“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”課程的思政教學(xué)改革

［摘 要］ 考慮專業(yè)課程知識體系結(jié)構(gòu)特點，提出了“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”的貫穿式思政教學(xué)改革方案。以電力系統(tǒng)繼電保護(hù)四個基本要求（“四性”）為核心，充分挖掘其中的思政元素，圍繞“四性”開展課程教學(xué)，提出了課程的貫穿式思政教學(xué)路線。為充分發(fā)揮課程的育人作用，從教學(xué)隊伍建設(shè)、科教融合、實驗平臺建設(shè)三個方面對課程教學(xué)進(jìn)行改革，實踐表明貫穿式思政教學(xué)在提升學(xué)生個人素養(yǎng)、增強(qiáng)政治思想意識、塑造健全人格等方面具有良好的效果。

［關(guān)鍵詞］ 繼電保護(hù)；課程思政；“四性”；思想意識

［基金項目］ 2018年度廣西高等教育本科教學(xué)改革工程項目“基于校企合作的工程教育認(rèn)證新工科實踐平臺研究與建設(shè)——以電氣工程學(xué)院為例”（2018JA102）

［作者簡介］ 莫 峻（1983—），男，廣西藤縣人，博士，廣西大學(xué)電氣工程學(xué)院講師，主要從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)、人工智能應(yīng)用研究；左衛(wèi)樂（2002—），男，山東青島人，廣西大學(xué)電氣工程學(xué)院2021級電氣工程及其自動化專業(yè)本科生，研究方向為電力系統(tǒng)繼電保護(hù)；李長城（1989—），男，廣西玉林人，博士，廣西大學(xué)電氣工程學(xué)院助理教授，主要從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)研究。

［中圖分類號］ G641 ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）26-0049-04 ［收稿日期］ 2023-10-21

“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”是電氣工程領(lǐng)域的核心專業(yè)課程，主要介紹各種電力系統(tǒng)元件的保護(hù)工作原理，其中涉及短路故障特征分析，保護(hù)動作特性設(shè)計及整定計算等內(nèi)容。在電力系統(tǒng)中，繼電保護(hù)用于切除故障元件或預(yù)警異常，對保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行具有重要作用。作為理論與實踐并重的專業(yè)課程，“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”對知識綜合運用能力要求較高，需要先學(xué)習(xí)“電路”“電機(jī)學(xué)”“電力系統(tǒng)分析”“發(fā)電廠電氣部分”等課程。對于“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”這種知識體系涉及面廣且松散的專業(yè)課，如何融入思想教育，并與專業(yè)教育相輔相成、達(dá)到最佳教學(xué)效果，是值得研究的課題［1］。

一、研究現(xiàn)狀

隨著高校課程思政建設(shè)工作的不斷推進(jìn)，目前關(guān)于“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”課程的思政教學(xué)改革已經(jīng)積累了一定成果。柳影等［2］構(gòu)建了以O(shè)BE教育理念為導(dǎo)向的課程組織體系，針對學(xué)生就業(yè)問題，提出了課程思政融合的教學(xué)實踐方案。考慮到“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”課程在傳授大國工匠、兵團(tuán)精神、責(zé)任擔(dān)當(dāng)意識方面的不足，王洪坤等［1］從理論學(xué)習(xí)和實踐環(huán)節(jié)進(jìn)行探索，提出了“兩環(huán)節(jié)三融合四促進(jìn)”的育人措施。其中，在“兩環(huán)節(jié)”中簡略提到了挖掘電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的核心價值體系，即挖掘繼電保護(hù)可靠性、選擇性、速動性、靈敏性（以下簡稱“四性”）中的社會主義核心價值觀。侯慧等［3］從繼電保護(hù)發(fā)展史、縱聯(lián)差動保護(hù)、自動重合閘及繼電保護(hù)的“選擇性”和靈敏性關(guān)系角度挖掘思政元素，初步探索了繼電保護(hù)課程思政融合教學(xué)方案。海日等［4］基于案例教學(xué)，提出了以大國工匠精神、科技報國信念、工程倫理判斷、審美為導(dǎo)向產(chǎn)出的培養(yǎng)方案。

總體上看，目前關(guān)于繼電保護(hù)課程思政教學(xué)改革在結(jié)合實踐方面有一定成果，但是對于課程理論方面的挖掘仍有不足，特別是思政方案沒有兼顧課程特點，沒有考慮知識點在課程中的地位與知識點之間關(guān)系，對課程知識體系支撐作用較小。鑒于上述問題，本文針對“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”課程，提出了以“關(guān)鍵知識點為核心”的貫穿式思政教學(xué)改革方案。

二、“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”主要價值體系

“四性”是繼電保護(hù)最為重要的基礎(chǔ)概念。作為繼電保護(hù)的核心，“四性”蘊含的思想價值是課程思政體系的研究重點。

（一）可靠性

可靠性在繼電保護(hù)設(shè)計中是非常重要的指標(biāo)。繼電保護(hù)的可靠性包含安全性和信賴性兩層含義。這兩個概念單從字面上看較難理解。通俗講，安全性是指保護(hù)在不該動作時不要動作，即不誤動；信賴性是指保護(hù)在該動作時需要動作，即不拒動。安全性和信賴性看起來是兩個不同層面的要求，但其實二者在某種情況下具有一定矛盾關(guān)系，即安全性和信賴性二者不能完全兼得，比如要確保繼電保護(hù)絕對不會拒動，那么在安全性方面就會有缺陷；同理，要確保繼電保護(hù)絕對不會誤動，那么在信賴性方面就會有缺陷。在談到安全性和信賴性矛盾一面時，可引入孟子名言“魚，我所欲也；熊掌，亦我所欲也。二者不可得兼，舍魚而取熊掌者也”，強(qiáng)調(diào)應(yīng)根據(jù)實際重要性或影響程度大小做出選擇。比如，經(jīng)濟(jì)建設(shè)對國家穩(wěn)定運行非常重要，但是當(dāng)天災(zāi)降臨時，要把人民生命安全和身體健康放在首位。通過上述討論后，再介紹繼電保護(hù)對可靠性的要求：當(dāng)保護(hù)誤動會造成較大經(jīng)濟(jì)影響時，需要強(qiáng)調(diào)安全性，比如，含有多條支路母線，其保護(hù)一旦誤動，會給電力系統(tǒng)帶來嚴(yán)重的后果，所以應(yīng)強(qiáng)調(diào)安全性。對于220 kV及以上電壓的超高壓電網(wǎng)，由于系統(tǒng)聯(lián)系緊密，某個元件保護(hù)誤動切除了該元件，影響也比較小，而當(dāng)發(fā)生短路故障時，保護(hù)拒動，將造成電力元件損壞，甚至引起系統(tǒng)穩(wěn)定性破壞，因此需要強(qiáng)調(diào)信賴性。

（二）選擇性

繼電保護(hù)選擇性是指要有選擇地切除故障元件，將故障影響范圍限定至最小。對于選擇性要求，需要講明主保護(hù)和后備保護(hù)的區(qū)別，主保護(hù)和近后備保護(hù)動作不會導(dǎo)致停電范圍擴(kuò)大，而遠(yuǎn)后備保護(hù)動作時會導(dǎo)致停電范圍擴(kuò)大，但依然滿足選擇性要求。選擇性知識點的思政切入點在于杜絕“一刀切”的決策行為。從管理方式上看，“一刀切”是一種懶政、不負(fù)責(zé)任的行為，對國家和社會危害極大。比如，《資治通鑒》記載廉范治蜀的故事，古代沒有電，房屋多為木結(jié)構(gòu)，而成都的城市規(guī)劃又擁擠，街道兩旁屋連著屋，如果晚上勞動，必要點燈，點燈則容易引起火災(zāi)，引起火災(zāi)則一燒一大片，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，為了防止火災(zāi)，官方采取禁火令，禁止民眾在夜間勞動。又例如，為進(jìn)一步改善環(huán)境，加大環(huán)保治理力度，某些地方就開始做出了一些不和諧事情。比如，山東省臨沂市某區(qū)及部分街鎮(zhèn)為減少空氣污染，要求轄區(qū)部分街鎮(zhèn)餐飲企業(yè)大面積停業(yè)，導(dǎo)致400余家板材企業(yè)被迫集中停產(chǎn)，25家貨運停車場除1家兼顧公交車停放而正常運營外，其余全部停業(yè)整頓，嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)厝罕娚?。通過舉例，讓學(xué)生充分了解“一刀切”的危害，也能更好理解繼電保護(hù)為何要求選擇性。

（三）速動性

繼電保護(hù)速動性是指用盡可能快的動作切除故障。這說明高壓及超高壓系統(tǒng)與低壓配電網(wǎng)對保護(hù)的速動性要求是不一樣的。對于高壓及超高壓系統(tǒng)，電力系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)穩(wěn)定性，因此在短路故障時，繼保動作速度要快，以防系統(tǒng)失穩(wěn)。而對于中低壓配網(wǎng)，電力系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)供電可靠性，因此對繼保動作速度要求沒那么迫切。這是從電力系統(tǒng)需求角度提出的，考慮到高壓及超高壓系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)穩(wěn)定性，可將高壓及超高壓輸電網(wǎng)系統(tǒng)與國家類比，國家也強(qiáng)調(diào)穩(wěn)定性，沒有國家穩(wěn)定，社會和諧、百姓安居樂業(yè)則無從談起。因此，當(dāng)國家安全受到威脅時，維護(hù)國家安全穩(wěn)定是迫在眉睫的事情，是一切國家任務(wù)中的重中之重。低壓配電網(wǎng)強(qiáng)調(diào)供電可靠性，低壓配電網(wǎng)不要求繼電保護(hù)必須快速動作切除故障。

（四）靈敏性

繼電保護(hù)靈敏性是一個比較難理解的概念。傳統(tǒng)課堂教學(xué)只要求學(xué)生記下公式，并在整定計算靈敏性校驗中直接套用，導(dǎo)致大部分學(xué)生對靈敏性認(rèn)知停留在公式記憶中，無法理解過量保護(hù)和欠量保護(hù)的靈敏性的含義和區(qū)別。靈敏性表征繼電保護(hù)在最不利情況下反應(yīng)故障的能力。靈敏性是從繼電保護(hù)響應(yīng)強(qiáng)度出發(fā)，靈敏性不足，將導(dǎo)致繼電保護(hù)對于某些故障無法反應(yīng)。繼電保護(hù)整定計算時需要校驗靈敏性。對于靈敏性理解，可類比現(xiàn)實生活中醫(yī)生看病。如果病情很嚴(yán)重，醫(yī)生就可以很快識別，而靈敏性就是在病情最輕微的程度下，醫(yī)生還能看出病的能力。我們可用指標(biāo)U反映病情嚴(yán)重程度，用門檻C表示醫(yī)生判定疾病標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)U＞C時，表示醫(yī)生能夠診斷出疾病。對于給定最輕微病癥下的Umin，醫(yī)生診斷病情靈敏性用Umin與C比值表示。當(dāng)靈敏性＞1時，說明醫(yī)生在病情最輕微程度下還能診斷疾病，當(dāng)靈敏性＜1時，說明醫(yī)生在病情較輕微時，無法診斷疾病。同樣，繼電保護(hù)靈敏性也可以如此定義，對于反映電氣增加而動作的過量保護(hù)，比如過電流保護(hù)，其靈敏性公式可以表示為最不利保護(hù)動作的最小故障電流與保護(hù)動作門檻比值。對于反映電氣量減小而導(dǎo)致動作的欠量保護(hù)，比如低電壓保護(hù)，其靈敏性公式可以表示為保護(hù)動作門檻與最不利保護(hù)動作的最低故障電壓比值。通過以上類比分析，可以讓學(xué)生更形象地理解靈敏性概念及其物理意義。

三、“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”貫穿式思政教學(xué)路線

“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”課程思政大綱如表1所示。以第八章《母線保護(hù)》為例，首先，說明母線是電力系統(tǒng)中最為重要的元件之一，母線保護(hù)一旦出現(xiàn)可靠性問題（誤動）將導(dǎo)致母線上的所有負(fù)荷停電。其次，強(qiáng)調(diào)輸電網(wǎng)中，母線保護(hù)誤動還可能會導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)定性問題（即會導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰）。最后，將母線保護(hù)比作國家高層，國家高層的錯誤決策同樣會引起安全穩(wěn)定問題，通過對比國內(nèi)外安全穩(wěn)定局勢，強(qiáng)調(diào)正是黨的領(lǐng)導(dǎo)才有我們今天的幸福穩(wěn)定生活。

四、思政融合教學(xué)改革

作為專業(yè)課程，“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”思想教育僅從理論上改進(jìn)是不夠的。為充分發(fā)揮專業(yè)課程的育人作用，還需要從教師隊伍建設(shè)、科教融合、實驗平臺建設(shè)三個方面對課程進(jìn)行改革。

（一）加強(qiáng)教學(xué)隊伍建設(shè)，加強(qiáng)團(tuán)隊合作

首先，要求任課教師具備繼電保護(hù)領(lǐng)域科研能力，近年來承擔(dān)相關(guān)研究課題，或發(fā)表相關(guān)的論文。其次，可邀請國內(nèi)外名校的高水平教師參與線上或線下合作教學(xué)，增進(jìn)同行交流，拓寬教學(xué)渠道，豐富思政案例。最后，通過校企合作，引進(jìn)企業(yè)講師進(jìn)入教學(xué)團(tuán)隊，利用高校教師專業(yè)理論，結(jié)合企業(yè)講師的工程實踐經(jīng)驗，多角度、多方位、多層次對學(xué)生進(jìn)行知識傳授、價值塑造和能力培養(yǎng)。

（二）增強(qiáng)科教融合

教學(xué)團(tuán)隊要將自身的研究工作與課程教學(xué)相結(jié)合，讓學(xué)生了解教學(xué)團(tuán)隊在繼電保護(hù)領(lǐng)域基金項目、科研成果（獎勵榮譽）及人才培養(yǎng)方面的情況，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注電力系統(tǒng)繼電保護(hù)。通過安排文獻(xiàn)查閱、組織課堂討論等，讓學(xué)生清楚在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中還有哪些地方具有研究潛力，聚焦當(dāng)前技術(shù)難題和研究熱點。結(jié)合自身研究課題，講述項目研發(fā)過程和創(chuàng)新經(jīng)驗，讓學(xué)生了解做學(xué)術(shù)研究的過程，使學(xué)生在學(xué)習(xí)當(dāng)前課程知識的同時更有興趣參與科學(xué)研究，解決實際難題。

（三）建設(shè)虛擬實驗平臺

傳統(tǒng)的教學(xué)實驗平臺為固定實施，使用空間和時間存在局限性。為了提高教學(xué)產(chǎn)出效率，教學(xué)團(tuán)隊可利用現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)工具打造可移動繼電保護(hù)仿真實驗平臺（比如基于PSCAD的繼電保護(hù)實驗仿真平臺），讓學(xué)生能夠隨時隨地進(jìn)行仿真實驗，及時解決課程中遇到的問題，同時，還能夠讓學(xué)生根據(jù)自身愛好、興趣自由進(jìn)行實驗探索，拓寬學(xué)術(shù)視野。

結(jié)語

傳統(tǒng)的專業(yè)課思政融合教學(xué)改革，通常不考慮知識點在課程中地位和知識點之間關(guān)系，對于“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”這種知識體系松散的課程，思政融合很難做到“形”“神”統(tǒng)一。為實現(xiàn)與課程知識體系全面融合，深入挖掘“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”的四個基本要求蘊含的思想價值觀，實現(xiàn)關(guān)鍵知識點思政融合，同時，圍繞“四性”開展課程教學(xué)，構(gòu)建貫穿課程知識點的思政路線。為充分發(fā)揮課程的育人作用，從教學(xué)隊伍建設(shè)、科教融合、實驗平臺建設(shè)三個方面對課程教學(xué)進(jìn)行改革。實踐表明，所提出教學(xué)改革方法在提升學(xué)生個人素養(yǎng)、增強(qiáng)政治思想意識、塑造健全人格等方面具有良好的效果。

參考文獻(xiàn)

［1］王洪坤，羊琴霞，聶晶，等.“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理”課程思政教學(xué)改革與實踐［J］.科教導(dǎo)刊，2022，473（5）：70-72.

［2］柳影，鄭述芳，陳星宇.OBE理念下高校電氣工程及其自動化專業(yè)課程思政教學(xué)改革的有效措施：以“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”課程為例［J］.西部素質(zhì)教育，2022，8（1）：53-55.

［3］侯慧，朱韶華，李向舜，等.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程思政教學(xué)案例探究［J］.中國現(xiàn)代教育裝備，2023，403（3）：103-105.

［4］海日，恩日，王偉，等.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程思政教學(xué)案例實踐與思考［J］.現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2023（10）：263-265.

Reform of Curriculum Ideology and Politics of Power System Protective Relaying Course

MO Jun， ZUO Wei-le， LI Chang-cheng

（School of Electrical Engineering， Guangxi University， Nanning， Guangxi 530004， China）

Abstract： Considering the characteristics of the knowledge structure of professional courses， a holistic curriculum ideology and politics reform plan for Power System Protective Relaying is proposed. Taking the four fundamental requirements （also called four qualities） of power system relay protection as the core， the ideological and political elements are fully explored， and focusing on the four qualities of curriculum teaching， a holistic ideological and political teaching route for the course is proposed. To fully leverage the educational role of the curriculum， the course teaching is reformed from three aspects： the construction of teaching teams， the integration of science and education， and the construction of experimental platforms. Practice has shown that holistic ideological and political education has a positive effect on improving students’ personal qualities， enhancing political and ideological awareness， and shaping a sound personality.

Key words： protective relaying; curriculum ideology and politics; four qualities; ideological awareness