電力系統繼電保護課程建設與改革

薛易，蘇勛文，郭明良

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電力系統繼電保護課程建設與改革

薛易[1]，蘇勛文，郭明良

（黑龍江科技大學 電氣與控制工程學院，黑龍江 哈爾濱 150022）

電力系統繼電保護是現代電力系統的理論基礎．探討了電力系統繼電保護課程的教學內容設置、教學模式、教學方法和考核方式等方面的改革和實踐，提出了課程建設的內在要求．積極引入現代電力系統中的新技術，結合現代化的教學手段和方法，使學生完整地認識繼電保護技術．教學實踐表明，通過教學改革提高了學生的綜合素質和創新實踐能力，使課程的教學效果得到顯著提升．

電力系統；繼電保護；課程建設；教學改革

在國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006—2020年）中，將超大規模輸配電和電網安全保障列為重點領域及其優先主題，對大規?；ヂ撾娋W的安全保障技術提出了更高的要求．電力系統繼電保護課程是電氣工程及其自動化專業的骨干專業課程之一，是保障電力系統安全、穩定及可靠運行的重要措施與電力系統的穩定運行密切相關．目前，國內的繼電保護課程主要是模擬型繼電器結構保護裝置、繼電保護基本原理的內容，講授輸電線路、變壓器和發電機的電流保護、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、計算機技術和通信技術的迅速發展，我國繼電保護裝置的結構已經發生了很大變化，絕大多數發電廠和變電站主要應用的是微機保護裝置[1]．因此，目前的授課內容與電力企業的生產實際發生了嚴重脫節，這就對高校繼電保護教學提出了新的要求．對電力系統繼電保護課程建設與改革，對其教學內容和教學方法進行全面、深入的研究，找出適合培養高素質的電力系統專業類畢業生的最佳途徑，具有重要的理論和現實意義．

1 教學內容的設置

根據學生不同的學習基礎和將來就業方向，借鑒其它院校課程內容設置的基礎上，對電力系統繼電保護課程的內容進行了重新設置．在最新修訂的電力系統繼電保護教學大綱（2014）中，課程主要包括繼電保護概述、電網電流保護、電流距離保護、輸電線路縱聯保護、自動重合閘、電力變壓器保護、發電機保護、母線保護和微機保護等內容．在力求講清基本概念、基本理論時，也注意介紹國內外先進的繼電保護技術和本學科發展方向．此外，對繼電保護技術向計算機化，網絡化，智能化，保護、控制、測量和數據通信一體化發展的未來趨勢，在結構和工作原理方面也進行了較詳細的介紹[2]．在盡量保證學科的系統性和完整性的同時，也適當述及我國電力工業、電力系統的現狀和有關技術政策，增加了很多電力系統繼電保護運行、控制和管理方面的新內容．在新大綱中對原有電力系統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容進行了刪減，增加了微機保護的內容[3]．通過新的教學內容設置可以更好地調動學生的學習興趣，培養學生的創新精神和實踐能力，更好地學習和掌握繼電保護課程，為他們今后處理數字保護信息，從事微機保護應用、信息管理和計算機保護科研打下扎實的理論基礎．適應國家能源電力發展和東北老工業基地經濟建設對電力高技能人才的需求．

2 教學方法的改革

2.1 豐富教學資源，強化多媒體教學

目前，傳統的教學方式主要是課堂教學，不僅上課效率低，而且教學效果不盡如人意．除了一些學生主觀原因不愿意學外，更重要的是教學方法沒有吸引力．對于沒有實際工作經驗的學生來說，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，隨著計算機技術和多媒體技術的飛速發展，要求教師不斷豐富教學內容，更新教學方法，不斷探索新的教學方式．使用教學錄像以及多媒體課件進行輔助教學，以動畫、三維彩圖、圖片和實物演示電氣設備結構和原理[4]，并將MALTLAB仿真和繼電保護可視化軟件引入課程教學中．除此之外，還制作了電子教案，開辦專業教學網站，實現網上資源共享，鼓勵網上教學和答疑，真正實現了師生在線交流互動．采用新的教學方法和教學手段，實踐現代化的教學模式[5-6]．

由于更新了教學觀念，加強學生進行科學研究的內在動機，提高了教學效率．

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教學和實驗中得到了極大的應用，可以很好地對電力系統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據庫技術相配合，實現繼電保護裝置動態演示，在加深學生對所學知識的理解方面起著重要的作用[7]．在繼電保護課程教學中，采用新世紀電力軟件公司研發的35~500 kV變電站仿真系統、二次圖仿真軟件和變電站可視化培訓系統，該可視化軟件將很多復雜的繼電器結構、工作原理和繼電保護裝置的實現呈現在學生面前（見圖1、圖2）．通過與變電站和發電廠實物相對應的可視化仿真軟件對學生進行仿真培訓和演練，學生可以使用培訓系統進行自學和演練，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了教學內容，充分吸引了學生主動學習的熱情，教學效果顯著提高．該可視化電力仿真軟件可對各電壓等級下的各種故障、不正常工作狀態進行仿真操作，以真實直觀的實驗教學形式對學生進行專業技能訓練，極大地增加了學生對電力系統繼電保護工作原理的理解．

2.3 多元化考核方式

與教學方法改革密切相關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，不僅是對學生理論知識的考核，而且還應該特別注重對學生綜合分析和創新能力的考核．在課程改革前電力系統繼電保護課程的考試主要以期末筆試成績為主，不能準確反映出學生實際的學習水平．為了促進學生系統地掌握所學知識，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．

在期末考試時對學生的理論知識、實驗實踐環節和課程設計等方面進行綜合測評，其中理論考核占40%的成績，實驗實踐環節占40%，課程設計環節占20%[8]．

3 加強實踐教學基地建設

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

3.1 校內實習基地建設

建立了電力系統繼電保護工程實踐基地，以基地內的WDT-Ⅲ型電力系統實驗臺和PS-7G型電力系統微機監控試驗臺，建立了電力系統綜合實驗平臺．通過該試驗平臺模擬發電廠多機組網運行，動態模擬電力系統工作的實際情況，在實驗平臺上通過設置模擬電力系統網絡不同線路上各點發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試和校驗[10]．

3.2 校外實習基地建設

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

4 結語

對電力系統繼電保護課程的教學內容、教學方法等方面進行了積極探索．經過2年的教學實踐，電力系統繼電保護形成了以課堂授課為基礎，充分結合多媒體教學、校園網絡教學、計算機仿真和實驗等教學手段的多元立體化的教學模式，較好地提高了學生的創新性思維及獨立分析問題和解決問題等能力，大多數學生能掌握課程要求，能夠靈活運用所學知識的能力，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、二次圖仿真軟件及變電站可視化培訓系統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．《電力系統繼電保護原理》課程教學改革研究[J]．電力系統及其自動化學報，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]．中國高新技術企業，2009（20）：49-52

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

[4] 趙王攀．淺析“電氣設備”課程建設的實踐與思考[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[J]．教書育人，2012（12）：148-149

[6] 程海軍，陳曉英，孫麗穎．電力系統繼電保護課程教學改革探索[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中的應用[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《電力系統繼電保護》課程教學改革[J]．價值工程，2016（1）：205

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

[10] 楊德先，尹項根，羅毅，等．基于WDT-Ⅲ電力系統綜合自動化試驗臺應用研究[J]．電氣電子教學學報，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