工程背景下《继电保护与自动装置》实践型教学构建
2017-12-08杨梅蔡黎
杨梅++蔡黎
DOI:10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.30.200
摘 要:为了进一步适应应用型高校转型发展,提高人才的培养质量,充分调动学生学习的主动性和提高教学质量,根据我校学情,结合继电保护课程实践性、专业性和应用性,对继电保护课程的教学结构进行了探索和重新构建,将工程实践引入教学,进行工程背景下的实践型教学方法构建,以适应新形势下应用型人才培养要求,让学生能够所学尽量与社会需求接轨。
关键词:继电保护 工程实践 教学构建 应用型人才
中图分类号:G64 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2017)10(c)-0200-03
《统继电保护与自动装置》是电气工程及其自动化专业的主干课,是我校电气专业人才培养方案中一门重要课程,直接与学生的毕业设计、毕业实习接轨。课程内容上理论推导多而复杂且实践性较强,要求学生能够理解基本的保护原理,掌握基本方法,并能完成简单的继电保护设计。
课程的教学目前主要以理论体系为主,由于理论多且难懂,学生容易产生厌学、弃学的想法,课堂上存在玩手机、打瞌睡、说话等现象,造成课堂教学难以达到期望要求,致使学生不能掌握好基本的理论知识。课程的教学安排和组织中出现学生难学,教师难教的问题,人才培养质量很难得到保证。
本次将工程实践引入教学,这种培养学生工程意识,将课程设计、仿真实验、调试实训、理论知识进行调整和重组,实行任务驱动型教学。教学前提出实际工程项目需求,让学生带着任务学习;播放相关的现场视频,让学生对继电保护装置有感性的认识,诱发学生对学习本门课程的主动性,由灌输式的被动接受转为主动学习。
1 课程教学主线的设计与构建
根据《继电保护与自动装置》课程特点、主要问题、教学现状,对学生进行调研并与之进行讨论,在对电力行业调研和岗位职业能力分析的基础上,以工程应用为落脚点,进入电力行业、大型用电企业、电力建设集团调研;通过与电气工程行业专家及一线技术员共同研究,分析电力行业继电保护工作的职业岗位职责和任职要求,提出了项目认知-理论教学-项目设计的课程教学主线。在这个主线中,每一个环节是后一个环节的基础,后一个环节是前一个环节的升华,环环相扣,逐步上升,突显出课程的实践性和工程性。
1.1 课程教学目标
课程培养的知识目标。使学生熟练掌握基本保护原理、保护方法等理论知识以及原理图、展开接线图等实践知识。
能力目标。使学生会分析、设计保护系统,具有识图、绘图能力,能完成保护装置的安装、调试。
素质目标。培养学生的团队协作能力,学习创新能力以及工程意识。
1.2 根据行业企业发展需要选择教学内容
由于学校资源紧缺,与继电保护课程相关的实验设备资源不充足,可做的实验比较少,且实验内容多是验证性的,缺乏创新性。验证性实验只是对学过内容结论的一个检验,学生在试验设备上按照实验步骤循规蹈矩的重复性验证,很难激发学生思考的热情,也不能提高学生综合运用知识的能力。为此,专业教师利用去企业实践锻炼的机会,进行人才需求市场调研,了解职业岗位需求、能力要求等,从而确定教学内容,使教学更贴近职业岗位要求,保证教学内容的适用性。
以校企合作为契机,引入企业实际工作中的生产标准和工作要求,把职业素养、职业能力作为课程的教学内容之一,使教学内容与实践生产过程有机结合,保证教学内容的实用性。合理组织教师学习新的专业知识模块和整合新的职业能力要求模块,教学质量配备相应的实践环节,将实际的工作任务转化为学习型的专业知识和综合性的技能训练体系。
1.3 课程的实践型教学构架
根据课程内容、继电保护原理的不同、装置的分类,归纳重组了5个子项目:母线保护项目模块、发电机保护项目模块、变压器保护项目模块、220kV及35kV线路保护项目模块。将相关的知识技能转化为具体的训练内容,构建出以项目为驱动、以实际工作过程为主线的教学模式,确保教学内容与工程实际的吻合性。通过各种电气设备简单继电保护装置的设计、装配与调试任务,采用由浅入深、循序渐进的原则,具体教学构架如图1所示。
2 实例及效果
2.1 任务提出
电网的电流保护是继电保护的基础和难点之一,对于没有实践认知的初学者,难以理解。因此,首先提出任务要求,让学生对工程实际有初步了解,再带着任务学习。
系统采用35kV双端电源供电系统,图2是简略系统模型。模型中有EM、EN两个电源,A、B、C三条母线,BC段线路长为40km,1、2、3、4、5、6是6个断路器。试设计系统中BC段线路的速断保护,并进行保护的演示。
2.2 设计实践
此环节让学生自行设计原理图,接线图,以组为单位报材料,并领取材料完成最终的接线调试。实验线原理如图3所示,图4是接线展开图。
图3中,所有的电气元件及其之间的关系都在一张图上展示,包括电压回路、电流回路、直流回路,为了直观明了、便于学生理解,原理接线图也包括了一次回路的相关部分,这样让学生对整个保护系统有全局认知。
保护包括过电流继电器KA1、信号继电器KS1、中间继电器KM1以及电流互感器TA等。系统正常运行时,流过过电流继电器KA1线圈的电流小,不足以使过电流继电器动作;当系统短路故障时,短路电流引起过电流继电器KA1线圈电流达到动作值而让过电流继电器动作,进而分别使信号继电器、中间继电器动作而发信号和作用于跳闸,将故障从系统中切除。
学生做好初步的设计后,自己动手装配之前需要确保设计的准确性,因此,先让学生用matlab软件中的simulink模块仿真,并根據仿真结果进行设计修改,待仿真结果符合要求再进行下一步的工作。
展开接线图将直流回路、交流电流回路、交流电压回路分开,线圈、触点位于不同回路,对个元件标号,并标出接线端子的标号。图4是根据图3所示的原理接线图而绘制的展开式接线图。图4中,通过KA1的触点给KS1、KM1的线圈通电,然后通过KS1、KM1的触电分别取启动发信回路和跳闸回路。
2.3 效果
通过提出任务,然后学生实践的教学放学,学生学习的积极性得到提高,解决实际问题的能力增强。对实践型教学实施前后两届学生的学习效果和成绩分析表明,学生学习效果大幅提高,学生对试验中遇到的问题能主动思考、解决,动手能力明显提高。
3 结语
将工程实践引入教学,提出任务驱动型的教学模式。这种教学模式,充分调动了学生学习的积极性和主动性,学生对原理的理解,知识点的掌握较实施前有较大提高。学生通过自己设计、仿真和操作,锻炼了动手能力以及分析问题、解决问题的能力,增强了学生分析判断和逻辑思维能力,提高了教学质量。实践表明,教学方法适合地方应用型高校学生的教学,学生从灌输式被动接受转变为主动思考探索。
参考文献
[1] 李文武,袁兆强.继电保护课程组教学改革的探索[J].中国电力教育,2010(12):50-52.
[2] 张励.基于工作过程系统化的继电保护课程开发[J].电子测试,2014(6):150-151.
[3] 龙艳红,李波,罗昕.高职《电力系统继电保护》课程项目化改造的研究与实践[J].高教论坛,2012(3):123-125.
[4] 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):204-205.
[5] 徐黔,王佑斌.变电站电缆敷设与二次接线的施工技术[J].建材与装饰,2015(21):193-194.endprint