关于“电力系统继电保护”课程教学改革探讨

莫峻 蔡义明

摘要：为了提高电力系统继电保护课程教学质量，针对现有教学方案存在问题，本文从教学方法、实践训练和考核方法三个方面进行了教改探索，所提出的方法和措施对培养高层次应用型或工程型人才具有积极意义。

关键词：继电保护；教学改革；应用型人才

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）46-0118-02

“电力系统继电保护”是电气工程专业的核心课程之一，是进一步了解电力系统运行方式和运作机制的重要课程。该课程介绍了迄今电力系统中所采用的各种继电保护基本原理、常用技术及分析方法，目的是让学生了解和掌握多种典型继电器的工作特性及其相关保护整定方法，为实际工程运用打好理论基础。由于继电保护涉及到电力系统工程性问题，无论是课堂讲授还是实验指导，都很难做到“深入浅出”。根据很多已进入电力行业工作的毕业生反映，继电保护学科实践性很强，需要经过一段时间专业培训才能深入理解课本理论精髓，这说明本科教学效果不够理想。一方面课堂讲授内容枯燥乏味，学生对课程缺乏足够兴趣；另一方面，教学方案仍是以应试教育为主，实践训练开展较少。为了提高电力系统继电保护课程教学质量，针对现有教学方案存在的问题，本文从教学方法、实践训练和考核方法三个方面进行了教改探索。

一、教学方法的改革

电力系统继电保护课程开设在第七学期，相对其他专业课程较晚，课程内容主要以多种继电保护方式分类讲授，具有较强的针对性和独立性，需要以其他专业基础课程甚至专业课程作为理论前提。从考核情况来看，学生在理解多级线路保护配合和多种保护方式配合方面，尤其是整定计算方面所取得的成绩不甚理想。针对该情况，本文根据学生学习反馈，提出对教学方法的改革，重新调整教学方案。

（一）提高对继电保护四项基本要求理解层次

在电力系统中，继电保护的作用实质是在故障发生后隔离故障元件或消除故障，将故障所造成的损失最小化。由此确立了继电保护的可靠性、选择性、速动性、灵敏性四项基本要求，继电保护发展中所研究使用的各种保护方式都需要满足这四项要求。不断强调加深基本要求的概念，同时运用反例演示，可提高学生对继电保护理论和内涵理解能力。

（二）从浅入深介绍各种继电保护的基本原理

由于不同元件不同类型故障，继电保护都有相应的应对策略。在教学中，应首先介绍元件故障特性，引发学生思考“如何构建相应的保护方案”，再介绍对应的保护原理及整定计算方法。考虑到保护灵敏度是一个较难理解的概念，应从最简单的继电保护（如过流保护、低电压保护等基于单一电气量保护）开始介绍，对于像距离保护这种基于多电气量保护，可通过与简单保护对比分析来解释灵敏度。

（三）从系统角度介绍保护原理

现有继电保护教材通常是根据特定电力系统元件分章介绍相应保护的。学生在学完一种元件保护原理后，基本上无法与其他电力系统元件关联。对电力系统故障处理，通常只理解到区内故障由保护动作切除，无法联想到区外故障是否会引起保护误动。如果能从系统角度介绍保护工作原理，让学生能够大致了解保护之间的配合过程，可以提高学生对继电保护的理解层次。

二、实践训练的改革

对于继电保护这种涉及实际工程的学科，实践教学是非常重要的。通过实践训练的教学环节不仅可以帮助学生验证理论课堂中所学到的理论知识，也有利于学生巩固加深对保护原理的理解。实践环节要求学生动手操作，包括系统模型搭建，保护定值计算以及保护功能逻辑设计等，根据学生在实践中的表现及反馈，适度调整教学方案，优化考核方法。

（一）采用软件仿真教学

继电保护实验需要用到实物仿真平台，由于实验平台数量无法满足每个学生同时操作，通常需要将学生分成几个批次，先后进行培训和考核。受制于实验条件，实践训练时间短，内容往往不够深，学生普遍反映实践课程较为简单，没有工程实用价值。改革方案是采用软件仿真系统（如PSCAD），一方面软件操作安全，不存在操作失误导致硬件损坏问题，另一面可实现多人同时操作，方便同步教学。

（二）强调系统层次理解

传统实验课是给定好电力系统模型，然后学生针对该模型设计保护逻辑。但在实践训练中，学生不懂搭建电力系统模型，一遇到编译错误，分不清是保护逻辑问题，还是电力系统模型错误。改革方案是要求学生能够先搭建好电力系统模型，在仿真系统能够正常运行且能正确产生故障电流情况下，才能进行保护逻辑设计。以阶段式电流保护为例，学生需要根据教材参考资料，自行搭建单侧电源网络系统，并且能够产生相间短路故障，在对系统运行机制有一定理解的基础上，才进行保护逻辑设计。

（三）应有目的地增设实地参观环节

目前实地参观为认知实习，目的性不强，多为走马观花，应该增设针对继电保护的实地参观环节。以参观变电站为例，要让学生带着疑问去认识继电保护系统，如保护系统是由什么组成，像断路器、互感器、保护装置等设备位于什么地方，它们是如何通信的。继电保护如何整定，依据是什么，需要哪些参数。由于参观时间有限，可以选择某种保护作为重点学习目标，通过与一线工程师交流，可以更深入认识和理解电力系统继电保护运行机制。

三、考核方法的改革

目前部分高校仅采用闭卷考试的考察办法，测试学生的知识熟练度。闭卷考试有其一定的优势，可以较为准确地反映学生对理论知识的掌握情况。但仅使用闭卷考试的方式来进行考核，会给学生传达“重理论，轻实践”的错误印象，导致学生专攻理论而放弃实践部分，对人才培养不利。

在电力系统继电保护考核方面，高校应加强实践环节部分，注重理论与应用相结合，采用多元化的方法对学生的学习效果进行检测。

（一）增加实验分析报告

课后习题作业是评定平时成绩的重要依据，将课后习题与继电保護实验相结合，让学生对所做习题模型进行仿真分析，并提交相应实验数据报告，实验报告应以电子版形式提交。通过该项考核可以在一定程度上避免作业抄袭，提高学生独立思考能力。

（二）编写故障分析程序

故障电流计算是继电保护课程重点内容，将编写电力系统故障分析程序作为一项辅助考核，可以采用Matlab、VC++等工具编写程序，最终提交程序，可对给定电力系统模型进行（任意单点）故障电流计算。考虑到编程工作量较大，可以以小组形式完成该项考核。

（三）期末考核增加具有工程案例的综合分析题

综合分析题是继电保护课程期末考试必考题，但多是偏重教材理论的分析题，基本脱离工程实践。如果能增加具有工程案例的综合分析题，从专业知识应用角度看，可以更为有效地考核学生的综合分析能力。

四、结束语

电力系统继电保护课程是电气工程领域的专业课程之一。为了提高教学质量，本文从该门课程的教学方法、实践训练和考察办法三个方面进行了探索，所提出的改革措施对培养高层次应用型或工程型人才具有积极意义。

参考文献：

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[3]刘晓军，肖白，崔杨.“电力系统继电保护原理”教学改革探讨[J].电气电子教学学报，2013，35（6）：20-22.