第２１卷第３期 ２００９年６月 电力系统及其自动化学报 Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＣＳＵ—ＥＰＳＡ Ｖｏ１．２１ Ｎｏ．３ Ｊｕｎ． ２００９ 电力系统继电保护课程设计模式的探索与实践 何瑞文，陈少华 （广东工业大学自动化学院，广州５１０００６） 摘要：课程设计是培养学生实践能力、创新能力和综合能力的重要环节。结合现代电力系统实际和电气工程 及其自动化专业特点，设置电力系统继电保护课程设计环节。继电保护课程设计首先进行电网的整定计算， 然后在电力系统仿真平台上模拟实际电力系统发生故障时继电保护的动作，让学生感受电力系统运行的实 况。设计过程中充分发挥教师的引导作用和学生的主体作用，设计结束后对每个学生进行公开答辩及严格的 一＿硼ｍ ～．一；ｄ－一．三耋 扣ｉ一兰一。 ～她一 一呐一一ｍ盯 一 书面考核，以达到对电力系统继电保护技术的全方位认识和深刻理解。 关键词：电力系统继电保护；课程设计；电力系统仿真；考核标准 中图分类号：Ｇ６４２．４ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００３—８９３０（２００９）０３－０１２５－０４ Ｅｘｐｌｏｒｅｓ ａｎｄ Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｒｅｌａｙ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｃｕｒｒｉｃｕｌｕｍ Ｐｒｏｊｅｃｔ Ｐａｔｔｅｒｎ ＨＥ Ｒｕｉ—ｗｅｎ。ＣＨＥＮ Ｓｈａｏ—ｈｕａ ～一～一～一～一～一一～一一一 （Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０００６，Ｃｈｉｎａ） 一蜘～＝一一～一 一一～一 一 电力系统继电保护技术是保证电力系统安全 我校电力系从２００１年起，通过对学生培养目 稳定运行至关重要的一门技术。为了适应现代电力 标和学科发展方向的分析，陆续投资３００多万元完 系统继电保护技术的发展，我校电气工程及其自动 善了涵盖电力系统发电、输／配电、用电各个环节 化专业整合了相关电力系统继电保护的课程［１ ］， 的动态或仿真实验室。实验室建设思路由过去的面 并增设了为时两周的继电保护课程设计环节。 向固定实验内容转变为面向实践平台的建设，为本 课程设计是实践教学环节的一项重要内容，对 专业本科生的全部专业课程提供了实践教学平台， 于提高学生的综合素质、培养学生的创新精神与实 使本专业的实践教学内容形成了完整的知识链。 践能力具有特殊作用［３ ］。基于电力系统仿真平台 随着设备投人增加，如何最大限度地利用和开 积极建设和完善了继电保护课程设计的内容、形式 发现有设备条件也是同样重要的。以与广东亚仿科 和考核制度，以培养高素质、有创新能力的电力系 技股份有限公司合作开发的“电网仿真系统”为实 统继电保护专业人才。 践平台，完成了电力系统继电保护课程设计任务。 收稿日期：２００８—０５—０４；修回日期：２００８—０５—２７ 基金项目：广东工业大学２００６年第六次教学改革研究项目资助；广东省教育厅专项重点实验室（１ＤＳＹＳ２００７０１） ・１２６・ 电力系统及其自动化学报 第２１卷 ｌ 电网仿真系统 仿真平台以２２０ ｋＶ变电站为主要操作对象， 如图１所示。模拟控制屏可以观测各元件的实时运 行情况，以及断路器 隔离开关的运行状态等等，如 图２所示。各元件的继电保护配置如表１所示。 正一 付一 。 ： 一 １ Ｔ， 。图１ 新建２２０ ｋＶ变电站主接线图 Ｆｉｇ．１ Ｋｅｙ ｄｉａｇｒａｍ ａｎｄ ｌａｙｏｕｔ ｏｆ ｔｈｅ ｎｅｗｌｙ—ｂｕｉｌｔ ２２０ ｋＶ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ 伸和补充。要求学生在掌握电力系统继电保护基本 表１ 变电站各元件的继电保护配置 Ｔａｂ．１ Ｒｅｌａｙ ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｅａｃｈ ｕｎｉｔ ｉｎ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ 原理的基础上，进一步掌握继电保护的整定计算方 法、保护配置和装置结构。 设备名称 ２２０１线 保护配置 ７ＳＤ２４，ＬＣＤ２１，ＰＬＨ一１１Ａ（相间距离ＩⅡⅢ段。接地距 离ＩⅡ段，零序ＩⅡⅢⅣ段），断路器失灵保护 终端方式：电流ＩⅡ段，零流ＩⅡ段（两套），断路器失 灵保护 联络方式：ＷＸＢ一１１Ｃ，ＬＦＰｇ０１Ａ。断路器失灵保护 继电保护课程设计依托仿真实践平台，首先进 行电网继电保护的整定计算，然后模拟实际电力系 统发生故障时继电保护的全程动作情况，让学生亲 历电力系统运行的实况，了解继电保护对电力系统 运行的重要性，全面认识从电磁型到微机型继电保 护装置的结构，锻炼学生在电力系统发生故障时实 际处理能力，达到对电力系统继电保护原理、整定 计算、装置结构、动作特性的全面认识和理解。提高 ２２０２线 ２２０３线 ２２０７线 ２２０４线 ２２０８线 ＷＸＢ一１１Ｃ，ＬＦＰ９０１Ａ，断路器失灵保护 ＪＧＢ—ｌ１Ｄ，ＪＧＸ一１１Ｄ，ＰＬＨ一１１Ａ（相间距离ＩⅡｍ段，接 地距离ｉ ｉ段，零序ｉⅡⅢｉｖ段），断路器失灵保护 ＣＬＳ１ｏ１Ａ，ＬＦＰ９０２Ａ，断路器失灵保护 ＬＦＰ９３１Ａ，ＬＦＰ９０２Ａ，断路器失灵保护 ＲＡＤＳＳ／Ｓ（上继厂） ２２０５线 ２２０６线 学生分析和解决实际问题的能力，为学生提供综合 性全方位的训练。 ２２０母线 ２２０母联 ２２０分段 充电保护，解列保护，断路器失灵保护 充电保护，解列保护，断路器失灵保护 差动（ＢＣＨ一１），２２０ ｋＶ零流ｌⅡ段，２２０ ｋＶ零压，２２０ 主变（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）ｋＶ速断，２２０ ｋＶ过流，３５ ｋＶ过流，３５ ｋＶ零流，３５ ｋＶ 过负荷，重瓦斯，轻瓦斯，温度，断路器失灵保护 接地变 ３５ ｋＶ母线 ３５ ｋＶ分段 速断，过流，零流１Ⅱ段，重瓦斯，轻瓦斯 单母母差保护 充电保护，自切装置 电缆线：过流ＩⅡⅢ段，零流Ｉ Ｉ段，按频减载装置 过流ＩⅡⅢ段，零流Ｉ Ｈ段，重合闸，按频减载装置 过流ＩⅡ段，零流ＩⅡ段，压差，低电压，过电压 差动，重瓦斯，过流ＩⅡ段，零流Ｉ Ｉ段 ３５ ｋＶ出线 ３５ ｋＶ电容器 ３５ ｋＶ电抗器 图２ 控制屏 ２ 电力系统继电保护课程设计的内容 课程设计是电力系统继电保护课程教学的延 Ｆｉｇ．２ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｐａｎｅｌ 同时，电力系统继电保护是一门实践性较强 第３期 何瑞文等：电力系统继电保护课程设计模式的探索与实践 ・１２７・ 的课程，继电保护装置是保障电力设备安全和防 经过精心准备的问题，如“２２０２线路近处发生三相 止、电力系统大面积停电的最基本、最重要、最 短路时保护的动作情况？”，鼓励学生回答并讨论， 有效的技术手段，继电保护一旦发生不正确动作， 再引导出后续问题，如“发生两相短路或单相接地 往往会扩大事故，酿成严重后果。在设计过程中通 短路时保护动作情况？”，或者“线路中间、远处发生 过选择一些继电保护动作不正确的典型案例，让学 短路时保护动作情况？”等等，在不断的实践中培 生去探究事故原因、采取对策，从而达到对知识的 养学生的创新思维和对知识的深刻理解。 深刻理解。 （４）建立协作研究环境，在个人自主实践的基 ３ 电力系统继电保护课程设计的形式 础上鼓励学生进行小组讨论、协商，以进一步完善 和深化对继电保护知识的建构。 电力系统继电保护课程设计的内容如下。 （５）对实践的结果和现象，要求学生能够回答 （１）根据电气工程及其自动化专业的培养目 “为什么？”，做到知其然且知其所以然。课程设计结 标，健全了电力系统继电保护课程设计的教学大 束时，对学生逐一进行考核。 纲、指导书和任务书。 （６）实验室对学生全天候开放以增加实践操 （２）充分发挥教师的主导作用和学生的主体 作机会。近年来，大量扩招使得学生人数成倍增加， 作用，建立由教师引导、以任务驱动、学生进行自主 现有的实践教学容纳能力更显局促，造成学生 探究学习的框架。根据继电保护技术的知识结构形 操作训练时间的减少。为此，引入研究生进行辅助 成“主题”，由学生围绕主题进行意义建构。可以根 教学，保证实验室在整个课程设计中晚间开放。 据保护对象建立主题，如输电线路的保护方式、电 力变压器的保护方式、发电机的保护方式、母线的 ４ 电力系统继电保护课程设计的考核 保护方式等；也可以根据保护原理及相应的整定计 课程设计的考核有很大的难度，由于以班级为 算建立主题，如电流保护、零序电流保护、距离保 单位，每个老师带的学生人数很多，时间有限，一般 护、接地距离保护、纵联差动保护、高频保护的保护 不超过两周，目前工程类课程设计存在非常严重的 原理和整定计算等。 雷同和抄袭现象。有必要形成完善的实践过程评价 （３）强调互动式的教学方法，通过设置大量巧 和结果考核机制，强调评价的实时性与动态性，引 妙、有启发性的问题引导学生从“点”扩展到“面”， 入答辩制度，坚持考核不合格者实行补修和重修。 促使学生运用已有的知识去分析新问题，理解和接 课程设计考核成绩评定如表２。 受新知识，培养学生的主动思维能力。先提出一个 表２《电力系统继电保护课程设计与实践》考核及成绩评定 Ｔａｂ．２ Ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ ｏｆ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｃｕｒｒｉｃｕｌｕｍ ｐｒｏｊｅｃｔ ・１２８・ 电力系统及其自动化学报 口 ］ ］ ］ 第２１卷 ５ 结语 课程设计不能仅仅是对专业课程知识的验证， 更应该训练学生观察现象、分析问题和解决问题的 能力，是培养学生创新能力的重要环节。在电力系 统继电保护课程设计中，充分利用仿真实践平台， 工程教育研究（Ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ ｉｎ Ｈｉｇｈｅｒ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ），２００７，２５（４）：７４—７７． 杨泽斌，孙玉坤，谭伦农（Ｙａｎｇ Ｚｅｂｉｎ，Ｓｕｎ Ｙｕｋｕｎ， Ｔａｎ Ｌｕｎｎｏｎｇ）．电气工程及其自动化专业实践教学 的探索与思考（Ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉａｌｉｔｙ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａａｄ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ） ［Ｊ］．电气电子教学学报（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ＆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ），２００７，２９（１）：６９—７１． 结合现代教学理论和教学方法，可开发学生的创造 思维，引导学生去探索研究，促使学生全面深入认 王艳松，张加胜（Ｗａｎｇ Ｙａｎｓｏｎｇ，Ｚｈａｎｇ Ｊｉａｓｈｅｎｇ）． 识继电保护专业知识。 电气工程及其自动化专业实践教学改革与探索（Ｔｈｅ ｒｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｘｐｌｏｒｉｎｇ ｏｆ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｉｎ 参考文献： ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ｍａｊｏｒ）Ｉ－Ｊ］．电 何瑞文，陈少华（Ｈｅ Ｒｕｉｗｅｎ，Ｃｈｅｎ Ｓｈａｏｈｕａ）．关于现 气电子教学学报（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ＆Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ 代电力系统的继电保护课程教学改革与建设（Ｔｈｅ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ），２００７，２９（２）：８６—８７，１０１． ｒｅｆｏｒｍ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｍｏｄｅｒｎ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｏｗｅｒ 梁振锋，康小宁，杨军晟（Ｌｉａｎｇ Ｚｈｅｎｆｅｎｇ，Ｋａｎｇ ｒｅｌａｙ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｃｏｕｒｓｅｓ）［Ｊ］．电气电子教学学报 Ｘｉａｏｎｉｎｇ，Ｙａｎｇ Ｊｕｎｓｈｅｎｇ）．《电力系统继电保护原 （Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｌ］ ｅｃｔｒｉｃａｌ＆Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉ］ｃ Ｅｄｕｃａｔｉ ｏｎ），２００４， ］ 理》课程教学改革研究（Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｅａｃｈｉｎｇ ２６（３）：２０—２１，２５． ｒｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｕｒｒｉｃｕｌｕｍ ｏｆ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ 何瑞文（Ｈｅ Ｒｕｉｗｅｎ）．“电力系统继电保护”课程教学 ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ ｒｅｌａｙｉｎｇ）ｆＪ］．电力系统及其自动化学报 改革的探讨（Ｉｎｑｕｉｒｙ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｒｅｆｏｒｍ ｏｆ （Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＣＳＵ—ＥＰＳＡ），２００７，１９（４）：１２５ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｏｗｅｒ ｒｅｌａｙ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｃｏｕｒｓｅｓ） 】２８． ［Ｊ］．广东工业大学学报：社会科学版（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：Ｓｏｃｉａｌ 作者简介： Ｓｃｉｅｎｃｅｓ Ｅｄｉｔｉｏｎ），２００３，３（Ｓ）：ｌ１５—１１６． 何瑞文（１９６９一），女，副教授，博士，研究方向为电力系统继 叶志攀，金佩华（Ｙｅ Ｚｈｉｐａｎ，Ｊｉｎ Ｐｅｉｈｕａ）．中国工程教 电保护。Ｅｍａｉｌ：ｒｗ—ｈｅ＠ｔｏｍ．ｃｏｒｎ 育实践教学研究综述（Ａ ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ ｓｔｕｄｉｅｓ ｏｎ ｐｒａｃｔｉｃｅ 陈少华（１９５２一），女，教授，研究方向为电力系统继电保护。 ｔｅａｃｈｉｎｇ ｏｆ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｅｄｕｃａｔｉｏｎ ｉｎ Ｃｈｉｎａ）［Ｊ］．高等 Ｅｍａｉｌ：ｃｈｅｎｓｈ＠ｇｄｈｅｄ．ｅｄｕ．ｅｎ 更 正 ２ＯＯ９年第２期作者张节潭、程告忠等的文章《含风电场的电 源规划综述》基金项目（国家重点基础研究发展计划项目／９７３ 项目），课题编号应为２００９ＣＢ２１９７０３。 特此更正。
