工程背景下《繼電保護(hù)與自動(dòng)裝置》實(shí)踐型教學(xué)構(gòu)建

楊梅++蔡黎

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.30.200

摘 要：為了進(jìn)一步適應(yīng)應(yīng)用型高校轉(zhuǎn)型發(fā)展，提高人才的培養(yǎng)質(zhì)量，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和提高教學(xué)質(zhì)量，根據(jù)我校學(xué)情，結(jié)合繼電保護(hù)課程實(shí)踐性、專業(yè)性和應(yīng)用性，對(duì)繼電保護(hù)課程的教學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了探索和重新構(gòu)建，將工程實(shí)踐引入教學(xué)，進(jìn)行工程背景下的實(shí)踐型教學(xué)方法構(gòu)建，以適應(yīng)新形勢(shì)下應(yīng)用型人才培養(yǎng)要求，讓學(xué)生能夠所學(xué)盡量與社會(huì)需求接軌。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù) 工程實(shí)踐 教學(xué)構(gòu)建 應(yīng)用型人才

中圖分類號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）10（c）-0200-03

《統(tǒng)繼電保護(hù)與自動(dòng)裝置》是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的主干課，是我校電氣專業(yè)人才培養(yǎng)方案中一門重要課程，直接與學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)、畢業(yè)實(shí)習(xí)接軌。課程內(nèi)容上理論推導(dǎo)多而復(fù)雜且實(shí)踐性較強(qiáng)，要求學(xué)生能夠理解基本的保護(hù)原理，掌握基本方法，并能完成簡單的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)。

課程的教學(xué)目前主要以理論體系為主，由于理論多且難懂，學(xué)生容易產(chǎn)生厭學(xué)、棄學(xué)的想法，課堂上存在玩手機(jī)、打瞌睡、說話等現(xiàn)象，造成課堂教學(xué)難以達(dá)到期望要求，致使學(xué)生不能掌握好基本的理論知識(shí)。課程的教學(xué)安排和組織中出現(xiàn)學(xué)生難學(xué)，教師難教的問題，人才培養(yǎng)質(zhì)量很難得到保證。

本次將工程實(shí)踐引入教學(xué)，這種培養(yǎng)學(xué)生工程意識(shí)，將課程設(shè)計(jì)、仿真實(shí)驗(yàn)、調(diào)試實(shí)訓(xùn)、理論知識(shí)進(jìn)行調(diào)整和重組，實(shí)行任務(wù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)。教學(xué)前提出實(shí)際工程項(xiàng)目需求，讓學(xué)生帶著任務(wù)學(xué)習(xí)；播放相關(guān)的現(xiàn)場(chǎng)視頻，讓學(xué)生對(duì)繼電保護(hù)裝置有感性的認(rèn)識(shí)，誘發(fā)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)本門課程的主動(dòng)性，由灌輸式的被動(dòng)接受轉(zhuǎn)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。

1 課程教學(xué)主線的設(shè)計(jì)與構(gòu)建

根據(jù)《繼電保護(hù)與自動(dòng)裝置》課程特點(diǎn)、主要問題、教學(xué)現(xiàn)狀，對(duì)學(xué)生進(jìn)行調(diào)研并與之進(jìn)行討論，在對(duì)電力行業(yè)調(diào)研和崗位職業(yè)能力分析的基礎(chǔ)上，以工程應(yīng)用為落腳點(diǎn)，進(jìn)入電力行業(yè)、大型用電企業(yè)、電力建設(shè)集團(tuán)調(diào)研；通過與電氣工程行業(yè)專家及一線技術(shù)員共同研究，分析電力行業(yè)繼電保護(hù)工作的職業(yè)崗位職責(zé)和任職要求，提出了項(xiàng)目認(rèn)知-理論教學(xué)-項(xiàng)目設(shè)計(jì)的課程教學(xué)主線。在這個(gè)主線中，每一個(gè)環(huán)節(jié)是后一個(gè)環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)，后一個(gè)環(huán)節(jié)是前一個(gè)環(huán)節(jié)的升華，環(huán)環(huán)相扣，逐步上升，突顯出課程的實(shí)踐性和工程性。

1.1 課程教學(xué)目標(biāo)

課程培養(yǎng)的知識(shí)目標(biāo)。使學(xué)生熟練掌握基本保護(hù)原理、保護(hù)方法等理論知識(shí)以及原理圖、展開接線圖等實(shí)踐知識(shí)。

能力目標(biāo)。使學(xué)生會(huì)分析、設(shè)計(jì)保護(hù)系統(tǒng)，具有識(shí)圖、繪圖能力，能完成保護(hù)裝置的安裝、調(diào)試。

素質(zhì)目標(biāo)。培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，學(xué)習(xí)創(chuàng)新能力以及工程意識(shí)。

1.2 根據(jù)行業(yè)企業(yè)發(fā)展需要選擇教學(xué)內(nèi)容

由于學(xué)校資源緊缺，與繼電保護(hù)課程相關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備資源不充足，可做的實(shí)驗(yàn)比較少，且實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多是驗(yàn)證性的，缺乏創(chuàng)新性。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)只是對(duì)學(xué)過內(nèi)容結(jié)論的一個(gè)檢驗(yàn)，學(xué)生在試驗(yàn)設(shè)備上按照實(shí)驗(yàn)步驟循規(guī)蹈矩的重復(fù)性驗(yàn)證，很難激發(fā)學(xué)生思考的熱情，也不能提高學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。為此，專業(yè)教師利用去企業(yè)實(shí)踐鍛煉的機(jī)會(huì)，進(jìn)行人才需求市場(chǎng)調(diào)研，了解職業(yè)崗位需求、能力要求等，從而確定教學(xué)內(nèi)容，使教學(xué)更貼近職業(yè)崗位要求，保證教學(xué)內(nèi)容的適用性。

以校企合作為契機(jī)，引入企業(yè)實(shí)際工作中的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)和工作要求，把職業(yè)素養(yǎng)、職業(yè)能力作為課程的教學(xué)內(nèi)容之一，使教學(xué)內(nèi)容與實(shí)踐生產(chǎn)過程有機(jī)結(jié)合，保證教學(xué)內(nèi)容的實(shí)用性。合理組織教師學(xué)習(xí)新的專業(yè)知識(shí)模塊和整合新的職業(yè)能力要求模塊，教學(xué)質(zhì)量配備相應(yīng)的實(shí)踐環(huán)節(jié)，將實(shí)際的工作任務(wù)轉(zhuǎn)化為學(xué)習(xí)型的專業(yè)知識(shí)和綜合性的技能訓(xùn)練體系。

1.3 課程的實(shí)踐型教學(xué)構(gòu)架

根據(jù)課程內(nèi)容、繼電保護(hù)原理的不同、裝置的分類，歸納重組了5個(gè)子項(xiàng)目：母線保護(hù)項(xiàng)目模塊、發(fā)電機(jī)保護(hù)項(xiàng)目模塊、變壓器保護(hù)項(xiàng)目模塊、220kV及35kV線路保護(hù)項(xiàng)目模塊。將相關(guān)的知識(shí)技能轉(zhuǎn)化為具體的訓(xùn)練內(nèi)容，構(gòu)建出以項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)、以實(shí)際工作過程為主線的教學(xué)模式，確保教學(xué)內(nèi)容與工程實(shí)際的吻合性。通過各種電氣設(shè)備簡單繼電保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)、裝配與調(diào)試任務(wù)，采用由淺入深、循序漸進(jìn)的原則，具體教學(xué)構(gòu)架如圖1所示。

2 實(shí)例及效果

2.1 任務(wù)提出

電網(wǎng)的電流保護(hù)是繼電保護(hù)的基礎(chǔ)和難點(diǎn)之一，對(duì)于沒有實(shí)踐認(rèn)知的初學(xué)者，難以理解。因此，首先提出任務(wù)要求，讓學(xué)生對(duì)工程實(shí)際有初步了解，再帶著任務(wù)學(xué)習(xí)。

系統(tǒng)采用35kV雙端電源供電系統(tǒng)，圖2是簡略系統(tǒng)模型。模型中有EM、EN兩個(gè)電源，A、B、C三條母線，BC段線路長為40km，1、2、3、4、5、6是6個(gè)斷路器。試設(shè)計(jì)系統(tǒng)中BC段線路的速斷保護(hù)，并進(jìn)行保護(hù)的演示。

2.2 設(shè)計(jì)實(shí)踐

此環(huán)節(jié)讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)原理圖，接線圖，以組為單位報(bào)材料，并領(lǐng)取材料完成最終的接線調(diào)試。實(shí)驗(yàn)線原理如圖3所示，圖4是接線展開圖。

圖3中，所有的電氣元件及其之間的關(guān)系都在一張圖上展示，包括電壓回路、電流回路、直流回路，為了直觀明了、便于學(xué)生理解，原理接線圖也包括了一次回路的相關(guān)部分，這樣讓學(xué)生對(duì)整個(gè)保護(hù)系統(tǒng)有全局認(rèn)知。

保護(hù)包括過電流繼電器KA1、信號(hào)繼電器KS1、中間繼電器KM1以及電流互感器TA等。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，流過過電流繼電器KA1線圈的電流小，不足以使過電流繼電器動(dòng)作；當(dāng)系統(tǒng)短路故障時(shí)，短路電流引起過電流繼電器KA1線圈電流達(dá)到動(dòng)作值而讓過電流繼電器動(dòng)作，進(jìn)而分別使信號(hào)繼電器、中間繼電器動(dòng)作而發(fā)信號(hào)和作用于跳閘，將故障從系統(tǒng)中切除。

學(xué)生做好初步的設(shè)計(jì)后，自己動(dòng)手裝配之前需要確保設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，因此，先讓學(xué)生用matlab軟件中的simulink模塊仿真，并根據(jù)仿真結(jié)果進(jìn)行設(shè)計(jì)修改，待仿真結(jié)果符合要求再進(jìn)行下一步的工作。

展開接線圖將直流回路、交流電流回路、交流電壓回路分開，線圈、觸點(diǎn)位于不同回路，對(duì)個(gè)元件標(biāo)號(hào)，并標(biāo)出接線端子的標(biāo)號(hào)。圖4是根據(jù)圖3所示的原理接線圖而繪制的展開式接線圖。圖4中，通過KA1的觸點(diǎn)給KS1、KM1的線圈通電，然后通過KS1、KM1的觸電分別取啟動(dòng)發(fā)信回路和跳閘回路。

2.3 效果

通過提出任務(wù)，然后學(xué)生實(shí)踐的教學(xué)放學(xué)，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性得到提高，解決實(shí)際問題的能力增強(qiáng)。對(duì)實(shí)踐型教學(xué)實(shí)施前后兩屆學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和成績分析表明，學(xué)生學(xué)習(xí)效果大幅提高，學(xué)生對(duì)試驗(yàn)中遇到的問題能主動(dòng)思考、解決，動(dòng)手能力明顯提高。

3 結(jié)語

將工程實(shí)踐引入教學(xué)，提出任務(wù)驅(qū)動(dòng)型的教學(xué)模式。這種教學(xué)模式，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，學(xué)生對(duì)原理的理解，知識(shí)點(diǎn)的掌握較實(shí)施前有較大提高。學(xué)生通過自己設(shè)計(jì)、仿真和操作，鍛煉了動(dòng)手能力以及分析問題、解決問題的能力，增強(qiáng)了學(xué)生分析判斷和邏輯思維能力，提高了教學(xué)質(zhì)量。實(shí)踐表明，教學(xué)方法適合地方應(yīng)用型高校學(xué)生的教學(xué)，學(xué)生從灌輸式被動(dòng)接受轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)思考探索。

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