“电力系统继电保护”课程的思政教学改革

［摘 要］ 考虑专业课程知识体系结构特点，提出了“电力系统继电保护”的贯穿式思政教学改革方案。以电力系统继电保护四个基本要求（“四性”）为核心，充分挖掘其中的思政元素，围绕“四性”开展课程教学，提出了课程的贯穿式思政教学路线。为充分发挥课程的育人作用，从教学队伍建设、科教融合、实验平台建设三个方面对课程教学进行改革，实践表明贯穿式思政教学在提升学生个人素养、增强政治思想意识、塑造健全人格等方面具有良好的效果。

［关键词］ 继电保护；课程思政；“四性”；思想意识

［基金项目］ 2018年度广西高等教育本科教学改革工程项目“基于校企合作的工程教育认证新工科实践平台研究与建设——以电气工程学院为例”（2018JA102）

［作者简介］ 莫 峻（1983—），男，广西藤县人，博士，广西大学电气工程学院讲师，主要从事电力系统继电保护、人工智能应用研究；左卫乐（2002—），男，山东青岛人，广西大学电气工程学院2021级电气工程及其自动化专业本科生，研究方向为电力系统继电保护；李长城（1989—），男，广西玉林人，博士，广西大学电气工程学院助理教授，主要从事电力系统继电保护研究。

［中图分类号］ G641 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）26-0049-04 ［收稿日期］ 2023-10-21

“电力系统继电保护”是电气工程领域的核心专业课程，主要介绍各种电力系统元件的保护工作原理，其中涉及短路故障特征分析，保护动作特性设计及整定计算等内容。在电力系统中，继电保护用于切除故障元件或预警异常，对保障电网安全稳定运行具有重要作用。作为理论与实践并重的专业课程，“电力系统继电保护”对知识综合运用能力要求较高，需要先学习“电路”“电机学”“电力系统分析”“发电厂电气部分”等课程。对于“电力系统继电保护”这种知识体系涉及面广且松散的专业课，如何融入思想教育，并与专业教育相辅相成、达到最佳教学效果，是值得研究的课题［1］。

一、研究现状

随着高校课程思政建设工作的不断推进，目前关于“电力系统继电保护”课程的思政教学改革已经积累了一定成果。柳影等［2］构建了以OBE教育理念为导向的课程组织体系，针对学生就业问题，提出了课程思政融合的教学实践方案。考虑到“电力系统继电保护”课程在传授大国工匠、兵团精神、责任担当意识方面的不足，王洪坤等［1］从理论学习和实践环节进行探索，提出了“两环节三融合四促进”的育人措施。其中，在“两环节”中简略提到了挖掘电力系统继电保护的核心价值体系，即挖掘继电保护可靠性、选择性、速动性、灵敏性（以下简称“四性”）中的社会主义核心价值观。侯慧等［3］从继电保护发展史、纵联差动保护、自动重合闸及继电保护的“选择性”和灵敏性关系角度挖掘思政元素，初步探索了继电保护课程思政融合教学方案。海日等［4］基于案例教学，提出了以大国工匠精神、科技报国信念、工程伦理判断、审美为导向产出的培养方案。

总体上看，目前关于继电保护课程思政教学改革在结合实践方面有一定成果，但是对于课程理论方面的挖掘仍有不足，特别是思政方案没有兼顾课程特点，没有考虑知识点在课程中的地位与知识点之间关系，对课程知识体系支撑作用较小。鉴于上述问题，本文针对“电力系统继电保护”课程，提出了以“关键知识点为核心”的贯穿式思政教学改革方案。

二、“电力系统继电保护”主要价值体系

“四性”是继电保护最为重要的基础概念。作为继电保护的核心，“四性”蕴含的思想价值是课程思政体系的研究重点。

（一）可靠性

可靠性在继电保护设计中是非常重要的指标。继电保护的可靠性包含安全性和信赖性两层含义。这两个概念单从字面上看较难理解。通俗讲，安全性是指保护在不该动作时不要动作，即不误动；信赖性是指保护在该动作时需要动作，即不拒动。安全性和信赖性看起来是两个不同层面的要求，但其实二者在某种情况下具有一定矛盾关系，即安全性和信赖性二者不能完全兼得，比如要确保继电保护绝对不会拒动，那么在安全性方面就会有缺陷；同理，要确保继电保护绝对不会误动，那么在信赖性方面就会有缺陷。在谈到安全性和信赖性矛盾一面时，可引入孟子名言“鱼，我所欲也；熊掌，亦我所欲也。二者不可得兼，舍鱼而取熊掌者也”，强调应根据实际重要性或影响程度大小做出选择。比如，经济建设对国家稳定运行非常重要，但是当天灾降临时，要把人民生命安全和身体健康放在首位。通过上述讨论后，再介绍继电保护对可靠性的要求：当保护误动会造成较大经济影响时，需要强调安全性，比如，含有多条支路母线，其保护一旦误动，会给电力系统带来严重的后果，所以应强调安全性。对于220 kV及以上电压的超高压电网，由于系统联系紧密，某个元件保护误动切除了该元件，影响也比较小，而当发生短路故障时，保护拒动，将造成电力元件损坏，甚至引起系统稳定性破坏，因此需要强调信赖性。

（二）选择性

继电保护选择性是指要有选择地切除故障元件，将故障影响范围限定至最小。对于选择性要求，需要讲明主保护和后备保护的区别，主保护和近后备保护动作不会导致停电范围扩大，而远后备保护动作时会导致停电范围扩大，但依然满足选择性要求。选择性知识点的思政切入点在于杜绝“一刀切”的决策行为。从管理方式上看，“一刀切”是一种懒政、不负责任的行为，对国家和社会危害极大。比如，《资治通鉴》记载廉范治蜀的故事，古代没有电，房屋多为木结构，而成都的城市规划又拥挤，街道两旁屋连着屋，如果晚上劳动，必要点灯，点灯则容易引起火灾，引起火灾则一烧一大片，造成巨大的经济损失。因此，为了防止火灾，官方采取禁火令，禁止民众在夜间劳动。又例如，为进一步改善环境，加大环保治理力度，某些地方就开始做出了一些不和谐事情。比如，山东省临沂市某区及部分街镇为减少空气污染，要求辖区部分街镇餐饮企业大面积停业，导致400余家板材企业被迫集中停产，25家货运停车场除1家兼顾公交车停放而正常运营外，其余全部停业整顿，严重影响当地群众生活。通过举例，让学生充分了解“一刀切”的危害，也能更好理解继电保护为何要求选择性。

（三）速动性

继电保护速动性是指用尽可能快的动作切除故障。这说明高压及超高压系统与低压配电网对保护的速动性要求是不一样的。对于高压及超高压系统，电力系统强调稳定性，因此在短路故障时，继保动作速度要快，以防系统失稳。而对于中低压配网，电力系统强调供电可靠性，因此对继保动作速度要求没那么迫切。这是从电力系统需求角度提出的，考虑到高压及超高压系统强调稳定性，可将高压及超高压输电网系统与国家类比，国家也强调稳定性，没有国家稳定，社会和谐、百姓安居乐业则无从谈起。因此，当国家安全受到威胁时，维护国家安全稳定是迫在眉睫的事情，是一切国家任务中的重中之重。低压配电网强调供电可靠性，低压配电网不要求继电保护必须快速动作切除故障。

（四）灵敏性

继电保护灵敏性是一个比较难理解的概念。传统课堂教学只要求学生记下公式，并在整定计算灵敏性校验中直接套用，导致大部分学生对灵敏性认知停留在公式记忆中，无法理解过量保护和欠量保护的灵敏性的含义和区别。灵敏性表征继电保护在最不利情况下反应故障的能力。灵敏性是从继电保护响应强度出发，灵敏性不足，将导致继电保护对于某些故障无法反应。继电保护整定计算时需要校验灵敏性。对于灵敏性理解，可类比现实生活中医生看病。如果病情很严重，医生就可以很快识别，而灵敏性就是在病情最轻微的程度下，医生还能看出病的能力。我们可用指标U反映病情严重程度，用门槛C表示医生判定疾病标准，当U＞C时，表示医生能够诊断出疾病。对于给定最轻微病症下的Umin，医生诊断病情灵敏性用Umin与C比值表示。当灵敏性＞1时，说明医生在病情最轻微程度下还能诊断疾病，当灵敏性＜1时，说明医生在病情较轻微时，无法诊断疾病。同样，继电保护灵敏性也可以如此定义，对于反映电气增加而动作的过量保护，比如过电流保护，其灵敏性公式可以表示为最不利保护动作的最小故障电流与保护动作门槛比值。对于反映电气量减小而导致动作的欠量保护，比如低电压保护，其灵敏性公式可以表示为保护动作门槛与最不利保护动作的最低故障电压比值。通过以上类比分析，可以让学生更形象地理解灵敏性概念及其物理意义。

三、“电力系统继电保护”贯穿式思政教学路线

“电力系统继电保护”课程思政大纲如表1所示。以第八章《母线保护》为例，首先，说明母线是电力系统中最为重要的元件之一，母线保护一旦出现可靠性问题（误动）将导致母线上的所有负荷停电。其次，强调输电网中，母线保护误动还可能会导致系统稳定性问题（即会导致系统崩溃）。最后，将母线保护比作国家高层，国家高层的错误决策同样会引起安全稳定问题，通过对比国内外安全稳定局势，强调正是党的领导才有我们今天的幸福稳定生活。

四、思政融合教学改革

作为专业课程，“电力系统继电保护”思想教育仅从理论上改进是不够的。为充分发挥专业课程的育人作用，还需要从教师队伍建设、科教融合、实验平台建设三个方面对课程进行改革。

（一）加强教学队伍建设，加强团队合作

首先，要求任课教师具备继电保护领域科研能力，近年来承担相关研究课题，或发表相关的论文。其次，可邀请国内外名校的高水平教师参与线上或线下合作教学，增进同行交流，拓宽教学渠道，丰富思政案例。最后，通过校企合作，引进企业讲师进入教学团队，利用高校教师专业理论，结合企业讲师的工程实践经验，多角度、多方位、多层次对学生进行知识传授、价值塑造和能力培养。

（二）增强科教融合

教学团队要将自身的研究工作与课程教学相结合，让学生了解教学团队在继电保护领域基金项目、科研成果（奖励荣誉）及人才培养方面的情况，引导学生关注电力系统继电保护。通过安排文献查阅、组织课堂讨论等，让学生清楚在电力系统继电保护中还有哪些地方具有研究潜力，聚焦当前技术难题和研究热点。结合自身研究课题，讲述项目研发过程和创新经验，让学生了解做学术研究的过程，使学生在学习当前课程知识的同时更有兴趣参与科学研究，解决实际难题。

（三）建设虚拟实验平台

传统的教学实验平台为固定实施，使用空间和时间存在局限性。为了提高教学产出效率，教学团队可利用现代化网络工具打造可移动继电保护仿真实验平台（比如基于PSCAD的继电保护实验仿真平台），让学生能够随时随地进行仿真实验，及时解决课程中遇到的问题，同时，还能够让学生根据自身爱好、兴趣自由进行实验探索，拓宽学术视野。

结语

传统的专业课思政融合教学改革，通常不考虑知识点在课程中地位和知识点之间关系，对于“电力系统继电保护”这种知识体系松散的课程，思政融合很难做到“形”“神”统一。为实现与课程知识体系全面融合，深入挖掘“电力系统继电保护”的四个基本要求蕴含的思想价值观，实现关键知识点思政融合，同时，围绕“四性”开展课程教学，构建贯穿课程知识点的思政路线。为充分发挥课程的育人作用，从教学队伍建设、科教融合、实验平台建设三个方面对课程教学进行改革。实践表明，所提出教学改革方法在提升学生个人素养、增强政治思想意识、塑造健全人格等方面具有良好的效果。

参考文献

［1］王洪坤，羊琴霞，聂晶，等.“电力系统继电保护原理”课程思政教学改革与实践［J］.科教导刊，2022，473（5）：70-72.

［2］柳影，郑述芳，陈星宇.OBE理念下高校电气工程及其自动化专业课程思政教学改革的有效措施：以“电力系统继电保护”课程为例［J］.西部素质教育，2022，8（1）：53-55.

［3］侯慧，朱韶华，李向舜，等.电力系统继电保护课程思政教学案例探究［J］.中国现代教育装备，2023，403（3）：103-105.

［4］海日，恩日，王伟，等.电力系统继电保护课程思政教学案例实践与思考［J］.现代商贸工业，2023（10）：263-265.