“電力系統繼電保護”教學中的實踐與體會

摘要：“電力系統繼電保護”是電氣工程及其自動化專業一門重要的專業課，針對當前教學中存在的問題從激發學生學習興趣、引入任務驅動法、增加課堂考核機制、采用小班化或個性化教學、開展課外學習第二課堂等方面進行分析，以提高課堂的教學質量，提升學生的綜合素質。

關鍵詞：繼電保護；教學現狀；能力培養

中圖分類號：G642.45 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）35-0081-01

“電力系統繼電保護”是電氣工程及其自動化專業一門重要的專業課，該課程理論性與實踐性都很強，內容多，故障分析很抽象且難于理解，整定計算繁瑣，教師教學基本上“教師講，學生聽”，學生學習也感到難度較大。三峽大學電氣與新能源學院（以下簡稱“我校”）電力系統繼電保護除了理論課還開設了實驗與實踐環節，學生們在實驗與實踐的過程中更好地理解和掌握電力系統繼電保護原理，提高實際動手能力。

一、課程背景

我校電力系統繼電保護課程分為四部分：理論教學、課代實驗、繼電保護綜合設計及繼電保護綜合實驗。大學三年級下學期學習繼電保護理論教學和課代實驗，大四上學期完成繼電保護綜合設計，大四下學期學完繼電保護綜合實驗。本課程教學涉及三個學期，理論學習和實踐的鍛煉都應該有充足的時間來消化吸收，但從學生們那里反饋的情況來看，取得的效果不是很好。

二、課程內容設置

1.基礎理論教學

電力系統繼電保護總是先以故障特征分析開始，尋找不同運行狀態間的差異，引入某種差異構成的保護原理，其它的差異留給學生們去思考和挖掘新的可能原理，引導開放式的思維。[1]比如第二章到第五章非常詳細的介紹輸電線路及電網的保護，主要講解保護工作原理、整定計算與校驗、元件的構成及各保護之間的相互配合。第七章發電機保護部分偏重于保護原理，整定計算與校驗、各保護之間的相互配合分析得很粗略。實踐過程中，發電機定子繞組單相接地保護中遇到整定計算時就不知所措了，缺乏延展性、思路不開闊，不能達到舉一反三的效果。

2.課程元件實驗

課代實驗與理論教學同時開課，主要是以電磁型繼電器為對象，涉及時間繼電器、電流電壓繼電器、重合閘繼電器及差動繼電器，包含電磁型繼電器三種不同結構類型，通過實驗學生能直觀了解繼電器結構、組成及工作原理，初步認識繼電器常開、常閉觸點在二次回路中所起的作用。嘗試自己設計繼電器動作時間的二次回路，加深了繼電器工作原理及二次回路的理解和掌握。根據教學進度安排實驗時間，及時消化吸收，不脫節，有助于學生理解和掌握理論課本的知識。

3.綜合設計

電力系統分析綜合程序（PSASP）主要用于電力系統規劃設計人員確定經濟合理、技術可行的規劃設計方案，運行調度人員確定系統運行方式、分析系統事故、尋求反事故措施。高等院校引入該軟件用于教學與研究，面向電力系統實際，尋找理論和實際應用技術的最佳結合方式，改革和建設繼電保護實踐教學體系，來增強學生的工程能力和創新意識。我校增設了為時兩周的繼電保護綜合課程設計環節，從具體的電力系統網絡出發，首先學會使用本軟件數據錄入及網絡圖的繪制，然后對電力網絡進行有關潮流計算、短路計算、繼電保護配置及整定計算，熟練掌握電力系統分析中相關概念，熟悉電力系統故障特征分析，把電力系統分析和繼電保護兩門課程結合在一起，理論知識和實踐真正融入專業知識鏈，做到融會貫通，學以致用。

4.綜合實驗

電力系統繼電保護綜合實驗包括發電機、變壓器、母線、線路及配網五個部分的內容，實驗平臺采用南瑞公司生產的保護裝置，可實現微機保護軟件設計和微機保護屏體實驗。在軟件設計實驗中，學生可以完成以下的實驗內容：1）編制保護軟件主程序。一般包含3個基本模塊：初始化和自檢循環模塊、保護邏輯判斷模塊和跳閘處理模塊；2）設計數字濾波器；3）微機保護算法實驗。[2]微機保護屏體實驗包括以下的實驗內容：1）熟悉保護控制系統、保護配置及工程圖紙；2）數據采集系統實驗。包括零點漂移檢查，電流、電壓精度檢查，電流、電壓變換器線性范圍檢查；3）保護定值校驗及動作特性實驗；4）開關量輸入軟件及硬件回路定義設計；5）開出量輸出、跳閘回路及軟/硬壓板的投/退檢查；6）模擬各種保護動作，形象直觀的觀察保護動作情況，打印并分析故障報告。

三、實踐教學中的體會

在教學過程中發現一部分學生非常重視保護工作原理及理論計算，實驗實踐環節不當回事，幾個同學一組做實驗總是有那么一些同學不愿意動手操作。仔細了解情況，一類同學認為實驗簡單，不屑一顧，眼高手低；另一類同學不敢動手，操作能力差。根據以上兩種情況給學生提出幾點要求：第一，實驗回路圖會畫、會接線。第二，回路中各元件的作用會說。第三，模擬故障，實驗數據會分析。任務分配到位，目標要求明確，老師必要時加以引導，鼓勵每個同學都要參與到實驗中來，這樣克服了部分同學畏電情緒，培養了動手能力，又給部分同學提出更高要求。學生的積極性和互動性明顯提高，教學效果得到改善。[3]

理論教學中同樣可以引入“任務驅動法”，[4]根據班級人數分成幾個學習小組并指定小組長，把難懂的原理與工程實際結合在一起，給出具體的模型，分解出若干任務布置給各個學習小組，教師通過啟發、引導學生對任務進行分析，找出解決問題的突破口，通過查閱資料、同學之間交流，教師隨機進行提問檢查完成情況，學生學習目標明確，激發學生自主學習的熱情。很好的掌握了課本知識，知識面也得到了拓展，課堂氣氛活躍，學習效果得到了提高。

實踐教學不同于理論教學，沒有最后試卷考試，學生認為實驗做了就可以了，這是學生不重視實驗教學另一個因素。以往實驗考核的標準：平時動手操作成績占30%，完成報告成績占70%。存在的問題是上交的報告千篇一律，連實驗數據都一樣，老師給學生判定成績有很大不確定性。根據這種情況修改了教學大綱，平時和報告成績各占50%，增加了課堂考核機制，隨機進行考核，比如回答問題、現場完成某個實驗、分析實驗結果等等。隨堂考核可以促進學生認真做實驗，及時反饋學生對知識的掌握情況，也是檢驗教師教學效果的主要途徑。學生們普遍反應良好，有壓力就有動力，有動力就有學習的積極性，遇到問題會及時求助或查找資料，不再是行動上的消極等待。

根據工程實際和社會需求， 我校全面強化實驗教學環節，對實驗教學內容進行全面整合和優化。緊密結合工程實際和電力行業需求，大四下學期設置了以下專業綜合實驗：微機繼電保護綜合實驗、綜合自動化實驗、水電仿真實驗以及電氣設備檢測實驗。課程結束后在學生中做了調研，普遍反映專業實驗課有助于加深對理論知識的理解，分析問題和解決問題的能力得到了提高，但仍然存在一些問題，學生們希望增加實驗課時間，采用小班化教學或者個性化教學，比如建立學生課外學習的第二課堂，這都是非常寶貴的建議。

為了加強學生創新和實踐能力的培養，個性化教學勢在必行，我校2013年入學的每一位新生指定一名導師，首先導師需做好對學生的入門指導，學生可以快速度過從高中到大學迷茫期。然后在導師的指導下進入實驗室學習和參加導師的科研實踐，提前了解所學專業，包括國內外現狀及發展趨勢，制定人生職業規劃。同時課外學習第二課堂“以導師為引導，學生為主體”的互動式教學模式，導師以項目課題為媒介引導學生查閱相關參考文獻，拓寬學生的知識面以及激發學生對專業知識的熱情。通過此方式教學，學生自主學習的能力得到了培養，學習氛圍也明顯增強，取得了良好的效果。

四、結束語

從2011年卓越工程師教育培養計劃獲批以來，我校進行了一系列教學與實賤改革，改變了傳統“教師講，學生聽”的教學模式，引入“任務驅動法”、增加課堂考核機制、采用小班化或個性化教學、開展課外學習第二課堂等“以老師為引導，學生為主體”的互動教學模式。從目前企業反饋的情況來看，我校的畢業生以較強的動手能力、出色的適應能力、融洽的團隊協作精神及勤奮的工作態度獲得良好的口碑。這也充分體現了卓越工程師教育培養計劃下教學與實踐改革的成效。

參考文獻：

[1]張保會，尹項根.電力系統繼電保護[M].第二版.北京：中國電力出版社，2010.

[2]高亮.電力系統微機繼電保護[M].第二版.北京：中國電力出版社，2007.

[3]郭超，吳茜瓊，盧秉娟.“EDA技術”教學的改革探索[J].中國電力教育，2012，（11）：45-46.

[4]徐瓊.“任務驅動法”在課內實驗課的實踐[J].教育與職業，2011，（3）：167-168.

（責任編輯：劉翠枝）