《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)》課程學(xué)習(xí)需要具備《電路》《電力系統(tǒng)自動(dòng)化》和《電機(jī)學(xué)》等專業(yè)基礎(chǔ)，一般是在本科高年級(jí)時(shí)講授。由于其理論性和實(shí)踐性較強(qiáng)，一直以來都是學(xué)生們認(rèn)為比較難學(xué)的課程之一。2000 年后，國內(nèi)的繼電保護(hù)技術(shù)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。高壓電網(wǎng)的繼電保護(hù)、大型核電機(jī)組繼電保護(hù)、大型抽水蓄能機(jī)組繼電保護(hù)等均實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化替代，并且衍生出很多保護(hù)新原理。而我們的繼電保護(hù)教材內(nèi)容基本上處于 20 多年前的技術(shù)水平，學(xué)生很難將課本中學(xué)到的專業(yè)知識(shí)跟當(dāng)前工程現(xiàn)場使用的保護(hù)設(shè)備相匹配，不利于學(xué)以致用。
此外，教材中的一些過時(shí)的保護(hù)原理已在實(shí)際應(yīng)用中被淘汰，這些情況都有必要讓學(xué)生了解。因此，需要結(jié)合工程應(yīng)用實(shí)踐對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化，將繼電保護(hù)的*新成果融入課程教學(xué)。
同時(shí)，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)是一門應(yīng)用學(xué)科，要求理論和實(shí)踐并重，需要研究如何完善教學(xué)實(shí)踐手段，增加學(xué)習(xí)的趣味性，提高學(xué)生的實(shí)踐能力。
容優(yōu)化和實(shí)踐能力提高兩個(gè)方面探討繼電保護(hù)課程教學(xué)改革方案。教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化知識(shí)體系改進(jìn)縱觀國內(nèi)的繼電保護(hù)教材，普遍存在線路保護(hù)部分內(nèi)容偏重，其他設(shè)備保護(hù)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(hù)的內(nèi)容占了一半的篇幅，變壓器保護(hù)、發(fā)電機(jī)保護(hù)和母線保護(hù)的內(nèi)容明顯偏少，一些關(guān)鍵保護(hù)原理未能講透，甚至有一些重要的保護(hù)原理未涉及。例如發(fā)電機(jī)的誤上電保護(hù)、過勵(lì)磁保護(hù)等等。顯然，完全按照教材來教學(xué)難以滿足工程應(yīng)用要求?；诖?，課堂教學(xué)中要求教師在講授時(shí)要結(jié)合工程應(yīng)用情況，對(duì)該部分內(nèi)容進(jìn)行擴(kuò)充。同時(shí)對(duì)線路保護(hù)部分的內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)壓縮，使教學(xué)內(nèi)容的構(gòu)成更加均衡。
對(duì)于已被淘汰的繼電保護(hù)原理，例如間斷角原理的勵(lì)磁涌流判別方法、疊加交流電壓的轉(zhuǎn)子接地保護(hù)等，要基于以上分析，本文將從教學(xué)內(nèi)從教材和教學(xué)內(nèi)容中去除。對(duì)于引用國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容，要關(guān)注其標(biāo)準(zhǔn)的修訂情況，及時(shí)對(duì)引用內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，避免對(duì)學(xué)生形成誤導(dǎo)。
貼近工程應(yīng)用
繼電保護(hù)經(jīng)歷了電磁型、感應(yīng)型、晶體管型、集成電路型，再到微機(jī)型的幾個(gè)發(fā)展階段。微機(jī)型保護(hù)裝置將保護(hù)功能高度集成，具有強(qiáng)大的計(jì)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(hù)原理的講解要按照微機(jī)保護(hù)的理念去介紹，不僅要介紹保護(hù)原理，還要介紹 IEC103、IEC61850等通信規(guī)約相關(guān)知識(shí)，便于學(xué)生**了解繼電保護(hù)裝置的各個(gè)環(huán)節(jié)，貼近工程實(shí)際應(yīng)用。此外，為了加深學(xué)生對(duì)繼電保護(hù)工作原理的理解，在課堂教學(xué)中要增加一些現(xiàn)場繼電保護(hù)動(dòng)作案例。教師需要帶領(lǐng)學(xué)生一起根據(jù)現(xiàn)場保護(hù)動(dòng)作報(bào)告和故障錄波數(shù)據(jù)，進(jìn)行故障發(fā)展過程和保護(hù)動(dòng)作行為的分析，促進(jìn)學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)解決實(shí)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(xué)習(xí)的態(tài)度，跟蹤繼電保護(hù)的*新進(jìn)展，多與繼電保護(hù)廠家和用戶保持溝通交流，及時(shí)更新教學(xué)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(shí)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(hù)上應(yīng)用，光學(xué)互感器在繼電保護(hù)上取得了良好的應(yīng)用效果，直流輸電的繼電保護(hù)技術(shù)日趨成熟。這些新進(jìn)展應(yīng)在教學(xué)過程中體現(xiàn)出來，讓學(xué)生及時(shí)了解我們國家在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域取得的新成績，擴(kuò)寬學(xué)生的專業(yè)視野，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。
實(shí)踐能力培養(yǎng)
繼電保護(hù)課程具有較強(qiáng)的實(shí)踐性。通過構(gòu)建繼電保護(hù)開發(fā)基礎(chǔ)平臺(tái)和測試系統(tǒng)，可以為學(xué)生創(chuàng)造良好的開發(fā)和測試環(huán)境，提高學(xué)生的實(shí)踐能力。
基礎(chǔ)開發(fā)平臺(tái)和測試系統(tǒng)構(gòu)建
繼電保護(hù)開發(fā)基礎(chǔ)平臺(tái)采用硬件、軟件分層解耦設(shè)計(jì)的平臺(tái)化設(shè)計(jì)理念，由繼電保護(hù)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(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、可擴(kuò)展的同時(shí)，系統(tǒng)軟件可支持硬件平臺(tái)與應(yīng)用軟件的標(biāo)準(zhǔn)化接口，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用軟件對(duì)底層硬件差異的屏蔽。學(xué)生只需要在基礎(chǔ)平臺(tái)上開發(fā)應(yīng)用功能塊，即可快速完成一臺(tái)保護(hù)裝置開發(fā)。
為驗(yàn)證學(xué)生所開發(fā)的保護(hù)功能模塊的正確性，需要構(gòu)建繼電保護(hù)測試系統(tǒng)，如圖 2 所示，測試驗(yàn)證系統(tǒng)由保護(hù)裝置、繼電保護(hù)測試儀、電腦和若干試驗(yàn)線構(gòu)成。
調(diào)試電腦通過網(wǎng)線或 USB 線和繼電保護(hù)測試儀相連接，用于控制繼電保護(hù)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(hù)裝置內(nèi)的相關(guān)電氣量和事件記錄，監(jiān)控保護(hù)裝置的動(dòng)作行為。繼電保護(hù)測試儀通過多根測試線與保護(hù)裝置相連，用于向保護(hù)裝置輸入電壓和電流，同時(shí)采集保護(hù)裝置的動(dòng)作接點(diǎn)，便于測試保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間。
應(yīng)用功能開發(fā)實(shí)踐
讓學(xué)生自己動(dòng)手進(jìn)行保護(hù)功能開發(fā)，不僅使學(xué)生深入理解保護(hù)原理細(xì)節(jié)，也實(shí)現(xiàn)了學(xué)習(xí)和實(shí)踐相互促進(jìn)。
保護(hù)功能塊基于 C 語言編程，通過開發(fā)實(shí)踐，使學(xué)生熟悉了嵌入式裝置的軟硬件架構(gòu)，也鍛煉了學(xué)生 C 語言編程能力。
學(xué)生們采用圖 2 所示繼電保護(hù)測試系統(tǒng)對(duì)其開發(fā)的保護(hù)功能進(jìn)行測試驗(yàn)證。通過測試環(huán)節(jié)的鍛煉，不但掌握了繼電保護(hù)測試儀的使用方法，也熟悉了相關(guān)繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)程。
現(xiàn)場參觀教學(xué)
學(xué)習(xí)繼電保護(hù)原理是為了更好地用好繼電保護(hù)裝置，要真正用好繼電保護(hù)裝置還需要了解現(xiàn)場運(yùn)行規(guī)程，現(xiàn)場運(yùn)行規(guī)程是多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)的總結(jié)。繼電保護(hù)課程教學(xué)的末期，教師需要安排學(xué)生到發(fā)電廠或變電站現(xiàn)場參觀學(xué)習(xí)，了解被保護(hù)對(duì)象、保護(hù)裝置的運(yùn)行環(huán)境，以及現(xiàn)場運(yùn)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(xué)生也能了解到工程現(xiàn)場的新需求，為將來從事繼電保護(hù)科研工作指明方向。
結(jié)語
隨著繼電保護(hù)技術(shù)的快速發(fā)展，高校專業(yè)課程教學(xué)需要與時(shí)俱進(jìn)，關(guān)注不同發(fā)展階段的行業(yè)應(yīng)用需求，及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容和方法。為提升繼電保護(hù)課程的實(shí)用性和學(xué)生的學(xué)習(xí)能動(dòng)性，本文探討了面向工程實(shí)踐的《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)》課程教學(xué)改革方案。首先，從優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容的角度 , 增加實(shí)際工程案例 , 使教學(xué)內(nèi)容更貼近當(dāng)前電力行業(yè)需求；其次，從實(shí)踐能力培養(yǎng)的角度，構(gòu)建繼電保護(hù)開發(fā)基礎(chǔ)平臺(tái)，訓(xùn)練學(xué)生動(dòng)手開發(fā)和測試保護(hù)功能模塊的能力。通過教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的雙向改革，使繼電保護(hù)課程教學(xué)更具實(shí)用性，并可有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)手能力。
