《電力系統(tǒng)繼電保護》課程學習需要具備《電路》《電力系統(tǒng)自動化》和《電機學》等專業(yè)基礎(chǔ)，一般是在本科高年級時講授。由于其理論性和實踐性較強，一直以來都是學生們認為比較難學的課程之一。2000 年后，國內(nèi)的繼電保護技術(shù)取得了突飛猛進的發(fā)展。高壓電網(wǎng)的繼電保護、大型核電機組繼電保護、大型抽水蓄能機組繼電保護等均實現(xiàn)了國產(chǎn)化替代，并且衍生出很多保護新原理。而我們的繼電保護教材內(nèi)容基本上處于 20 多年前的技術(shù)水平，學生很難將課本中學到的專業(yè)知識跟當前工程現(xiàn)場使用的保護設(shè)備相匹配，不利于學以致用。
此外，教材中的一些過時的保護原理已在實際應(yīng)用中被淘汰，這些情況都有必要讓學生了解。因此，需要結(jié)合工程應(yīng)用實踐對教學內(nèi)容進行優(yōu)化，將繼電保護的*新成果融入課程教學。
同時，電力系統(tǒng)繼電保護是一門應(yīng)用學科，要求理論和實踐并重，需要研究如何完善教學實踐手段，增加學習的趣味性，提高學生的實踐能力。
容優(yōu)化和實踐能力提高兩個方面探討繼電保護課程教學改革方案。教學內(nèi)容優(yōu)化知識體系改進縱觀國內(nèi)的繼電保護教材，普遍存在線路保護部分內(nèi)容偏重，其他設(shè)備保護內(nèi)容過于簡略的情況。以目前被國內(nèi)高校廣泛采用的國內(nèi)電力行業(yè)“十四五”規(guī)劃教材為例，其中線路保護的內(nèi)容占了一半的篇幅，變壓器保護、發(fā)電機保護和母線保護的內(nèi)容明顯偏少，一些關(guān)鍵保護原理未能講透，甚至有一些重要的保護原理未涉及。例如發(fā)電機的誤上電保護、過勵磁保護等等。顯然，完全按照教材來教學難以滿足工程應(yīng)用要求?；诖?，課堂教學中要求教師在講授時要結(jié)合工程應(yīng)用情況，對該部分內(nèi)容進行擴充。同時對線路保護部分的內(nèi)容進行適當壓縮，使教學內(nèi)容的構(gòu)成更加均衡。
對于已被淘汰的繼電保護原理，例如間斷角原理的勵磁涌流判別方法、疊加交流電壓的轉(zhuǎn)子接地保護等，要基于以上分析，本文將從教學內(nèi)從教材和教學內(nèi)容中去除。對于引用國家或行業(yè)標準的內(nèi)容，要關(guān)注其標準的修訂情況，及時對引用內(nèi)容進行調(diào)整，避免對學生形成誤導。
貼近工程應(yīng)用
繼電保護經(jīng)歷了電磁型、感應(yīng)型、晶體管型、集成電路型，再到微機型的幾個發(fā)展階段。微機型保護裝置將保護功能高度集成，具有強大的計算和邏輯判斷能力、豐富的通信接口能力，以及**的事件記錄和故障錄波功能。繼電保護原理的講解要按照微機保護的理念去介紹，不僅要介紹保護原理，還要介紹 IEC103、IEC61850等通信規(guī)約相關(guān)知識，便于學生**了解繼電保護裝置的各個環(huán)節(jié)，貼近工程實際應(yīng)用。此外，為了加深學生對繼電保護工作原理的理解，在課堂教學中要增加一些現(xiàn)場繼電保護動作案例。教師需要帶領(lǐng)學生一起根據(jù)現(xiàn)場保護動作報告和故障錄波數(shù)據(jù)，進行故障發(fā)展過程和保護動作行為的分析，促進學生靈活運用所學的理論知識解決實際問題。
貼近工程應(yīng)用還有很重要的一方面，需要教師們保持終身學習的態(tài)度，跟蹤繼電保護的*新進展，多與繼電保護廠家和用戶保持溝通交流，及時更新教學內(nèi)容。例如近幾年快速發(fā)展的基于 IEC61850 規(guī)范的智能變電站技術(shù)，教師在授課時就要講清楚智能變電站和常規(guī)變電站的差異。
技術(shù)前沿拓展
近年來，5G 通信技術(shù)開始在繼電保護上應(yīng)用，光學互感器在繼電保護上取得了良好的應(yīng)用效果，直流輸電的繼電保護技術(shù)日趨成熟。這些新進展應(yīng)在教學過程中體現(xiàn)出來，讓學生及時了解我們國家在電力系統(tǒng)繼電保護領(lǐng)域取得的新成績，擴寬學生的專業(yè)視野，激發(fā)學生的學習熱情。
實踐能力培養(yǎng)
繼電保護課程具有較強的實踐性。通過構(gòu)建繼電保護開發(fā)基礎(chǔ)平臺和測試系統(tǒng)，可以為學生創(chuàng)造良好的開發(fā)和測試環(huán)境，提高學生的實踐能力。
基礎(chǔ)開發(fā)平臺和測試系統(tǒng)構(gòu)建
繼電保護開發(fā)基礎(chǔ)平臺采用硬件、軟件分層解耦設(shè)計的平臺化設(shè)計理念，由繼電保護裝置硬件、嵌入式系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件、可視化開發(fā)工具組成，如圖 1 所示。
硬件標準化、模塊化、可擴展的同時，系統(tǒng)軟件可支持硬件平臺與應(yīng)用軟件的標準化接口，實現(xiàn)應(yīng)用軟件對底層硬件差異的屏蔽。學生只需要在基礎(chǔ)平臺上開發(fā)應(yīng)用功能塊，即可快速完成一臺保護裝置開發(fā)。
為驗證學生所開發(fā)的保護功能模塊的正確性，需要構(gòu)建繼電保護測試系統(tǒng)，如圖 2 所示，測試驗證系統(tǒng)由保護裝置、繼電保護測試儀、電腦和若干試驗線構(gòu)成。
調(diào)試電腦通過網(wǎng)線或 USB 線和繼電保護測試儀相連接，用于控制繼電保護測試儀輸出所需的電壓和電流。
利用專用調(diào)試工具可以讀取保護裝置內(nèi)的相關(guān)電氣量和事件記錄，監(jiān)控保護裝置的動作行為。繼電保護測試儀通過多根測試線與保護裝置相連，用于向保護裝置輸入電壓和電流，同時采集保護裝置的動作接點，便于測試保護裝置的動作時間。
應(yīng)用功能開發(fā)實踐
讓學生自己動手進行保護功能開發(fā)，不僅使學生深入理解保護原理細節(jié)，也實現(xiàn)了學習和實踐相互促進。
保護功能塊基于 C 語言編程，通過開發(fā)實踐，使學生熟悉了嵌入式裝置的軟硬件架構(gòu)，也鍛煉了學生 C 語言編程能力。
學生們采用圖 2 所示繼電保護測試系統(tǒng)對其開發(fā)的保護功能進行測試驗證。通過測試環(huán)節(jié)的鍛煉，不但掌握了繼電保護測試儀的使用方法，也熟悉了相關(guān)繼電保護技術(shù)規(guī)程。
現(xiàn)場參觀教學
學習繼電保護原理是為了更好地用好繼電保護裝置，要真正用好繼電保護裝置還需要了解現(xiàn)場運行規(guī)程，現(xiàn)場運行規(guī)程是多年運行經(jīng)驗和教訓的總結(jié)。繼電保護課程教學的末期，教師需要安排學生到發(fā)電廠或變電站現(xiàn)場參觀學習，了解被保護對象、保護裝置的運行環(huán)境，以及現(xiàn)場運行規(guī)程內(nèi)容。此外，通過與現(xiàn)場技術(shù)人員的溝通交流，學生也能了解到工程現(xiàn)場的新需求，為將來從事繼電保護科研工作指明方向。
結(jié)語
隨著繼電保護技術(shù)的快速發(fā)展，高校專業(yè)課程教學需要與時俱進，關(guān)注不同發(fā)展階段的行業(yè)應(yīng)用需求，及時更新教學內(nèi)容和方法。為提升繼電保護課程的實用性和學生的學習能動性，本文探討了面向工程實踐的《電力系統(tǒng)繼電保護》課程教學改革方案。首先，從優(yōu)化教學內(nèi)容的角度 , 增加實際工程案例 , 使教學內(nèi)容更貼近當前電力行業(yè)需求；其次，從實踐能力培養(yǎng)的角度，構(gòu)建繼電保護開發(fā)基礎(chǔ)平臺，訓練學生動手開發(fā)和測試保護功能模塊的能力。通過教學內(nèi)容和教學方法的雙向改革，使繼電保護課程教學更具實用性，并可有效調(diào)動學生的學習興趣和動手能力。
