一篇关于物理学的论文
关于物理专业电动力学教学的思考。
动力学电磁现象的经典动力学理论。也叫经典电动力学，电动力学是它的简称。它研究电磁场的基本性质、运动规律以及电磁场与带电物质的相互作用。
一，课程教学的基本概念
第一，在教学中，要尊重教师学习的主体性和教师教学的主导作用，片面发扬教师的盲目性、自动性和创造性。第二，？电动力学？该课程属于专业基础课，教学内容的安排既让教师学习到本课程的基础知识、实际和思想，又与其他物理分支有个性和特色的关系。针对这一特点，教师在教学中应注意引导相似先生的抽象思维。再次，教学要突出探索式教学方法，改变传统的教学形式，最大限度地整合信息技术与电动力学课程，运用各种古代教育技术优化教学过程，推广启蒙、探索、讨论、小制造等教学方法，培养王老师的创新思想和理念。
第二，在这门课的教学中要做到以下几点。
1.教学内容应该联系实际。
？电动力学？作为一门专业课，是高师物理专业的基础实践课。在教学中，要求教师掌握课程的基础知识、基本实际和基本原理，使教师加深对所学知识的理解，更深刻地认识电动力学的实际使用价值，达到学以致用的目的，同时提高分析和处理成果的能力。
2.注重教师学习的主体性和集体性培养。
关注Tong134、2016三月教改，从课程设计到评价，都要特别关注教师的学习主体地位，才能充分发挥教师的积极性，挖掘学习潜力。要求先生对消费和生活中的电动力学成果进行初步分析，以提高王先生的分析成果和处理能力。在电动力学的实际学习中，用数学工具处理成绩，让教师看到数学与物理的密切关系，培养他们用数学工具处理物理成绩的能力。培养王老师的自学能力，重要的不是教内容，而是教王老师学习方法。要充分重视王老师兴趣、特长、基础等方面的集体差异，因材施教，根据这种差异确定学习目的和评价方式，并提出相应的教学建议。课程规范在课程设计、教学方案、方案制定、内容选择、教学评价等方面为教与学提供了选择和空间。
3.运用各种古代教育技巧优化教学环节。
充分利用古代的教学技巧，发扬信息化教学的弊端，强化先生的学习兴趣，进一步强化他需要掌握的知识点，拓宽他的知识面，强化他的理论操作技能，培养迷信的思维方式，让先生更好的掌握？电动力学？课程知识中涉及的迷信方法，对提高学生发现、分析和处理成绩的能力是无效的。
4.具备良好的实验条件，充分保证演示和理论培训的质量。
鼓励先生开展科研理论培训，参加各类科技竞赛。在实验课和理论训练中，要注意培养王老师的逻辑思维和创新思维，充分利用物理、电子竞赛等创新平台，促进电动力学的教学。
三，课程学习策略的探索
第一，对于？电动力学？这是实际基础课的特点。王老师一定要坚持课前预习，预习过程中不自觉的呈现自己的成绩。探究式课堂教学法主要用于课堂教学，即每节课突出一个主题，对相关原理知识进行深入讲解和解释，每个主题由师生通过多种方式进行互动，让教师及时了解和处理教师的提问结果，以加强学生的学习兴趣。第二，结合传统板书、电子课件、网络、视频教学技巧。比如课内教学与课外讨论制造相结合，基础实践教学与前沿讲座相结合，基础实践与科研理论训练相结合。第三，鼓励顾先生参加科研理论培训和各类科技竞赛。培养多元化的使用型人才，以培养使用型、复合型、技能型人才，增强毕业生的失业能力，完成资本课程的预期目的。第四，电动力学也是一门理论课，它的研究对象是不同于实物的物质形态，具有一般特征。为了防止课程教学的数学化，我们将充分利用当代信息技术的弊端，例如，使用视频教材来加强教师的理性观点和启动能力。第三，在实验课和理论训练中注重培养王先生的逻辑思维、创造性思维能力和素质，充分发展王先生的物理思维和物理探索能力。
第四，课程教学方法的探索
在本课程的教学中，要注意电动力学实践与理论的结合，尊重王老师学习的主体性，合理安排指导自学，培养王老师的自学能力。加强课前课后答疑辅导，注重王老师才华的培养，使老师在了解和认识电动力学的根本实际，掌握电动力学原理的研究规律后，开拓思路，初步培养科研思想。
1.？双边反应？教学方法
这种教学方法是怎么来的？自学和？反应？它由两部分组成，重点是老师在老师指导下的自学和老师被他回复的信息所制止的专注讲解，让老师的天赋在反复的训练中发脾气。？自学和？反应？展示了教师与教师之间相互联系、合作、互动的训练过程。
2.关注成绩，开始课堂讨论。
建议课堂教学遵循迷信性、主体性、发展性的标准，采用以先生为主体的小组讨论法，从成绩入手，激发先生的学习兴趣，让先生探索应用实践知识处理实际成绩；还可以针对教研室科研任务中遇到的成果设计讨论或思考问题，启发教师对电动力学成果进行分析讨论，学习和稳固电动力学知识，开拓思维，培养科研思路。
3.提倡以学习为导向的教学方法。
在老师的指导下，老师停止自学和自我练习。教师把教师在教学过程中的认知活动作为教学活动的主体，使教师自动获取知识，发展各自的才能，从而达到充分发展教师自动性的基础，渗透教师的正确引导，使教学各方各尽其能，各得其所。
4.多开展课外理论活动。
在课外理论训练中，要注重培养王先生的逻辑思维、创新思维能力和素质。鼓励和引导有才能的教师进入科研理论培训，参加各类科技竞赛。将王老师撰写的课程随笔融入整个教学过程，精选优质项目进入科研理论培训。充分利用物理、电子竞赛等创新平台，推进电动力学教学，培养实用型、复合型、技能型人才，增强毕业生就业能力。？电动力学？作为一门探索性的课程，在课堂教学中，要突出教师的参与性，让他们自动获得迷信的结论，而不是主动。互动思想让老师觉得电动力学发人深省，入门不难。？电动力学？物理学的其他分支？性格？然后呢。特点？的关系。为了引起老师的学习兴趣，我们可以经常采用课堂讨论的方式，由老师提问，在老师的引导下进行讨论，得出正确的结论。由于解剖？电动力学？要用一般的思路，所以课堂教学要充分利用多媒体，尽量用图像和色彩搭配，让教师树立正确的实物形象。注意？信息技术？用什么？电动力学？课程的无效整合，对教学过程的优化，对进步先生专业知识的学习效果，对进步先生信息技术能力，对进步先生合作理解和创新体的培养，都具有重要的理想意义。同时，该教学实践可应用于创新型理论人才的培养，以及物理、电子等各类竞赛。
参考资料:
[1]冯物理专业电动力学教学改革探索[J].智慧，2014，(19)。
[2]凯文·Z，吕燕。电动力学网络教学平台的建立探讨[J].沈阳师范大学学报(自然迷信版)，2013，31 (4): 531-534。
[3]刘佳。“电磁学”与“电动力学”课程体系改革[J].科技资讯，2013，(11): 44。
[4]熊和陆。对吗？电动力学？课程改革的探索[J].基础文科教育，2003，(6): 72-75。
[5]傅、、、。基于电动力学教学改革的学习方法探讨[J].通化师范学院学报，2009，30。
电力信息的物理融合系统(物理学之二)
随着嵌入式系统、计算机技术和网络通信技术的快速发展，未来智能电网的建设成为可能。基于信息物理系统(CPS)技术构建电力信息物理融合系统(CPPS)为未来智能电网的实现提供了新的思路。本文对CPPS平台进行了初步的研究和分析，并介绍了同步PMU技术、开放式通信网络和分布式控制在CPPS的应用。
关键词CPPS；同步PMU开放交流；分布式控制
介绍
在能源危机、环保压力以及用户对电能质量要求不断提高的推动下，当代电力系统已经不能满足社会的发展需求，智能电网成为未来电力系统的发展方向。智能电网发展的原因主要包括以下几个方面:
1)分布式发电(DG)接入电网导致系统稳定性问题。由于大量DG接入，电网成为故障电流和运行功率双向流动的有源网络，增加了系统的复杂性和脆弱性。因此，迫切需要发展智能电网来解决大量DG接入电网带来的系统稳定性问题。
2)电力用户对电能质量(QoS)的要求不断提高。现代社会的短时停电也会给高科技产业带来巨大的经济损失，近年来的大停电给社会带来了难以估量的经济损失。因此，迫切需要建立一个强大的自愈智能电网来提供高质量的电力服务。
论文的主要结构如下:1部分介绍了近年来信息物理系统(CPS)技术的发展以及CPS与智能电网的关系；第二部分介绍了信息物理电源系统(CPPS)的硬件平台模型。第三部分介绍了相量测量单元(PMU)技术。第四部分对CPPS开放的通信网络进行了初步分析；第五部分简要介绍了CPPS的分布式控制技术；最后，第六部分对全文进行总结。
1 CPS与智能电网的关系
CPS技术的发展得益于近年来嵌入式系统技术、计算机技术和网络通信技术的飞速发展，其最终目标是随时随地控制物理世界。CPS通过嵌入大量各种无线传感器实现对物理世界的环境感知，通过高性能、开放的通信网络实现系统内安全、及时、可靠的通信，通过高精度、可靠的数据处理系统实现自主协调和远程精确控制的目标[1]。
CPS技术在仓储物流、自主导航汽车、无人驾驶飞机、智能交通管理、智能建筑、智能电网等领域已有初步研究和应用[2]。
将CPS技术引入智能电网，可以得到信息物理电力系统(CPPS)的概念。为了分析CPPS与智能电网的关系，首先简要回顾了智能电网的概念。目前关于智能电网的概念很多，还没有达成共识。IBM中国公司高级电力专家马丁·豪斯克(Martin Hauske)认为，智能电网有三层含义:一是利用传感器实时监测发电、输电、配电、供电中关键设备的运行情况；然后将获得的数据通过网络系统进行传输、收集和整合；最终通过对实时数据的分析和挖掘，达到对整个电力系统运行进行优化管理的目的[3-4]。
从CPS和智能电网的介绍可以看出，CPS和智能电网在概念上有相似之处，都强调利用前沿通信技术和高端控制技术来增强系统的环境感知和控制能力。因此，建立在CPS基础上的CPPS为促进电力一次系统和电力信息系统的深度融合，最终实现完整智能电网的建设提供了新的思路和途径。
第二代CPPS的硬件平台架构
基于分布式能源广泛接入电网带来的系统稳定性问题和建设坚强自愈智能电网的总体目标，建设安全、稳定、可靠的智能电网已成为未来电力系统研究的重要方向，也是CPPS研究的主要内容。
传统的电力系统监测方法主要包括基于电力系统稳态监测的SCADA/EMS系统和以电磁暂态过程监测为主的各种故障录波器。保护控制方式主要包括基于SCADA主站的集中控制和基于保护控制装置安装的就地控制[5]。本地控制方式易于实现，响应速度快。但由于使用的信息有限，控制性能不够完善，无法预测和解决系统的未知故障，对于电力系统的多次响应故障更无法准确动作。集中控制方式可以利用系统的全局信息优化系统的控制性能，但计算数据庞大，通信环节多，系统响应速度慢。而且现有的SCADA系统主要分析电力系统的稳态，不能有效控制电力系统的动态运行。
鉴于目前电力系统监控手段的不足，为了未来建设强大的自愈智能电网，需要建立相应的广域保护实时动态监控系统，CPPS的硬件平台就是在此基础上建立的。
CPPS硬件平台的六层架构如图1所示，主要包括:物理层(一次电力设备)、传感器驱动层(同步PMU)、分布式控制层(智能终端单元STU、智能电子设备IED等。)、过程控制层(控制分站PLC)、高级优化控制层(SCADA主站控制中心)和信息层(开放式通信网络)。
其中，底层物理层是指电力系统的一次设备，如发电厂、输配电网等。传感驱动层主要用于实时监测电力系统的动态运行参数，包括电流、电压、相角等。同步PMU在CPPS被广泛使用。分散控制层主要包括STU/IED，为广域保护的分散就地控制提供反馈控制回路。过程控制层主要指枢纽电厂和变电站的控制分站，是CPPS的重要组成部分。通过采集多个测量节点的数据信息，建立系统级的控制回路，做出相应的控制决策。高级优化控制层是指调度中心的主控站，主要为电力系统的动态运行提供人工辅助优化控制。最上面的信息层是智能电网的开放通信网络。请注意，信息层不是单一的一层，而是覆盖CPPS的所有层，为CPPS的内部组件提供安全、及时和可靠的通信。
上面给出了CPPS的硬件平台模型，但是在电力系统中实现CPPS涉及到很多技术问题。这里分别对CPPS的同步PMU、开放式通信网络和分布式控制进行简要介绍。
3同步PMU测量技术
同步PMU是建设CPPS的基础，为CPPS广域保护的动态监测提供了丰富的测量数据。同步PMU装置主要测量和输出电力系统中的同步相量。安装点包括大型发电厂、联络线、重要负荷连接点和HVDC、SVC等控制系统。测量数据包括线路的三相电压、三相电流、开关量、励磁电流、励磁电压、励磁信号、开阀信号、AGC、AVC、PSS以及发电机的控制。实测数据可用于分析系统的稳定裕度，为电力系统的动态控制提供依据。
同步PMU的硬件结构框图如图2所示。
其中，GPS接收模块会精确到？1微秒内的秒脉冲将定时脉冲和标准时间信号送到A/D转换器和CPU单元，作为数据采集和矢量计算的标准时间源。电压、电流互感器测得的三相电流、电压经过滤波、整形、A/D转换后送入CPU单元进行离散傅立叶计算，得到同步相量后输出。注意，发电机PMU除了测量机端电压、电流和励磁电压、电流外，还需要接入关键相脉冲信号，测量发电机功角[7]。
4 CPPS开放通信网络
在保证通信安全、及时、可靠的基础上，CPPS开放式通信网络应使系统高度开放，支持自动化设备和应用软件的即插即用，支持分散控制和集中控制相结合。对于已经建立的开放式通信网络，需要对通信的实时性、网络的安全性和可靠性进行分析。
4.1 IEC 61850标准的应用
作为新一代网络通信标准，IEC 61850标准应用于智能变电站，支持设备的即插即用和互操作性，使智能变电站高度开放。因此，采用IEC 61850作为CPPS通信网络的通信标准是最佳选择。
IEC 61850 [9]的核心技术包括面向对象建模技术、XML(可扩展标记语言)技术、软件复用技术、嵌入式操作系统技术和高速以太网技术。
4.2通信网络配置与分析
CPPS开放式通信网络的网络配置参考智能变电站三层双网网络结构配置，构建CPPS三层通信网络，如图3所示。
其中，底层是位于电厂、变电站和重要负荷的大量PMU和STU/IED，分别负责采集实时信息和执行保护控制功能。中间层为控制子站(过程控制单元PLC)，每个控制子站连接多个PMU和STU/IED，完成本分区系统级的保护控制，并根据需要将数据上传至SCADA主站控制中心。SCADA主站控制中心接收各控制分站上传的数据，处理后将控制信息发送给各控制分站，实现CPPS的广域保护控制功能。注意，各层设备都嵌入了GPS，实现精确的时间同步，保证整个系统的数据采样同步。
5 CPPS的分布式控制机制
为了建设强大的自愈智能电网，必须采用新的控制机制建立可靠的功率控制系统。文件[10-11]根据电力故障的扩展路径和范围以及故障的时间演化过程，提出建立时空协同的停电防御框架，建立电力系统三道防线，为实现智能电网广域动态保护控制奠定良好基础。
与传统的SCADA主站集中控制方式相比，电力系统分散控制(DC)是指一个多机系统，即多台计算机(包括PLC控制分站和STU/IED等。)用于控制不同的设备和对象(如发电机、负载、保护装置等。)分别组成，每个子系统形成独立的子系统，通过通信网络相互连接，完成协调分布的任务。分布式控制的核心特征是什么？分散控制和集中管理？。基于电力系统三道防线，结合分布式控制技术，建立了CPPS的三层控制架构，如图4所示。
其中，分布式控制层主要是在故障发生的初始阶段(缓慢中断阶段)采取控制措施，其控制目标应该是保证系统在不发生严重故障的情况下保持稳定，防止故障的蔓延。过程控制层是系统发生严重故障时(级联崩溃初期)采取的广域紧急控制措施，需要付出很高的代价。通常对于可能使系统不稳定的特定故障，需要切换非故障设备来保证系统的稳定。广域紧急控制措施应在故障确定后立即实施，越晚实施控制措施，控制效果越差。最优控制层是前两层控制拒绝运行或控制不足，但没有达到控制效果的一种控制措施。同时，在检测到各种不稳定现象后，通常需要多轮减载和振荡解耦。在功率恢复阶段，应该有自适应黑启动和自愈控制方案。
6结论
将CPS方法引入电力系统，建立了CPPS模型平台，为建立强大的自愈智能电网提供了新的思路。本文分别对CPPS的同步PMU测量技术、开放式通信网络技术和分布式控制技术进行了简要介绍。
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