基于图形可编程继电保护平台的实验教学模式改

《电力系统继电保护》是一门与实际联系密切，综合性、实践性非常强的专业课程，因此，实验教学环节显得尤为重要，不仅是沟通课堂教学与工程实践的桥梁，也是将理论知识转换为实践能力的纽带[1-6]。实验中心结合自主建设的图形可编程继电保护实验平台，开发探索新型实验教学模式，提出 “一主三辅”的实验教学指导思想，即以培养学生创新思维和实践能力为主体，辅以先进的硬件实验资源、渐进式实验内容体系以及创新型实验教学手段，三位一体软硬结合，全面提升学生综合实践能力，激发学生学习兴趣[7，8]。

一、目前存在的问题

1.实验硬件资源落后

当前电力系统继电保护技术已全面进入微机保护时代，然而一些院校仍然进行传统的模拟式继电保护实验，与工程实践严重脱节，重理论轻实践，不利于培养新工科背景下的应用型人才。当然，也有很多院校新建微机保护实验室，采用先进的继电保护设备，但随即带来的问题是学生面对新型继电保护实验柜，多以验证性、观察性实验为主，因为多数实验保护程序都是写好集成在保护装置中随用即可，这样就大大降低了学生实践动手环节，起不到培养学生创新思维和实践能力的效果。只有从根本上解决这个问题，才可以谈后续的实验教学模式的改革，否则实验硬件资源跟不上，不管怎么变革都是治标不治本[9]。

2.实验教学理念落后

随着我国新工科改革序幕的拉开以及 《华盛顿协议》的正式加入，人才培养的模式也悄然发生改变，应加大对实验教学的投入，改变传统的实验教学理念。而多数院校仍然以传统的实验教学模式为主，教师讲学生做，最后交一份实验报告，期间学生是否真正去主观思考完成实践，还是被动完成任务敷衍了事，无从考查。因此，应当顺应当前工程人才培养的趋势，摒弃旧的实验教学理念，紧跟时代潮流[10，11]。

3.实验教学手段落后

随着互联网技术的兴盛，“互联网+”已经无处不在，而传统的实验教学手段还是相对比较单一落后，因此，应当充分利用新技术带来的福利，更好地服务实验教学，采用多种渠道和学生交流互动，提高学习效率[12]。

二、实验教学模式的改进

实验中心教师通过走访调研和自身摸索，在继电保护实验教学领域做了一些创新性改进，提出了“一主三辅”实验教学的指导思想，旨在培养新形式下复合型工程人才。

1.设计创新型图形可编程实验平台

如何既能保持传统实验设备便于学生直观理解继电保护原理的优势，同时紧跟当前工程实际的主流，采用新型继电保护装置，让学生上手操作多实践，避免简单的观察性、验证性实验。

鉴于此，中心设计的创新型图形可编程实验平台（见图1）采用了工业级继电保护装置M7D，其特点是编程接口完全对学生开放，采用图形化逻辑编程（见图2）简单易学。学生可根据所学继电保护原理知识，针对不同实验自行编写相应继电保护程序，灵活度高、实践性强，利于培养学生创新性思维和实践工程能力。

图1 图形可编程实验平台

图2 图形化逻辑编程界面

2.更新继电保护实验教学理念

基于新型实验平台，改变传统继电保护实验授课模式，提出工程项目模式的实验教学理念，即学生自行组成项目小组，把每次实验当成一个工程项目，从读懂图纸、硬件接线、软件编程、上位设计、通讯调试、系统联调等各个方面，全方位地培养学生工程实践能力，同时建立合理的考核机制，激发学生的热情和创新能力。下面，笔者以三段式电流保护工程项目为例进行详细说明。

图3 保护装置背板端子图

图4 线路保护电气接线图

图5 继电保护实验平台内部接线

（1）熟悉装置，读懂图纸。读懂电气图纸是一名工程师最基本的素养，也是其必备能力。在工程项目实施前，必须要充分了解其内部原理和结构构造，才能保证项目有序地开展。其可分为三个步骤：①如图3所示，给出了保护装置的背板端子图，这样就可使学生对装置有一个总的概念，明白各端子的含义和接线方式，比较直观；②给出实验平台线路保护电气接线图集，其中图4为电气接线图部分图纸。学生通过识图，充分了解其内部电气接线，起到追本溯源的效果；③理论与实际相结合，结合图纸与实物装置，如图5所示，加深学生印象，便于学生对继电保护控制柜有直观认识，快速步入实战状态。

文章来源：《电力系统自动化》 网址: http://www.dlxtzdhzz.cn/qikandaodu/2020/1017/566.html