關于“電力系統繼電保護”課程教學改革探討

莫峻 蔡義明

摘要：為了提高電力系統繼電保護課程教學質量，針對現有教學方案存在問題，本文從教學方法、實踐訓練和考核方法三個方面進行了教改探索，所提出的方法和措施對培養高層次應用型或工程型人才具有積極意義。

關鍵詞：繼電保護；教學改革；應用型人才

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）46-0118-02

“電力系統繼電保護”是電氣工程專業的核心課程之一，是進一步了解電力系統運行方式和運作機制的重要課程。該課程介紹了迄今電力系統中所采用的各種繼電保護基本原理、常用技術及分析方法，目的是讓學生了解和掌握多種典型繼電器的工作特性及其相關保護整定方法，為實際工程運用打好理論基礎。由于繼電保護涉及到電力系統工程性問題，無論是課堂講授還是實驗指導，都很難做到“深入淺出”。根據很多已進入電力行業工作的畢業生反映，繼電保護學科實踐性很強，需要經過一段時間專業培訓才能深入理解課本理論精髓，這說明本科教學效果不夠理想。一方面課堂講授內容枯燥乏味，學生對課程缺乏足夠興趣；另一方面，教學方案仍是以應試教育為主，實踐訓練開展較少。為了提高電力系統繼電保護課程教學質量，針對現有教學方案存在的問題，本文從教學方法、實踐訓練和考核方法三個方面進行了教改探索。

一、教學方法的改革

電力系統繼電保護課程開設在第七學期，相對其他專業課程較晚，課程內容主要以多種繼電保護方式分類講授，具有較強的針對性和獨立性，需要以其他專業基礎課程甚至專業課程作為理論前提。從考核情況來看，學生在理解多級線路保護配合和多種保護方式配合方面，尤其是整定計算方面所取得的成績不甚理想。針對該情況，本文根據學生學習反饋，提出對教學方法的改革，重新調整教學方案。

（一）提高對繼電保護四項基本要求理解層次

在電力系統中，繼電保護的作用實質是在故障發生后隔離故障元件或消除故障，將故障所造成的損失最小化。由此確立了繼電保護的可靠性、選擇性、速動性、靈敏性四項基本要求，繼電保護發展中所研究使用的各種保護方式都需要滿足這四項要求。不斷強調加深基本要求的概念，同時運用反例演示，可提高學生對繼電保護理論和內涵理解能力。

（二）從淺入深介紹各種繼電保護的基本原理

由于不同元件不同類型故障，繼電保護都有相應的應對策略。在教學中，應首先介紹元件故障特性，引發學生思考“如何構建相應的保護方案”，再介紹對應的保護原理及整定計算方法。考慮到保護靈敏度是一個較難理解的概念，應從最簡單的繼電保護（如過流保護、低電壓保護等基于單一電氣量保護）開始介紹，對于像距離保護這種基于多電氣量保護，可通過與簡單保護對比分析來解釋靈敏度。

（三）從系統角度介紹保護原理

現有繼電保護教材通常是根據特定電力系統元件分章介紹相應保護的。學生在學完一種元件保護原理后，基本上無法與其他電力系統元件關聯。對電力系統故障處理，通常只理解到區內故障由保護動作切除，無法聯想到區外故障是否會引起保護誤動。如果能從系統角度介紹保護工作原理，讓學生能夠大致了解保護之間的配合過程，可以提高學生對繼電保護的理解層次。

二、實踐訓練的改革

對于繼電保護這種涉及實際工程的學科，實踐教學是非常重要的。通過實踐訓練的教學環節不僅可以幫助學生驗證理論課堂中所學到的理論知識，也有利于學生鞏固加深對保護原理的理解。實踐環節要求學生動手操作，包括系統模型搭建，保護定值計算以及保護功能邏輯設計等，根據學生在實踐中的表現及反饋，適度調整教學方案，優化考核方法。

（一）采用軟件仿真教學

繼電保護實驗需要用到實物仿真平臺，由于實驗平臺數量無法滿足每個學生同時操作，通常需要將學生分成幾個批次，先后進行培訓和考核。受制于實驗條件，實踐訓練時間短，內容往往不夠深，學生普遍反映實踐課程較為簡單，沒有工程實用價值。改革方案是采用軟件仿真系統（如PSCAD），一方面軟件操作安全，不存在操作失誤導致硬件損壞問題，另一面可實現多人同時操作，方便同步教學。

（二）強調系統層次理解

傳統實驗課是給定好電力系統模型，然后學生針對該模型設計保護邏輯。但在實踐訓練中，學生不懂搭建電力系統模型，一遇到編譯錯誤，分不清是保護邏輯問題，還是電力系統模型錯誤。改革方案是要求學生能夠先搭建好電力系統模型，在仿真系統能夠正常運行且能正確產生故障電流情況下，才能進行保護邏輯設計。以階段式電流保護為例，學生需要根據教材參考資料，自行搭建單側電源網絡系統，并且能夠產生相間短路故障，在對系統運行機制有一定理解的基礎上，才進行保護邏輯設計。

（三）應有目的地增設實地參觀環節

目前實地參觀為認知實習，目的性不強，多為走馬觀花，應該增設針對繼電保護的實地參觀環節。以參觀變電站為例，要讓學生帶著疑問去認識繼電保護系統，如保護系統是由什么組成，像斷路器、互感器、保護裝置等設備位于什么地方，它們是如何通信的。繼電保護如何整定，依據是什么，需要哪些參數。由于參觀時間有限，可以選擇某種保護作為重點學習目標，通過與一線工程師交流，可以更深入認識和理解電力系統繼電保護運行機制。

三、考核方法的改革

目前部分高校僅采用閉卷考試的考察辦法，測試學生的知識熟練度。閉卷考試有其一定的優勢，可以較為準確地反映學生對理論知識的掌握情況。但僅使用閉卷考試的方式來進行考核，會給學生傳達“重理論，輕實踐”的錯誤印象，導致學生專攻理論而放棄實踐部分，對人才培養不利。

在電力系統繼電保護考核方面，高校應加強實踐環節部分，注重理論與應用相結合，采用多元化的方法對學生的學習效果進行檢測。

（一）增加實驗分析報告

課后習題作業是評定平時成績的重要依據，將課后習題與繼電保護實驗相結合，讓學生對所做習題模型進行仿真分析，并提交相應實驗數據報告，實驗報告應以電子版形式提交。通過該項考核可以在一定程度上避免作業抄襲，提高學生獨立思考能力。

（二）編寫故障分析程序

故障電流計算是繼電保護課程重點內容，將編寫電力系統故障分析程序作為一項輔助考核，可以采用Matlab、VC++等工具編寫程序，最終提交程序，可對給定電力系統模型進行（任意單點）故障電流計算。考慮到編程工作量較大，可以以小組形式完成該項考核。

（三）期末考核增加具有工程案例的綜合分析題

綜合分析題是繼電保護課程期末考試必考題，但多是偏重教材理論的分析題，基本脫離工程實踐。如果能增加具有工程案例的綜合分析題，從專業知識應用角度看，可以更為有效地考核學生的綜合分析能力。

四、結束語

電力系統繼電保護課程是電氣工程領域的專業課程之一。為了提高教學質量，本文從該門課程的教學方法、實踐訓練和考察辦法三個方面進行了探索，所提出的改革措施對培養高層次應用型或工程型人才具有積極意義。

參考文獻：

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