電力系統(tǒng)繼電保護課程建設(shè)與改革

薛易，蘇勛文，郭明良

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電力系統(tǒng)繼電保護課程建設(shè)與改革

薛易[1]，蘇勛文，郭明良

（黑龍江科技大學(xué) 電氣與控制工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150022）

電力系統(tǒng)繼電保護是現(xiàn)代電力系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)．探討了電力系統(tǒng)繼電保護課程的教學(xué)內(nèi)容設(shè)置、教學(xué)模式、教學(xué)方法和考核方式等方面的改革和實踐，提出了課程建設(shè)的內(nèi)在要求．積極引入現(xiàn)代電力系統(tǒng)中的新技術(shù)，結(jié)合現(xiàn)代化的教學(xué)手段和方法，使學(xué)生完整地認識繼電保護技術(shù)．教學(xué)實踐表明，通過教學(xué)改革提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新實踐能力，使課程的教學(xué)效果得到顯著提升．

電力系統(tǒng)；繼電保護；課程建設(shè)；教學(xué)改革

在國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020年）中，將超大規(guī)模輸配電和電網(wǎng)安全保障列為重點領(lǐng)域及其優(yōu)先主題，對大規(guī)?；ヂ?lián)電網(wǎng)的安全保障技術(shù)提出了更高的要求．電力系統(tǒng)繼電保護課程是電氣工程及其自動化專業(yè)的骨干專業(yè)課程之一，是保障電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定及可靠運行的重要措施與電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行密切相關(guān)．目前，國內(nèi)的繼電保護課程主要是模擬型繼電器結(jié)構(gòu)保護裝置、繼電保護基本原理的內(nèi)容，講授輸電線路、變壓器和發(fā)電機的電流保護、距離保護和差動保護，還有一些教材對傳統(tǒng)的電磁型或集成電路型保護裝置進行了大量的講述．然而隨著電子技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)的迅速發(fā)展，我國繼電保護裝置的結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生了很大變化，絕大多數(shù)發(fā)電廠和變電站主要應(yīng)用的是微機保護裝置[1]．因此，目前的授課內(nèi)容與電力企業(yè)的生產(chǎn)實際發(fā)生了嚴重脫節(jié)，這就對高校繼電保護教學(xué)提出了新的要求．對電力系統(tǒng)繼電保護課程建設(shè)與改革，對其教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法進行全面、深入的研究，找出適合培養(yǎng)高素質(zhì)的電力系統(tǒng)專業(yè)類畢業(yè)生的最佳途徑，具有重要的理論和現(xiàn)實意義．

1 教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置

根據(jù)學(xué)生不同的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和將來就業(yè)方向，借鑒其它院校課程內(nèi)容設(shè)置的基礎(chǔ)上，對電力系統(tǒng)繼電保護課程的內(nèi)容進行了重新設(shè)置．在最新修訂的電力系統(tǒng)繼電保護教學(xué)大綱（2014）中，課程主要包括繼電保護概述、電網(wǎng)電流保護、電流距離保護、輸電線路縱聯(lián)保護、自動重合閘、電力變壓器保護、發(fā)電機保護、母線保護和微機保護等內(nèi)容．在力求講清基本概念、基本理論時，也注意介紹國內(nèi)外先進的繼電保護技術(shù)和本學(xué)科發(fā)展方向．此外，對繼電保護技術(shù)向計算機化，網(wǎng)絡(luò)化，智能化，保護、控制、測量和數(shù)據(jù)通信一體化發(fā)展的未來趨勢，在結(jié)構(gòu)和工作原理方面也進行了較詳細的介紹[2]．在盡量保證學(xué)科的系統(tǒng)性和完整性的同時，也適當述及我國電力工業(yè)、電力系統(tǒng)的現(xiàn)狀和有關(guān)技術(shù)政策，增加了很多電力系統(tǒng)繼電保護運行、控制和管理方面的新內(nèi)容．在新大綱中對原有電力系統(tǒng)繼電保護教材中機電型、整流型、晶體管型和集成電路型等保護裝置的內(nèi)容進行了刪減，增加了微機保護的內(nèi)容[3]．通過新的教學(xué)內(nèi)容設(shè)置可以更好地調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力，更好地學(xué)習(xí)和掌握繼電保護課程，為他們今后處理數(shù)字保護信息，從事微機保護應(yīng)用、信息管理和計算機保護科研打下扎實的理論基礎(chǔ)．適應(yīng)國家能源電力發(fā)展和東北老工業(yè)基地經(jīng)濟建設(shè)對電力高技能人才的需求．

2 教學(xué)方法的改革

2.1 豐富教學(xué)資源，強化多媒體教學(xué)

目前，傳統(tǒng)的教學(xué)方式主要是課堂教學(xué)，不僅上課效率低，而且教學(xué)效果不盡如人意．除了一些學(xué)生主觀原因不愿意學(xué)外，更重要的是教學(xué)方法沒有吸引力．對于沒有實際工作經(jīng)驗的學(xué)生來說，很難將書本上的理論知識完全弄清楚和建立完整的理論體系．因此，隨著計算機技術(shù)和多媒體技術(shù)的飛速發(fā)展，要求教師不斷豐富教學(xué)內(nèi)容，更新教學(xué)方法，不斷探索新的教學(xué)方式．使用教學(xué)錄像以及多媒體課件進行輔助教學(xué)，以動畫、三維彩圖、圖片和實物演示電氣設(shè)備結(jié)構(gòu)和原理[4]，并將MALTLAB仿真和繼電保護可視化軟件引入課程教學(xué)中．除此之外，還制作了電子教案，開辦專業(yè)教學(xué)網(wǎng)站，實現(xiàn)網(wǎng)上資源共享，鼓勵網(wǎng)上教學(xué)和答疑，真正實現(xiàn)了師生在線交流互動．采用新的教學(xué)方法和教學(xué)手段，實踐現(xiàn)代化的教學(xué)模式[5-6]．

由于更新了教學(xué)觀念，加強學(xué)生進行科學(xué)研究的內(nèi)在動機，提高了教學(xué)效率．

2.2 使用可視化仿真電力軟件

目前，在國外的高校中可視化仿真軟件在電力系統(tǒng)教學(xué)和實驗中得到了極大的應(yīng)用，可以很好地對電力系統(tǒng)故障和異常進行模擬．采用可視化功能較強的動畫制作軟件與數(shù)據(jù)庫技術(shù)相配合，實現(xiàn)繼電保護裝置動態(tài)演示，在加深學(xué)生對所學(xué)知識的理解方面起著重要的作用[7]．在繼電保護課程教學(xué)中，采用新世紀電力軟件公司研發(fā)的35~500 kV變電站仿真系統(tǒng)、二次圖仿真軟件和變電站可視化培訓(xùn)系統(tǒng)，該可視化軟件將很多復(fù)雜的繼電器結(jié)構(gòu)、工作原理和繼電保護裝置的實現(xiàn)呈現(xiàn)在學(xué)生面前（見圖1、圖2）．通過與變電站和發(fā)電廠實物相對應(yīng)的可視化仿真軟件對學(xué)生進行仿真培訓(xùn)和演練，學(xué)生可以使用培訓(xùn)系統(tǒng)進行自學(xué)和演練，更好、更準確地理解教材中抽象的理論知識，使用可視化仿真軟件代替了教科書中枯燥的原理講述，從視覺、聽覺方面更生動地展現(xiàn)了教學(xué)內(nèi)容，充分吸引了學(xué)生主動學(xué)習(xí)的熱情，教學(xué)效果顯著提高．該可視化電力仿真軟件可對各電壓等級下的各種故障、不正常工作狀態(tài)進行仿真操作，以真實直觀的實驗教學(xué)形式對學(xué)生進行專業(yè)技能訓(xùn)練，極大地增加了學(xué)生對電力系統(tǒng)繼電保護工作原理的理解．

2.3 多元化考核方式

與教學(xué)方法改革密切相關(guān)的一個需要解決的難點是考試方法的改革．解決考什么和怎樣考的問題，不僅是對學(xué)生理論知識的考核，而且還應(yīng)該特別注重對學(xué)生綜合分析和創(chuàng)新能力的考核．在課程改革前電力系統(tǒng)繼電保護課程的考試主要以期末筆試成績?yōu)橹?，不能準確反映出學(xué)生實際的學(xué)習(xí)水平．為了促進學(xué)生系統(tǒng)地掌握所學(xué)知識，提高歸納、分析問題和實際運用的能力，對課程的考核評價方式進行了改革和探索．

在期末考試時對學(xué)生的理論知識、實驗實踐環(huán)節(jié)和課程設(shè)計等方面進行綜合測評，其中理論考核占40%的成績，實驗實踐環(huán)節(jié)占40%，課程設(shè)計環(huán)節(jié)占20%[8]．

3 加強實踐教學(xué)基地建設(shè)

電力系統(tǒng)繼電保護是一門理論與實踐并重的學(xué)科，具有理論強，同時又密切聯(lián)系生產(chǎn)實際的特點．只有把繼電保護抽象的理論知識和生產(chǎn)實踐結(jié)合起來，加強電力系統(tǒng)繼電保護校內(nèi)和校外實踐基地的建設(shè)，才能使學(xué)生真正理解繼電保護的工作原理[9]．

3.1 校內(nèi)實習(xí)基地建設(shè)

建立了電力系統(tǒng)繼電保護工程實踐基地，以基地內(nèi)的WDT-Ⅲ型電力系統(tǒng)實驗臺和PS-7G型電力系統(tǒng)微機監(jiān)控試驗臺，建立了電力系統(tǒng)綜合實驗平臺．通過該試驗平臺模擬發(fā)電廠多機組網(wǎng)運行，動態(tài)模擬電力系統(tǒng)工作的實際情況，在實驗平臺上通過設(shè)置模擬電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)不同線路上各點發(fā)生瞬時性單相接地故障、兩相短路和三相短路，完成電流速斷、限時電流速斷及定時限過電流保護等試驗，并且可以進行線路三段式保護的整定值調(diào)試和校驗[10]．

3.2 校外實習(xí)基地建設(shè)

同哈爾濱熱電廠和哈爾濱第一變電所等電力企業(yè)簽訂了共建設(shè)電氣工程專業(yè)實踐基地的長期協(xié)議，為學(xué)生提供了良好的專業(yè)實習(xí)場所．在課程開始前組織學(xué)生參觀發(fā)電廠和變電所，實踐教學(xué)貼近生產(chǎn)實際從而對各種電力設(shè)備和實際電力系統(tǒng)繼電保護有一個輪廓性的、感性的認識．這樣可以使學(xué)生更易于接受和掌握有關(guān)的原理和分析方法．同時聘請企業(yè)的技術(shù)專家擔任學(xué)校的兼職教師，由于有實際工作經(jīng)驗，這些專家能結(jié)合電力生產(chǎn)的實際案例進行講解分析，使學(xué)生受益匪淺．

4 結(jié)語

對電力系統(tǒng)繼電保護課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等方面進行了積極探索．經(jīng)過2年的教學(xué)實踐，電力系統(tǒng)繼電保護形成了以課堂授課為基礎(chǔ)，充分結(jié)合多媒體教學(xué)、校園網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、計算機仿真和實驗等教學(xué)手段的多元立體化的教學(xué)模式，較好地提高了學(xué)生的創(chuàng)新性思維及獨立分析問題和解決問題等能力，大多數(shù)學(xué)生能掌握課程要求，能夠靈活運用所學(xué)知識的能力，提高了分析問題和解決實際問題的能力，課程建設(shè)取得了較好的效果．

致謝：本文使用的35~500 kV變電站仿真系統(tǒng)、二次圖仿真軟件及變電站可視化培訓(xùn)系統(tǒng)由新世紀電力軟件公司提供，在此表示衷心感謝！

[1] 梁振鋒， 康小寧， 楊軍晟．《電力系統(tǒng)繼電保護原理》課程教學(xué)改革研究[J]．電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報，2007，19（4）：125-128

[2] 顧建軍．電流互感器二次回路檢測方法簡析[J]．中國高新技術(shù)企業(yè)，2009（20）：49-52

[3] 何瑞文，陳少華．電力系統(tǒng)繼電保護課程設(shè)計模式的探索與實踐[J]．電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報，2009，21（3）：125-128

[4] 趙王攀．淺析“電氣設(shè)備”課程建設(shè)的實踐與思考[J]．中國電力教育，2011（9）：173-174

[5] 繼鋒．推進高校精品開放課程建設(shè)[J]．教書育人，2012（12）：148-149

[6] 程海軍，陳曉英，孫麗穎．電力系統(tǒng)繼電保護課程教學(xué)改革探索[J]．中國電力教育，2014（32）：81-82,90

[7] 張艷平．Power World可視化軟件在繼電保護實驗教學(xué)中的應(yīng)用[J]．實驗室研究與探索，2008，27（4）：62-64

[8] 王越明，王朋，于雁南，等．大工程背景下的《電力系統(tǒng)繼電保護》課程教學(xué)改革[J]．價值工程，2016（1）：205

[9] 杜兆文，姚福強．電力系統(tǒng)繼電保護課程教學(xué)改革探索[J]．大學(xué)教育，2014（3）：108-109

[10] 楊德先，尹項根，羅毅，等．基于WDT-Ⅲ電力系統(tǒng)綜合自動化試驗臺應(yīng)用研究[J]．電氣電子教學(xué)學(xué)報，2010，32（S1）：107-110

Construction and reformation of the course of power system relay protection

XUE Yi，SU Xun-wen，GUO Ming-liang

（School of Electrical and Control Engineering，Heilongjiang University of Science and Technology，Harbin 150022，China）

Power system relay protection is the theoretical basis of modern power system. Aiming at the course construction of relay protection，teaching reform and practice of this course in the field of teaching contents， teaching models as well as teaching methods were all discussed，and inner demands of the course construction were also given．In the process of teaching reform， new techniques of modern power system，combining with modern teaching means and methods made students understand the theory of relay protection thoroughly．It has been proved that the comprehensive quality and innovative practical ability of students were all enhanced．Meanwhile，the teaching effect of the course has been significantly improved.

electric power system；relay protection；course construction；teaching reformation

TM77∶G642.0

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2016.04.023

2016-01-30

黑龍江省高等教育教學(xué)改革項目（JG2014010999）

薛易（1971-），男，遼寧鐵嶺人，副教授，博士，從事大型電機電磁場理論研究．E-mail：xue7105@126.com

1007-9831（2016）04-0085-04