基於繼電保護本科教學的探索與研討
教學園地
作者：顧豔
【摘要】繼電保護原理作為電力工程及其自動化的主幹專業課程，對卓越工程師的培養起著重要作用。為了更合理的安排教學任務，結合南京工程學院電氣工程專業的本科教學工作，從matlab仿真的應用、係統論的應用、學生創新能力的培養等方麵對繼電保護本科教學進行了探索和研究。提出了教學改革的方向，並指出教學任務和重點，為培養卓越工程師提供理論基礎。
【關鍵詞】繼電保護；本科教學；探索；研討
1.引言
為了貫徹實施國家中長期教育改革中的“卓越工程師教育培養計劃”，培養電力工程領域中的高技能人才——卓越工程師，使其具有較廣的知識體係並掌握獨立處理工程問題的方法，電氣工程繼電保護作為最主幹的專業課程，對卓越工程師的培養起著重要作用。繼電保護專業主要學習電力係統及其自動化、計算機技術、通信工程的相關專業課程，其本科教學具有理論複雜難懂、實驗較多、授課難度大等特點[1]。為了更合理的安排教學任務，讓學生深刻的掌握本門課程，本文結合南京工程學院（下簡稱我校）電氣工程專業繼電保護方向的本科教學工作，從matlab仿真的應用、係統論的應用、學生創新能力的培養等方麵對繼電保護本科教學進行了探索和研究。本課程教學改革有以下幾個方向[1-3]：
（1）提高實驗學時的比重，用計算機仿真實驗逐步替代傳統實驗模式；
（2）理論教學中，各個章節可劃分為基礎、線路、變壓器、發電機、母線等教學模塊，應建立係統概念，以便於學生更好的理解本課程；
（3）培養學生的創新能力，對於課程設計、專業實習、畢業設計等實踐環節，要突出創新能力的培養，使應屆畢業生真正與卓越工程師接軌。
2.matlab仿真的應用
在學習本課程之前，我校本科生已經學習了《電路》、《電機學》、《工程電磁場》、《電力係統分析基礎》等專業基礎課程，本課程中的重點是分析短路電流的大小，發生短路的位置，短路類型等。由於我校現有實驗條件難以通過現實實驗向學生進行展示，若隻是通過公式推導對學生進行理論授課，課堂教學乏味、效果較差。
隨著計算機技術的發展和普及，電力係統仿真技術也得到了迅速發展，一批分析軟件在電力係統仿真中取得了良好的效果。考慮到學生的數學、計算機基礎以及課堂學時等因素，本課程中選用Matlab作為電力係統仿真的分析軟件。Matlab軟件中的Simulink模塊可用於對電力係統進行建模並仿真，其通過鼠標拖動模塊來搭建係統，較電路實驗來說大大減少了工作量。
在課堂上對學生進行理論講解之後可進行隨堂實驗，把一個班的同學分成幾組帶到實驗室中。首先，由任課教師進行課程的演示實驗；然後，各組就不同問題進行自主實驗；最後，每個同學布置一道作業題，由學生課後自主完成，並提交實驗報告。這樣，在隨堂實驗中，學生可以相互合作、相互交流、相互討論，共同完成課堂任務；在課餘作業中，培養學生獨立分析、解決問題的能力，對課程理論知識進一步鞏固。
實踐表明，課程中選用Matlab作為電力係統仿真的分析軟件，可以激發學生自主學習的積極性，提高了課堂的活躍度，培養學生合作處理問題、獨立分析解決問題的能力，教學質量較以往得到了提升。
3.係統論的應用
電力係統繼電保護課程可分為基礎、線路、變壓器、發電機、母線等教學模塊，在理論課時不斷減少的同時，如何協調授課的重點和深度是當前教學中的一個重要問題。係統論的概念由上世紀40年代提出，以係統本身為研究對象，研究其性質、特點、分類和規律。雖然線路保護、變壓器保護、發電機保護、母線保護的任務特點各有差異，但是這四個保護構成了電力係統繼電保護，成為一個有機整體。因此，充分協調銜接這四個部分的關係就能提高電力係統繼電保護的效率。
目前我校運用的教材是按照基礎部分、保護對象進行章節劃分的，這樣使得章節較多，授課時不容易將其係統的組合起來。如果從係統論的角度出發，這些保護可劃分為：主要保護、備用保護、輔助保護。主要保護指的是迅速切除故障設備和線路以滿足電力係統穩定的保護；備用保護指的是，主要保護發生故障時用來隔離故障的保護；輔助保護可以完善主要保護和備用保護的安全性能，但其結構一般交往簡單。這樣劃分之後，便能使課程結構變得簡單，重點更容易突出，學生在學習過程中能始終擁有整體的思想，加強學生對各種設備保護的對比性學習，更利於學生記憶。