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大工程背景下的《电力系统继电保护》课程教学改革
作者：王越明 王朋 于雁南 寇晓静 赵晓妍 来源：《价值工程》2016年第01期
摘要：在现代大工程观的背景下，对《电力系统继电保护课程》的课程教学内容与方法进行了改革，提出了认识实习-理论教学-实践教学-课程设计的课程教学主线，使课程的教学效果得到大幅提升。
Abstract： Under the background of modern large engineering， the reform of teaching contents and methods of the power system relay protection course is discussed in this paper， a main teaching line of cognition practice- theory teaching - practice teaching- curriculum design is put forward to improve the teaching effect of the course. 关键词：继电保护；大工程观；教学改革
Key words： relay protection；large engineering；teaching reform
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）01-0204-02 0 引言
《电力系统继电保护》是电气工程及其自动化专业的主干专业课，在其课程体系中具有举足轻重的地位。《电力系统继电保护》课程通过对具体设备及系统保护原理及其实现的分析阐述，既具有较强的理论性，又具有很强的实践性，课程内容与电力系统生产运行过程密切相关[1，2]。学生由于没有任何生产实际的经验，对继电保护设备没有一个基本的认识，在课程的教学安排和组织过程中往往出现学生难学，教师难教的问题，人才培养质量很难得到保证[3，4]。
在黑龙江科技大学的“培养大工程背景下的思想道德素质高，基础理论扎实，专业知识面宽，工程实践能力强，具有创新创业精神的应用型高级专门人才”的本科专业人才培养目标的指导下，积极组织该门课程任课教师深入生产和教学一线进行调研，对课程的教学内容设置、教学手段和方法、实验实践设施、考核方式等进行积极的改革和探索，取得了一定的成效。 1 课程教学主线的设计与构建
根据《电力系统继电保护》课程的特点、教学现状、存在的问题等，组织任课教师和学生进行认真的分析和调研讨论，对课程的教学积极地进行了改革和探索，提出了认识实习-理论教学-实践教学-课程设计的课程教学主线，如图1所示。
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并根据教学内容对教学手段和方法进行了分类和调整，如图2所示。 1.1 教学内容的更新和调整
对课程内容进行更新和调整，构建课程的衔接和侧重面。根据电力系统的最新发展动态，充实教学内容，引入前沿技术，并对电气工程及其自动化专业的前续和后续课程及教学环节进行了调整和衔接，根据黑龙江科技大学2014版最新修订的《电力系统继电保护教学大纲》，课程主要包括继电保护概述、电网电流保护、电流距离保护、输电线路纵联保护、自动重合闸、电力变压器保护、发电机保护、母线保护等内容，增加了数字式继电保护计算基础等方面的内容，并将MALTLAB仿真引入课程的教学当中。 1.2 教学计划的调整
根据黑龙江科技大学学生的学习情况和《电力系统继电保护》课程学习的特点，进行教学方法和手段的改革和实践，提出了以认识实习-理论与实验实践-课程设计-生产实习为主线的全新课程教学模式。在2014版培养方案中，对认识实习环节的设置时间、实习内容进行了调整，安排学生到发电厂和变电所进行短期认识实习，邀请现场专工给学生进行现场继电保护装置的介绍，使学生对于继电保护装置、功能、原理等有一个感性认识。课程教学过程中根据教学内容的不同，改变以往理论与实验实践脱节的现象，将理论教学调整到实验实践环节进行，边理论边实践，在课程结束后增加继电保护课程设计的环节，使学生对所学知识进行综合运用。最后在课程结束后的生产实习中，再次安排发电厂及变电所的实习环节，由指导教师和现场运行人员结合现场实际的保护元件、保护配置对保护的动作情况进行讲解。使学生实现实践-理论-应用-再实践的锻炼，提高学习兴趣和质量。 2 多层次、高水平的课程实践教学环节建设
多层次、高水平的课程实践教学建设对提高教学效果起到至关重要的作用，在学校的支持下，建立的电力系统继电保护实践基地，引进THKDZB-1型继电保护实验装置，该套装置具有多个设备组件，利用设备组件之间的组合，既可以实现单个继电器的实验，如电流继电器、电压继电器、时间继电器、中间继电器的实验；也可以实现综合性保护实验，如线路过电流保护实验、重合闸前加速和后加速实验、变压器差动保护及过流保护实验、线路三段式保护与自动重合闸综合实验等。
课程教学过程中根据教学内容的不同，改变以往理论与实验实践脱节的现象，将电网电流保护、重合闸、发电机保护和变压器保护等部分得理论教学调整到实验实践环节进行，边理论边实践。
例如对于电网电流保护中的继电器部分的讲解先通过理论教学对继电保护的继电特性、启动电流、返回电流及返回系数进行讲解，然后通过电磁型电流继电器实验对这部分理论知识进
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行验证，学生在实验过程中可以对继电器的结构有一定的认识，并且通过实验验证对理论知识有更深一步的理解。
电网的电流保护先对阶段式保护的整定计算、保护的接线方式及原理接线图进行理论讲解，之后通过6-10kV线路过电流保护实验帮助学生更好的掌握过流保护的原理，深入认识继电保护、自动装置的二次原理接线图和展开接线图。 3 积极进行课程考核评价方式的改革和实践
以往的《电力系统继电保护》课程以期末笔试成绩为主，缺乏考核评价的全面性和客观性，根据课程教学环节的调整及课程特点，对课程的考核评价方式进行了积极的改革和探索，采用理论考核、实验实践环节、课程设计环节的综合考评方法，其中理论考核占40%的成绩，实验实践环节占40%，课程设计环节占20%。 4 教学改革实例及效果
电网的电流保护一直是《电力系统继电保护》课程的学习难点，抽象难理解，首先带领学生到现场进行认识实习，结合现场对电流保护的原理，工作过程，作用等进行初步认识，之后在课堂上对阶段式保护的整定计算、保护的接线方式及原理接线图进行理论讲解，之后通过6-10kV线路过电流保护实验帮助学生更好的掌握过流保护的原理，深入认识继电保护、自动装置的二次原理接线图和展开接线图。实验线路图如图3所示，实验接线图采用展开图的接线方式。通过教师演示和学生动手操作来进行，过流保护的动作顺序为：当调节单相自耦调压器和变阻器R，模拟被保护线路发生过电流时，电流继电器LJ动作（实验中交流电流回路采用单相式），如图3（a）所示，其常开触点闭合，接通时间继电器SJ的线圈回路，SJ则动作，经过一定时限后，其延时触点闭合，接通信号继电器XJ和保护出口中间继电器BCJ的线圈回路，BCJ动作，常开触点闭合，接通了跳闸回路，（因断路器QF在合闸状态，其常开触点QF是闭合的）。于是跳闸线圈TQ中有电流流过，使断路器跳闸，切断短路电流。同时XJ动作并自保持，接通光字牌GP，则光字牌亮，显示“6-10kV过流保护动作指示”，如图（b）所示。通过实验，学生可以更深入的了解过流保护的实际动作情况和工作原理。
通过对课程流程、教学方法的改革，对2014学年和2015学年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，平均及格率由原来的低于70%提高到85%以上，优良率也由原来的不足5%提高到15%左右。 5 结论
在现代大工程观的背景下，根据课程理论性和实践性都很强，学生学习困难的现状，对《电力系统继电保护课程》课程从教学内容、培养方案设置、实验实践教学环节、考核等方面行了改革和探索，提出了认识实习—理论与实验实践—课程设计的课程教学主线，认识实习环