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1、《電力系統(tǒng)繼電保護課程設計》教學改革與實踐 [摘 要]傳統(tǒng)的《電力系統(tǒng)繼電保護課程設計》存在諸多問題。我們應該結(jié)合現(xiàn)代電力系統(tǒng)繼電保護的要求，創(chuàng)新該課程設計的教學內(nèi)容及教學形式，適應一般工科高校的培養(yǎng)目標，提高學生的工程應用意識和實踐能力。教學實踐證明該方法具有顯著效果，確實能提高學生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新實踐能力。 [關鍵詞]繼電保護 課程設計 教學改革 [中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2014）05-0108-02 《電力系統(tǒng)繼電保護課程設計》是電氣工程及其自動化專業(yè)電力系統(tǒng)繼電保護原理課程

2、的重要實踐性教學環(huán)節(jié)，是繼電保護基本理論知識和實際工程應用相結(jié)合的橋梁。《電力系統(tǒng)繼電保護課程設計》的實踐訓練，不僅使學生將課堂上學習的理論知識與實際應用結(jié)合起來，樹立正確的科學態(tài)度和科學精神，培養(yǎng)學生的工程意識和實踐能力，提高學生利用所學專業(yè)知識分析和解決實際工程問題的能力，還可以更好地鍛煉學生的動手能力和培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識。為適應《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》中的“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”要求，提高工程教育人才培養(yǎng)質(zhì)量，我們從內(nèi)容到形式做了深入的探索和改革，近三年來的實施，得到學生及同行的歡迎和好評，取得良好的效果。 一、傳統(tǒng)課程設計中存在的主要問題 （一）教

3、師給定的設計題目少，內(nèi)容單一、陳舊 過去我們課程設計題目均是給定電力系統(tǒng)的局部接線方式和運行方式，通過改變系統(tǒng)參數(shù)設定，對系統(tǒng)中某些線路及變壓器進行繼電保護方案設計、整定計算、靈敏度校驗、繼電器元器件型號參數(shù)選擇等相關設計工作。這種設計方式由于系統(tǒng)接線簡單，許多參數(shù)需要具體給定，運行方式變化很少，這種局限性使得學生發(fā)揮的空間較小，不能使設計與工程實際相結(jié)合，對電力系統(tǒng)的整體概念建立不起來，對電力系統(tǒng)的接線方式、最大、最小及正常運行方式等不能全面分析，內(nèi)容相對單一。在設計過程中僅僅參考某些類似的習題及相應的設計指導書進行設計計算，難免會有學生互相抄襲。這種傳統(tǒng)課程設計方式既不能調(diào)動學

4、生的設計積極性，更談不上創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。 （二）教學形式單一 在課程設計中，指導教師根據(jù)《電力系統(tǒng)繼電保護原理》這門課所涉及的主要內(nèi)容，結(jié)合工程項目實際情況給出不同的設計題目和原始資料，為了使學生在兩周時間內(nèi)完成設計任務，通常課程設計指導書會結(jié)合實際題目詳細講解設計方案、內(nèi)容、步驟、設計規(guī)范及要求、設計報告的格式等等內(nèi)容。學生通過查閱相關設計手冊和設備手冊，參考某些類似習題及以往學生課程設計資料進行模仿設計。在設計過程中，指導教師雖然每天去教室指導，但由于多數(shù)學生不能夠主動提出問題，教師無法全面了解學生在設計過程中出現(xiàn)的問題和錯誤，造成提交的設計報告存在許多錯誤，甚至會

5、出現(xiàn)一些原則性錯誤。另外，由于缺乏對設計計算結(jié)果及結(jié)論進行實踐驗證，學生既不知道計算結(jié)果是否正確，也不知道設計結(jié)論是否合理，這樣就大大削弱了課程設計的重要意義。 （三）成績評定缺乏規(guī)范性和合理性 傳統(tǒng)課程設計成績評定的方法是根據(jù)學生所提交設計報告的正確性、合理性、完整性、規(guī)范性情況，結(jié)合學生在設計過程中的出勤率、態(tài)度是否端正以及主動性等，按照不同方面的分值比例，給學生評出優(yōu)、良、中、及格或不及格的成績。往往這種成績評定方法會造成同一小組中不同學生差別不大，甚至會出現(xiàn)小組中主要參與設計人員的成績由于報告書寫稍差等原因得分較低的現(xiàn)象，造成成績不能準確反映學生的真實能力。另外

6、，由于缺乏對所得結(jié)論進行實際或模擬驗證的手段，無法考核學生的設計動手能力及實踐技能。 二、教學改革措施 為適應我國“卓越工程師培養(yǎng)目標”和學校應用型本科人才的培養(yǎng)模式要求，針對電力系統(tǒng)繼電保護課程設計傳統(tǒng)教學方法存在的弊端，我們結(jié)合近兩年的教學實踐經(jīng)驗，提出了將電力系統(tǒng)繼電保護課程設計與綜合性實驗項目相結(jié)合的方法和具體措施，改革繼電保護課程設計的教學內(nèi)容，創(chuàng)新實踐教學方法。 （一）根據(jù)“卓越工程師”培養(yǎng)目標的要求，結(jié)合專業(yè)課理論和實際工程，確定合理的課程設計題目 合理的課程設計題目對于學生加深理解和掌握所學專業(yè)理論知識，熟悉相關工程設計規(guī)范，掌握

7、有關設計方法和設計步驟十分重要。設計題目一方面要緊密結(jié)合理論課程的專業(yè)知識，盡可能涵蓋該專業(yè)課程的主要內(nèi)容，另一方面要與實際工程設計緊密結(jié)合，盡可能采用已經(jīng)實際運行并具有一定規(guī)模的供配電系統(tǒng)的原始數(shù)據(jù)資料，這樣才能培養(yǎng)學生的工程意識，樹立學以致用的思想，提高學生的專業(yè)興趣，還能指明學生將來從事的專業(yè)方向。此外，設計題目還可根據(jù)相應的專業(yè)實驗室實驗條件，對學生設計結(jié)論進行仿真或模擬驗證。這樣就可以使學生在完成理論設計的基礎上，在實驗室能夠得到驗證。當驗證結(jié)果正確時，可以使學生感到有成就感，從而激發(fā)學生學習的積極性和主動性，提高學生的自信心?？紤]以上方面，結(jié)合不同學生的學習情況，教師提供課程設計題

8、目的難易程度和工作量大小既要有區(qū)別，也要適中，保證所有學生能夠在規(guī)定的時間內(nèi)完成設計，又不使得一些學習稍差的同學因為題目難度或工作量較大沒能夠按期順利完成設計任務而打擊其積極性。例如：根據(jù)一些大型企業(yè)（如鋼鐵廠、煉油廠）或地區(qū)電力系統(tǒng)的實際接線方式，選擇有2～3個發(fā)電廠（每個發(fā)電廠有2～4臺發(fā)電機組）與1個無窮大電源系統(tǒng)，選擇3～5個大型用電負荷構(gòu)成的具有雙回路、環(huán)路接線方式的閉式電力網(wǎng)絡，針對該網(wǎng)絡中的發(fā)電機、變壓器及線路（架空線及電纜線路）進行保護方式選擇及參數(shù)計算和裝置選擇。這可以使學生對電力系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)和接線方式有一個比較全面的了解，而且便于學生理解系統(tǒng)在不同情況下的最大、最小及正常運

9、行方式，從而更進一步理解各段保護以及上、下級之間的選擇性、靈敏性、快速性、可靠性以及近后備、遠后備保護的概念及相互間的關系，促進學生對電力系統(tǒng)接線方式、運行方式及繼電保護作用的全面理解和掌握。 （二）加強課程設計的指導和管理，確保設計過程的嚴密性和正確性 針對部分學生對課程設計的重視程度不夠，存在得過且過、相互抄襲現(xiàn)象，指導教師應投入足夠的精力和時間指導學生設計，除了嚴格審核學生設計方案是否合理、中間設計步驟及計算結(jié)果是否正確，還要組織學生討論和分析在設計過程中出現(xiàn)的錯誤。例如，對于給定的電力系統(tǒng)如何分析其最大、最小及正常運行方式是一個比較難的問題，既要考慮線路及設備的

10、并列及分列運行情況，又要考慮因其他線路或設備故障引起負荷電流或短路電流的變化等，讓學生通過討論全面了解系統(tǒng)的各種運行方式，確定系統(tǒng)在不同運行方式下的負荷電流、短路電流及功率流向等，另外，還要查閱相關的設計規(guī)范及設計手冊，才能確定合理的保護方案。另外，在各種保護的整定計算時，部分學生對一些公式的應用存在較多問題，主要是對公式中一些電流量的含義理解不明確。例如：在線路-變壓器組接線方式中的線路電流保護中，瞬時速斷保護動作電流值一般應按照最大運行方式下變壓器二次側(cè)發(fā)生三相短路時流過變壓器一次側(cè)的短路電流整定，很多同學用的是變壓器二次側(cè)短路電流。在被保護范圍內(nèi)有變壓器時，校驗靈敏度既要考慮保護裝置的接

11、線方式，又要考慮變壓器的繞組接線方式，在變壓器差動保護的靈敏度校驗時也存在類似的問題。學生通過討論經(jīng)常出錯的問題，加深了對《電力系統(tǒng)繼電保護原理》課程理論知識的理解，提高學生利用所學知識分析和解決這些實際問題的能力。 （三）將《電力系統(tǒng)繼電保護課程設計》與設計性實驗相結(jié)合，確保設計結(jié)論的準確性和完整性 在電氣工程及其自動化專業(yè)培養(yǎng)方案中，通常安排《電力系統(tǒng)繼電保護課程設計》課時為兩周時間，我們教研室近三年來，把《電力系統(tǒng)繼電保護課程設計》與設計性實驗相結(jié)合，讓學生利用一周時間基本完成設計課題的理論分析、方案確定、整定計算、設備選型等設計工作，第二周在實驗室中，利用實驗室

12、現(xiàn)有條件，根據(jù)自己的設計結(jié)論，設計一個與課題相近的模擬供電系統(tǒng)，再將課程設計中確定的各種保護裝置應用到該供電系統(tǒng)中，并進行相應的安裝調(diào)試與整定。通過改變系統(tǒng)的運行方式，設置多個不同地點、不同類型（短路、接地等）的模擬故障，來驗證上、下級各段保護動作的選擇性、快速性、靈敏性及可靠性，從而確保理論設計的準確性和完整性。由于系統(tǒng)及保護裝置均比較復雜，在實際的安裝、調(diào)試及操作過程中，可能會遇到很多實際問題，比如計算數(shù)據(jù)錯誤、接線錯誤、繼電器動作值不準確等等，在指導教師的幫助下，在同學的相互討論中，利用所學知識進行分析并解決問題，這樣不僅能培養(yǎng)學生的動手能力和專業(yè)興趣，還能使學生學到一些課本上講不到的知

13、識，在該過程中，由于指導教師必須與學生一起安裝、調(diào)試，對學生的各方面能力有較全面的了解，對評定課程設計的成績亦會更加合理，且能較公正地反映學生的能力。 三、總結(jié) 通過近三年來的教學改革實踐，我們發(fā)現(xiàn)這種做法不僅激發(fā)了學生對該門專業(yè)課程的濃厚興趣，而且培養(yǎng)了學生的實驗技巧、動手能力和綜合應用理論知識分析、解決實際工程問題的能力，學生在掌握繼電保護裝置整定、調(diào)試方法，在實驗室內(nèi)模擬實際的供電系統(tǒng)的同時，也使學生的個性化培養(yǎng)及團隊合作精神等方面也得到了很好的鍛煉。這為提高工程教育人才培養(yǎng)質(zhì)量，達到“卓越工程師”培養(yǎng)目標，為探索和深化《電力系統(tǒng)繼電保護課程設計》教學改革，創(chuàng)出一條新路。 第 7 頁 共 7 頁