“電力系統繼電保護”課程的思政教學改革

［摘 要］ 考慮專業課程知識體系結構特點，提出了“電力系統繼電保護”的貫穿式思政教學改革方案。以電力系統繼電保護四個基本要求（“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，提出了課程的貫穿式思政教學路線。為充分發揮課程的育人作用，從教學隊伍建設、科教融合、實驗平臺建設三個方面對課程教學進行改革，實踐表明貫穿式思政教學在提升學生個人素養、增強政治思想意識、塑造健全人格等方面具有良好的效果。

［關鍵詞］ 繼電保護；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改革工程項目“基于校企合作的工程教育認證新工科實踐平臺研究與建設——以電氣工程學院為例”（2018JA102）

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

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

“電力系統繼電保護”是電氣工程領域的核心專業課程，主要介紹各種電力系統元件的保護工作原理，其中涉及短路故障特征分析，保護動作特性設計及整定計算等內容。在電力系統中，繼電保護用于切除故障元件或預警異常，對保障電網安全穩定運行具有重要作用。作為理論與實踐并重的專業課程，“電力系統繼電保護”對知識綜合運用能力要求較高，需要先學習“電路”“電機學”“電力系統分析”“發電廠電氣部分”等課程。對于“電力系統繼電保護”這種知識體系涉及面廣且松散的專業課，如何融入思想教育，并與專業教育相輔相成、達到最佳教學效果，是值得研究的課題［1］。

一、研究現狀

隨著高校課程思政建設工作的不斷推進，目前關于“電力系統繼電保護”課程的思政教學改革已經積累了一定成果。柳影等［2］構建了以OBE教育理念為導向的課程組織體系，針對學生就業問題，提出了課程思政融合的教學實踐方案。考慮到“電力系統繼電保護”課程在傳授大國工匠、兵團精神、責任擔當意識方面的不足，王洪坤等［1］從理論學習和實踐環節進行探索，提出了“兩環節三融合四促進”的育人措施。其中，在“兩環節”中簡略提到了挖掘電力系統繼電保護的核心價值體系，即挖掘繼電保護可靠性、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］從繼電保護發展史、縱聯差動保護、自動重合閘及繼電保護的“選擇性”和靈敏性關系角度挖掘思政元素，初步探索了繼電保護課程思政融合教學方案。海日等［4］基于案例教學，提出了以大國工匠精神、科技報國信念、工程倫理判斷、審美為導向產出的培養方案。

總體上看，目前關于繼電保護課程思政教學改革在結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“電力系統繼電保護”課程，提出了以“關鍵知識點為核心”的貫穿式思政教學改革方案。

二、“電力系統繼電保護”主要價值體系

“四性”是繼電保護最為重要的基礎概念。作為繼電保護的核心，“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

可靠性在繼電保護設計中是非常重要的指標。繼電保護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，安全性是指保護在不該動作時不要動作，即不誤動；信賴性是指保護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”，強調應根據實際重要性或影響程度大小做出選擇。比如，經濟建設對國家穩定運行非常重要，但是當天災降臨時，要把人民生命安全和身體健康放在首位。通過上述討論后，再介紹繼電保護對可靠性的要求：當保護誤動會造成較大經濟影響時，需要強調安全性，比如，含有多條支路母線，其保護一旦誤動，會給電力系統帶來嚴重的后果，所以應強調安全性。對于220 kV及以上電壓的超高壓電網，由于系統聯系緊密，某個元件保護誤動切除了該元件，影響也比較小，而當發生短路故障時，保護拒動，將造成電力元件損壞，甚至引起系統穩定性破壞，因此需要強調信賴性。

（二）選擇性

繼電保護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，需要講明主保護和后備保護的區別，主保護和近后備保護動作不會導致停電范圍擴大，而遠后備保護動作時會導致停電范圍擴大，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、不負責任的行為，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，房屋多為木結構，而成都的城市規劃又擁擠，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，引起火災則一燒一大片，造成巨大的經濟損失。因此，為了防止火災，官方采取禁火令，禁止民眾在夜間勞動。又例如，為進一步改善環境，加大環保治理力度，某些地方就開始做出了一些不和諧事情。比如，山東省臨沂市某區及部分街鎮為減少空氣污染，要求轄區部分街鎮餐飲企業大面積停業，導致400余家板材企業被迫集中停產，25家貨運停車場除1家兼顧公交車停放而正常運營外，其余全部停業整頓，嚴重影響當地群眾生活。通過舉例，讓學生充分了解“一刀切”的危害，也能更好理解繼電保護為何要求選擇性。

（三）速動性

繼電保護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與低壓配電網對保護的速動性要求是不一樣的。對于高壓及超高壓系統，電力系統強調穩定性，因此在短路故障時，繼保動作速度要快，以防系統失穩。而對于中低壓配網，電力系統強調供電可靠性，因此對繼保動作速度要求沒那么迫切。這是從電力系統需求角度提出的，考慮到高壓及超高壓系統強調穩定性，可將高壓及超高壓輸電網系統與國家類比，國家也強調穩定性，沒有國家穩定，社會和諧、百姓安居樂業則無從談起。因此，當國家安全受到威脅時，維護國家安全穩定是迫在眉睫的事情，是一切國家任務中的重中之重。低壓配電網強調供電可靠性，低壓配電網不要求繼電保護必須快速動作切除故障。

（四）靈敏性

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

三、“電力系統繼電保護”貫穿式思政教學路線

“電力系統繼電保護”課程思政大綱如表1所示。以第八章《母線保護》為例，首先，說明母線是電力系統中最為重要的元件之一，母線保護一旦出現可靠性問題（誤動）將導致母線上的所有負荷停電。其次，強調輸電網中，母線保護誤動還可能會導致系統穩定性問題（即會導致系統崩潰）。最后，將母線保護比作國家高層，國家高層的錯誤決策同樣會引起安全穩定問題，通過對比國內外安全穩定局勢，強調正是黨的領導才有我們今天的幸福穩定生活。

四、思政融合教學改革

作為專業課程，“電力系統繼電保護”思想教育僅從理論上改進是不夠的。為充分發揮專業課程的育人作用，還需要從教師隊伍建設、科教融合、實驗平臺建設三個方面對課程進行改革。

（一）加強教學隊伍建設，加強團隊合作

首先，要求任課教師具備繼電保護領域科研能力，近年來承擔相關研究課題，或發表相關的論文。其次，可邀請國內外名校的高水平教師參與線上或線下合作教學，增進同行交流，拓寬教學渠道，豐富思政案例。最后，通過校企合作，引進企業講師進入教學團隊，利用高校教師專業理論，結合企業講師的工程實踐經驗，多角度、多方位、多層次對學生進行知識傳授、價值塑造和能力培養。

（二）增強科教融合

教學團隊要將自身的研究工作與課程教學相結合，讓學生了解教學團隊在繼電保護領域基金項目、科研成果（獎勵榮譽）及人才培養方面的情況，引導學生關注電力系統繼電保護。通過安排文獻查閱、組織課堂討論等，讓學生清楚在電力系統繼電保護中還有哪些地方具有研究潛力，聚焦當前技術難題和研究熱點。結合自身研究課題，講述項目研發過程和創新經驗，讓學生了解做學術研究的過程，使學生在學習當前課程知識的同時更有興趣參與科學研究，解決實際難題。

（三）建設虛擬實驗平臺

傳統的教學實驗平臺為固定實施，使用空間和時間存在局限性。為了提高教學產出效率，教學團隊可利用現代化網絡工具打造可移動繼電保護仿真實驗平臺（比如基于PSCAD的繼電保護實驗仿真平臺），讓學生能夠隨時隨地進行仿真實驗，及時解決課程中遇到的問題，同時，還能夠讓學生根據自身愛好、興趣自由進行實驗探索，拓寬學術視野。

結語

傳統的專業課思政融合教學改革，通常不考慮知識點在課程中地位和知識點之間關系，對于“電力系統繼電保護”這種知識體系松散的課程，思政融合很難做到“形”“神”統一。為實現與課程知識體系全面融合，深入挖掘“電力系統繼電保護”的四個基本要求蘊含的思想價值觀，實現關鍵知識點思政融合，同時，圍繞“四性”開展課程教學，構建貫穿課程知識點的思政路線。為充分發揮課程的育人作用，從教學隊伍建設、科教融合、實驗平臺建設三個方面對課程教學進行改革。實踐表明，所提出教學改革方法在提升學生個人素養、增強政治思想意識、塑造健全人格等方面具有良好的效果。

參考文獻

［1］王洪坤，羊琴霞，聶晶，等.“電力系統繼電保護原理”課程思政教學改革與實踐［J］.科教導刊，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課程思政教學改革的有效措施：以“電力系統繼電保護”課程為例［J］.西部素質教育，2022，8（1）：53-55.

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

［4］海日，恩日，王偉，等.電力系統繼電保護課程思政教學案例實踐與思考［J］.現代商貿工業，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