城市轨道交通继电保护课程教学改革探索

杨波　吴畏

【摘 要】本文针对城市轨道交通继电保护课程涉及的基础专业比较多、综合性比较强的特点，提出要在教学内容安排、教学方法和教学方式方面进行创新。教学内容方面，通过现场参考归纳总结出岗位所要求的理论知识、基本技能和职业素养；教学方法方面，利用网络和多媒体技术、仿真软件、实训设备等给予学生直观的认识；教学方式方面，通过实习岗位让学生强化继电保护的知識点，锻炼学生的职业素养。

【关键词】城市轨道交通继电保护 教学内容 教学方法 教学改革

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2017）08C-0072-02

随着城镇化进程的推进，越来越多的人聚集在城市生活，城市交通的压力也越来越大。为了缓解交通压力，很多城市都在大力发展公共交通，地铁就是其中一种。由于它不占用道路并且高效快捷，深受老百姓的喜欢。南宁是广西的首府，随着地铁1号线投入运行，南宁公共交通翻开了崭新的一页，同时也对城市轨道交通供用电专业人才的数量和质量提出了很高的要求。为了能满足轨道交通的正常运行，2014年，城市轨道交通集团与广西电力职业技术学院达成订单式培养供用电人才的协议。由于广西电力职业技术学院的优势是为电力系统培养专业人才，介于城轨供用电这个专业与电力系统的供用电专业在继电保护有许多不同之处，为了满足用人单位的要求，也为了提高学生学习的质量和效率，本文对城市轨道交通继电保护课程教学改革进行探索。

一、课程内容改革

近年来，虽然轨道交通得到了快速发展，但许多高职院校还没正式设置地铁供用电专业，因此地铁里的供用电专业的人才主要来自电气化铁路供电、电气工程等相关专业。为了能满足地铁对人才的日益需求，广西电力职业技术学院与轨道公司合作进行了订单式教学，在轨道交通供用电的人才培养计划中，城市轨道交通继电保护是一门专业核心课程。为了把城市轨道交通继电保护课程上好，教学团队老师参观了城市轨道交通集团屯里车辆管理所，并请来工程师对他们经常接触的设备和遇到的问题进行深入交流。通过这些交流，我们大概总结出供用电人才所要具备的理论知识、基本技能和职业素养。在基本技能和职业素养方面，与学校培养电力系统人才的要求存在很大的相似性，但是在一些理论知识方面会有较大区别，对于轨道交通继电保护与电力系统继电保护的区别就在于轨道机车所使用的电是直流电，直流电使用的保护和交流电使用的保护是这门课的关键点，也是最大的区别点。由于城轨供电系统的电是从城区供电局就近的变电站引入，经过整流变压器和二极管整流后，送上接触网，变成了轨道运行机车所使用的1500V的直流电，对于城轨直流电所涉及的主要保护大致有这几种：大电流脱扣保护、DDL保护（电流变化率和电流增量保护）、框架泄露保护和轨道电位限制保护和双边联跳，这些保护与电力系统的保护有很大的不同。为了能让学生更好地理解这些原理，也为了弥补本专业在直流保护方面的教材和老师经验的不足，专业带头人专门从轨道公司车辆管理段找来南宁地铁1号线典型牵引变电站的主接线图和保护配置图，并找来与此有关的保护资料，通过岗位的具体要求和职责，笔者提炼出岗位所要求的理论知识，对学生进行有对针对性的讲解，把他们从枯燥的知识点给解脱出来，通过具体变电站具体配置的讲解、典型事故的分析，加上项目式教学，笔者把这门课的知识点打造得有血有肉。有了城市轨道交通公司的大力协助，城市轨道继电保护的素材更多，学生的积极性也调动了起来，通过生产一线的理论知识的讲解和分析，改变了以前一味求大求全的思维，缩短了学生入职后的适应时间。

二、教学方法改革

城市轨道交通继电保护是一门新课程，为了让学生能更快地掌握轨道交通继电保护的相关知识，笔者多次下企业考察，和企业高级工程师进行深入交流，归纳出他们继电保护人才所要掌握的基本知识，结合学校电力特色鲜明的特点，对这门课程的教学方法进行了适当的改进，充分调动学生对新事物好奇的特点，激发他们的积极性，让他们从被动接受知识转变为主动学习知识，达到事半功倍的效果。

（一）充分采用各种教学媒体。多媒体教学具有很强的直观性，一张图片和一段视频就能把所要表达的内容形象地展现给学生。为了获得更多的多媒体素材，使学生毕业后顺利上岗掌握相关的设备，笔者在轨道交通公司屯里车辆段收集了大量的图片和视频，把轨道交通常见的供配电设备、整流变压器、整流二极管、SVG无功补偿装置、接触网、继电保护屏柜以及中控室等通过多媒体形式呈现给学生。同时，笔者还在这些设备旁备注它们基本的功能和常见的故障状态，方便学生课后自觉学习。通过这样的方法，学生对以后从事岗位的设备有一个初步的认识，为后续的继电保护原理的讲解作铺垫。为了触类旁通，笔者还把电力系统的设备和继电保护原理对学生进行比较分析。现在手机已在学生中大量普及，笔者把自己上课用的课件放微信群里，让学生有空的时候多去下载，并在微信群里设置一些工作中常见的问题，让学生课后作答，并呈交上他们的答案。通过这些多媒体，很多书本枯燥乏味的知识点变成了看得到，摸得着的东西，使学生的积极性得到了大幅度的提高。

（二）充分利用仿真软件。城市轨道交通继电保护课程是一门核心理论课，通过这门课程的学习可以使学生对设备的保护原理有个基本的认识，为日后在工作岗位上遇到设备故障时能提供理论支撑。由于这门课涉及前期的很多课程，包括电路、电子技术、电力电子等，因此学生要有很强的逻辑性，光靠多媒体还不能让学生很好地掌握轨道交通继电保护的原理，再加上轨道交通继电保护的实训设备相对比较欠缺，为了弥补这方面的不足，笔者通过仿真软件来进行辅助教学。对于轨道交通继电保护的整流部分，笔者用的是PSCAD软件，这个软件的电子设备比较多，可以很好地搭建起整流变压器的24脉冲整流模型，通过示波器能让学生很直观地了解整流的电流是什么形状，通过仿真软件的分析还能让学生了解到24脉冲的波形与三相桥式整流的波形在效率方面和谐波含量方面的优势。对于交流电的继电保护，笔者采用的是电力系统的另一套仿真软件Digsilent，它相对PSACD仿真来说，系统模型搭建和故障设置都相对简单，通过这个软件很容易就能看出故障后的波形、故障切除的时间以及给保护设定的整定值是否合理。通过这些仿真软件的演示，学生理解了保护是如何动作的，同时也加深了保护整定值的算法和公式的理解。对于直流的保护，笔者采用更多的还是PSCAD软件进行仿真，由于直流部分的保护原理有些复杂，不好整体搭建模型。例如DDL保护，笔者采用的是化整为零的方法，先搭建起电流变化率的保护模型，接着在搭建电流增量的模型，然后让这两个模型分开运行，根据它们的电流图形讲解它们的特点，最后根据它们的特点和优势进行总结归纳。仿真软件可以弥补实训设备不足，大大提高学生的积极性，让枯燥的理论知识更加生动直观。

（三）充分利用实训设备。为了能按照轨道交通集团的要求完成订单班学生的培养，学校投入资金订购牵引变电站仿真实训设备。这套设备的主要用途在于牵引变电站的运行培训，但是加以改进，还是能对城市轨道交通继电保护课程有很大的用途，比如双边联跳，学生很难理解具体的动作原理，如果教师把学生带到牵引变电站实训室对着牵引变主接线图来讲解双边联跳的原理，学生就很容易掌握双边联跳的启动方式和动作原理，再通过旋转法，学生对学生进行复述，学生会加深理解双边联跳的原理。笔者还把这个教学方法运用在框架泄露保护和轨道电位限制保护中，通过实训室里学生的参与，既让学生轻易地掌握轨道交通直流部分的动作原理，又增强了学生的动手能力，实现“做中学、学中做”，达到一举两得的效果。

三、教学方式改革

高职教育的定位是培养合格的一线技术工人，为了使学生更能胜任以后的工作岗位，对于城市轨道交通继电保护课程光靠课堂讲解和实训室练习是远远不够的。根据培养计划的要求，学生还需要具备一定的职业素养和职业技能，并在秋屋变电牵引站进行跟班实习，进行真实场景的一体化模式教学。轨道交通集团公司为学生配备了跟班实习老师，把真实的场景搬到教学中来，对于工作中遇到的保护问题，学生可以向实习老师进行求助，也可以通过微信和电话的手段向老师寻求帮助，实习老师会根据岗位的要求对学生进行必要的理论知识的解读和职业素养的培训及规范。真实场景的实习，不仅锻炼了学生的学习能力、交流能力，还提高了学生分析故障的能力和协作能力。同时，在此过程中，任课老师不断地进行知识更新，并积累现场解决问题的经验，达到双向互动、一起进步的效果。实习结束后，老师和实习老师对学生进行实习考核，根据实习过程的表现和实习考核进行打分，完成这门课的最终考核。现在第一届订单班的学生已经在南宁轨道公司供电段开始顶岗实习，通过用人单位的回访，他们对学校培养出来的学生给予了高度的评价，认为学生专业知识扎实，职业素养很强，只要再经过半年的现场跟班实习，就可以变成正式员工，独立完成工作。随着职业教育的深入，这样真实场景的一体化教学必然是大势所趋，因为其既符合学生职业能力培养的基本规律，又符合学生的认知规律。

综上，在城市轨道交通继电保护课程教学改革中，必须对内容安排、教学方法和方式进行创新，利用网络和多媒体技术给予学生直观的认识，通过仿真软件把现场看不见的原理演示出来，让大家理解继电保护的原理過程；通过实习岗位，让学生强化继电保护的知识点，锻炼学生的职业素养，把学校学到的东西合二为一，在实习结束后通过考核，完成这门课程的培养计划，通过顶岗实习，成为合格的人才。

【参考文献】

[1]史志平，董健.城市轨道交通供电职业人才培养与实践[J].中国电力教育，2014（35）

[2]吴蕾.城市轨道交通供电专业实践教学课程体系构建与实施[J].黑龙江科技信息，2015（16）

[3]余钢.城市轨道交通人才订单式培养模式探讨[J].城市轨道交通研究，2009（7）

[4]陈海军.地铁供用电专业人才培养的现状及对策[J].职业教育，2006（4）

【作者简介】杨 波（1977— ），男，广西南宁人，硕士，广西电力职业技术学院电力工程系讲师；吴 畏（1966— ），男，硕士，广西南宁人，广西电力职业技术学院电力工程系讲师。

（责编 王 一）