主要有两大学习理论：行为主义学习理论和建构主义学习理论。前者强调教师的中心地位，重视对教学策略、教学方法的运用；重视对知识的有序化，学习结果的强化反馈和学习目标的实现。后者认为学习是学习者通过与学习环境的相互作用意义建构而成，强调学习者的主体地位，重视情境创设、强调与他人协作、会话。

关于两者各自的优缺点，已有大量文章论述，可谓“仁者见仁，智者见智”，但有两点是值得我们思考的：

（1）关于这两大学习理论，实质上是人类认知规律和学习规律的多样性的反映，行为主义学习理论比较适合于指导学生对基本的定义、概念和技能等基础知识的学习，而建构主义则更适合于开发学生的创新能力、创新思维。它们既对立又统一，统一于人类认知和学习规律这一总体之中。

（2）基于Web应用程序的网络课程，由于其强大的多媒体集成能力，使得网络课程不仅能引入各种传统的教学模式和教学方法，如传统的视听教育、CAI等，而且还能创造以建构主义学习理论为指导的全新的教学模式、教学方法、教学策略，如情境教学、协作学习、支架式教学以及随机进入式教学等。这一点是其它媒体所无法或很难实现的。

基于以上的考虑，我们在设计网络课程时，应根据知识点所属的不同学习结果，采用不同的学习理论作为其指导思想，发扬它们各自的长处。即利用WEB强大的集成和交互功能，对于每一个知识点或学习内容，认真分析其类型，确认是采用基于目标的教学设计（基于行为主义）还是基于环境的教学设计（基于建构主义），对于界限模糊或者复合型知识点还可以考虑两者的结合。通过这种方法就能比较好地解决学习者在Internet上自由探索与学习习目标能否实现的主要矛盾[6~7]。

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1.3 网络课程设计基本原则

为了更好的实施网络课程，实现网络课程体系的目标，充分体现出网络教学的优势，网络课程需要遵循一定的组织原则，使得学习者通过网络课程的学习，把所学的知识有效地联系起来，并能在自己理解的基础上加以拓展，内化为自己的知识结构。分析网络课程的组织原则应结合学习者的认知心理，使得网络课程呈现的内容符合学生的认知活动，创设的情境有助于学生的个别化自主学习，另外，还应考虑社会发展的需要和网络课程自身的发展来进行网络课程的组织[8]。因此，网络课程的开发我们应遵循一定的原则：

1.3.1 合理利用软件工具

在网络课程教学中，课程是主体，网络是传输课程的载体；由于载体不同，网络课程的表现形式就有别于传统的课程表现形式。网络课程重在怎样用网络来体现教学，所以要求软件工程与教学设计相结合，通过不同软件的合理运用，将声音、图像、动画、视频和文本有机结合起来，增加教学内容的生动性与趣味性。生动、具体、形象地讲述继电保护的原理、构成、实现方法和工作过程，将难以用简单语言描述的抽象概念、深奥理论，复杂结构等通过其他方式合理的表现出来。

1.3.2 内容表现具有针对性

网络课程的内容既要体现出学科本身的系统和内在的联系，还要按照学习者心理发展的特点，以及兴趣、需要、经验背景等来组织。对于不同层次的学生，不同的内容在表达以和表现方式以及理论深度方面要有一定差异。学科体系是客观事物的发展和内在联系的反映，课程之间不是独立存在的，而是在其内在的联系。另一方面，学生是认知活动的主体，课程内容的组织如果不符合学生的发展阶段和认知特点，学生就难以接受，那么网络课程的就是低效的甚至是无效的。

通过网络课程的学习，学生除了要掌握基础知识和基本技能外，还必须培养解决问题、敢于质疑的能力，激发自己的首创精神。因此，网络课程的行为目标不是把重点放在事先规定的结果上，而是放在学生在活动中

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表现出来的认知灵活性、理智探索、人格品质和创造性的反映上。

1.3.3 体现个性与加强协作

网络课程应提供完全个性化的学习环境。学生是学习的认知主体，学习的过程是学生通过主动探索、发现问题、意义建构的过程。学生可以根据自己的需要和喜好，选择学习内容。因此网络课程的设计一定要利用网络的强大功能，体现因材施教，实施个别化教学，通过合适的不同层次学习内容的选择，使水平差的学生迎头赶上，同时增强他们的自信，不伤害自尊；使水平高的同学更上一层楼，最大的发挥潜能；使有不同兴趣爱好的同学发挥取特长，增强专业性，所有的一切都要求网络课程的设计力求达到多层次化，多方面化。比如通过设置网上测验，就是学生对自己学习情况的检验，及时知道学习过程中存在的问题，有针对性地进行下一步学习，从而取得较好的学习效果，达到预定的目标。

联合国国际教育部规定的四大教育目的之一就是“学会共同生活”，可见协作能力对一个人的发展和存在起到多么重要的作用。网络课程也应提供协作化学习的环境。协作化学习的核心是让一群学习者“共同”去完成某一学习任务（问题解决、专题研究、个案设计)，对知识的建构是在与同伴间竞争、沟通、协调和合作下逐渐形成的。

对于某些教学内容的学习需要依赖于教师与学生、学生与学生的交互作用和群体的协商与对话（如：提出问题、参与讨论、发表自己的观点、进行实验、得到教师的指导与帮助)。可以进入论坛讨论区进行必要的沟通与交流，开展协作学习，使学生感觉到不是纯粹在向计算机学习，而是在老师的指导下与其他学生在共同学习，体现了人性化的交流，弥补单独学习的缺憾。个性化学习和协作化学习各具特色，将两者结合起来能达到更好的效果。

1.3.4 体现连贯性与整体性

学习任何一种新的知识技能，都是以已经习得的、从属于他们的知识技能为基础的，学生心理发展的过程，除了基本的生长因素之外，主要是各种能力的获得和累积过程。因此，网络课程在组织时要有连贯性，体现

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出由简单到复杂的层次递进关系，另外，要提供系统信息的框架，增强导航功能，以避免学习者在丰富的网络教学资源中迷失方向。

整合性是指在网络课程中，能包容相关知识点，体现各种课程内容之间的横向联系，打破课程之间的界限，甚至打破学科的界限和传统的知识体系界限。整合性有助于学生获得统一的观点，有机会更好地探索社会和个人最关心的问题，并把所学的课程内容整合到自己的知识体系中，更多地关心知识的应用而不是知识的形式。

1.3.5 体现共享性与开放性

共享性是指网络课程要通过链接等方式引入丰富的动态学习资源。Internet实现了全球范围的计算机之间的通信、共享信息资源，就像是一个信息的海洋，网络课程应充分利用这些与本课程有用的相关信息。对于同一知识内容，提供不同角度的解释和描述，让学生对多样看法进行交叉思考中，提高分析问题和解决问题的能力，产生闪光的思想火花。

开放性就是指网络课程的体系和内容能够让教师方便地进行调整和更换，在时间、空间和内容上实施开放和动态更新。网络本身就是动态和开放的，为网络课程的开放性提供了良好的平台，这种特性充分体现了时代发展的特征和网络教学的优势，将知识点进行新的组合和分类，使网络课程得到不断的充实、完善，能随时做出调整来满足各方面的需求。各学科的内容都在不断更新，教师们一般都是选用一到两本教材做参考，加上最新的知识及自己的见解，形成独具一格的讲义，这就需要在网络课程制作中应考虑到事后教师的维护方便性，以形成独具特色的网络课程[9]。

1.4 网络课程开发的一般步骤

下图1-1是网络课程开发的一般步骤。它由四个步骤组成：第一阶段：教学设计阶段，又分为分析和设计两个子过程；第二阶段：开发阶段；第三阶段：评价阶段；第四阶段：发布阶段。无论是哪一种形式的网络课程开发模式，实质都是系统方法的具体应用，它们的大致框架都大同小异，只是在具体设计过程、实际操作步骤中所体现出来的设计理念、设计原则不同而已

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图1-1 网络课程开发的一般步骤

1、教学设计部分：如图1-2所示，此部分为网络课程开发过程中的核心部分，教学设计的结果是网络课程开发的蓝图，直接决定了整个网络课程的好坏。依据网络课程设计的指导思想和原则，要求在教学设计阶段，以一种介于基于目标的教学设计和基于环境的教学设计的混合模式来设计网络课程，以期优化教学环境，达到最好的教学或学习效果。

（1）分析：包括教学目标分析，学习者分析，外部环境分析。

教学目标分析是通过对具体知识点的分析，确定它的学习主题、知识结构体系以及与之相关的学习内容三个组成部分，如图3-3。

学习者分析，指对网络课程面向对象的认知特征、知识背景、社会背景以及初始能力的分析，它与目标分析的结果共同确定学习的起点。

外部环境的分析，是对学习者的软硬件环境的分析。对于软件，如浏览器是否支持各种媒体（如最新的MPEG4、WMA媒体格式）；是否支持各种控件、插件；是否支持COOKIES等。对于硬，上网的速度，算机的配置等等，都必须成为我们考虑考察的对象，它分析和调查的结果，接影响着下一步中各种媒体的选择，策略的制定情境的创设。

（2）设计：根据学习结果的不同，确认知识主题适合于行为主义学习理还是建构主义学习理论来指导。标准是看它是属于基本概念、定义和

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事实等良构知识，还是属于比较高层次的认知学习或情感类学习等非良构知识，前者比较适合于“教”，后者比较适合于“学”，采用基于目标或环境的教学设计方案。对于界限模糊或复合型的知识点，可以考虑同时采用两种设计，利用WEB强大的集成功能将它们整合在一起。

图3-2 网络课程教学设计模式

图3-3 TLC知识网络模型改进型

2、开发部分

网络课程的开发阶段实质上是运用网络课程开发工具将设计蓝图变为

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网络上虚拟的教学和学习环境的过程，包括媒体的采集、信息资源的收集、各种网络应用程序的开发以及系统的集成。

将各知识主题的超媒体结构中的各种媒体表现形式、策略、情境变为现实的网络学习环境，为现实的文本、音频、视频、动画、虚拟现实和多媒体应用程序，成于Web应用程序之中。同时在这阶段，发出各种公用的认知工具和教学管理工具。这样整个网络课程到此就基本成型。

3、评价部分

这里的评价是指形成性评价和总结性评价。形成性评价是指在整个网络课程的开发过程中，随时根据需要，运用有效的评测手段和其它的反馈手段,来调整、修改和完善网络课程。而总结性评价是在整个网络课程开发完成后，或上网发布后，根据试验原型的评测结果和实际运行中的反馈信息及出现的问题进行修改，使之趋于完善。

关于网络课程的评价，根据Reeves 19xx年提出的在超媒体结构中几个评价变量，我们大致可以从以下方面来评价网络课程：①导航；②屏幕设计；③信息呈现；④媒体集成；⑤全面的功能。

4、发布与维护部分

发布是指将功能相对完善的网络课程“搬”上网，学习者开放。这一阶段的完成，是整个网络课程开发过程的系统的竣工。维护是指网络课程的管理以及升级（能上的扩展、修改和内容的丰富等），是一个长期而艰苦的工作，需要我们不断地学习和探索。

当前网络课程的发布主要通过以下两种方式来实现：一是上传至学习支持平台(如Learning Space, WEBCT等)，开发者只需将HTML语言格式的教学内容或资料上传至这些学习平台的服务器上即可，大量的学习辅助工具、教师管理功能服务器系统会自动生成。这样，大大减轻了开发者或教师的劳动量，但是不可避免地带来了各门课程的认知工具、管理工具的千篇一律性，缺乏创意和新颖。同时，需要额外购买相应的软件；第二种方式是开发者独立开发课程，包括各种教学资源，各种认知工具、教师管理工具等，然后上传至Web服务器(有个人主页、虚拟主机、委托主机、专线四种主要形式)。这种开发出来的课程能融入教师的经验和有创意的想法,能收到更好的学习效果，但开发的劳动量极大。我们可以根据自身情况

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考虑采用何种形式[10~12]。

1.5 多媒体课件制作的软件工具及语言

多媒体技术不是各种信息媒体的简单综合，而是一种把文本、图形、图像、动画和声音等形式的信息结合在一起，并由计算机进行综合处理和控制，能支持完成一系列交互式操作的信息技术。我们通过对不同软件的合理运用，将教学内容以文本、图形、图像、动画和声音等有机结合的形式，更加生动形象的展现出来。目前用来制作多媒体课件的开发工具主要有以下几种：

1、PowerPoint：

演示性软件PowerPoint是Microsoft公司出品的Office系列优秀演示文稿软件，可以方便地输人文字、图片、表格、组织结构图等。这在教学中是最常用的，学科教师也比较容易掌握，但实际上算不上课件制作系统，只能说是一个演示工具。PowerPoint 本身不能制作高要求动画，一般只适用于制作教师自行演示的简单课件，缺乏多媒体的灵活性、互动性[13]。

2、Author ware：

是一个优秀的基于流程图标的交互式多媒体制作软件，凭借其强大的功能及易于操作而成为开发多媒体教学软件的首选。它允许开发者使用文字、图片、动画、声音、数字电影等信息来创作交互式应用程序，是一种面向对象的、以图形流程线逻辑编辑为主导、以函数变量为辅助、以动态连接库（DLL）为扩展机制的“无需编程”的多媒体工具软件。通过适当的扩展，Author ware 几乎可以完成任何工作，扩展的方法除了 DLL 或 UCD，还有各种各样 Xtras（过渡效果或扩展函数库），例如，运用 WebXtra 这个 Xtra 插件，可以在Author ware中浏览网页[14]。

3、Flash：

Flash 是一种用于动画编程的语言。它是以帧为单位，用户可以在每一帧中加入文本、图形、图像、声音及影像等多媒体对象，然后逐帧进行播放而形成一部流畅完整的动画作品。在制作的课件中，图片可无限放大而不影响显示质量，生成的动画格式所需的存储空间小，可以实现在网络上进行播放。强大的交互性是Flash 的另一大特色。在 Flash 中可以加入

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按钮来控制页面的跳转和链接，此外还可以添加多级菜单、复选框等[15]。

4、Visual Basie

可视化编程语言Visual Basie是Microsoft公司推出的一种功能强大、可视化的Windows编程工具和环境，是扩充很强的多媒体开发系统，目前通用的版本是6.0版。VB容易掌握，使用方便，很适用非计算机专业人员用来开发应用软件；它的可视化集成开发环境具有丰富的工具集，如运用其中的OLE控件就可插入文档、图形、图像、声音、公式、Flash影片、媒体剪辑等数十种对象；可视化编程环境为制作课件提供了方便条件[16]。

5、Java

Java是由Sun公司的Java Soft分部开发的一种新型编程语言。它专门设计在像因特网(Internet)这样的广域网上运行，所以说它是一种最适合于Internet应用开发的编程语言。它较好地解决了Internet上的异质性、代码交换和网络安全性等问题。与此同时，它也给万维网带来新的生机和活力。使用Java后，原来只有静态图像和文本的网页就可以变成栩栩如生的动画。不仅如此，Java的出现，对于计算机和信息技术应用方式和应用范围的影响也是广泛而深远的。可以说，Java正是适应网络时代的需要而产生的一种程序语言[17]。

以上简介了几款常用的课件编著软件，实际上，在上世纪80年代以来，国内外许多专业创作公司相继推出了一系列开发工具，如国内就有洪图多媒体编著系统，方正奥恩多媒体创作工具，翰林汇多媒体制作系统，以及凡高课件大师等等，不胜枚举。用户可以根据不同的需要，合理选取相应的编著软件。

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第2章《电力系统继电保护》网络课程设计

2.1《电力系统继电保护》教学需求分析

网络课程的开发要进行教学设计，根据授课对象的需求选择在内容与方式上进行合理的选择与安排。这就要求我们进行学习需求分析和教学内容分析。

2.1.1 学习需求分析

所谓学习需求，是指学习者学习方面目前的状况与所期望达到的状况之间的差距，也就是学习者目前水平与期望学习达到的状况之间的差距。

学习这门课程的学生都是大学三年级的，已经学过高等数学、电力系统分析等先修课程，具备了一定的基础知识和专业知识。他们已经了解和掌握基本电路方面的的基本原理和电力系统分析的基本方法，有独立学习这门功课的能力。对于电力系统继电保护网络课程来讲，期望学生达到的状况是进一步深化学习，全面掌握继电保护基础知识，如继电保护装置的基本要求和继电保护的基本分析方法，然后在此基础上，熟练掌握输电线路、电力变压器、同步发电机和母线等的保护，最后了解继电保护在现在电力系统中的运用。

2.1.2 教学内容分析

教学内容就是指为实现教学目标，学习者系统学习知识、技能和行为经验的综合。教学内容的范围规定了学生必须达到的知识和能力的广度，教学内容的深度规定了学生必须达到的知识的深浅程度和能力的质量水平。

首先根据教学目标的要求确立本课程的教学内容；其次，将教学内容分解为相对独立的知识结构，即基础知识、基本保护方式与电网主要部分的保护方式；然后，明确不同教学内容之间的结构关系，即首先掌握继电保护的基本概念、基本原理和继电保护的基本分析方法，以及不同保护方式的综合运用，最后学习继电保护在整个电力系统中的运用，使学生由浅

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入深、由易到难、由理论到实际应用、循序渐进地学习，同时也保证学习者头脑中清晰的教学流程，但是各个内容之间相对独立的，方便任意选择学习。

2.2 多媒体课件的设计

电力系统继电保护多媒体教学课件，以中国电力出版社出版、谷水清主编的《电力系统继电保护》为蓝本设计。课件以教材主要章节为基本框架，包括绪论、继电保护基本知识、输电线路保护、电力变压器保护、同步发电机保护、母线保护等。每一章又有不同分层结构的内容，以此类推。

a）将课程教材内容重新选取、编排、组织。以主要内容、概念、公式、图形、图像为单元进行素材的搜集和综合。

b）用AutoCAD2007绘图软件对图形进行绘制和处理，形成可以随时调用的基础图形库。

c）将继电器、保护屏，用数码照相机进行实物拍摄，利用Photoshop进行图像加工，形成图像库。力求从不同方位、不同角度观察和说明各种继电器基本结构、继电保护装置具体构成、设备排列位置和接线方式。

d）对自测题，加入提示和参考，形成练习库，供学生自学练习；对试题加以汇总和数据库加工，形成试题库，供教师编辑试题使用，并可作为校园网络学生提问、答疑的交互知识库资源。

e）利用Author ware软件平台对文本文件、图形文件、声音文件、图像文件等加以编排，并加入部分用Flash软件制作的动画。其中，文本文件以课程章节为基本系统，每一版面对主要内容加以描述，并留有公式、概念和插图位置。部分较复杂图形利用放大功能加以处理。在描述保护分步动作过程时加入动画和声音讲解相结合的方法，力求给学生一个详细又清晰的解释过程。

2.3 多媒体课件实例

本文主要以三段式电流保护原理为例进行介绍：[18~19]

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2.3.1 三段式电流保护原理简介

1.无时限电流速断保护 （I段电流保护）

对于反应于短路电流幅值增大而瞬时动作的电流保护，称为电流速断保护。从保证选择性出发，该保护的动作电流须躲过系统最大运行方式下本线路末端三相短路时流过保护安装处的短路电流。灵敏性用保护范围来恒量，要求在最大运行方式下不小于50%；最小运行方式下不小于15%。

2.限时电流速断保护 （II段电流保护）

电流II段不能保护线路全长，为保证线路全长范围内故障都能以较短的时限切除，设置了限时电流速断保护。为保证选择性，不发生越级动作，动作电流应与相邻线路的电流工段配合；动作时限应比相邻线路电流II段的动作时限高一个时限级差?t。要求灵敏系数

式中Ksen?IK?minIIIset?1.3~1.5，

IK?min为最小运行方式下被保护线路末端发生两相金属性短路时，流

过本线路的电流。若灵敏系数不满足要求，需与相邻线路电流II段的动作值和时限相配合。

I段和II段电流保护可以保护线路全长，且动作时限较小，构成了线路的主保护。

3.定时限过电流保护 （III段电流保护）

为防止主保护拒动造成故障元件无法切除，需设置后备保护，即定时限过电流保护。动作电流须躲过线路最大负荷电流，动作时限应满足阶梯原则，即末端线路的过电流保护动作时限最短，然后逐级增加一个时限级差?t，靠近电源侧动作时限最长。要求过电流保护既可以保护本线路全长（近后备），又可以保护相邻线路全长（远后备），灵敏系数

为最小运行方式下本线路末端两I。校验近后备时，I

相金属性短路电流，要求K?1.3~1.5；校验远后备时，I为最小运行Ksen?IIIIK?minsetK?min

senK?min

方式下相邻线路末端两相金属性短路时流过本保护的电流，要求Ksen?1.2。

限时电流速断保护虽能保护线路全长，但不能作为下一线路的后备保护。而定时限过电流保护不仅能保护本线路全长，还能保护相邻线路的全长，可以起到后被保护的作用。

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2.3.2 三段式电流保护课件制作

图4-1 三段式电流保护展开图

1、以文本方式列出三段式电流保护的概念及组成元件，说明每一段电流保护工作原理。写出整定方式（列出整定公式），列出3种保护动作时限图和保护范围，并进行对比。

2、通过原理接线图及展开图，对保护接线的对象、性能、结构加以分步叙述。保护对象的表现方式下表 ：

表4-1 保护对象的表现方式

3、在原理接线图中，对保护的组成元件和组成单元加以区别。分别显

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示瞬时电流速断保护包括的元件：两相电流继电器KA1，KA2；信号继电器KS1；中间出口继电器KM。显示限时电流速断保护各元件：两相电流继电器KA3，KA4；时间继电器KT1；信号继电器KS2；中间出口继电器KM。显示定时限过电流保护：两相电流继电器KA5，KA6；时间继电器KT3；信号继电器KS3；中间出口继电器KM。以上显示部分以不同颜色加以区别。

4、说明保护反应及处理线路故障的过程。分别设置线路保护一段、二段、三段整定值：设各段整定值分别为8A，5A，2A；假设分别在各段保护范围内出现故障，故障电流分别为10A，7A，4A，比较大小后显示，保护动作元件部分闪动、保护起动元件只变色。

5、连接上述所有分步状态，形成连续动态变化过程，加以演示。其动态变化过程；出现线路相间断路故障—一次侧电流增大—互感器二次电流增大—大电流流入保护测量元件—测量元件励磁动作—逻辑元件励磁动作—出口跳断路器—故障被切除—保护整组复归。在以上图形显示过程中加入声对每一个元件组成结构、保护反应步骤加以说明，由此完成保护的完整动作过程的描述。

2.3.3三段式电流保护课件演示

在这个课件演示中，把三段式电流保护的线路图和时间与线路长度关系图安排在屏幕的左边，保护的原理接线图安排在右边。考虑到线路图和接线图中都要进行动画演示，为了便于产生动画效果，所有的图像我都使用Java绘图命令绘制。这样虽然在编程的时候比较繁琐，但是可以比较方便地控制课件动画演示，由于避免了调入图片，因此网页打开速度也比较快，课件运行的稳定性比较好。为了便于理解三段式电流保护的基本概念,这个课件中选用了一个比较简单的系统，它包括一个发电机和一条在不同长度的位置有四条母线的线路。课件演示的是第一段，也就是距离发电机最近的母线出口处安装的保护装置的动作情况。

为了符合规范性及与过去的课件风格相统一，该课件的控制方式我选择的是复选框，它的位置仍然安排在最上方，复选框中默认的选项为正常运行，此时每个继电器都不动作，断路器也处于合闸的状态。下拉的三个

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选项为一段动作，二段动作和三段动作，分别与无时限电流速断保护、限时电流速断保护和定时限过电流保护相对应。在动画演示中需要有闪烁的效果，通过在较短的时间内改变需要闪烁的线路或保护装置颜色的方法来实现，由于改变颜色的频率比较高,在视觉上就产生了闪烁的效果，这样可以让学生把注意力集中到这些线路和保护装置上来，观察它们接下来的动作情况。为了达到这个目的，定义了一个名为bianse的布尔变量,在动画线程每运行一次,也就是update()方法每重画一次屏幕的时候,都把这个布尔变量的值取反，比如这次重画时bianse的值为真{true},那么下次重画时该变量就为假(false)，再下次又为真??。在给需要有闪烁效果的线路和保护装置定义颜色的时候，经过一个判断语句如果bianse的值为真，就定义为红色，如果为假，就定义为绿色，这样当程序运行起来的时候，这些地方就有了红绿闪烁的效果[20]。

2.4 电力系统继电保护网络课程资源设计

大家都知道网络课程呈现的知识内容毕竟很少，必须要有配套的学习资源才能够满足学习者的学习需求。出于此考虑，在本课程的网络课程中，我们将设立学习资源模块可以把学习者带到相关知识网站进行学习，除此之外，最重要的是我们设立了图片库和动画库，收集了许多相关图片和动画，囊括了电力系统继电保护的几乎全部概念和知识点。这是一个庞大的信息库系统，可以让学习者在学习的过程中，查阅图片和动画来加深理解，强化记忆。动画库采用的是与前面课程教学内容相同的呈现形式和交互模式；图片库采用的是另外一种独特的呈现形式。每一种元器件的所有图片采用相册的形式将方便查阅。

在相应网页中显示资源的目录，以及相关的资源。在学习网络课程的过程中，可以由学习的难点处直接链接到对应的学习资源位置，也可以直接进入学习资源内在学习资源的设计中，还包括附录、中英文名词对照、模拟试题库、习题答案和相关网站部分。它们的页面设计都是与照课程目录页面的设计一致。

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第3章 电力系统继电保护网络课程特色与存在问题

3.1 课程应用与维护

3.1.1 课件运行环境需求

电力系统继电保护网络课程不但能够用于网络上传播（网络版，用做学生远程学习），而且可以用于辅助课堂教学（单机版）。由于它采用的绝大多数都是纯HTML文件和相对压缩了的图像和音频，以及ASP程序、Flash动画等，占用带宽并不大，正常情况下都能够顺利运行。但是，本课件的制作平台是 Author ware，课件包含了大量的音频、视频信息，还具有仿真平台，所以对最后生成的文件运行时所需的环境提出了相应要求：

1、操作系统为中英文 Windows98，Windows2000 或 Windows XP。

2、内存至少为 32MB 以上。

3、显示器分辨率 256 色。

4、驱动器需具有 25MB 的剩余磁盘空间及一个 CD-ROM 驱动器。

5、还需要 Sounder Blaster 兼容声卡的支持。

3.1.2 课程的维护与拓展

制作好的电力系统继电保护网络课程虽然能够在一段时间内很好地支持这门课程的网络教学，但随着时间的推移，学生的知识结构会发生变化，特别是电力系统继电保护课程内容体系本身需要变革，主要是知识内容的更新、扩展和调整等。所以需要考虑电力系统继电保护术网络课程的维护和扩展，这也是现代教育教学改革的需要。其工作大致包括改进完善己创建的网页、制作新网页、同步更新网站内容等。需要利用Dreamweaver的强大管理功能，去完成这些工作，实现我们所想要做的变化。

3.2 本论文的特点

1、针对性强

本课件是针对于我校专科学生设计的，因此减少大量的公式推导，课

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件中应用大量的图片，视频，动画来说明电力系统继电保护的工作原理和应用领域。便于学生理解和掌握教学中的重难点。

2、交互性强

课件很好地利用了 Author ware 交互性的重要特点，无论是导航系统的使用，还是动画的制作，都能使教师和学生之间进行有效的互动，便于教师引导学生进行自主学习。

3、专业性强

一般来说，《电力系统继电保护》的教学分为两个大的部分。一是课堂理论教学，二是实验教学。教师在进行理论教学的时候，特别是在讲解继电保护的原理和动作过程的时候，往往只通过简单的语言描述或者静态图片的形式展现出来，学生不能理解继电器的动作原因，也看不出继电器动作的整个过程及影响。只有在实验教学中，学生自己对系统进行模拟操作及运行。

但是，在实验教学中，由于是学生自己操作，对系统软件不够熟悉，或者选取的参数不够典型，有的学生只能照本宣科进行机械的操作，这样就造成学生不能将理论中的结论和实践联系起来。而本课件直接在理论教学过程中，调用专业仿真软件，使学生在课堂中能够直观地看到系统运行情况，当他们再次进行实践的时候，就知道怎么样去操作，怎么样去选择参数，从而将理论和实践有效地结合起来。

4、教学效率高

动画和仿真软件的使用使教师在理论教学中省去了繁杂的绘图和公式推导，动画的播放可以让学生了解整个系统的工作过程和工作原理，仿真的使用可以让学生直接观察到系统的运行结果，从而有效地对系统进行性能分析。一方面节省了时间，另一方面提高了学生学习的积极性，从而提高了学习效率。

总之，多媒体课件的出现和运用不是否定传统的教学方式，也不是取代教师在课堂中的角色，它只是教师进行教学的一种新的手段，也是学生离开课堂之后自主学习的一种方式。它能够充分发挥多媒体的优势，给学生学习创造一种比较轻松愉悦的环境，使其学得更为主动[21]。同时，也为我校的课程改革进行了新的尝试，对我校教学改革与创新起到了一定的

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推动作用。

3.3 电力系统继电保护网络课程可能存在的问题

由于时间和条件的限制，和自身能力的欠缺，电力系统继电保护网络课程可能存在着如下问题，下面仅就这些问题进行说明：

1、由于自身能力的欠缺，可能会使网络课程对学生的针对性和实用性有所不足。电力系统继电保护网络课程的课程设计是在常晓颖老师的指导下，我们通过对国内网络课程的课程设计与各种学习理论、教学理论的学习分析后完成的。对于这种新兴的教学形式，可能在把握上有所欠缺，达不到很高的教学质量，这需要在以后的应用中加以反馈，经过反复的调整，才能达到良好的教学效果，成为一门优秀的网络课程。

2、在网络课程的教学评价上，电力系统继电保护网络课程主要采用学生通过自测进行自我评价，同时教师也通过电力系统继电保护论坛和聊天室对学生进行评价。这些评价都是很零散的，也没有一个评价标准，这就需要再以后的工作中，设计出一个完整规范的评价体系，其中不但包括学生对自己的评价，教师对学生的评价而且还包括学生之间的互相评价，学生对网络课程的评价。同时，这一评价体系还要求有一个评价指标体系，方便对教学评价进行量化分析。通过网络课程的教学评价，不但让教师了解学生的学习动态，学生了解自己的学习效果，而且能得到学生对网络课程的评价反馈，有利于网络课程的完善。这一评价体系需要在今后的工作中考虑。

3、在网络课程的应用上，电工电子技术网络课程到目前为止我们只完成了整体结构框架的设计、部分章节的内容和其中的部分教学课件和教学资源库的建设，因此还不能说一个完整意义上的网络课程，其中的教学资源库的内容我们在课堂教学中，经过使用，效果良好，但是在网络应用上，我们还没有真正意义上的上网。所以，还没有关于学生的使用的反馈，有待于进行进一步的测试和不断的改进。

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结 论

如今，我国高等职业技术教育蓬勃发展，社会对高素质的高职的毕业生需求也很旺盛。因此，针对高职院校的教育方法和教学手段进行研究是具有深远的意义的。

《电力系统继电保护》兼顾理论性与技术性，思维抽象、原理是这门课的难点所在，在学习时难以接受和掌握并用来解决实际问题，面临难教难学，学时不够的问题。《电力系统继电保护》多媒体课件的开发就是为了解决这一问题，采取新的教学方法和手段使学生更好地、更容易地接受。

本课件开发以 Author ware 为主要开发平台，文本、图形、图像、动画、视频等媒体的综合使用使教学内容表现得丰富多彩、形象生动。仿真平台的创建使学习过程简单化，并且能够充分调动学生学习的积极性和创造性，从而有效地提高课程的教学质量。另外，该课件系统界面设计友好，导航措施完善，能够清晰简洁地呈现课件内容，方便地实现各知识点间的选择与跳转，既有助于教师教学，也能提供给学生一个轻松自学的平台。论文中的制作课件的方法，可使教师在教学过程中针对高职学生层次的高低，调整课件中实例的难易程度，使学生能“听得懂，会分析”，对后续课件的使用与发展有着积极的作用。

本课件的制作是一个复杂而繁琐的过程，又由于时间和能力有限，因多媒体课件中存在一定的失误和不足，主要体现在对多媒体素材的制作上，如动画制作技术不够高等。另外，由于是在课件中直接调用仿真，所以仿真功能是根据教学要求设计的，功能还不够强大。这些问题都将在今后的过程中不断改进和完善。我们将在此基础上继续总结和探索多媒体技术在教育中的应用，为今后开发更优秀的多媒体课件积累更多的经验，为全面推进我校素质教育、深化教育改革做贡献。

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谢 辞

毕业设计结束了，在这里，首先要衷心地感谢常晓颖老师一直以来对我们的指导和帮助。正是在她渊博的专业知识、严谨的科研作风的带动下，我们才能顺利地完成这次毕业设计的任务。在论文阶段，从选题到后来课件制作和论文撰写阶段，常晓颖老师帮我耐心分析及细心的指导，时刻关心我毕业设计工作的进展，帮助我把握研究方向和解决研究中遇到的许多问题。使我能够顺利的完成论文工作，把自己的工作总结提炼出来。

在这次毕业设计中，这三年学得的大部分知识得到了充分的应用，以前没有完全掌握的难点得到了解决。同时，将理论和实践更好地结合起来，培养了我们实事求是的科学态度和严谨的作风，进一步提高了自己的自学能力。这对即将完全踏入社会的我们来说，是一个很大的收获。

最后，我要感谢洛阳理工学院，在这里，我们不但学到了丰富的专业知识和多方面的能力，更学到了如何做人处事。这将是我人生中一笔巨大的财富。在此，我向学校的每一位老师致以最真诚的谢意！并祝愿洛阳理工学院的明天更加的辉煌！

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外文资料翻译

Electric Power System

Introduction

Electric Power System, components that transform other types of energy into electrical energy and transmit this energy to a consumer. The production and transmission of electricity is relative efficient and inexpensive, although unlike other forms of energy, electricity is not easily stored and thus must generally be used as it is being produced.

Components of an Electric Power System

A modern electric power system consists of six main components：(1) the power station, (2) a set of transformers to raise the generated power to the high voltages used on the transmission lines, (3) the transmission lines, (5) the distributions lines, and (6) transformers that lower the distribution voltage to the level used by the consumer’s equipment.

Power Station The power station of a power system consists of a prime mover, such as a turbine driven by water ,steam, or combustion gases that operate a system of electric motors and generators. Most of the world’s electric power is generated in steam plants driven by coal, oil, nuclear energy, or gas. A smaller percentage of world’s electric power is generated by hydroelectric (water power), diesel, and internal-combustion plants.

Transformers Modern electric power system use transformers to convert electricity into different voltages. With transformers, each stage of the system can be operated at an appropriate voltage. In a typical system, the generators at the power station deliver a voltage of form 1,000 to 26,000 volts (V). Transformers step this voltage up to values ranging from 138,000 to 765,000 V for the long-distance primary transmission line because higher voltages can be transmitted more efficiently over long distances. At the substation the voltage may be transformed down to levels of 69,000 to 138,000 V for further transfer on the distribution system. Another set of transformers step the voltage down

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again to a distribution level such as 2,400 or 4,160 V or 15,27 or 33 kilovolts(kV). Finally the voltage is transformed once again at the distribution transformer near the point of use to 240 or 120 V.

Transmission Lines The lines of high-voltage transmission systems are usually composed of wires of copper, aluminum, or copper-clad steel, which are suspended form tall latticework towers of steel by strings of porcelain insulators. By the use of clad steel wires and high towers, the distances between towers can be increased, and the cost of the transmission line thus reduced. In modern installations with essentially straight paths, high-voltage lines may be built with as six towers to the kilometers. In some areas high-voltage lines are suspended form tall wooden poles spaced more closely together.

For lower voltage distribution lines, wooden poles are generally used rather than steel towers. In cities and other areas where open lines create a safety hazard or are considered unattractive, insulated underground cables are used for distribution. Some of these cables have a hollow core damage to the enclosed in a pipe filled with oil under high pressure (14 kg per sq cm/200psi) are frequently used. These cables are used for transmission of current at voltages as high as 345,000 V（or 345kV）.

Supplementary Equipment Any electric-distribution system involves a large amount of supplementary equipment to protect the generators, transformers, and the transmission lines themselves. The system often includes devices designed to regulate the voltage or other characteristics of power delivered to consumers.

To protect all elements of a power system form short circuits and over loads, and for normal switching operations, circuit breakers are employed. These breakers are large switches that are activated automatically in the event of a short circuit or other conditions that produces a sudden rise of current. Because a current forms across the terminals of the circuit breaker at the moment when the current is interrupted, some large breakers (such as those

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used to protect a generator or a section of primary transmission line) are immersed in a liquid that is a poor conductor of electricity, such as oil, to quench the current. In large air-type circuit breakers, as well as in oil breakers, magnetic fields are used to break up the current. Small air-circuit breakers are used for protection in shops, factories, and in modern home installations. In residential electric wiring, fuses were once commonly employed for the same purpose. A fuse consists of a piece of alloy with a low melting point, inserted in the circuit, which melts, breaking the circuit if the current rise above a certain value. Most residences now use air-circuit breakers.

Power Failure

In most parts of the world，local or national electric utilities have joined in grid system. The linking grids allow electricity generated in one area to be shared with others. Each utility that agrees to share gains an increased reserve capacity, use of larger, more efficient generators, and the ability to respond to local power failures by obtaining energy from a linking grid.

These interconnected grids are large, complex systems that contain elements operated by different groups. These systems offer the opportunity for economic savings and improve overall reliability but can create a risk of widespread failure. For example, the worst blackout in the history of the Unite States and Canada occurred August 14, 2003, when 61,800 megawatts of electrical power was lost in an area covering 50 million people. (One megawatt of electricity is roughly the amount needed to power 750 residential homes.) The blackout prompted calls to replace aging equipment and raised questions about the reliability of the national power grid.

Despite the potential for rare widespread problems, the interconnected grid system provides necessary backup and alternate paths for power flow, resulting in much higher overall reliability than this is possible with isolated systems. National or regional grids can also cope with unexpected outages such as those caused by storms, earthquakes, landslides, and forest fires, or due to human error or deliberate acts of sabotage.

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Power Quality

In recent years electricity has been used to power more sophisticated and technically complex manufacturing processes, computers and computer networkers, and a variety of other high-technology consumer goods. These products and processes are sensitive not only to the continuity of power supply but also to the constancy of electrical frequency and voltage. Consequently, utilities are taking new measure to provide the necessary reliability and quality of electrical power, such as by providing additional electrical equipment to assure that the voltage and other characteristics of electrical power are constant.

Voltage Regulation Long transmission lines have considerable inductance and capacitance. When a current flows through the line, inductance and capacitance have the effect of varying the voltage on the line as the current varies. Thus the supply voltages vary with the load. Several kinds of devices are used to overcome this undesirable variation in an operation called regulation of the voltage. The devices include induction regulators and three-phase synchronous motors (called synchronous condensers), both of which vary the effective amount of inductance and capacitance in the transmission circuit.

Inductance and capacitance react with a tendency to nullify one another. When a load circuit has more inductive than capacitive reactance, as almost invariably occurs in large power systems, the amount of power delivered for a given voltage and current is less than when the two are equal. The ratio of these two amounts of power is called the power factor. Because transmission-line losses are proportional to current, capacitance is added to the circuit when possible, thus bringing the power factor as nearly as possible to 1. For this reason, large capacitors are frequently inserted as a part of power-transmission systems.

World Electric Power Production Over the period from 1950 to 2003, the most recent year for which data are available, annual world electric power

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production and consumption rose from slightly less than 1 trillion kilowatt-hours (kW·h) to 15.9 trillion kW·h. A change also took place in the type of power generation. In 1950 about two-third of the world’s electricity came from steam-generating sources and about one-third from hydroelectric sources. In 2003 thermal sources produced 65 percent of the power, but hydropower had declined to 17 percent, and nuclear power accounted for 16 percent of the total. The growth in nuclear power slowed in some countries, notably the United States, in response to concerns about safety. Nuclear plants generated 20 percent of U.S. electricity in 2003; in France, the world leader, the figure was 78 percent.

Conservation

Much of the world’s electricity is produced from the use of nonrenewable resources, such as natural gas, coal, oil，and uranium. Coal, oil, and natural gas contain carbon, and burning these fossil fuels contributes to global emissions of carbon dioxide and other pollutants. Scientists believe that carbon dioxide is the principal gas responsible for global warning, a steady rise in Earth’s surface temperature.

Consumers of electricity can save money and help protect the environment by eliminating unnecessary use of electricity, such as turning off lights when living a room. Other conservation methods include buying and using energy-efficient appliances and light bulbs, and using appliances, such as washing machines and dyers, at off-peak production hours when rates are lower. Consumers may also consider environmental measures such as purchasing “green power”when is offered by a local utility. “Green Power”is usually more expensive but relies on renewable and environmentally friendly energy sources, such as wind turbines and geothermal power pants.

Power System Automation

Power provides constantly deal with demands to increase productivity and reduce costs. This translates into the need for administrators, engineers, operators, planners, filed crews, and others to collect and act on

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decision-making information. Power system vendors are following a trend to make devices smarter so they can create and communicate this information. The term “power system” describes the collection of devices that make up the physical system that generate, transmit, and distribute power. The term “instrumentation and control (I&C) system” refers to the collection of devices that monitor control, and protect the power system.

Power System Integration Power system integration is the act of communicating data to, from, or among IEDS in the I&C system and remote users. Substation integration refers to combing data from the IED’s local to a substation so that there is a single point of contacts in the substation for all of the I&C data. Poletop devices often communicate to the substation via wireless or fiber connections. Remote and local substation and feeder control is passed through the substation controller acting as a single point of contact. Some systems bypass the substation controller by using direct connections to the poletop devices, such as RTUs, protective relays, and controllers.

Power System Automation Power system automation is the act of automatically controlling the power system via I&C devices. Substation automation refers to using IED data, control and automation capabilities within the substation, and control commands from remote users to control power system devices. Since true substation automation relies on substation integration, the terms are often used interchangeably.

Power system automation includes process associated with generation and delivery of power. A subset of these processes deal with delivery of power at transmission and distribution levels, which is power delivery automation. Together, monitoring and control of power delivery systems in the substation and on the poletop reduce the occurrence of outages and shorten the duration of outages that do occur. The IEDS, communications protocols, and communications methods described in previous sections, work together as a system to perform power system automation.

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电力系统

介绍

电力系统把其它形式的能源转化为电能并输送给用户。尽管不同于其它形式的能源，电能不容易储存，一旦生产出来，必须得到使用，但是电力的生产和传输相对高效和廉价。

电力系统的组成

当今的电力系统由六个主要部分组成：电站，升压变压器（将发出来的电升压至传输线所需高电压），传输线，变电站（电压降至配电线电压等级），配电线路和降压变压器（将配电电压降至用户设备使用的电压水平）。

电站 电力系统的电站包括原动机，如由水，蒸汽驱动的涡轮，或者燃烧气体操控的电动机和发电机系统，世界上大多数的电能由煤炭、石油、核能或者燃气驱动的蒸汽发电厂产生。少量电能由水力，柴油和内燃机发电厂产生。

变压器 现代电力系统使用变压器把电能转换为不同的电压。有了变压器，系统的每个阶段都能在合适的电压等级下运行。在典型的系统中，电站发电机发出的电压范围是1000伏到26000伏。变压器把电压升至138000到765000伏后，送至主传输线上。因为对于长距离传输，电压越高，效率越高。在变电站，电压被降至69000到138000伏，以便在配电系统中传输。另外一组变压器把电压进一步降至配电等级，如2400到4160伏，或者15，27，33kV。最终，在使用端，经配电变压器，电压再次被降至240V或120V。

传输线 高压传输系统通常由铜线、铝线或者镀铜、镀铝的钢线组成，它们悬挂在高大钢格构塔架上成串的瓷质绝缘体上。由于含镀层钢线和铁塔的使用，增大了塔与塔之间的距离，降低了传输线的成本。在当前的直线安装中，每公里高压线只需建立6个铁塔。在一些地区，高压线悬挂于距离较近的木质电线杆上。

对于低压配电线路，更多的使用木质电线杆，而不是铁塔。在城市和一些地区，明线存在安全危险或者被认为影响美观，所以使用绝缘地下电缆进行配电。一些电缆内核中空，供低压油循环。油可以为防止水对封闭线路的破坏提供临时保护。通常使用管式电缆，三根电缆放入线管中，并

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填满高压油。这些电缆用于传输高达345KV的电流。

辅助设备 每个配电系统包含大量辅助设备来保护发电机、变压器和传输线。系统通常还包括用来调整电压或用户端其它电力特性的设备。

为了保护电力系统设施，防止短路和过载，对于正常的开关操作，采用断路器。断路器是大型开关，在短路时或者电流突然上升的情况下自动切断电源。由于电流断开时，断路器触点两端会形成电流，一些大型断路器（如那些用来保护发电机和主输电线的断路器）通常浸入绝缘液体里面，如油，以熄灭电流。在大型空气开关和油断路器中，使用磁场来削弱电流。小型空气开关用于商场，工厂和现代家庭设备的保护。在住宅电气布线中，以前普遍采用保险丝。保险丝由熔点低的合金组成，安装在电路中，当电流超过一定值，它会熔断，切断电路。现在绝大多数住宅使用空气断路器。

供电故障

世界上大多数地方，局部或全国电力设施都连成电网。电网可以使发电实现区域共享。同意共享的每个电力企业可以获得不断增加的储备功率，使用更大、效率更高的发电机，从电网中获取电能以应对局部电力故障。

互联的电网是大型复杂系统，包括被不同组织操控的部分。这些系统可以节约开支，提高整体可靠性，但是也带来了大范围停电的风险。例如，20xx年8月14日，美国和加拿大发生了历史上最严重的停电事故。当时，这个区域61800兆瓦的电力供应中断，五千万人口受到影响。（一兆瓦大约可以满足750居民的用电需求）。停电事件迫切要求更新老化设备，提出关于全国电网可靠性的问题。

尽管存在大范围停电危险，互联电网提供了必要的备份措施和供替换的线路，相对于孤立系统，其整体可靠性要高得多。国家或地区电网还可以应对由暴风雨、地震、泥石流、森林火灾、人员操作错误或者蓄意破坏造成的意外停电。

供电质量

近年来，越来越多的精密复杂生产过程、计算机和网络及许多高科技消费品都使用电力为其提供能量。这些产品和生产过程对于供电的连续性和电压、频率的恒定性很敏感。于是，相关部门正采取新措施来保证供电的可靠性和质量。如提供附加的电气设备来保证电压和电能其它特性保持

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恒定。

电压调整 长距离传输线存在的电感和电容不容忽视。当电流流过线路时，随着电流的变化，电感和电容会对线路电压产生影响。这样，供电电压会随负荷变化。运行中，有几种设备用来克服这个波动，被称为电压调整。这些设备包括感应调节器、三相同步机（也称同步调相机），它们能够改变传输线路中的电感和电容的有效量。

电感和电容作用能相互抵消。当负载电流感性电抗大于容性电抗时，这种情况总是出现在大型电力系统中，对于给定的电压和电流，传送的功率小于两者相等的时候。这两个量功率之比称为功率因数。由于传输线损耗和电流成比例，如果可能，将在电路中使用电容，这样功率因数尽可能接近于1。正是这个原因，在电力传输系统中，经常使用大型电容器。

世界电力生产 从19xx年到20xx年，最近一年的可用数据显示，每年世界电力生产和消费从小于1万亿千瓦时增长到15.9万亿千瓦时。同样，发电类型也发生了变化。在19xx年，世界电力约2/3来自蒸汽源，约1/3来自水电。20xx年，热源生产65%的电能，水电却降至17%，核电占总量的16%。出于安全的考虑，在一些国家，特别是美国，核能的增长缓慢。20xx年，美国电能的20%来自核电厂；在世界领先的法国，这个数字是78%。

保护

世界上大多数电能的生产来自天然气、煤炭、石油和铀等不可再生资源。煤炭、石油、天然气含有碳元素，它们的燃烧加剧了二氧化碳和其它污染物的排放。科学家们认为，二氧化碳是导致全球变暖，地球表面温度上升的主要因素。

电力用户通过节约用电，如离开房间时关闭电灯等措施消除不必要消耗，可以节省资金，有助于环境保护。其它保护措施包括购买和使用节能电器和灯泡，在费率较低的非用电高峰使用洗衣机和烘干机等电器。消费者也可以考虑环境措施，如购买当地公共部门提供的绿色能源等。绿色能源通常价格较贵，但依靠可再生和环境友好型资源，如风力轮机和地热发电厂。

电力系统自动化

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提高生产力，降低成本，是电力供应商一直以来面对的问题。这就转化为需要管理者，工程师、操作员、计划者、现场人员和其它人员收集并执行决策信息。电力系统供应商遵从这一趋势，使设备变得智能化，这样，它们就可以创造并交流信息。术语“电力系统”描述的是用来产生、传输和分配电能的物理系统的组成设备集合。术语“设备和控制系统”指的是用来监视、控制和保护电力系统的设备集合。

电力系统集成 电力系统集成是在I&C系统中的IED和远程用户之间进行数据通信的操作。变电站集成指的是将局部和整个变电站的IED数据进行合成，对于变电站内所有I&C数据，只有一个单一联系点。杆顶设备通常通过无线或光纤连接与变电站进行通信。远程、本地变电站和馈线控制像单一联系点一样通过变电站控制器。一些系统用直接连接与RTU，保护继电器和控制器等杆顶设备进行旁路连接。

电力系统自动化 电力系统自动化是通过I&C设备自动控制电力系统的行为。变电站自动化指的是使用IED数据、变电站内部的调节和自动控制能力和来自远程用户的控制命令去控制电力系统设备。由于真正的变电站自动化依赖于变电站集成，这两个术语通常互用。

电力系统自动化涵盖电力生产和发送的各个环节。其中一些环节涉及电力传输和分配的各个级别，即电力输送自动化。对于变电站和杆顶电力输送系统的监控能减少断电的发生，缩短断电时间。IED、通信协议和前面描述的通信方法作为一个系统协同工作，实现电力系统自动化。

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