面向工程应用的“电力系统继电保护”课程教学改革研究

来源:用户上传      作者:谌江波 王玉华

　　摘要：随着科技的进步，社会生产力的提高，作为与实践联系比较紧密的“电力系统继电保护”课程的教学更应该与时俱进。为此，文章对该课程的教学改革研究进行了全面阐述，旨在培养具有工程应用和多方面能力的应用型本科大学生。经过一年的实施，改革效果明显。
　　关键词：电力系统;继电保护;教学改革;工程应用
　　中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2020）14-0178-03
　　 “电力系统继电保护”课程作为应用型本科高校电气工程及其自动化专业的一门主干课程，紧密贴近工程应用，重要性越来越大，它是理论与实践并重的一门课程，它研究电力系统继电保护的构成原理、运行特性及其分析方法。通过一个学期的学习，学生不仅要充分掌握电力系统继电保护的各种基本原理、故障分析的方法以及保护动作的影响因素和采取的措施等理论知识，而且要进一步学习二次回路图、保护设计、运行仿真等继电保护实践知识。目前，工矿企业绝大多数采用的都是微机保护装置，而大多数高校讲授的是传统的继电保护理论知识，已经越来越不适合现代电力系统继电保护发展的需要。因此，需要迫切找出一种适合现代应用型本科学生学习和社会发展需求的课程模式，以利于高校课程教育教学水平的整体提高。
　　一、教学内容的改革
　　重新修订教学大纲，课程内容上大量增加微机保护方面的知识，使学生更快地融入现代企业的工作内容;增加二次回路知识和仿真软件在电力系统继电保护课程教学上的应用，实验教学环节的完善，大大增强了学生实践动手能力，让继电保护课程不再枯燥乏味;增加讲述电力系统继电保护最新发展方向，使学生站在继电保护学科发展的最前沿，了解继电保护最新科学动态;自编或者精心选择优秀教材，根据学生的特点和人才培养目标制订教学计划;与此同时，缩减机电型、整流型等传统继电保护的理论知识，把过多的有关继电器结构方面的知识略去甚至不讲;将“信号分析与处理”课程与“微机保护”课程所讲述的滤波器重复内容缩减，将复杂的理论知识用适合数字式继电保护知识代替;增加实践教学环节，如电力系统继电保护课程设计、企业实习、毕业设计等内容。
　　二、教学方法和教学手段的改革
　　1.依托教学平台，丰富多媒体教学。目前，大多数课堂要么是鸦雀无声，要么闹哄哄，教师讲得再好，不懂得掌握最新的教学方式、教学方法，学生面对枯燥的继电保护原理知识依然提不起精神。因此，多媒体教学、可视化教学在“电力系统继电保护”课程的教学中变得越来越重要，动画视频、实物演示、教学网站、网络讨论、图片、MATLAB以及可视化软件等在教学中不断的应用与丰富，大大增强学生对保护原理的理解。更新教学理念，将传统教学与多媒体教学相互融合，灵活地运用讨论式教学法、案例教学法、项目化教学法等，必将引起学生对本课程的学习兴趣，从而由被动学习变为主动学习。
　　2.电力“积件式”仿真软件的应用。上海静一公司设计的电力系统继电保护仿真教学资源平台，是一个“积件式”教学资源平台。所谓“积件式”，就是平台上的资源可以像搭积木那樣来搭建，不需要编写程序，使用非常方便。
　　平台包括一个足以支撑继电保护教学所需要的各种一次元器件和二次元器件。能够在该平台上非常自由地使用这些元器件搭建各种继电保护的一次回路和二次回路。可以将各种保护的整定值设置到各元器件中，平台根据回路的电网络逻辑、元器件的规格参数以及所设置的整定值，真实地实现电路的运行。对有对的结果，错有错的现象，所有绘制搭建的回路不需要编制任何程序（见下图）。
　　可以在课堂上使用所有绘制搭建的回路用于原理的讲解及演示，并且可以实时运行该回路，使得学生更容易理解。如果把这些回路插入微软PPT，就可以制作更为生动的互动教学课件。电力系统中的不正常运行状态、故障状态都可以在电力仿真软件中仿真操作，而且操作简单直观，不像MATLAB仿真软件那么难学，因此这款软件对于大学本科生来说是最好的学习继电保护原理的工具。
　　3.考核方式形式多样。考核方式多元化，不仅有理论考核、实验实践考核，还有论文写作环节，加强过程考核，进一步提升学生的科研能力。论文的选题一部分来自学生感兴趣的课题，一部分来自当今热点问题，既联系了理论知识，又拓宽了视野。因此，多种多样的考核方式大大增强了学生对理论知识的理解，也提升了学生的综合分析和科研能力。将原来以期末笔试成绩为主转换为“理论考核+平时作业+实验实践+论文”的考核模式，以这种考核模式下的成绩作为学生的最终成绩，促进学生全面发展，不再以考定终身。
　　4.在教学手段上，采用多样化的教学方式。随着超星学习通全方位深入课堂，教师在教学与管理方面日益多样化，教书育人不再是三尺讲台，而是立体的、三维的、灵活的、娱乐的，这样既方便了教学，又极大地提高了学生的学习积极性。教师可以在网上上传课件、动画、教学视频、作业，甚至可以发起讨论交流，也可以在课堂上利用手机签到、选人、抢答、主题讨论、直播。通过这种方式，拉近了教师与学生的距离，同时教师可以通过学生的互动情况，了解学生的性格、学习动态，针对不同的学生采取有针对性的教学，做到因材施教。
　　三、加强实践教学实验室建设
　　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验实习场所的建设，才能使学生真正理解继电保护的工作原理。
　　1.校内实验室建设。学校具备较为先进和完善的实验室，学生可主要围绕继电保护基本概念及继电器特性做一些验证性或综合性实验，以加深对继电保护理论知识的理解程度，同时可对相关设计进行验证。建立了继电保护实训室和微机保护实训室，包括电磁型电流继电器和电压继电器实验、线路过流保护实验差动继电器实验、反时限过流继电器特性实验、低电压闭锁过电流保护实验、阶段性过流保护实验、微机变压器保护实验、微机线路保护等实验，真实再现现场工作环境，具有校中厂的真实效果，可同时进行不同项目的实训教学工作。 　　2.校外实习基地建设。应用型本科高校实习企业的选择一直以来是我校电气工程及其自动化专业的难点，对口的企业不多，与继电保护相应的企业更是少之又少，在教师不断的走访和考察中，最终选择同芜湖明远电器公司等电力企业签订共同建设电气工程专业实习基地的长期协议。选择与继电保护相关的企业作为学生的实习基地，利于学生学有所用，加深对电力系统继电保护原理的理解;教师到企业参观交流、挂职锻炼，学生的反馈、教师的学习又促进了继电保护的教学，这样良性循环，为推动继电保护课程的建设与发展起到了积极的作用。学生通过校外实习基地的学习，熟悉了企业运行和管理方式，对企业的技术环节也较为了解，学生可以从中自主选择自己较为熟悉的课题作为毕业设计的题目深入地学习，理论联系实际的题目往往更能加大学生对于知识的学习欲望。本校的毕业设计题目就有让学生自主拟定毕业设计题目的权限，往往不会受教师所给题目的束缚。
　　四、改革发展规划
　　在电力系统继电保护课程教学中，也暴露了一些问题。首先，因为课程开设的学期较晚，易与学生的考研时间、实习时间冲突。为了达到满意的教学效果，提高教育教学水平，促进学生快速成长，应当调整好课程的开课时间，既方便教学，又方便学生，达到两者的统一。其次，课程设计内容难度不大，仿真设计环节没有，原因是学生掌握MATLAB的水平参差不齐，碰到建模仿真，学生往往眉头紧锁，不利于继电保护知识被深度掌握。因此，电力系统继电保护课程长远改革目标是建立学生的工程意识，熟练掌握一到两门的软件工具，为将来的就业和科研工作打下基础。二次原理图、展开图是继电保护工程师的语言，工程师通过看图就能迅速展开工作，知道如何施工，如何排除故障，因此，在继电保护课程中应增设适当的二次回路知识。众多的课程都已加入双语教学的行列，电力系统继电保护课程未来将增加双语课程的教学，选择好的教材，提高教师专业英语的水平也迫在眉睫。双语教学的目的是拓宽学生的国际视野，让其了解世界最新的学科动态。教师的继电保护研究项目能够引导学生共同参与，项目驱动、任务引领的形式将会大大增强继电保护课程的实用价值。为了及时得到反馈，跟踪本课程的教学效果，需增加学生对这门课程详细的评价系统，对这门课程的意见和建议将有利于本课程的教学与发展。
　　五、结语
　　对电力系统继电保护课程的教学内容、教学方法、教学手段、考核方式、实验实习场所、发展规划等方面进行了积极探索，经过多年的教学摸索与实践，逐步理解和实施了电力系统继电保护课程的教学思想、教学方法、教学手段，形成了以学生为中心，以工程应用为主导的教学模式，不断改革创新，以期让学生从课程改革的浪潮中学到一技之长，也深化了本课程教学改革的目的和意义。
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　　Abstract：With the advancement of science and technology and the improvement of social productivity，the teaching of  "Power Systems Relay Protection" courses ，which is closely related to practice，should be kept up to date.For this reason，this paper comprehensively expounds the teaching reform research of this course.It is designed to train application-oriented undergraduate students with engineering applications and multi-faceted capabilities.After one year of implementation，the reform effect is obvious.
　　Key words：power system;relay protection;teaching reform;engineering application
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