继电保护案例分析(6篇)
时间：2024-04-29
时间：2024-04-29
关键词：微机型；备自投；安全运行
1概述
1.1微机型保护和自动装置的优缺点
近年来，为适应调度自动化及变电站无人值守的发展要求，变电站综合自动化技术迅速发展，大量的微机型保护装置、自动装置替代了传统的电磁型、整流型、晶体管型保护和自动装置，在电力系统逐渐推广使用并普及，。微机型保护及自动装置与传统的保护及自动装置相比有很多优点，如：
1.装置是一个整体，而不再是单个元件组合而成，维护调试简单方便，节省大量的时间；
2.可靠性高，自动识别和排除干扰，有自诊断能力；
3.易于获得附加功能，如提供测距和波形记录等；
4.灵活性大，只要改变软件就可以改变特性和功能，适应运行方式变化。
5.保护性能得到了很好的改善，如距离保护区别振荡和短路、差动保护识别励磁涌流和内部故障等问题，都已提出新的原理和解决办法。
虽然微机型保护装置、自动装置有着传统的保护装置、自动装置无法比拟的优点，但就现阶段来说，还存在以下几方面影响其安全运行的问题：
1.生产厂家众多，现场使用的各厂家同一类型的装置在硬件结构、软件配置等方面存在差异，给回路设计和现场安装维护带来不便。
2.早期的一部分装置对开关量的输入输出设置不合理，使外部回路难以实现扩展功能或因接点公用而造成电源不独立，形成寄生回路。
3.早期的一部分装置内部材料质量较差，有软击穿及接口氧化现象，容易造成拒动或误动。
4.对本专业人员的知识结构提出了更高的要求，不但要掌握传统继电保护及自动装置的原理，还要掌握微型计算机原理与结构。
1.2对备自投装置的基本要求
1.母线失压应可靠动作，且只有当工作电源断开后，备用电源才能投入；
2.备自投装置只允许将备用电源投入一次；
3.应设置手动分闸闭锁及工作母线或变压器故障闭锁；
4.当备用电源无电压时，备自投装置不应动作；
5.当电压互感器一、二次保险熔断时，应设工作电源有电流闭锁，备自投装置不应误动作；
6.备自投装置的动作时间，以使负荷停电的时间尽可能短为原则；
7.一个备用电源同时作为几个工作电源的备用或有两个备用电源的情况，备用电源应能在已代替某工作电源后，其它工作电源又被断开，必要时备自投装置仍应能动作；
8.应校验备用电源的过负荷、电动机自起动和小电源的情况，必要时应联切相应设备。
2几例影响微机型备自投装置安全运行的问题分析和处理方法
2.1因开关量及回路设置不合理，形成寄生回路的处理
2.1.1问题分析
我公司2000年110KV青山泉、大杏沃变综合自动化改造，采用了南瑞国家电力公司电力自动化研究院的LSA-P型系统，其中备自投装置型号为LSA661，主变各侧及高压侧桥开关操作箱型号分别为LSA602、LSA603,中、低压侧分段开关保护操作一体装置型号为FBZ-301。工程竣工时因系统联络运行，备自投装置不具备运行条件，未发现异常。交接后，我在组织年检时，发现备自投装置所作用的3台开关的操作正电源与备自投装置电源互有联系，经查阅装置原理图和施工蓝图，分析后发现，操作箱提供给备自投的用于手跳闭锁、判断开关工作状态的开关量不是空接点，而是在装置内部与各自的正电源相连，再接入备自投回路中，特别是手跳闭锁是直接引自控制开关KK跳闸接点两端，构成的寄生回路极易造成开关误跳闸（如图2－1所示）。
图2－1
2.1.2制定对策
为消除寄生回路的影响，我及时组织向生技部门汇报，提出更改意见并绘制图纸。方案一：更换装置，即更换所有关联操作箱，增加独立开出STJ和HWJ接点，接入回路，可以解决问题，但两个变电站共需更换14套LSA操作箱和4套分段FBZ保护装置，需费用二十多万元。方案二：在回路中增加具有大容量小体积中间继电器，适当更改回路，实现隔离，共需中间继电器18只，费用不到4千元。经比较可明显看出，同样能解决问题，方案二更经济合理。
2.1.3方案实施
征得生技部门同意后，我设计绘出二次图（如图2－2所示），组织继电保护专业人员施工。
2.1.4效果检查
施工过程中采取了较完备的安全措施，未影响正常运行。采用的JQX－38F中间继电器体积小，安装在屏内，不影响屏面布置的美观，调试检查时只需拆除一块活动面板。拉合电源检查，各装置间不再有电的联系。模拟各种故障状态，使用模拟开关进行整组检查，各动作行为正确。投入运行后，装置及回路运行良好。
图2－2
2.2因电压互感器二次切换回路设计不合理造成的备自投拒动的处理
2.2.1问题分析
图2－3
图2－4
图2－5
2002年我公司新建35KV马庄变电站，其35KV进线采用内桥接线（见图2－3），微机备自投装置为东方电子DF3282型，在施工调试中动作正确，但在送电实模时拒动，施工单位未找到原因。为解决此问题，我带人赶至现场对装置和回路进行了检查，以吴马线主供，青马线备用为例，在模拟满足备自投装置动作条件时，即备用电源青马线有电而主供电源吴马线失电时，发现接入备自投装置的母线电压（A650、B650、C650、A660、B660、C660）仍然有正常电压，即备自投装置判断为母线有压，所以不动。其他运行方式下情况也相同。检查PT切换回路后找到了问题。内桥接线，压变在线路侧，而在切换回路中（见图2－5），母线电压只经PT刀闸辅助接点切换，这样，即使两个进线开关都在断开位置，只要备用电源有压，母线就有正常电压，装置判断为该段母线有压，不能动作。而在调试时，是用外加电量试验，不能发现PT切换回路的问题，因此备自投在调试时动作正确而在实模或正式运行时不能正确动作。
2.1.2制定对策及方案实施
根据分析得到问题的原因，我制定了在PT切换回路中串入进线开关辅助接点的对策，让母线电压（A650、B650、C650、A660、B660、C660）能如实反映母线是否确实有压，使备自投装置正确判断是否具备动作条件，具体实施如图2－6所示。
图2－6
2.1.3效果检查
再次实模，以吴马线主供，青马线备用为例。当断开吴马线对侧开关（工作电源失压）时，虽然青马线线路压变有压，但由于2#PT投入回路中串有2DL辅助接点，3ZJ、4ZJ不动作，母线电压（A650、B650、C650、A660、B660、C660）无压，满足工作母线无压、工作电源无流的动作条件，装置动作正确。实模其他运行方式下的动作条件，装置动作全部正确。此问题的解决确保了该变电站今后的可靠供电。
2.3因装置参数的整定影响备自投装置的正确动作的处理
2.3.1问题分析
2003年6月，35KV紫庄变进行综合自动化改造，选用了南京南瑞继保电气有限公司推出的RCS－9000变电站综合自动化系统，备自投装置型号为RCS－9653，继保人员在厂家技术人员的协助下调试完毕后投入运行。2004年1月份，紫庄变全站失电，我赶到现场检查设备时，调度说明是市公司紧急限电，但我发现了问题，当时备自投装置投入，上级电源限电拉闸时，具备动作条件，但装置只动作于跳闸，而未发合闸令，我没有放过这个疑点，立即组织人员将该装置停下检验，认为是装置参数整定不全或不对，而定值单上无装置参数设置内容。
2.3.2制定对策及方案实施
按装置说明书对RCS－9653型备自投装置的装置参数进行核对，发现共有38项，在对“断路器开入位置编程＊DL_SCH”项（见表2－1）分析后，确认原因为＊DL_SCH中BIT1、BIT3即1DLF、2DLF整定均为0不正确。因为母线上没有需要联切的小电源或电容器等设备，在备自投发出跳闸令及联切令后，虽然1DL（或2DL）的TWJ接点闭合，但1DLF、2DLF不存在TWJ，不可能输入闭合接点，装置认为联切不成功，所以拒合。应将BIT1、BIT3整定为1。
＊DL_SCH按位控制接入的各断路器位置接点状态表
位BIT43210
断路器3DL2DLF2DL1DLF1DL
说明1．1DL、2DL、3DL：分别为1#、2#进线及分段(桥)断路器辅助接点
2．1DLF、2DLF：分别为1#、2#母线需联切断路器断路器辅助接点
3．BITx=0：接入TWJ接点，接点闭合：断路器跳位；接点断开：断路器合位
4．BITx=1：接入HWJ接点，接点闭合：断路器合位；接点断开：断路器跳位
5．装置出厂缺省定义BITx均为0接入TWJ接点
表2－1
2.3.3效果检查
参数重新设置后试验装置动作正确。当时在35KV泉河变正在进行综合自动化改造，采用的也是同厂家同型号的装置，检验时出现同样的问题，在同样更改“断路器开入位置编程＊DL_SCH”项后试验正确。
2003年以后，我公司的变电站综合自动化改造全部选用南京南瑞继保电气有限公司推出的RCS－9000变电站综合自动化系统，在实际使用过程中，我们认为该系统软硬件设计较为专业、功能配置全面、操作与调试较为方便、动作可靠。功能强大了，装置的参数整定项目较多，定值单上不包含该内容，如果工作不细，装置的参数整定不全或不对，就容易造成装置拒动或误动。在实际运用中，专业人员应仔细检查每一项参数内容，继保专职最好能根据运行方式将其列入定值单，以方便继保和运行人员检查。
2.4因软、硬件质量问题而引起的装置不正确动作的处理
我公司35KV庙山变电站珠海威瀚WH-BZT备自投装置在2000年安装时就发现35KV进线程序编写不正确，调试时不动作；主变备自投装置散热不好，元件不稳定，运行中易死机或误动。35KV屯头变电站东方电子DF3282型桥接线备自投装置程序编写有误。这些问题在厂家更换相应的软、硬件后均得到了解决。
3总结体会
以上是本人在综合自动化改造和微机型继电保护、自动装置的运行维护过程中发现和处理的几例影响备自投装置安全运行的问题，有装置自身原因，有设计原因，也有检查维护不到位的原因。在其他装置或设备中，也或多或少地存在各方面的问题，在保护微机化的过程中，只有抓好各个环节的工作，及时发现问题和解决问题，才能使先进的设备为经济发展、系统稳定、供电可靠和工作量降低发挥更大更好的作用。
参考文献：
[1]国家电力调度通信中心《电力系统继电保护实用技术问答》第二版.2000
[2]南瑞继保电气有限公司《RCS-9000变电站综合自动化系统技术使用说明书》.2001
[3]东方电子《DF3003变电站自动化系统技术说明书》.2001
[4]南瑞国家电力公司电力自动化研究院《LSA-P型系统技术说明书》.2000
作者简介：
关键词：高压断路器；非全相保护；电流闭锁
【中图分类号】TM561【文献标识码】A【文章编号】1671-1297（2013）03-0359-01
在220kV及以上电压等级的电网中，普遍采用分相操作的断路器，由于设备质量和操作等原因，运行中可能出现三相断路器动作不一致的异常状态，如何消除这种异常状态，存在不同认识，各系统也有不同做法。下面结合系统和保护的实际运行情况，对3/2断路器接线的非全相保护的一些问题进行探讨。
一发生非全相运行的原因
断路器发生非全相运行的原因，主要是断路器机械部分和电气方面的故障，电气方面的故障主要有操作回路的故障；二次回路绝缘不良；转换接点接触不良，压力不够变位等使分合闸回路不通；断路器密度继电器闭锁操作回路等。而机械部分故障主要是断路器操作机构失灵。传动部分故障和断路器本体的故障。其中操作机构方面主要机构脱扣，铁芯卡死等。对于液压机构还可能是液压机构压力低于规定值，导致分合闸闭锁；机构分合闸阀系统有故障。弹簧机构的断路器还可能是弹簧未储能或未储足，弹簧储能锁扣不可靠等有故障。断路器传动部分的故障主要有系统所用元件的材料性能不好；电磁操作阀针杆生锈、卡死，行程不够、偏卡；传动机构连接部分脱销，连接松动等。断路器本体主要故障可能是动静触头松动，接触不好，行程调整不好等。
二装设非全相保护的必要性
电力系统在运行时，由于各种原因，断路器三相可能断开一相或两相，造成非全相运行。非全相运行对电力系统运行影响很大，断路器合闸不同期，系统在短时间内处于非全相运行状态，由于中性点电压漂移，产生零序电流，将降低保护的灵敏度；由于过电压，可能引起中性点避雷器爆炸；由于非同期长加大重合闸时间，对系统稳定性不利；而分闸不同期，将延长断路器燃弧时间，使灭弧室压力增高，加重断路器负担；所以应将非同期运行时间尽量缩短。如果系统采用单重或综重方式，在等待重合期间，系统也要处于非全相运行状态。但是，系统非全相运行的时间应有所限制，这是因为：
1.系统要求。当系统处于非全相运行状态时，系统中出现的负序、零序等分量对电气设备产生一定危害。
2.保护要求。由于出现负序、零序等分量，使得系统中的一些保护可能处于启动状态。对于系统采用单重、综重等方式，故障跳闸造成的非全相运行，若重合闸成功，系统自然很快转入全相运行；若重合于故障，断路器三相跳闸，系统也转入全相运行。对这种等待重合的非全相状态，系统中的设备和保护必须予以考虑。
因此，综合考虑以上各种因素，应当装设能反映断路器非全相运行状态的非全相保护，作用于跳开已处于不正常状态的断路器。至于目前有些断路器机构箱中有反映断路器三相位置不一致的保护，各地可根据实际情况使用。
三非全相保护的常用方案分析
1.三相不一致接点直接启动时间继电器。无电流接点时，这种方案与配置在断路器机构箱内的非全相保护类似，比较简单，也能起到应有的保护作用。某些电网在反措实施细则中明确要求“非全相保护应直接用断路器辅助接点作为判据，取消电流判别回路”。但是，由于断路器辅助接点的不可靠性及引入电缆运行环境的影响等因素，运行中发生了多次非全相保护误动的事例。
2.三相不一致接点串接零序电流继电器接点后启动时间继电器。该方案增加了零序电流闭锁判据，安全性有了很大的提高。由于零序电流较易获得，该方案在系统中获得了比较广泛的应用。主要问题是零序电流的整定。
3.三相不一致接点串接负序电流继电器接点后启动时间继电器。该方案仅电流判别采用负序分量，一般用于负序电流较易获得的情况，例如发电机-变压器组成套保护中。负序电流也可按躲过正常运行时的不平衡电流整定，当负荷较小时，也可能拒动。
4.三相位置接点与无流判据组合后启动时间继电器。随着微机型保护装置的发展，非全相保护的电流判据，乃至其构成，均趋于多样化。三相跳闸位置继电器的接点作为开关输入量引入装置，当任一相TWJ动作且无电流时，确认该相断路器在跳开位置，当任一相断路器在跳开位置而三相不全在跳开位置时，若控制开关在合后，则确认为三相不一致，经延时跳闸。
该方案的优点在于适用性广，可应用于各类情况。缺点仍如前述，在负荷较小时，非全相保护可能拒动，但无电流门槛可以整定得较低，灵敏度比零序、负序电流闭锁的方案要高。
综上所述，只采用三相不一致接点的方案简单，但安全性较差，有电流闭锁的方案提高了安全性，但降低了可依赖性。在采用有电流闭锁的方案时，若负荷较小，非全相保护必然拒动，但考虑到此时系统所承受的负序、零序分量必然很小，对系统和保护的运行已无大碍，且在这种情况下，也有相应的灯光信号指示运行值班人员，可以人工处理。因此，非全相保护以有电流闭锁为佳，电流闭锁的定值应考虑系统和保护的承受能力，尽量低一些。
四3/2断路器接线的非全相保护
1.电流用线路电流，即和电流，各断路器三相不一致接点均串联线路的零序（负序）电流继电器接点，中间断路器使用两线路电流继电器的接点并联作为电流判据。此时，若仅某一断路器出现非全相，而另一断路器未同时出现非全相，或两断路器断开相不同时，则仍维持各断路器的正常运行。零序、负序电流可按前述方法整定。该方案的主要问题是组屏接线较复杂，安装单元划分不很清晰。
2.电流用断路器电流。该方案的主要问题是零序、负序电流的整定。由于断路器在正常运行时，两断路器负荷可能分配不均衡，断路器的零序、负序电流已经很大，在这种情况下，零序、负序电流闭锁的方案应该说是不可取的。
按线路（变压器）配置时，三相不一致接点为两断路器的接点串联，电流闭锁自然使用线路（变压器）电流。
比较上面的两种配置方式，各有优缺点。考虑到断路器非全相时，必须停用才能处理，同时考虑二次接线的简洁、清晰，非全相保护以按断路器配置为好，电流闭锁采用断路器电流的有无作为判据。
关键词：电气工程；案例导向；案例分析；继电保护
中图分类号：G643文献标志码：A文章编号：1674-9324（2017）16-0189-02
电气工程课程专业性强，理论基础和课程的承接性要求高。传统的教学模式以“教师为主体，讲授为中心”，学生一味地被动接受，对于专业知识的学习，教学效果收效甚微。改变传统电气工程课程，特别是研究生课程的教学模式，使学生经过短暂学习后，能掌握专业的基本知识，使之具备一定的动手能力，为学生未来工作岗位奠定基础[1]。为了充分调动学生在课堂上的创造性和积极性以及培养学生具备结合实际具体分析和解决问题的能力，教师应该整体把握和指导，将认知、形象思维与抽象思维、教与学巧妙地结合起来，强调学生以主动学习为主，把学习设置到复杂的、有意义的问题情景中，让学生对案例进行详细的分析、解剖和总结[2]。以案例教学为导向的教学模式恰能偶体现这种“学生为主体、以问题为中心”的教学理念[3]。
一、案例教学法
案例教学法是一种以案例为基础的教学法，案例本质上是提出一种教育的两难情境，没有特定的解决之道，而教师于教学中扮演着设计者和激励者的角色，鼓励学生积极参与讨论，不像传统的教学方法，教师是一位很有学问的人，扮演着传授知识者角色。案例教学法有很多优点，如鼓励学员独立思考；案例教学法中的案例是真实存在的，具有很强的综合性；重视双向交流。案例教学法的特点很多。首先，案例教学法鼓励学员独立思考。案例教学是要自己去思考、去创造，使得枯燥乏味变得生动活泼，而且案例教学的稍后阶段是每位学生都要就自己和他人的方案发表见解。在这种经验的交流下，既可取长补短、促进人际交流能力的提高，也可以起到一种激励的效果。其次，案例教学法中的案例是真实存在的，具有很强的综合性。案例所描述的事件大多是真实的，且没有编写者的评论和分析，其案例的真实性决定了案例教学的真实性。而对案例进行分析、解决的过程很是复杂，这要求学生不仅要具备基本的理论知识，而且应需有审时度势、决策果断、权衡应变之能。同时，案例教学的实施，需要学生综合运用各种知识和灵活的技巧来处理。最重要的是，案例教学法重视双向交流。在案例教学中，学员拿到案例后，先要进行消化，再查阅各种他认为有关的理论知识.这在无形中加深了对知识的掌握。熟练掌握这些理论知识后，他还要经过缜密地思考，提出解决问题的方案，能力可得到进一步的升华。同时他的答案随时由教师给以指导，促使教师加深对问题的思考，根据不同学生的不同理解补充新的教学内容。从而双向的教学形式使得教师也需不断的提高自己的教学能力。
二、案例导向分析
下面以继电保护课程为例，分析案例导向教学的几个关键环节。
1.案例的导读。所谓的案例导读，就是编写好上课所要讲授的案例课件，提出一些要求，比如：相关教材的内容、有关知识点、存在的疑问、达到的目的等，让学生在上课听讲案例时，能够更容易的理解知识点，引导学生判断、学习与思考。
2.课堂的研讨。对学生进行引导和启发的基础上，进入课堂研讨。在具体实施的时候，可以通过分小组讨论或全班座谈讨论案例的方式，让学生把不同的想法和观点阐述出来，大家可以在这些观点的比较和思考中，得到启发，从而达到解答案例的目的。
3.理论的升华。对案例的导读和课堂的研讨，教师对案例中所反映的相关理论问题和实际问题，进行重点分析和讲解，并做出理论总结和归纳。由此，可通过实践说明理论，达到理论升华。
4.实践的引申。学生在通过案例教学掌握理论的基础上，让学生根据理论学会举一反三，理解相似知识点。学生把理论运用于实践，对探讨继电保护研究方案有很大帮助，培养学生的动手能力和创新精神。
在以上环节中，第一、二、四个环节是以学生为主体，教师重在引导，第三个环节，教师是主体。在案例分析中，应尽量少给学生提示，充分调动学生自主学习的思维能力，适当鼓励学生深入思考，注重课堂内容的开发性，教师在讲解案例时，应注意运用不同的分析方法，对不同分析结果进行充分验证。
三、案例分析
以中性点经消弧线圈接地系统下电网发生单相接地故障的保护为例，分析案例教学的实施过程。首先，进行案例导读。在编写课件时，先介绍小接地电流系统的分类、小接地电流系统对保护的要求，再通过中性点不接地系统单相接地故障的等效网络图和相量图，分析其发生故障的特点，并提出疑问，如：为什么非故障相电压升高■倍，而零序电压升高为相电压。然后引出中性点经消弧线圈接地电网单相接地故障。接着，进行课堂研讨。通过小组讨论，分析其经消弧线圈接地电网单相接地故障的特点，消弧线圈的作用及消弧线圈的三种补偿方式的优缺点比较，得出最合适的补偿方法。然后，进行理论升华。老师通过对学生的讨论发现，学生对选择消弧线圈的三种补偿方式的理解不够深。因此，需重点讲解消弧线圈的补偿方式，并做出总结：完全补偿从实际运行来看，电感和三相对地电容对50Hz交流产生串联谐振，正常运行时在电源中性点对地之间有电压偏移就会产生串联谐振，线路产生很高的谐振过电压；欠补偿时，当系统运行方式变化时，如某个元件被切除，其电容电流会减小，可能会出现电感电流和电容电流相等而引起的过电压；过补偿时，补偿后的残余电流是电感性的，不会引起串联谐振的过电压问题。最后，进行实践的引申。学生可以用类似的讨论方式，理解其他相似知识点，如距离保护的基本原理和构成。
案例教学在电气工程课程中的应用可以增强教学的趣味性和艺术性，同时调动学生学习的积极性，把“要我学”变为“我要学”。且案例教学在电气工程课程中的应用缩短了教学情境与电网实际情境的差距，有助于培养学生分析问题、解决问题的能力，丰富学生的知识面，可进一步提高学生的综合素质。但在具体实施的过程中还存在一些亟待解决的问题。比如，在教学实践中，案例导向法对的应用给教师提出了新的挑战，教师不仅需具有专业知识以及丰富的交叉学科的相关知识，还必须具备丰富的教学经验、提出问题和解决问题的能力和良好的组织管理能力，并能够在课堂上充分调动学生积极性、控制课堂节奏等技巧。其次，在课堂教学前学生需要花费较大精力查阅资料，教师就需要提供更多的网络资源、图书资源等。此外，目前国内缺乏一套比较完整的评价考核体系来适应教学的需要，因此，以案例教学为导向的教学模式在电气工程教学中的应用尚需进一步探索。我们将在工作中不断充实、完善，提高教学质量。
⒖嘉南祝
[1]高广玲，张沛云.电力系统继电保护工学结合特色课程的建设[J].电气电子教学学报，2011，（04）：130-134.
【论文摘要】基于工作过程的课程开发是当前我国职业教育进行课程改革的方向，本文结合现有的教学条件，以《电力系统继电保护》为例，详细介绍了基于工作过程的课程开发思路，具有很强的可操作性，对其他课程的开发具有一定的参考价值。
《电力系统继电保护》课程是电力系统自动化技术等专业的一门专业核心课程，该课程教学设计中是以培养学生调试、操作及维护等能力为重点，以供配电设备制造和运用需求为逻辑起点，以工作过程为导向，以典型工作任务分析为依据，以真实工作任务为载体，以行业企业共建教学环境为条件，校企合作，培养学生的职业能力和就业竞争力，形成了以学生为中心、教师引导、理论-实践-应用一体化的工学结合教学模式。
1.课程设计的思路
1.1校企共同开发课程
本课程开发的第一步是与行业企业技术人员共同分析岗位需求，确立岗位职业能力与工作过程。
1.1.1与企业生产一线技术人员共同制定课程标准，共建更能贴近和满足实际应用能力需求的能力训练体系；
1.1.2与在企业一线从事电气设备生产、运行、维护的毕业学生进行交流，听取毕业生对本课程建设的反馈意见，以他们的亲身经历和切身体会帮助我们审视以往“电力系统继电保护”课程建设体系中存在的问题，并对实训教学情境的构建提出修改意见。
通过与行业企业的深入交流，确立了以面向电气设备运行维护、电气设备的生产制造、装配等岗位、针对实际工作过程中完成各项工作任务应具备的职业能力，从系统化的学习情境设计入手，确立了以围绕突出学生职业能力培养和职业素质养成这一主线，构建“应用性理论知识讲授＋专项训练＋顶岗实习”三位一体的课程体系改革的建设思路。
1.2课程体系重构
我们按照企业调研－确定职业岗位－确定典型工作任务－确定行动领域－确定学习领域－制定课程标准－设计学习情境等流程，进行课程体系重构。
1.2.1工作岗位调研、分析
经过调研，确定毕业生主要从事电力相关行业企业的电气运行工作对事故进行分析和处理或从事电气安装及检修工作对二次系统的安装和检修工作。
1.2.2典型工作任务分析
经针对所有的工作任务进行归纳分析，确定其典型工作任务如下表。
1.2.3课程目标确定
根据专业人才培养要求，结合国家职业标准，将电气控制知识与电气设备的运行、维护等典型工作任务相结合，确定课程培养目标是：熟悉继电保护系统的构成、功能、保护方式，掌握电力系统继电保护操作、运行、检修、维护等技术要求和技术标准。
1.2.4确定课程标准，设计任务载体
分析整合后课程内容和目标，选择典型真实工作任务为教学载体，按照学生学习认知规律和能力形成特点，设计了8个学习情境，分别为：继电器的调试、二次回路的安装与调试、电容器保护调试、线路保护调试、电力变压器保护调试、母线保护的调试、微机保护调试、保护系统调试，构建了基于工作过程系统化的《电力系统继电保护》课程。
2.教学模式的设计与创新
课程在教学模式的设计上重视学生在学习与实际工作的一致性，有针对性地采取工学交替、任务驱动、项目导向、教室与实践地点一体化等行动导向的教学模式，教学效果有了很大提高。
2.1教室与实践地点一体化
教学地点设在工厂供配电实训室、维修电工实训室、电力系统实训室等校内实训室及企业现场，让学生感受真实的生产环境和企业文化氛围。
2.2采用分散与集中相结合的“教、学、做”一体教学模式
《电力系统继电保护》课程教学围绕8个真实的工作任务展开，各个工作任务学习情境采用“任务驱动”教学方法。工作任务导向的课程教学的标准化教学环节为：明确工作任务要求和能力目标、分析工作任务制定学习计划、学习相关知识确定解决工作任务的方案，模拟职业环境实施完成工作任务、检查工作任务完成的质量、评价整个教学过程。基于工作过程导向的教学组织是以学习过程为中心的教学模式，教师是学习过程的组织者、协调人和引导人，按照“资讯—计划—决策—实施—检查—评价”完整的“行动”方式来组织教学。
2.3教学中做到工学结合
安排学生进企业实习：时间为2周。通过对高低压开关柜装配、调试；变压器绕线、组装等实习实践，加深对电气设备结构的认识，掌握设备安装检修的基本技能，培养学生处理实际问题的能力。
3.多种教学方法的运用
《电力系统继电保护》课程在教学过程中，根据课程内容和学生特点，灵活应用项目教学、案例教学、学生分组讨论等教学方法进行教学，引导学生积极思考、乐于实践，使得教学效果有了很大提高。
3.1项目教学法。以实际的工作任务为目标，整个教学围绕任务的解决展开，突出知识的应用性和能力的培养，引导学生自主学习和思考。充分调动了学生的学习积极性和主动性，有利于训练学生职业态度，有效提高学生的知识应用能力和创新能力。经调查有100%的学生认为这种教学法有助于提高他们操作技能，教学效果好。
3.2引导文法。开放教学资源教学法充分利用CAI课件、教具、实践教学设施等，以学生为主体，教师加以适当的引导，诱发学生按照引导文自主查阅资料，分组讨论交流来分析问题、解决问题的能力，提高学生的综合职业能力。
3.3学生分组讨论法。组织学生分组，以小组为单位完成工作任务，并按照“六步法”（资讯——计划——决策——实施——检查——评价）的过程和方法完成工作任务，培养学生的团队协作精神，在完成工作任务的过程中潜移默化的提高学生知识应用能力和实践动手能力，进一步提高学生学习的主动性和积极性。
3.4案例教学法。将实际案例引入教材、教学体系中，每个重要知识点均与实际应用结合起来，融创新思维培养、团队合作方式、实践案例教学于课程教学中。
结束语
在课程教学改革过程中必须寻求与企业合作，企业生产经营活动和企业文化建设是高职教育教学改革的源泉。基于工作过程导向的高职课程教学改革，将扭转传统学科知识体系统领课程设置的局面，并将成为高等职业教育区别于普通高等教育的显著特点。与此相应，新型课程教学设计的实施需要有一系列强有力的教学资源保障并运用灵活多样的教学方法，这也给任课教师提出了新的课题。
该课程于2010年4月被评选为省级精品课程。
参考文献
[1]朱强;江荧.基于工作过程的课程开发方案研究[J]．中国职业技术教育，2008，(01)．
[2]刘燕，王峰，程航.基于工作过程导向的《发电厂电气部分》课程开发方案[J].高教论坛，2009，(07).
[3]李宁，冯道宁.基于工作过程的项目教学法在组态软件技术课程中的应用[J].广西轻工业，2008，(11).
关键词：高压断路器非全相保护电流闭锁
在220kV及以上电压等级的电网中，普遍采用分相操作的断路器，由于设备质量和操作等原因，运行中可能出现三相断路器动作不一致的异常状态，如何消除这种异常状态，存在不同认识，各系统也有不同做法。下面结合系统和保护的实际运行情况，就装设断路器非全相保护的必要性进行阐述，对当前非全相保护的常见方案进行分析，并对3/2断路器接线的非全相保护的一些问题进行探讨。
1装设非全相保护的必要性
电力系统在运行时，由于各种原因，断路器三相可能断开一相或两相，造成非全相运行。如果系统采用单重或综重方式，在等待重合期间，系统也要处于非全相运行状态。但是，系统非全相运行的时间应有所限制，这是因为：
a.系统要求。当系统处于非全相运行状态时，系统中出现的负序、零序等分量对电气设备产生一定危害。
b.保护要求。由于出现负序、零序等分量，使得系统中的一些保护可能处于启动状态。例如：目前常用的11系列微机线路保护，当系统由全相变为非全相运行时，如果保护突变量元件启动，在判断无故障后，保护程序转入振荡闭锁模块，若该线路零序分量数值大于零序辅助启动元件定值时，程序将处于振荡闭锁状态，超过12s时，保护将报告电流互感器(TA)断线，整套保护中仅余少数保护功能起作用，严重影响保护的可靠性。系统中的负序、零序等分量还可能使一些保护(如零序电流保护)动作跳闸，误断开正常运行的线路。
对于系统采用单重、综重等方式，故障跳闸造成的非全相运行，若重合闸成功，系统自然很快转入全相运行;若重合于故障，断路器三相跳闸，系统也转入全相运行。对这种等待重合的非全相状态，系统中的设备和保护必须予以考虑。例如某些保护段可采取提高定值、加大延时等措施，以躲过重合闸周期。
对于因设备质量、回路等问题造成的非全相状态，情况要复杂一些。例如，断路器偷跳一相，由于断路器位置不对应，重合闸应当启动，将断路器重合，而如果断路器有问题，偷跳相不能重合，该断路器将非全相运行。对这类非全相状态，由设备主保护消除的还不多。仍以11系列微机线路保护为例，如果保护选跳或断路器偷跳后未重合造成的非全相运行，从保护功能上看，可能仅有不灵敏零序段或灵敏零序段保护起作用，而它们还要受到定值和方向元件的制约，也就是说，线路保护本身对此可能无能为力。
因此，综合考虑以上各种因素，应当装设能反映断路器非全相运行状态的非全相保护，作用于跳开已处于不正常状态的断路器。至于目前有些断路器机构箱中有反映断路器三相位置不一致的保护，各地可根据实际情况使用。
2非全相保护的常用方案分析
非全相保护的实现，一般需要反映断路器三相位置不一致的回路，可以采用断路器辅助触点组合实现，也可以采用跳闸位置、合闸位置继电器的接点组合(该接点组合一般由操作箱给出)实现，以下均称之为三相不一致接点。目前，专用非全相保护的常见方案有以下几种。
2.1三相不一致接点直接启动时间继电器
如图1所示，无电流接点时，这种方案与配置在断路器机构箱内的非全相保护类似，比较简单，也能起到应有的保护作用。
华北网在反措实施细则中明确要求“非全相保护应直接用断路器辅助接点作为判据，取消电流判别回路”。但是，由于断路器辅助接点的不可靠性及引入电缆运行环境的影响等因素，运行中发生了多次非全相保护误动的事例。如1997年2月1日，华北小营站2212断路器HWJ的A相，操作箱到断路器的电缆断线，最后导致非全相保护误动。基于运行实践，我们认为该方案的安全性值得怀疑。
2.2三相不一致接点串接零序电流继电器接点后启动时间继电器
如图1所示，该方案与2.1节方案相比，增加了零序电流闭锁判据，安全性有了很大的提高。由于零序电流较易获得，该方案在系统中获得了比较广泛的应用。主要问题是零序电流的整定。目前，河北电网一般按躲过正常负荷下的不平衡电流整定(一次值约为100A)，但是显然地，当线路负荷较小时，非全相保护可能拒动。例如:1999年1月21日河北里县站里章线242断路器，因手跳继电器A相绝缘击穿，造成线路非全相运行，非全相保护拒动，后值班人员手动拉开B相、C相。非全相保护拒动的原因是该线路负荷较小，非全相运行时的零序电流达不到定值(一次值为120A)。该方案的另一问题是，不能用于末端变压器中性点不接地运行的辐射线路，因为当辐射线路非全相运行时，系统中仅出现负序分量，无零序电流流过该线路，这种方案的非全相保护自然要拒动。例如，1998年8月13日河北孙村站孙任线263断路器，在线路故障重合时，因重合闸接点问题，C相未重合，造成非全相运行，但非全相保护拒动，就是因为在当时的系统运行方式下，孙任线单带任东站运行，任东站主变220kV侧中性点未接地运行，263断路器非全相时，线路无零序电流。目前，微机型保护装置中，CSI101/121采用此方案，属于传统非全相保护的微机化产品，三相不一致接点为开关输入量，经内部零序电流判别，延时出口。
2.3三相不一致接点串接负序电流继电器接点后启动时间继电器
该方案与2.2节方案类似，仅电流判别采用负序分量，一般用于负序电流较易获得的情况，例如发电机—变压器组成套保护中。负序电流也可按躲过正常运行时的不平衡电流整定，当负荷较小时，也可能拒动。较2.2节方案优越之处在于可用于末端变压器中性点不接地运行的辐射线路。目前微机型保护装置中，WFBZ—01沿用此方案。
2.4三相位置接点与无流判据组合后启动时间继电器
随着微机型保护装置的发展，非全相保护的电流判据，乃至其构成，均趋于多样化。仅举目前应用比较广泛的LFP—921装置中的非全相保护的构成进行分析。
如图2所示，三相跳闸位置继电器的接点作为开关输入量引入装置，当任一相TWJ动作且无电流时，确认该相断路器在跳开位置，当任一相断路器在跳开位置而三相不全在跳开位置时，若控制开关在合后，则确认为三相不一致，经延时跳闸。
该方案的优点在于适用性广，可应用于各类情况。缺点仍如前述，在负荷较小时，非全相保护可能拒动，但无电流门槛可以整定得较低，灵敏度比零序、负序电流闭锁的方案要高。目前LFP—921装置无电流的门槛固定为0.06In。
综合比较以上几种方案，只采用三相不一致接点的方案简单，但安全性较差，有电流闭锁的方案提高了安全性，但降低了可依赖性。在采用有电流闭锁的方案时，若负荷较小，非全相保护必然拒动，但考虑到此时系统所承受的负序、零序分量必然很小，对系统和保护的运行已无大碍，且在这种情况下，也有相应的灯光信号指示运行值班人员，可以人工处理。因此，非全相保护以有电流闭锁为佳，电流闭锁的定值应考虑系统和保护的承受能力，尽量低一些。
33/2断路器接线的非全相保护
对3/2断路器接线的变电站，非全相保护的配置可以按断路器配置，也可以按线路(变压器)配置。
按断路器配置时，如果采用第2.1节所述的方案，则各断路器均可独立设置。但如前所述，此方案的安全性存在问题，如果增加电流闭锁，无论是零序、负序，均又分2种情况：1）电流用线路电流，即和电流，各断路器三相不一致接点均串联线路的零序(负序)电流继电器接点，中间断路器使用两线路电流继电器的接点并联作为电流判据。此时，若仅某一断路器出现非全相，而另一断路器未同时出现非全相，或两断路器断开相不同时，则仍维持各断路器的正常运行。零序、负序电流可按前述方法整定。该方案的主要问题是组屏接线较复杂，安装单元划分不很清晰。2）电流用断路器电流。该方案的主要问题是零序、负序电流的整定。由于断路器在正常运行时，两断路器负荷可能分配不均衡，断路器的零序、负序电流已经很大，在这种情况下，零序、负序电流闭锁的方案应该说是不可取的。目前比较可行的方案是第2.4节提到的诸如LFP—921非全相保护的采用无流判据的方案。
按线路(变压器)配置时，三相不一致接点为两断路器的接点串联，电流闭锁自然使用线路(变压器)电流。例如河北西柏坡电厂发电机—变压器组的非全相保护，配置在发电机—变压器组成套保护柜中，电流闭锁用发电机—变压器组的负序电流，引入两断路器的串联的三相不一致接点。这种配置方式与按断路器配置使用线路电流闭锁的情况类似。
比较上面的两种配置方式，各有优缺点。考虑到断路器非全相时，必须停用才能处理，同时考虑二次接线的简洁、清晰，非全相保护以按断路器配置为好，电流闭锁采用断路器电流的有无作为判据。
4结语
电力行业贯穿着发电、输电、配电、用电四个环节，涉及到发电厂、输配电网和用户。为了保证电力系统安全可靠经济运行，需要详细分析电网运行特点、选择合理的接线形式、选择满足要求的电气设备、设置各种保护措施等等。“电力工程基础”作为电力电子方向、自动化方向、电机电器方向以及建筑电气方向学生的专业基础课，涉及的内容包含了上述各方面知识。课程教材选用中国电力出版社出版的《电力工程基础》作为该门课程的教材，该教材为电力行业的精品教材，同时配以《电力工程基础学习指导》一书。
1.课程知识涵盖面较广该课程包含了对各类型电厂的全面介绍、各类电气主接线特点与应用、输配电网元件的稳态建模以及潮流与短路计算分析、电气设备的选择、负荷特性分析和保护的设置等。该门课程的内容基本涉及到了电力的各个环节，涵盖了“发电厂电气部分”、“发电厂动力设备”、“电力系统分析”、“电力系统继电保护”等课程的基础先修内容。因为是基础课，与专业课相比，对内容的教学深度需要适度的把握。
2.课程理论性强、内容较抽象该门课程中的内容如输配电网的运行分析、设备的选择和校验、保护的设置和整定都需要进行大量的计算分析，理论性较强，且一环扣一环，相互嵌套，互为作用，如果前修知识点没有理解和掌握，后续知识的学习会更加困难。电力系统的运行特点是无法凭借眼睛直观观察，无论是潮流、电压、损耗、电流等必须通过仪表测量、采集、传输到数据库方能进行分析与统计。设备选择如断路器、隔离开关、电流互感器等设备以及电气主接线的选择等都比较抽象。
3.电力行业快速发展，相应的教学内容需要不断更新电力行业快速发展，技术不断推陈出新，如保护装置、防雷装置、调速装置、接线方式等的不断发展使得课程有些内容需要不断调整。电网的发展如分布式电源的引入、特高压的引入、灵活交流输电系统的引入、电力市场的不断发展等使得电力系统的运行特点与传统电力系统有所差别，为了能让学生跟得上电力技术的发展，课程的相关内容也需不断更新。
二、工程案例教学的引入
电气工程与自动化学院毕业的学生大多从事生产一线的工作，需要具有分析问题和解决问题的能力，需要具有良好的专业素质和实践能力，能从错综复杂的现象中抓住本质，及时、准确地解决工程中遇到的问题。这些技能离不开对电力系统原理和系统性知识的掌握。但单纯地根据课件或教材讲原理，学生难免会觉得乏味、枯燥，而且看不到应用的前景，主动性和积极性都无法提高。因此，在课堂中适当引入工程案例教学，从案例中让学生明白理论同时学会把理论和实际进行结合，老师也从简单的知识传授者与灌输者变成学生的引导者和促进者。“电力工程基础”课程主要知识点引入主要的案例分析如下：
1.水电厂和火电厂的运行如果只是简单根据流程介绍水电厂从水库到尾水管的工作过程或火电厂概括地阐述风、煤、水、蒸汽、烟、尘等系统，则既抽象又显枯燥。如通过案例教学方式，引入实拍的水电或火电教学片，让学生观看一遍，然后针对课件中的相关知识结合教学片中具体过程和实物进行讲解，学生会更容易理解。
2.电气主接线电气主接线需要介绍每种接线方式的优缺点、倒闸操作、图形的绘制等。主接线方式有单母线及改进接线、双母线及改进接线、一台半断路器接线、单元接线、角型接线、桥型接线等多种接线形式。如果一一介绍各种接线，学生不但记不住还很容易混淆。根据收集到的一些电厂和变电站的典型资料，分析具有以上不同接线电厂或变电站特点；再根据变电站的实际特点引入接线方式的分析，从实际到理论，让学生主动归纳各自的优缺点，让书本知识形象和生动起来，在生动中培养学生追索知识的动力；同时，在介绍电厂和变电站接线时也可以引入一些设备的介绍，为后面的设备选择奠定基础。倒闸操作也是相对复杂的，如母线隔离开关相对线路隔离开关“先通后断”或断路器相对隔离开关“后通先断”。学生总觉得特别难以理解，而这个知识点的理解正确与否关乎学生对实际生产的安全操作，对人生的保护。因此，在这个知识点上特地根据实际操作制作了flash工程设备操作程序动画，让学生观察违规操作引起电弧和大面积停电现象，在潜移默化中让学生明白道理，无需复杂的分析。
3.输配电网的运行分析在给学生介绍本章的基本概念后，引入电力工程数字仿真软件PSASP进行电力元件的稳态建模、潮流计算、短路电流计算。为了让学生便于理解，仅选取5节点系统和无穷大系统作为演示，演示潮流计算、短路计算和暂稳分析。通过PSASP良好的人机交互界面，曲线阅览室等让学生直观而形象地理解实际的潮流计算和短路计算结果。当然，演示过程中需要插入原理性的分析，通过改变元件参数、电压水平等观察计算结果的变化，巧妙引入电网运行分析原理，避免公式的大量直接推导，让学生的兴趣和积极性得以提高，主动去探索，由“教为中心”过渡到“学为中心”。
4.继电保护和防雷保护继电保护在“电力工程基础”这门课中主要讲三段式保护。三段式保护包括动作电流的整定、动作时间的整定、灵敏度的校验等，分析起来较为复杂，而且保护之间的相互配合用语言来描述反而让学生容易混淆。只能通过软件模拟实现工程实际的典型三段式保护的整定和动作案例，分析不同地点短路时保护的动作与配合、不同线路参数和短路方式对保护灵敏度的影响。防雷保护则可以从生产实际中引入案例，如变电站、电厂等。
三、结束语
热门推荐