“電力系統(tǒng)繼電保護”教學中的實踐與體會

摘要：“電力系統(tǒng)繼電保護”是電氣工程及其自動化專業(yè)一門重要的專業(yè)課，針對當前教學中存在的問題從激發(fā)學生學習興趣、引入任務驅(qū)動法、增加課堂考核機制、采用小班化或個性化教學、開展課外學習第二課堂等方面進行分析，以提高課堂的教學質(zhì)量，提升學生的綜合素質(zhì)。

關(guān)鍵詞：繼電保護；教學現(xiàn)狀；能力培養(yǎng)

中圖分類號：G642.45 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）35-0081-01

“電力系統(tǒng)繼電保護”是電氣工程及其自動化專業(yè)一門重要的專業(yè)課，該課程理論性與實踐性都很強，內(nèi)容多，故障分析很抽象且難于理解，整定計算繁瑣，教師教學基本上“教師講，學生聽”，學生學習也感到難度較大。三峽大學電氣與新能源學院（以下簡稱“我校”）電力系統(tǒng)繼電保護除了理論課還開設了實驗與實踐環(huán)節(jié)，學生們在實驗與實踐的過程中更好地理解和掌握電力系統(tǒng)繼電保護原理，提高實際動手能力。

一、課程背景

我校電力系統(tǒng)繼電保護課程分為四部分：理論教學、課代實驗、繼電保護綜合設計及繼電保護綜合實驗。大學三年級下學期學習繼電保護理論教學和課代實驗，大四上學期完成繼電保護綜合設計，大四下學期學完繼電保護綜合實驗。本課程教學涉及三個學期，理論學習和實踐的鍛煉都應該有充足的時間來消化吸收，但從學生們那里反饋的情況來看，取得的效果不是很好。

二、課程內(nèi)容設置

1.基礎理論教學

電力系統(tǒng)繼電保護總是先以故障特征分析開始，尋找不同運行狀態(tài)間的差異，引入某種差異構(gòu)成的保護原理，其它的差異留給學生們?nèi)ニ伎己屯诰蛐碌目赡茉?，引導開放式的思維。[1]比如第二章到第五章非常詳細的介紹輸電線路及電網(wǎng)的保護，主要講解保護工作原理、整定計算與校驗、元件的構(gòu)成及各保護之間的相互配合。第七章發(fā)電機保護部分偏重于保護原理，整定計算與校驗、各保護之間的相互配合分析得很粗略。實踐過程中，發(fā)電機定子繞組單相接地保護中遇到整定計算時就不知所措了，缺乏延展性、思路不開闊，不能達到舉一反三的效果。

2.課程元件實驗

課代實驗與理論教學同時開課，主要是以電磁型繼電器為對象，涉及時間繼電器、電流電壓繼電器、重合閘繼電器及差動繼電器，包含電磁型繼電器三種不同結(jié)構(gòu)類型，通過實驗學生能直觀了解繼電器結(jié)構(gòu)、組成及工作原理，初步認識繼電器常開、常閉觸點在二次回路中所起的作用。嘗試自己設計繼電器動作時間的二次回路，加深了繼電器工作原理及二次回路的理解和掌握。根據(jù)教學進度安排實驗時間，及時消化吸收，不脫節(jié)，有助于學生理解和掌握理論課本的知識。

3.綜合設計

電力系統(tǒng)分析綜合程序（PSASP）主要用于電力系統(tǒng)規(guī)劃設計人員確定經(jīng)濟合理、技術(shù)可行的規(guī)劃設計方案，運行調(diào)度人員確定系統(tǒng)運行方式、分析系統(tǒng)事故、尋求反事故措施。高等院校引入該軟件用于教學與研究，面向電力系統(tǒng)實際，尋找理論和實際應用技術(shù)的最佳結(jié)合方式，改革和建設繼電保護實踐教學體系，來增強學生的工程能力和創(chuàng)新意識。我校增設了為時兩周的繼電保護綜合課程設計環(huán)節(jié)，從具體的電力系統(tǒng)網(wǎng)絡出發(fā)，首先學會使用本軟件數(shù)據(jù)錄入及網(wǎng)絡圖的繪制，然后對電力網(wǎng)絡進行有關(guān)潮流計算、短路計算、繼電保護配置及整定計算，熟練掌握電力系統(tǒng)分析中相關(guān)概念，熟悉電力系統(tǒng)故障特征分析，把電力系統(tǒng)分析和繼電保護兩門課程結(jié)合在一起，理論知識和實踐真正融入專業(yè)知識鏈，做到融會貫通，學以致用。

4.綜合實驗

電力系統(tǒng)繼電保護綜合實驗包括發(fā)電機、變壓器、母線、線路及配網(wǎng)五個部分的內(nèi)容，實驗平臺采用南瑞公司生產(chǎn)的保護裝置，可實現(xiàn)微機保護軟件設計和微機保護屏體實驗。在軟件設計實驗中，學生可以完成以下的實驗內(nèi)容：1）編制保護軟件主程序。一般包含3個基本模塊：初始化和自檢循環(huán)模塊、保護邏輯判斷模塊和跳閘處理模塊；2）設計數(shù)字濾波器；3）微機保護算法實驗。[2]微機保護屏體實驗包括以下的實驗內(nèi)容：1）熟悉保護控制系統(tǒng)、保護配置及工程圖紙；2）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實驗。包括零點漂移檢查，電流、電壓精度檢查，電流、電壓變換器線性范圍檢查；3）保護定值校驗及動作特性實驗；4）開關(guān)量輸入軟件及硬件回路定義設計；5）開出量輸出、跳閘回路及軟/硬壓板的投/退檢查；6）模擬各種保護動作，形象直觀的觀察保護動作情況，打印并分析故障報告。

三、實踐教學中的體會

在教學過程中發(fā)現(xiàn)一部分學生非常重視保護工作原理及理論計算，實驗實踐環(huán)節(jié)不當回事，幾個同學一組做實驗總是有那么一些同學不愿意動手操作。仔細了解情況，一類同學認為實驗簡單，不屑一顧，眼高手低；另一類同學不敢動手，操作能力差。根據(jù)以上兩種情況給學生提出幾點要求：第一，實驗回路圖會畫、會接線。第二，回路中各元件的作用會說。第三，模擬故障，實驗數(shù)據(jù)會分析。任務分配到位，目標要求明確，老師必要時加以引導，鼓勵每個同學都要參與到實驗中來，這樣克服了部分同學畏電情緒，培養(yǎng)了動手能力，又給部分同學提出更高要求。學生的積極性和互動性明顯提高，教學效果得到改善。[3]

理論教學中同樣可以引入“任務驅(qū)動法”，[4]根據(jù)班級人數(shù)分成幾個學習小組并指定小組長，把難懂的原理與工程實際結(jié)合在一起，給出具體的模型，分解出若干任務布置給各個學習小組，教師通過啟發(fā)、引導學生對任務進行分析，找出解決問題的突破口，通過查閱資料、同學之間交流，教師隨機進行提問檢查完成情況，學生學習目標明確，激發(fā)學生自主學習的熱情。很好的掌握了課本知識，知識面也得到了拓展，課堂氣氛活躍，學習效果得到了提高。

實踐教學不同于理論教學，沒有最后試卷考試，學生認為實驗做了就可以了，這是學生不重視實驗教學另一個因素。以往實驗考核的標準：平時動手操作成績占30%，完成報告成績占70%。存在的問題是上交的報告千篇一律，連實驗數(shù)據(jù)都一樣，老師給學生判定成績有很大不確定性。根據(jù)這種情況修改了教學大綱，平時和報告成績各占50%，增加了課堂考核機制，隨機進行考核，比如回答問題、現(xiàn)場完成某個實驗、分析實驗結(jié)果等等。隨堂考核可以促進學生認真做實驗，及時反饋學生對知識的掌握情況，也是檢驗教師教學效果的主要途徑。學生們普遍反應良好，有壓力就有動力，有動力就有學習的積極性，遇到問題會及時求助或查找資料，不再是行動上的消極等待。

根據(jù)工程實際和社會需求， 我校全面強化實驗教學環(huán)節(jié)，對實驗教學內(nèi)容進行全面整合和優(yōu)化。緊密結(jié)合工程實際和電力行業(yè)需求，大四下學期設置了以下專業(yè)綜合實驗：微機繼電保護綜合實驗、綜合自動化實驗、水電仿真實驗以及電氣設備檢測實驗。課程結(jié)束后在學生中做了調(diào)研，普遍反映專業(yè)實驗課有助于加深對理論知識的理解，分析問題和解決問題的能力得到了提高，但仍然存在一些問題，學生們希望增加實驗課時間，采用小班化教學或者個性化教學，比如建立學生課外學習的第二課堂，這都是非常寶貴的建議。

為了加強學生創(chuàng)新和實踐能力的培養(yǎng)，個性化教學勢在必行，我校2013年入學的每一位新生指定一名導師，首先導師需做好對學生的入門指導，學生可以快速度過從高中到大學迷茫期。然后在導師的指導下進入實驗室學習和參加導師的科研實踐，提前了解所學專業(yè)，包括國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，制定人生職業(yè)規(guī)劃。同時課外學習第二課堂“以導師為引導，學生為主體”的互動式教學模式，導師以項目課題為媒介引導學生查閱相關(guān)參考文獻，拓寬學生的知識面以及激發(fā)學生對專業(yè)知識的熱情。通過此方式教學，學生自主學習的能力得到了培養(yǎng)，學習氛圍也明顯增強，取得了良好的效果。

四、結(jié)束語

從2011年卓越工程師教育培養(yǎng)計劃獲批以來，我校進行了一系列教學與實賤改革，改變了傳統(tǒng)“教師講，學生聽”的教學模式，引入“任務驅(qū)動法”、增加課堂考核機制、采用小班化或個性化教學、開展課外學習第二課堂等“以老師為引導，學生為主體”的互動教學模式。從目前企業(yè)反饋的情況來看，我校的畢業(yè)生以較強的動手能力、出色的適應能力、融洽的團隊協(xié)作精神及勤奮的工作態(tài)度獲得良好的口碑。這也充分體現(xiàn)了卓越工程師教育培養(yǎng)計劃下教學與實踐改革的成效。

參考文獻：

[1]張保會，尹項根.電力系統(tǒng)繼電保護[M].第二版.北京：中國電力出版社，2010.

[2]高亮.電力系統(tǒng)微機繼電保護[M].第二版.北京：中國電力出版社，2007.

[3]郭超，吳茜瓊，盧秉娟.“EDA技術(shù)”教學的改革探索[J].中國電力教育，2012，（11）：45-46.

[4]徐瓊.“任務驅(qū)動法”在課內(nèi)實驗課的實踐[J].教育與職業(yè)，2011，（3）：167-168.

（責任編輯：劉翠枝）