基于智能電網(wǎng)背景下的繼電保護實驗課程體系

王崢 李寧 甘輝霞

摘 要：電網(wǎng)智能化的發(fā)展使得繼電保護實驗課程體系需要進行新型的改革，以培養(yǎng)出更多的實用型人才。因此，本文主要就智能電網(wǎng)背景下繼電保護實驗課程體系設(shè)計需求、教學方式、課程體系設(shè)計模式三個方面的內(nèi)容進行論述。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；繼電保護；實驗課程體系；設(shè)計需求；教學方式；設(shè)計模式

隨著經(jīng)濟的發(fā)展與社會的進步，電網(wǎng)傳統(tǒng)配電模式、設(shè)計方式等已經(jīng)不能滿足社會的需求。因此，應(yīng)用了新能源技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)、計算機技術(shù)、傳感測量技術(shù)等形成的一種新型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，即智能電網(wǎng)產(chǎn)生了。而智能電網(wǎng)的繼電保護模式對于保障智能電網(wǎng)的質(zhì)量與安全發(fā)揮出了重要的作用。因此，我們從教學的角度來講，需要對于智能電網(wǎng)背景下繼電保護實驗課程體系設(shè)計需求、教學方式、課程體系設(shè)計模式問題進行全面的分析與研究工作，全面提高繼電保護實驗課程體系的質(zhì)量和水平，培養(yǎng)出更多優(yōu)秀的實用型人才，更好的推進我國電網(wǎng)的發(fā)展與進步。

一、智能電網(wǎng)背景下繼電保護實驗課程體系設(shè)計需求

繼電保護廣泛的應(yīng)用數(shù)字接口和電子式互感器進行測量。原因在于，電子式互感器具有絕緣性能好、體積小。因此，對于繼電保護來講，最大程度上保障其暫態(tài)特性、減少測量上的誤差是其主要應(yīng)用的目的。而網(wǎng)絡(luò)接口方式在電子式互感器中的科學應(yīng)用，可以使得智能斷路器和網(wǎng)絡(luò)保護裝置進行科學的連接，大大減少了二次回路的接線，提高了繼電保護裝置應(yīng)用的水平[ 1 ]。

二、智能電網(wǎng)背景下繼電保護實驗課程體系教學方式

1）閉環(huán)反饋。我們可以通過對于實驗結(jié)果的反饋，實現(xiàn)學生對于結(jié)果的反思，最終可以提高我們學習的質(zhì)量與水平。比如：我們以數(shù)字仿真實驗為例子進行說明。教師通過對于有效軟件平臺的應(yīng)用可以對學生實驗中出現(xiàn)的問題通過反饋的方式發(fā)現(xiàn)，通過進行有效的糾正與改進，可以提高學生學習的效率。

2）多維立體。多維立體化的教學方式可以使得學生通過直觀化、形象化的方式加深對所學知識的印象。具體來講，教師應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)視頻、現(xiàn)場實驗、虛擬現(xiàn)實三維仿真等構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)多維一體化教學平臺的構(gòu)建，有利于學生加深對知識的理解程度，全面提高他們學習的水平與能力，為今后在實踐工作中更好的應(yīng)用繼電保護模式提高我國智能電網(wǎng)的水平打下一個良好的基礎(chǔ)[ 2 ]。

三、智能電網(wǎng)背景下繼電保護實驗課程體系設(shè)計模式

（一）背景理論介紹

繼電保護原理課程主要的內(nèi)容是介紹智能化變電站的基本原理、結(jié)構(gòu)，對于智能化繼電保護裝置進行科學分析，重點講解電子互感器原理、開關(guān)量信號傳輸模型、電氣量信號傳輸、合并單元等等。比如：通過講解GOOSE報文格式、SV報文格式等對于報文值與信號實際值進行分析，可以全面加深學生對IEC61850規(guī)約的理解。

（二）視頻展示

實踐化方式的教學模式可以極大提高學生學習的質(zhì)量和水平，對于提高他們將來應(yīng)用繼電保護原理課程促進我國智能化電網(wǎng)的建設(shè)將會發(fā)揮出重要的作用。具體來講，教師需要應(yīng)用有效的視頻方式到變電站的現(xiàn)場對于其操作的真實過程進行全程記錄，并且充分的結(jié)合自身教學的計劃與內(nèi)容制作出來各種類型的繼電保護原理課程與安全自動裝置變電站的現(xiàn)場實驗視頻。比如：關(guān)于繼電保護模式規(guī)范化操作的視頻內(nèi)容、關(guān)于繼電保護現(xiàn)場安全測量的視頻、關(guān)于現(xiàn)場安全生產(chǎn)規(guī)程的視頻等等。我們通過這些視頻就可以實現(xiàn)學生對于課程內(nèi)容進行直觀化、形象化的學習，增強學生對于現(xiàn)場操作具體步驟的了解程度，可以使得教學具有真實性，而不是像過去一樣具有抽象化、學生僅僅將知識的學習停留在理論操作上。在完成以上實踐化視頻的展示完畢后，教師還要帶領(lǐng)學生親手進行電流保護的仿真實驗，增強學生實際動手操作的能力，培養(yǎng)他們的職業(yè)技能[ 3 ]。

（三）數(shù)字仿真實驗

通過建立起有效的模型來進行電力系統(tǒng)繼電保護數(shù)字仿真實驗平臺，可以使得學生通過這些仿真實驗對于繼電保護模式內(nèi)容進行科學化、專業(yè)化的學習，使得學生通過具有實際化、靈活性的實驗進行創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。比如：教師可以應(yīng)用電磁暫態(tài)仿真軟件對于繼電保護模塊、變壓器模塊、發(fā)電機模塊、輸電線路模塊等進行仿真模擬平臺的構(gòu)建，可以對于保護算法、數(shù)字濾波、整組實驗等進行靈活性教學的開展，并且可以對一些保護動作流程進行充分教學。比如：出口模塊、保護計算邏輯、網(wǎng)絡(luò)模型、測量阻抗計算模塊、傅立葉算法模塊等等。

（四）動態(tài)模擬實驗

我們在實驗室中應(yīng)用許多的裝置，比如：數(shù)字式繼電保護裝置、網(wǎng)絡(luò)報文分析儀、輸電線路、變壓器、實際應(yīng)用類型發(fā)電機、電子互感器等建立起繼電保護動態(tài)模擬實驗平臺。教師通過此平臺應(yīng)用縱聯(lián)保護實驗、開放電流保護實驗、距離保護實驗等可以全面提高學生實際動手操作的能力[ 4 ]。

（五）虛擬現(xiàn)實三維仿真實驗

網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)與計算機技術(shù)的發(fā)展，使得教學的方式與結(jié)構(gòu)發(fā)生了比較大的變化。因此，教師可以應(yīng)用計算機技術(shù)建立起虛擬現(xiàn)實三維仿真實驗平臺，增強學生學習的質(zhì)量和水平。比如：學生在此平臺中，可以有效的進入到三維仿真實驗空間中，通過對于故障與定值內(nèi)容進行有效的設(shè)置，使得系統(tǒng)可以自動的糾正學生在操作中出現(xiàn)的錯誤，并且給予一定的提示，使得學生的實際操作能力得到提高。

（六）應(yīng)用科學的考核方法

我們在完成以上的實驗后，需要對于學生實驗的結(jié)果進行科學考核，以便于改進有關(guān)方面的設(shè)置，使得學生的理論水平和實際操作能力提高全面提升。比如：考核的標準有：學生需要熟練的掌握繼電保護主要的過程、并且應(yīng)用現(xiàn)代化的方式進行高效化的操作、對于智能化變電站的結(jié)構(gòu)全面了解，充分掌握IEC61850通訊規(guī)約等[ 5 ]。

四、結(jié)論

對于智能電網(wǎng)背景下繼電保護實驗課程體系問題進行科學分析與研究，有利于教師應(yīng)用具有實踐化操作特點的繼電保護實驗課程模式，全面提高學生對繼電保護實驗課程知識學習的水平，為今后的實踐操作打好基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1] 楊軍，龔慶武，呂艷萍，丁濤.智能電網(wǎng)背景下繼電保護實驗課程體系[J].電氣電子教學學報，2014，01：73-75.

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[3] 戴志輝.繼電保護可靠性及其風險評估研究[D].華北電力大學，2012.

[4] 劉國平.地區(qū)電網(wǎng)繼電保護在線整定與評估預(yù)警方法研究[D].華北電力大學，2013.

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