基于智能電網背景下的繼電保護實驗課程體系

王崢 李寧 甘輝霞

摘 要：電網智能化的發展使得繼電保護實驗課程體系需要進行新型的改革，以培養出更多的實用型人才。因此，本文主要就智能電網背景下繼電保護實驗課程體系設計需求、教學方式、課程體系設計模式三個方面的內容進行論述。

關鍵詞：智能電網；繼電保護；實驗課程體系；設計需求；教學方式；設計模式

隨著經濟的發展與社會的進步，電網傳統配電模式、設計方式等已經不能滿足社會的需求。因此，應用了新能源技術、網絡信息技術、計算機技術、傳感測量技術等形成的一種新型網絡系統，即智能電網產生了。而智能電網的繼電保護模式對于保障智能電網的質量與安全發揮出了重要的作用。因此，我們從教學的角度來講，需要對于智能電網背景下繼電保護實驗課程體系設計需求、教學方式、課程體系設計模式問題進行全面的分析與研究工作，全面提高繼電保護實驗課程體系的質量和水平，培養出更多優秀的實用型人才，更好的推進我國電網的發展與進步。

一、智能電網背景下繼電保護實驗課程體系設計需求

繼電保護廣泛的應用數字接口和電子式互感器進行測量。原因在于，電子式互感器具有絕緣性能好、體積小。因此，對于繼電保護來講，最大程度上保障其暫態特性、減少測量上的誤差是其主要應用的目的。而網絡接口方式在電子式互感器中的科學應用，可以使得智能斷路器和網絡保護裝置進行科學的連接，大大減少了二次回路的接線，提高了繼電保護裝置應用的水平[ 1 ]。

二、智能電網背景下繼電保護實驗課程體系教學方式

1）閉環反饋。我們可以通過對于實驗結果的反饋，實現學生對于結果的反思，最終可以提高我們學習的質量與水平。比如：我們以數字仿真實驗為例子進行說明。教師通過對于有效軟件平臺的應用可以對學生實驗中出現的問題通過反饋的方式發現，通過進行有效的糾正與改進，可以提高學生學習的效率。

2）多維立體。多維立體化的教學方式可以使得學生通過直觀化、形象化的方式加深對所學知識的印象。具體來講，教師應用網絡視頻、現場實驗、虛擬現實三維仿真等構成的網絡多維一體化教學平臺的構建，有利于學生加深對知識的理解程度，全面提高他們學習的水平與能力，為今后在實踐工作中更好的應用繼電保護模式提高我國智能電網的水平打下一個良好的基礎[ 2 ]。

三、智能電網背景下繼電保護實驗課程體系設計模式

（一）背景理論介紹

繼電保護原理課程主要的內容是介紹智能化變電站的基本原理、結構，對于智能化繼電保護裝置進行科學分析，重點講解電子互感器原理、開關量信號傳輸模型、電氣量信號傳輸、合并單元等等。比如：通過講解GOOSE報文格式、SV報文格式等對于報文值與信號實際值進行分析，可以全面加深學生對IEC61850規約的理解。

（二）視頻展示

實踐化方式的教學模式可以極大提高學生學習的質量和水平，對于提高他們將來應用繼電保護原理課程促進我國智能化電網的建設將會發揮出重要的作用。具體來講，教師需要應用有效的視頻方式到變電站的現場對于其操作的真實過程進行全程記錄，并且充分的結合自身教學的計劃與內容制作出來各種類型的繼電保護原理課程與安全自動裝置變電站的現場實驗視頻。比如：關于繼電保護模式規范化操作的視頻內容、關于繼電保護現場安全測量的視頻、關于現場安全生產規程的視頻等等。我們通過這些視頻就可以實現學生對于課程內容進行直觀化、形象化的學習，增強學生對于現場操作具體步驟的了解程度，可以使得教學具有真實性，而不是像過去一樣具有抽象化、學生僅僅將知識的學習停留在理論操作上。在完成以上實踐化視頻的展示完畢后，教師還要帶領學生親手進行電流保護的仿真實驗，增強學生實際動手操作的能力，培養他們的職業技能[ 3 ]。

（三）數字仿真實驗

通過建立起有效的模型來進行電力系統繼電保護數字仿真實驗平臺，可以使得學生通過這些仿真實驗對于繼電保護模式內容進行科學化、專業化的學習，使得學生通過具有實際化、靈活性的實驗進行創新能力的培養。比如：教師可以應用電磁暫態仿真軟件對于繼電保護模塊、變壓器模塊、發電機模塊、輸電線路模塊等進行仿真模擬平臺的構建，可以對于保護算法、數字濾波、整組實驗等進行靈活性教學的開展，并且可以對一些保護動作流程進行充分教學。比如：出口模塊、保護計算邏輯、網絡模型、測量阻抗計算模塊、傅立葉算法模塊等等。

（四）動態模擬實驗

我們在實驗室中應用許多的裝置，比如：數字式繼電保護裝置、網絡報文分析儀、輸電線路、變壓器、實際應用類型發電機、電子互感器等建立起繼電保護動態模擬實驗平臺。教師通過此平臺應用縱聯保護實驗、開放電流保護實驗、距離保護實驗等可以全面提高學生實際動手操作的能力[ 4 ]。

（五）虛擬現實三維仿真實驗

網絡信息技術與計算機技術的發展，使得教學的方式與結構發生了比較大的變化。因此，教師可以應用計算機技術建立起虛擬現實三維仿真實驗平臺，增強學生學習的質量和水平。比如：學生在此平臺中，可以有效的進入到三維仿真實驗空間中，通過對于故障與定值內容進行有效的設置，使得系統可以自動的糾正學生在操作中出現的錯誤，并且給予一定的提示，使得學生的實際操作能力得到提高。

（六）應用科學的考核方法

我們在完成以上的實驗后，需要對于學生實驗的結果進行科學考核，以便于改進有關方面的設置，使得學生的理論水平和實際操作能力提高全面提升。比如：考核的標準有：學生需要熟練的掌握繼電保護主要的過程、并且應用現代化的方式進行高效化的操作、對于智能化變電站的結構全面了解，充分掌握IEC61850通訊規約等[ 5 ]。

四、結論

對于智能電網背景下繼電保護實驗課程體系問題進行科學分析與研究，有利于教師應用具有實踐化操作特點的繼電保護實驗課程模式，全面提高學生對繼電保護實驗課程知識學習的水平，為今后的實踐操作打好基礎。

參考文獻：

[1] 楊軍，龔慶武，呂艷萍，丁濤.智能電網背景下繼電保護實驗課程體系[J].電氣電子教學學報，2014，01：73-75.

[2] 陳星田.智能變電站繼電保護隱藏故障診斷與系統重構方法[D].重慶大學，2015.

[3] 戴志輝.繼電保護可靠性及其風險評估研究[D].華北電力大學，2012.

[4] 劉國平.地區電網繼電保護在線整定與評估預警方法研究[D].華北電力大學，2013.

[5] 程海軍，陳曉英，孫麗穎.電力系統繼電保護課程教學改革探索[J].中國電力教育，2014，32：81-82+90.