城市軌道交通繼電保護課程教學改革探索

楊波　吳畏

【摘 要】本文針對城市軌道交通繼電保護課程涉及的基礎專業比較多、綜合性比較強的特點，提出要在教學內容安排、教學方法和教學方式方面進行創新。教學內容方面，通過現場參考歸納總結出崗位所要求的理論知識、基本技能和職業素養；教學方法方面，利用網絡和多媒體技術、仿真軟件、實訓設備等給予學生直觀的認識；教學方式方面，通過實習崗位讓學生強化繼電保護的知識點，鍛煉學生的職業素養。

【關鍵詞】城市軌道交通繼電保護 教學內容 教學方法 教學改革

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2017）08C-0072-02

隨著城鎮化進程的推進，越來越多的人聚集在城市生活，城市交通的壓力也越來越大。為了緩解交通壓力，很多城市都在大力發展公共交通，地鐵就是其中一種。由于它不占用道路并且高效快捷，深受老百姓的喜歡。南寧是廣西的首府，隨著地鐵1號線投入運行，南寧公共交通翻開了嶄新的一頁，同時也對城市軌道交通供用電專業人才的數量和質量提出了很高的要求。為了能滿足軌道交通的正常運行，2014年，城市軌道交通集團與廣西電力職業技術學院達成訂單式培養供用電人才的協議。由于廣西電力職業技術學院的優勢是為電力系統培養專業人才，介于城軌供用電這個專業與電力系統的供用電專業在繼電保護有許多不同之處，為了滿足用人單位的要求，也為了提高學生學習的質量和效率，本文對城市軌道交通繼電保護課程教學改革進行探索。

一、課程內容改革

近年來，雖然軌道交通得到了快速發展，但許多高職院校還沒正式設置地鐵供用電專業，因此地鐵里的供用電專業的人才主要來自電氣化鐵路供電、電氣工程等相關專業。為了能滿足地鐵對人才的日益需求，廣西電力職業技術學院與軌道公司合作進行了訂單式教學，在軌道交通供用電的人才培養計劃中，城市軌道交通繼電保護是一門專業核心課程。為了把城市軌道交通繼電保護課程上好，教學團隊老師參觀了城市軌道交通集團屯里車輛管理所，并請來工程師對他們經常接觸的設備和遇到的問題進行深入交流。通過這些交流，我們大概總結出供用電人才所要具備的理論知識、基本技能和職業素養。在基本技能和職業素養方面，與學校培養電力系統人才的要求存在很大的相似性，但是在一些理論知識方面會有較大區別，對于軌道交通繼電保護與電力系統繼電保護的區別就在于軌道機車所使用的電是直流電，直流電使用的保護和交流電使用的保護是這門課的關鍵點，也是最大的區別點。由于城軌供電系統的電是從城區供電局就近的變電站引入，經過整流變壓器和二極管整流后，送上接觸網，變成了軌道運行機車所使用的1500V的直流電，對于城軌直流電所涉及的主要保護大致有這幾種：大電流脫扣保護、DDL保護（電流變化率和電流增量保護）、框架泄露保護和軌道電位限制保護和雙邊聯跳，這些保護與電力系統的保護有很大的不同。為了能讓學生更好地理解這些原理，也為了彌補本專業在直流保護方面的教材和老師經驗的不足，專業帶頭人專門從軌道公司車輛管理段找來南寧地鐵1號線典型牽引變電站的主接線圖和保護配置圖，并找來與此有關的保護資料，通過崗位的具體要求和職責，筆者提煉出崗位所要求的理論知識，對學生進行有對針對性的講解，把他們從枯燥的知識點給解脫出來，通過具體變電站具體配置的講解、典型事故的分析，加上項目式教學，筆者把這門課的知識點打造得有血有肉。有了城市軌道交通公司的大力協助，城市軌道繼電保護的素材更多，學生的積極性也調動了起來，通過生產一線的理論知識的講解和分析，改變了以前一味求大求全的思維，縮短了學生入職后的適應時間。

二、教學方法改革

城市軌道交通繼電保護是一門新課程，為了讓學生能更快地掌握軌道交通繼電保護的相關知識，筆者多次下企業考察，和企業高級工程師進行深入交流，歸納出他們繼電保護人才所要掌握的基本知識，結合學校電力特色鮮明的特點，對這門課程的教學方法進行了適當的改進，充分調動學生對新事物好奇的特點，激發他們的積極性，讓他們從被動接受知識轉變為主動學習知識，達到事半功倍的效果。

（一）充分采用各種教學媒體。多媒體教學具有很強的直觀性，一張圖片和一段視頻就能把所要表達的內容形象地展現給學生。為了獲得更多的多媒體素材，使學生畢業后順利上崗掌握相關的設備，筆者在軌道交通公司屯里車輛段收集了大量的圖片和視頻，把軌道交通常見的供配電設備、整流變壓器、整流二極管、SVG無功補償裝置、接觸網、繼電保護屏柜以及中控室等通過多媒體形式呈現給學生。同時，筆者還在這些設備旁備注它們基本的功能和常見的故障狀態，方便學生課后自覺學習。通過這樣的方法，學生對以后從事崗位的設備有一個初步的認識，為后續的繼電保護原理的講解作鋪墊。為了觸類旁通，筆者還把電力系統的設備和繼電保護原理對學生進行比較分析。現在手機已在學生中大量普及，筆者把自己上課用的課件放微信群里，讓學生有空的時候多去下載，并在微信群里設置一些工作中常見的問題，讓學生課后作答，并呈交上他們的答案。通過這些多媒體，很多書本枯燥乏味的知識點變成了看得到，摸得著的東西，使學生的積極性得到了大幅度的提高。

（二）充分利用仿真軟件。城市軌道交通繼電保護課程是一門核心理論課，通過這門課程的學習可以使學生對設備的保護原理有個基本的認識，為日后在工作崗位上遇到設備故障時能提供理論支撐。由于這門課涉及前期的很多課程，包括電路、電子技術、電力電子等，因此學生要有很強的邏輯性，光靠多媒體還不能讓學生很好地掌握軌道交通繼電保護的原理，再加上軌道交通繼電保護的實訓設備相對比較欠缺，為了彌補這方面的不足，筆者通過仿真軟件來進行輔助教學。對于軌道交通繼電保護的整流部分，筆者用的是PSCAD軟件，這個軟件的電子設備比較多，可以很好地搭建起整流變壓器的24脈沖整流模型，通過示波器能讓學生很直觀地了解整流的電流是什么形狀，通過仿真軟件的分析還能讓學生了解到24脈沖的波形與三相橋式整流的波形在效率方面和諧波含量方面的優勢。對于交流電的繼電保護，筆者采用的是電力系統的另一套仿真軟件Digsilent，它相對PSACD仿真來說，系統模型搭建和故障設置都相對簡單，通過這個軟件很容易就能看出故障后的波形、故障切除的時間以及給保護設定的整定值是否合理。通過這些仿真軟件的演示，學生理解了保護是如何動作的，同時也加深了保護整定值的算法和公式的理解。對于直流的保護，筆者采用更多的還是PSCAD軟件進行仿真，由于直流部分的保護原理有些復雜，不好整體搭建模型。例如DDL保護，筆者采用的是化整為零的方法，先搭建起電流變化率的保護模型，接著在搭建電流增量的模型，然后讓這兩個模型分開運行，根據它們的電流圖形講解它們的特點，最后根據它們的特點和優勢進行總結歸納。仿真軟件可以彌補實訓設備不足，大大提高學生的積極性，讓枯燥的理論知識更加生動直觀。

（三）充分利用實訓設備。為了能按照軌道交通集團的要求完成訂單班學生的培養，學校投入資金訂購牽引變電站仿真實訓設備。這套設備的主要用途在于牽引變電站的運行培訓，但是加以改進，還是能對城市軌道交通繼電保護課程有很大的用途，比如雙邊聯跳，學生很難理解具體的動作原理，如果教師把學生帶到牽引變電站實訓室對著牽引變主接線圖來講解雙邊聯跳的原理，學生就很容易掌握雙邊聯跳的啟動方式和動作原理，再通過旋轉法，學生對學生進行復述，學生會加深理解雙邊聯跳的原理。筆者還把這個教學方法運用在框架泄露保護和軌道電位限制保護中，通過實訓室里學生的參與，既讓學生輕易地掌握軌道交通直流部分的動作原理，又增強了學生的動手能力，實現“做中學、學中做”，達到一舉兩得的效果。

三、教學方式改革

高職教育的定位是培養合格的一線技術工人，為了使學生更能勝任以后的工作崗位，對于城市軌道交通繼電保護課程光靠課堂講解和實訓室練習是遠遠不夠的。根據培養計劃的要求，學生還需要具備一定的職業素養和職業技能，并在秋屋變電牽引站進行跟班實習，進行真實場景的一體化模式教學。軌道交通集團公司為學生配備了跟班實習老師，把真實的場景搬到教學中來，對于工作中遇到的保護問題，學生可以向實習老師進行求助，也可以通過微信和電話的手段向老師尋求幫助，實習老師會根據崗位的要求對學生進行必要的理論知識的解讀和職業素養的培訓及規范。真實場景的實習，不僅鍛煉了學生的學習能力、交流能力，還提高了學生分析故障的能力和協作能力。同時，在此過程中，任課老師不斷地進行知識更新，并積累現場解決問題的經驗，達到雙向互動、一起進步的效果。實習結束后，老師和實習老師對學生進行實習考核，根據實習過程的表現和實習考核進行打分，完成這門課的最終考核。現在第一屆訂單班的學生已經在南寧軌道公司供電段開始頂崗實習，通過用人單位的回訪，他們對學校培養出來的學生給予了高度的評價，認為學生專業知識扎實，職業素養很強，只要再經過半年的現場跟班實習，就可以變成正式員工，獨立完成工作。隨著職業教育的深入，這樣真實場景的一體化教學必然是大勢所趨，因為其既符合學生職業能力培養的基本規律，又符合學生的認知規律。

綜上，在城市軌道交通繼電保護課程教學改革中，必須對內容安排、教學方法和方式進行創新，利用網絡和多媒體技術給予學生直觀的認識，通過仿真軟件把現場看不見的原理演示出來，讓大家理解繼電保護的原理過程；通過實習崗位，讓學生強化繼電保護的知識點，鍛煉學生的職業素養，把學校學到的東西合二為一，在實習結束后通過考核，完成這門課程的培養計劃，通過頂崗實習，成為合格的人才。

【參考文獻】

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[4]陳海軍.地鐵供用電專業人才培養的現狀及對策[J].職業教育，2006（4）

【作者簡介】楊 波（1977— ），男，廣西南寧人，碩士，廣西電力職業技術學院電力工程系講師；吳 畏（1966— ），男，碩士，廣西南寧人，廣西電力職業技術學院電力工程系講師。

（責編 王 一）