高压输配电线路电流保护的教学研究与实践探索

吴娟娟，张广怡，王文武

（郑州电力高等专科学校电力工程学院，河南 郑州 451460）

高压输配电线路的电流保护是《电力系统继电保护运行与维护》课程的重要内容，该课程是电力系统继电保护技术专业的核心课程，主要培养德技并修、全面发展，适应“新基建”建设需要，具有良好的职业道德、工匠精神和创新精神，具有较强的就业能力、一定的创业能力和支撑终身发展的能力，掌握电力系统继电保护技术，面向发电厂、供电公司、电力二次设备生产厂家等单位，从事二次设备运行、维护、安装、检修、生产及技术管理等工作的高素质技术技能人才。

1 教学整体设计

1.1 学生学情分析

1.1.1知识基础

学生已经学习了《电力系统组成与分析》《电机运行与维护》《电气设备运行与维护》等前续课程，已经掌握了电力系统的组成和故障特点，熟悉了电气设备的结构和工作过程。但是不了解电气设备的保护配置和保护原理等知识。

1.1.2技能基础

学生已完成《内线安装实训》《变电站设备维护实训》等相关实训环节，能完成电气回路接线，能开展电气设备维护。已经会使用VR仿真和变电站仿真软件进行电气设备检查和巡视工作，但不能进行继电保护装置的操作和维护工作。

1.1.3学习特点

继保专业学生学习能力较强，学习态度端正。学习的过程中表现出了对学习的热情，对动手操作更感兴趣，且能够熟练应用教学平台进行混合式学习。

1.1.4职业向往

学生学完本专业更向往到大中型国有电力企业就业，继电保护技术是各电力企业的核心技术，学好继电保护是学生通往职场的一块重要敲门砖，学生非常重视本课程的学习。

1.2 教学内容分析

依据专业人才培养方案和国家职业技能标准（继电保护员）制定课程标准，选用“十三五”职业教育规划教材《电力系统继电保护原理》，并将《继电保护和电网安全自动装置检验规程》《继电保护和安全自动装置运行管理规程》《电网继电保护装置运行整定规程》等行业企业规程规范以及思政教育、劳动教育融入课程内容。

图1 教学内容与岗位能力要求相对应

高压输配电线路的电流保护，按照继电保护员工作任务和工作要求，设计了“配置高压输配电线路保护装置”等8个教学任务，共16学时。

图2 教学内容设置

1.3 教学目标设计

基于对课程定位和学生学情的分析，本课程的教学目标应达到或略高于继电保护员中级工等级水平。

图3

教学重点：高压输配电线路电流保护的基本原理；线路微机继电保护装置的操作和维护。

(3)橡胶的硬度对推力杆的结构强度和刚度有一定的影响，通过多方案分析比较，在设计橡胶配方时，橡胶的硬度50°附近为宜。

教学难点：高压输配电线路电流保护的调试。

1.4 教学策略研究

本项目根据工作岗位的具体工作任务安排教学内容，采用解决问题、完成任务的多维互动式教学理念，线上线下混合式教学，保证教学效果。

采用分组教学方式，疫情期间学生返校后，将1个班32名学生，按每16人分为1组，这样既有利于疫情防控，又保证了教学效果。

运用归纳教学法，通过课前预习、课上讨论、视频引导、资料查阅等，归纳总结知识点。采用案例分析、小组讨论、教师演示、实战演练等教学方法使学生掌握微机保护装置调试技能，突破教学重难点。

以学生为中心，运用探究式学习方法，使学生处于积极的学习状态，学生根据自己对当前问题的理解，运用相关基础知识和个人经验提出方案、解决问题。

充分运用信息技术、3D动画仿真、变电站仿真系统、VR虚拟现实操作系统等教学资源，解决保护装置内部结构看不见、带电设备摸不得和工作过程难考核、难再现、难共享等教学难题。

2 教学实施过程设计

2.1 教学过程设计

图4 教学过程与工作过程对接

2.2 任务实施设计

课前教师在平台发布任务“看一看”“测一测”“放一放”，学生学习平台资源，完成测试及闯关游戏。教师依据平台数据，掌握学生课前学习情况，发现学生困惑点，改进教学设计，并对学生进行分组。

课中通过播放微机保护装置故障定位视频—电网监控“最强大脑”引入课程内容，了解任务背景。接着对课前任务进行点评总结，解决共性问题，完成知识迁移。现场设置输配电线路微机保护装置故障，引出任务，引导学生查找处理故障。首先，利用VR仿真系统检查高压配电柜，初步锁定故障范围。然后，利用3D动画细节探究，明确具体故障。运用所学知识，分析解决故障，完成任务要求。最后，对任务过程进行总结，提炼知识点和技能点，培养学生总结、反思能力。

发布课后任务，学生可通过在线课程继续学习，巩固知识。在仿真系统反复进行操作练习，提高技能水平。

2.3 考核评价设计

表1

图5 教学实施过程

3 特色创新

3.1 坚持虚实结合，营造职场情境

针对电力系统带电作业危险性高，电气设备结构复杂、价格昂贵、不适合频繁操作等特点，充分运用信息技术，借助视频、动画以及虚拟仿真等学习资源，有效解决“看不见、进不去、难在现”等教学难题。

按照企业现场建设生产性实训基地，为学生营造职场情境，练就实用技能，切实体会工作的意义和工作的过程，树立职业自信，热爱本职工作，树立积极的劳动观念。

3.2 设定角色分工，强化责任意识

为配合教学实施、达到良好的教学效果，营造仿真的工作场景，对学生进行了适当分组。角色扮演的分组形式具有学习、劳动融合一体的特点，增强了学生的责任感，对提高教学效果也起到了很大的促进作用。每次工作任务结束都要求学生整理好工作器具，维护好工作环境，实行个人责任、小组责任、班级责任划分，并依据标准打分，作为过程性考核的一部分计入总成绩。这些措施使学生的责任意识、劳动意识明显提高。

此外，根据课前预习测试结果及先修课程中学生的表现，针对程度不同的学生进行合理分组，程度较弱的分成一组，教师提供更多的支持；程度较强的分成一组，充分发挥学生的主动性。这样做体现了因材施教的思想，达到了让弱者变强、强者更强的目的。

3.3 严守标准规范，弘扬工匠精神

引入与企业工作现场一致的标准、规范、工器具、工作流程等，缩短了学习与真实工作的距离，起到了学以致用的作用以及培养学生严谨的工作态度的目的。现场的演练增强了学生对真实工作的理解，加深了对劳动即工作、工作即劳动的感受，获得了劳动幸福感。

3.4 全过程信息采集，教学效果可评可测

采用多种手段实现教学过程的全过程信息采集，采集信息结果用于学生成绩评定、教学效果评价及改进，实现了使用先进适用的手段全面考核学生的目的，促进了教学水平的提高。

图6 全过程信息采集