面向工程應(yīng)用的“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”課程教學(xué)改革研究

諶江波 王玉華

摘要：隨著科技的進(jìn)步，社會(huì)生產(chǎn)力的提高，作為與實(shí)踐聯(lián)系比較緊密的“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”課程的教學(xué)更應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)。為此，文章對(duì)該課程的教學(xué)改革研究進(jìn)行了全面闡述，旨在培養(yǎng)具有工程應(yīng)用和多方面能力的應(yīng)用型本科大學(xué)生。經(jīng)過(guò)一年的實(shí)施，改革效果明顯。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);繼電保護(hù);教學(xué)改革;工程應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1674-9324（2020）14-0178-03

“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”課程作為應(yīng)用型本科高校電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的一門(mén)主干課程，緊密貼近工程應(yīng)用，重要性越來(lái)越大，它是理論與實(shí)踐并重的一門(mén)課程，它研究電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的構(gòu)成原理、運(yùn)行特性及其分析方法。通過(guò)一個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅要充分掌握電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的各種基本原理、故障分析的方法以及保護(hù)動(dòng)作的影響因素和采取的措施等理論知識(shí)，而且要進(jìn)一步學(xué)習(xí)二次回路圖、保護(hù)設(shè)計(jì)、運(yùn)行仿真等繼電保護(hù)實(shí)踐知識(shí)。目前，工礦企業(yè)絕大多數(shù)采用的都是微機(jī)保護(hù)裝置，而大多數(shù)高校講授的是傳統(tǒng)的繼電保護(hù)理論知識(shí)，已經(jīng)越來(lái)越不適合現(xiàn)代電力系統(tǒng)繼電保護(hù)發(fā)展的需要。因此，需要迫切找出一種適合現(xiàn)代應(yīng)用型本科學(xué)生學(xué)習(xí)和社會(huì)發(fā)展需求的課程模式，以利于高校課程教育教學(xué)水平的整體提高。

一、教學(xué)內(nèi)容的改革

重新修訂教學(xué)大綱，課程內(nèi)容上大量增加微機(jī)保護(hù)方面的知識(shí)，使學(xué)生更快地融入現(xiàn)代企業(yè)的工作內(nèi)容;增加二次回路知識(shí)和仿真軟件在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程教學(xué)上的應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的完善，大大增強(qiáng)了學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力，讓繼電保護(hù)課程不再枯燥乏味;增加講述電力系統(tǒng)繼電保護(hù)最新發(fā)展方向，使學(xué)生站在繼電保護(hù)學(xué)科發(fā)展的最前沿，了解繼電保護(hù)最新科學(xué)動(dòng)態(tài);自編或者精心選擇優(yōu)秀教材，根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)和人才培養(yǎng)目標(biāo)制訂教學(xué)計(jì)劃;與此同時(shí)，縮減機(jī)電型、整流型等傳統(tǒng)繼電保護(hù)的理論知識(shí)，把過(guò)多的有關(guān)繼電器結(jié)構(gòu)方面的知識(shí)略去甚至不講;將“信號(hào)分析與處理”課程與“微機(jī)保護(hù)”課程所講述的濾波器重復(fù)內(nèi)容縮減，將復(fù)雜的理論知識(shí)用適合數(shù)字式繼電保護(hù)知識(shí)代替;增加實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，如電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)、企業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等內(nèi)容。

二、教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革

1.依托教學(xué)平臺(tái)，豐富多媒體教學(xué)。目前，大多數(shù)課堂要么是鴉雀無(wú)聲，要么鬧哄哄，教師講得再好，不懂得掌握最新的教學(xué)方式、教學(xué)方法，學(xué)生面對(duì)枯燥的繼電保護(hù)原理知識(shí)依然提不起精神。因此，多媒體教學(xué)、可視化教學(xué)在“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”課程的教學(xué)中變得越來(lái)越重要，動(dòng)畫(huà)視頻、實(shí)物演示、教學(xué)網(wǎng)站、網(wǎng)絡(luò)討論、圖片、MATLAB以及可視化軟件等在教學(xué)中不斷的應(yīng)用與豐富，大大增強(qiáng)學(xué)生對(duì)保護(hù)原理的理解。更新教學(xué)理念，將傳統(tǒng)教學(xué)與多媒體教學(xué)相互融合，靈活地運(yùn)用討論式教學(xué)法、案例教學(xué)法、項(xiàng)目化教學(xué)法等，必將引起學(xué)生對(duì)本課程的學(xué)習(xí)興趣，從而由被動(dòng)學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)。

2.電力“積件式”仿真軟件的應(yīng)用。上海靜一公司設(shè)計(jì)的電力系統(tǒng)繼電保護(hù)仿真教學(xué)資源平臺(tái)，是一個(gè)“積件式”教學(xué)資源平臺(tái)。所謂“積件式”，就是平臺(tái)上的資源可以像搭積木那樣來(lái)搭建，不需要編寫(xiě)程序，使用非常方便。

平臺(tái)包括一個(gè)足以支撐繼電保護(hù)教學(xué)所需要的各種一次元器件和二次元器件。能夠在該平臺(tái)上非常自由地使用這些元器件搭建各種繼電保護(hù)的一次回路和二次回路。可以將各種保護(hù)的整定值設(shè)置到各元器件中，平臺(tái)根據(jù)回路的電網(wǎng)絡(luò)邏輯、元器件的規(guī)格參數(shù)以及所設(shè)置的整定值，真實(shí)地實(shí)現(xiàn)電路的運(yùn)行。對(duì)有對(duì)的結(jié)果，錯(cuò)有錯(cuò)的現(xiàn)象，所有繪制搭建的回路不需要編制任何程序（見(jiàn)下圖）。

可以在課堂上使用所有繪制搭建的回路用于原理的講解及演示，并且可以實(shí)時(shí)運(yùn)行該回路，使得學(xué)生更容易理解。如果把這些回路插入微軟PPT，就可以制作更為生動(dòng)的互動(dòng)教學(xué)課件。電力系統(tǒng)中的不正常運(yùn)行狀態(tài)、故障狀態(tài)都可以在電力仿真軟件中仿真操作，而且操作簡(jiǎn)單直觀，不像MATLAB仿真軟件那么難學(xué)，因此這款軟件對(duì)于大學(xué)本科生來(lái)說(shuō)是最好的學(xué)習(xí)繼電保護(hù)原理的工具。

3.考核方式形式多樣?？己朔绞蕉嘣粌H有理論考核、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐考核，還有論文寫(xiě)作環(huán)節(jié)，加強(qiáng)過(guò)程考核，進(jìn)一步提升學(xué)生的科研能力。論文的選題一部分來(lái)自學(xué)生感興趣的課題，一部分來(lái)自當(dāng)今熱點(diǎn)問(wèn)題，既聯(lián)系了理論知識(shí)，又拓寬了視野。因此，多種多樣的考核方式大大增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，也提升了學(xué)生的綜合分析和科研能力。將原來(lái)以期末筆試成績(jī)?yōu)橹鬓D(zhuǎn)換為“理論考核+平時(shí)作業(yè)+實(shí)驗(yàn)實(shí)踐+論文”的考核模式，以這種考核模式下的成績(jī)作為學(xué)生的最終成績(jī)，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展，不再以考定終身。

4.在教學(xué)手段上，采用多樣化的教學(xué)方式。隨著超星學(xué)習(xí)通全方位深入課堂，教師在教學(xué)與管理方面日益多樣化，教書(shū)育人不再是三尺講臺(tái)，而是立體的、三維的、靈活的、娛樂(lè)的，這樣既方便了教學(xué)，又極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。教師可以在網(wǎng)上上傳課件、動(dòng)畫(huà)、教學(xué)視頻、作業(yè)，甚至可以發(fā)起討論交流，也可以在課堂上利用手機(jī)簽到、選人、搶答、主題討論、直播。通過(guò)這種方式，拉近了教師與學(xué)生的距離，同時(shí)教師可以通過(guò)學(xué)生的互動(dòng)情況，了解學(xué)生的性格、學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)，針對(duì)不同的學(xué)生采取有針對(duì)性的教學(xué)，做到因材施教。

三、加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)是一門(mén)理論與實(shí)踐并重的學(xué)科，具有理論強(qiáng)，同時(shí)又密切聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際的特點(diǎn)。只有把繼電保護(hù)抽象的理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，加強(qiáng)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)校內(nèi)和校外實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)場(chǎng)所的建設(shè)，才能使學(xué)生真正理解繼電保護(hù)的工作原理。

1.校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。學(xué)校具備較為先進(jìn)和完善的實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生可主要圍繞繼電保護(hù)基本概念及繼電器特性做一些驗(yàn)證性或綜合性實(shí)驗(yàn)，以加深對(duì)繼電保護(hù)理論知識(shí)的理解程度，同時(shí)可對(duì)相關(guān)設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證。建立了繼電保護(hù)實(shí)訓(xùn)室和微機(jī)保護(hù)實(shí)訓(xùn)室，包括電磁型電流繼電器和電壓繼電器實(shí)驗(yàn)、線路過(guò)流保護(hù)實(shí)驗(yàn)差動(dòng)繼電器實(shí)驗(yàn)、反時(shí)限過(guò)流繼電器特性實(shí)驗(yàn)、低電壓閉鎖過(guò)電流保護(hù)實(shí)驗(yàn)、階段性過(guò)流保護(hù)實(shí)驗(yàn)、微機(jī)變壓器保護(hù)實(shí)驗(yàn)、微機(jī)線路保護(hù)等實(shí)驗(yàn)，真實(shí)再現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境，具有校中廠的真實(shí)效果，可同時(shí)進(jìn)行不同項(xiàng)目的實(shí)訓(xùn)教學(xué)工作。

2.校外實(shí)習(xí)基地建設(shè)。應(yīng)用型本科高校實(shí)習(xí)企業(yè)的選擇一直以來(lái)是我校電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的難點(diǎn)，對(duì)口的企業(yè)不多，與繼電保護(hù)相應(yīng)的企業(yè)更是少之又少，在教師不斷的走訪和考察中，最終選擇同蕪湖明遠(yuǎn)電器公司等電力企業(yè)簽訂共同建設(shè)電氣工程專(zhuān)業(yè)實(shí)習(xí)基地的長(zhǎng)期協(xié)議。選擇與繼電保護(hù)相關(guān)的企業(yè)作為學(xué)生的實(shí)習(xí)基地，利于學(xué)生學(xué)有所用，加深對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理的理解;教師到企業(yè)參觀交流、掛職鍛煉，學(xué)生的反饋、教師的學(xué)習(xí)又促進(jìn)了繼電保護(hù)的教學(xué)，這樣良性循環(huán)，為推動(dòng)繼電保護(hù)課程的建設(shè)與發(fā)展起到了積極的作用。學(xué)生通過(guò)校外實(shí)習(xí)基地的學(xué)習(xí)，熟悉了企業(yè)運(yùn)行和管理方式，對(duì)企業(yè)的技術(shù)環(huán)節(jié)也較為了解，學(xué)生可以從中自主選擇自己較為熟悉的課題作為畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目深入地學(xué)習(xí)，理論聯(lián)系實(shí)際的題目往往更能加大學(xué)生對(duì)于知識(shí)的學(xué)習(xí)欲望。本校的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目就有讓學(xué)生自主擬定畢業(yè)設(shè)計(jì)題目的權(quán)限，往往不會(huì)受教師所給題目的束縛。

四、改革發(fā)展規(guī)劃

在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程教學(xué)中，也暴露了一些問(wèn)題。首先，因?yàn)檎n程開(kāi)設(shè)的學(xué)期較晚，易與學(xué)生的考研時(shí)間、實(shí)習(xí)時(shí)間沖突。為了達(dá)到滿意的教學(xué)效果，提高教育教學(xué)水平，促進(jìn)學(xué)生快速成長(zhǎng)，應(yīng)當(dāng)調(diào)整好課程的開(kāi)課時(shí)間，既方便教學(xué)，又方便學(xué)生，達(dá)到兩者的統(tǒng)一。其次，課程設(shè)計(jì)內(nèi)容難度不大，仿真設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)沒(méi)有，原因是學(xué)生掌握MATLAB的水平參差不齊，碰到建模仿真，學(xué)生往往眉頭緊鎖，不利于繼電保護(hù)知識(shí)被深度掌握。因此，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程長(zhǎng)遠(yuǎn)改革目標(biāo)是建立學(xué)生的工程意識(shí)，熟練掌握一到兩門(mén)的軟件工具，為將來(lái)的就業(yè)和科研工作打下基礎(chǔ)。二次原理圖、展開(kāi)圖是繼電保護(hù)工程師的語(yǔ)言，工程師通過(guò)看圖就能迅速展開(kāi)工作，知道如何施工，如何排除故障，因此，在繼電保護(hù)課程中應(yīng)增設(shè)適當(dāng)?shù)亩位芈分R(shí)。眾多的課程都已加入雙語(yǔ)教學(xué)的行列，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程未來(lái)將增加雙語(yǔ)課程的教學(xué)，選擇好的教材，提高教師專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)的水平也迫在眉睫。雙語(yǔ)教學(xué)的目的是拓寬學(xué)生的國(guó)際視野，讓其了解世界最新的學(xué)科動(dòng)態(tài)。教師的繼電保護(hù)研究項(xiàng)目能夠引導(dǎo)學(xué)生共同參與，項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)、任務(wù)引領(lǐng)的形式將會(huì)大大增強(qiáng)繼電保護(hù)課程的實(shí)用價(jià)值。為了及時(shí)得到反饋，跟蹤本課程的教學(xué)效果，需增加學(xué)生對(duì)這門(mén)課程詳細(xì)的評(píng)價(jià)系統(tǒng)，對(duì)這門(mén)課程的意見(jiàn)和建議將有利于本課程的教學(xué)與發(fā)展。

五、結(jié)語(yǔ)

對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段、考核方式、實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)場(chǎng)所、發(fā)展規(guī)劃等方面進(jìn)行了積極探索，經(jīng)過(guò)多年的教學(xué)摸索與實(shí)踐，逐步理解和實(shí)施了電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程的教學(xué)思想、教學(xué)方法、教學(xué)手段，形成了以學(xué)生為中心，以工程應(yīng)用為主導(dǎo)的教學(xué)模式，不斷改革創(chuàng)新，以期讓學(xué)生從課程改革的浪潮中學(xué)到一技之長(zhǎng)，也深化了本課程教學(xué)改革的目的和意義。

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Abstract：With the advancement of science and technology and the improvement of social productivity，the teaching of ?"Power Systems Relay Protection" courses ，which is closely related to practice，should be kept up to date.For this reason，this paper comprehensively expounds the teaching reform research of this course.It is designed to train application-oriented undergraduate students with engineering applications and multi-faceted capabilities.After one year of implementation，the reform effect is obvious.

Key words：power system;relay protection;teaching reform;engineering application