电力系统继电保护课程建设与改革

薛易，苏勋文，郭明良



电力系统继电保护课程建设与改革

薛易[1]，苏勋文，郭明良

（黑龙江科技大学 电气与控制工程学院，黑龙江 哈尔滨 150022）

电力系统继电保护是现代电力系统的理论基础．探讨了电力系统继电保护课程的教学内容设置、教学模式、教学方法和考核方式等方面的改革和实践，提出了课程建设的内在要求．积极引入现代电力系统中的新技术，结合现代化的教学手段和方法，使学生完整地认识继电保护技术．教学实践表明，通过教学改革提高了学生的综合素质和创新实践能力，使课程的教学效果得到显著提升．

电力系统；继电保护；课程建设；教学改革

在国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）中，将超大规模输配电和电网安全保障列为重点领域及其优先主题，对大规模互联电网的安全保障技术提出了更高的要求．电力系统继电保护课程是电气工程及其自动化专业的骨干专业课程之一，是保障电力系统安全、稳定及可靠运行的重要措施与电力系统的稳定运行密切相关．目前，国内的继电保护课程主要是模拟型继电器结构保护装置、继电保护基本原理的内容，讲授输电线路、变压器和发电机的电流保护、距离保护和差动保护，还有一些教材对传统的电磁型或集成电路型保护装置进行了大量的讲述．然而随着电子技术、计算机技术和通信技术的迅速发展，我国继电保护装置的结构已经发生了很大变化，绝大多数发电厂和变电站主要应用的是微机保护装置[1]．因此，目前的授课内容与电力企业的生产实际发生了严重脱节，这就对高校继电保护教学提出了新的要求．对电力系统继电保护课程建设与改革，对其教学内容和教学方法进行全面、深入的研究，找出适合培养高素质的电力系统专业类毕业生的最佳途径，具有重要的理论和现实意义．

1 教学内容的设置

根据学生不同的学习基础和将来就业方向，借鉴其它院校课程内容设置的基础上，对电力系统继电保护课程的内容进行了重新设置．在最新修订的电力系统继电保护教学大纲（2014）中，课程主要包括继电保护概述、电网电流保护、电流距离保护、输电线路纵联保护、自动重合闸、电力变压器保护、发电机保护、母线保护和微机保护等内容．在力求讲清基本概念、基本理论时，也注意介绍国内外先进的继电保护技术和本学科发展方向．此外，对继电保护技术向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化发展的未来趋势，在结构和工作原理方面也进行了较详细的介绍[2]．在尽量保证学科的系统性和完整性的同时，也适当述及我国电力工业、电力系统的现状和有关技术政策，增加了很多电力系统继电保护运行、控制和管理方面的新内容．在新大纲中对原有电力系统继电保护教材中机电型、整流型、晶体管型和集成电路型等保护装置的内容进行了删减，增加了微机保护的内容[3]．通过新的教学内容设置可以更好地调动学生的学习兴趣，培养学生的创新精神和实践能力，更好地学习和掌握继电保护课程，为他们今后处理数字保护信息，从事微机保护应用、信息管理和计算机保护科研打下扎实的理论基础．适应国家能源电力发展和东北老工业基地经济建设对电力高技能人才的需求．

2 教学方法的改革

2.1 丰富教学资源，强化多媒体教学

目前，传统的教学方式主要是课堂教学，不仅上课效率低，而且教学效果不尽如人意．除了一些学生主观原因不愿意学外，更重要的是教学方法没有吸引力．对于没有实际工作经验的学生来说，很难将书本上的理论知识完全弄清楚和建立完整的理论体系．因此，随着计算机技术和多媒体技术的飞速发展，要求教师不断丰富教学内容，更新教学方法，不断探索新的教学方式．使用教学录像以及多媒体课件进行辅助教学，以动画、三维彩图、图片和实物演示电气设备结构和原理[4]，并将MALTLAB仿真和继电保护可视化软件引入课程教学中．除此之外，还制作了电子教案，开办专业教学网站，实现网上资源共享，鼓励网上教学和答疑，真正实现了师生在线交流互动．采用新的教学方法和教学手段，实践现代化的教学模式[5-6]．

由于更新了教学观念，加强学生进行科学研究的内在动机，提高了教学效率．

2.2 使用可视化仿真电力软件

目前，在国外的高校中可视化仿真软件在电力系统教学和实验中得到了极大的应用，可以很好地对电力系统故障和异常进行模拟．采用可视化功能较强的动画制作软件与数据库技术相配合，实现继电保护装置动态演示，在加深学生对所学知识的理解方面起着重要的作用[7]．在继电保护课程教学中，采用新世纪电力软件公司研发的35~500 kV变电站仿真系统、二次图仿真软件和变电站可视化培训系统，该可视化软件将很多复杂的继电器结构、工作原理和继电保护装置的实现呈现在学生面前（见图1、图2）．通过与变电站和发电厂实物相对应的可视化仿真软件对学生进行仿真培训和演练，学生可以使用培训系统进行自学和演练，更好、更准确地理解教材中抽象的理论知识，使用可视化仿真软件代替了教科书中枯燥的原理讲述，从视觉、听觉方面更生动地展现了教学内容，充分吸引了学生主动学习的热情，教学效果显著提高．该可视化电力仿真软件可对各电压等级下的各种故障、不正常工作状态进行仿真操作，以真实直观的实验教学形式对学生进行专业技能训练，极大地增加了学生对电力系统继电保护工作原理的理解．

2.3 多元化考核方式

与教学方法改革密切相关的一个需要解决的难点是考试方法的改革．解决考什么和怎样考的问题，不仅是对学生理论知识的考核，而且还应该特别注重对学生综合分析和创新能力的考核．在课程改革前电力系统继电保护课程的考试主要以期末笔试成绩为主，不能准确反映出学生实际的学习水平．为了促进学生系统地掌握所学知识，提高归纳、分析问题和实际运用的能力，对课程的考核评价方式进行了改革和探索．

在期末考试时对学生的理论知识、实验实践环节和课程设计等方面进行综合测评，其中理论考核占40%的成绩，实验实践环节占40%，课程设计环节占20%[8]．

3 加强实践教学基地建设

电力系统继电保护是一门理论与实践并重的学科，具有理论强，同时又密切联系生产实际的特点．只有把继电保护抽象的理论知识和生产实践结合起来，加强电力系统继电保护校内和校外实践基地的建设，才能使学生真正理解继电保护的工作原理[9]．

3.1 校内实习基地建设

建立了电力系统继电保护工程实践基地，以基地内的WDT-Ⅲ型电力系统实验台和PS-7G型电力系统微机监控试验台，建立了电力系统综合实验平台．通过该试验平台模拟发电厂多机组网运行，动态模拟电力系统工作的实际情况，在实验平台上通过设置模拟电力系统网络不同线路上各点发生瞬时性单相接地故障、两相短路和三相短路，完成电流速断、限时电流速断及定时限过电流保护等试验，并且可以进行线路三段式保护的整定值调试和校验[10]．

3.2 校外实习基地建设

同哈尔滨热电厂和哈尔滨第一变电所等电力企业签订了共建设电气工程专业实践基地的长期协议，为学生提供了良好的专业实习场所．在课程开始前组织学生参观发电厂和变电所，实践教学贴近生产实际从而对各种电力设备和实际电力系统继电保护有一个轮廓性的、感性的认识．这样可以使学生更易于接受和掌握有关的原理和分析方法．同时聘请企业的技术专家担任学校的兼职教师，由于有实际工作经验，这些专家能结合电力生产的实际案例进行讲解分析，使学生受益匪浅．

4 结语

对电力系统继电保护课程的教学内容、教学方法等方面进行了积极探索．经过2年的教学实践，电力系统继电保护形成了以课堂授课为基础，充分结合多媒体教学、校园网络教学、计算机仿真和实验等教学手段的多元立体化的教学模式，较好地提高了学生的创新性思维及独立分析问题和解决问题等能力，大多数学生能掌握课程要求，能够灵活运用所学知识的能力，提高了分析问题和解决实际问题的能力，课程建设取得了较好的效果．

致谢：本文使用的35~500 kV变电站仿真系统、二次图仿真软件及变电站可视化培训系统由新世纪电力软件公司提供，在此表示衷心感谢！

[1] 梁振锋， 康小宁， 杨军晟．《电力系统继电保护原理》课程教学改革研究[J]．电力系统及其自动化学报，2007，19（4）：125-128

[2] 顾建军．电流互感器二次回路检测方法简析[J]．中国高新技术企业，2009（20）：49-52

[3] 何瑞文，陈少华．电力系统继电保护课程设计模式的探索与实践[J]．电力系统及其自动化学报，2009，21（3）：125-128

[4] 赵王攀．浅析“电气设备”课程建设的实践与思考[J]．中国电力教育，2011（9）：173-174

[5] 继锋．推进高校精品开放课程建设[J]．教书育人，2012（12）：148-149

[6] 程海军，陈晓英，孙丽颖．电力系统继电保护课程教学改革探索[J]．中国电力教育，2014（32）：81-82,90

[7] 张艳平．Power World可视化软件在继电保护实验教学中的应用[J]．实验室研究与探索，2008，27（4）：62-64

[8] 王越明，王朋，于雁南，等．大工程背景下的《电力系统继电保护》课程教学改革[J]．价值工程，2016（1）：205

[9] 杜兆文，姚福强．电力系统继电保护课程教学改革探索[J]．大学教育，2014（3）：108-109

[10] 杨德先，尹项根，罗毅，等．基于WDT-Ⅲ电力系统综合自动化试验台应用研究[J]．电气电子教学学报，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

黑龙江省高等教育教学改革项目（JG2014010999）

薛易（1971-），男，辽宁铁岭人，副教授，博士，从事大型电机电磁场理论研究．E-mail：xue7105@126.com

1007-9831（2016）04-0085-04