电力系统继电保护课程教学大纲

电力系统继电保护课程教学大纲课程中文名称：电力系统继电保护课程英文名称：PowerSystemProtectionRelaying课程编号：204T0106学分：3学时：48先修课程：高等数学、大学物理、电路原理、电机学、电力系统分析、发电厂电气部分、电力系统信号分析与处理适用专业：电气工程及其自动化课程类别：专业核心课程/必修使用教材：电力系统继电保护.张保会尹项根.中国电力出版社，2010，第2版开课单位：电气与新能源学院课程简介：电力系统继电保护作为电力系统“三道防线”第一道防线，肩负着电力系统安全稳定运行的重要责任，也是电气工程学科核心课程。针对不同电压等级电力系统发生的故障，课程采用故障特征分析-基本原理-实现技术-相关知识多层次讲授方法，剖析常用的继电保护原理和技术。一、课程性质本课程是电气工程及其自动化专业必修的核心课程。本课程主要介绍继电保护装置的基本原理、配置原则、整定计算方法和继电保护基本原理在数字式保护装置中的基本实现方法。本课程涉及多门理论基础课程和专业核心课程的综合运用，具有浓厚的工程实际应用背景。二、课程目标：课程目标1：通过本课程学习，强化学生的“四个自信”，帮助学生初步掌握科学的方法论和认识论，塑造学生正确的世界观、人生观和价值观。课程目标2：通过本课程学习，掌握电力系统继电保护基础知识，能够针对电力系统不同一次设备故障，分析其故障特征和应配置的继电保护原理。课程目标3：通过本课程学习，能利用电力系统继电保护的专业知识解决电力系统专业工程问题，通过电力系统短路计算与不同电压等级需求，比较继电保护原理，实现继电保护定值整定计算。课程目标4：通过本课程学习，能够针对电力系统复杂工程问题，提出应用不同保护原理的实现方案，并能够通过文献阅读、专题研讨、仿真验证等手段分析可行性或寻求可替代的解决方案。课程目标5：通过本课程学习，能够针对电力系统继电保护工程设计与装置开发的特定需求，基于电力系统继电保护四性原则，完成保护配置、保护元件设计和二次系统设计，并体现创新意识。三、课程目标对毕业要求的支撑关系毕业要求毕业要求指标点课程目标对毕业要求的支撑关系1.工程知识1.4能够将数学、自然科学、工程科学的知识和数学模型方法用于电力系统专业工程问题解决方案的比较与综合。课程目标1课程目标32.问题分析2.3能认识到解决电力系统工程问题有多种方案可选择，会通过文献研究寻求可替代的解决方案。课程目标1课程目标43.设计/开发解决方案3.2能够针对电力系统工程设计与产品开发的特定需求，完成元件和系统的设计，在设计中体现创新意识。课程目标1课程目标5四、教学内容及要求第一章绪论1.教学内容（1）电力系统的正常、不正常工作状态及故障状态；（2）继电保护基本原理及其组成；（3）对继电保护的基本要求；（4）继电保护的发展简史。2.重点难点：电力系统继电保护“四性”原则以及四性间的矛盾与统一。3.课程思政融入点：新中国成立以来电力系统继电保护发展以及引领世界保护原理的案例，并结合基于中国芯的保护装置国产化进程，培养科学创新意识，厚植爱国主义情怀，解决国家重大工程问题。4.考核要点：（1）继电保护基本原理及其组成；（2）继电保护基本要求。5.教学方法：基于雨课堂+学堂在线的线上线下混合式教学。6.作业安排：教材本章习题1.2、1.3、1.5、1.9第二章电网的电流保护1.教学内容：（1）单侧电源网络相间短路的电流保护；（2）双侧电源网络相间短路的方向性电流保护；（3）中性点直接地电网中接地短路的零序电流及方向保护；（4）中性点非直接接地电网中单相接地故障保护。2.重点难点：三段式电流保护原理与整定计算；分支系数的定义和计算；零序电流分布特征。3.课程思政融入点：中性点非直接接地系统故障选线难点分析与当前我国专家研究成果，培养学生科研自信和爱国情怀，培养学生求真务实精神、工程伦理意识。4.考核要点：（1）返回系数概念；（2）电流保护的接线方式；（3）三段式电流保护配置和整定计算；（4）功率方向元件电压死区；（5）中性点非直接接地系统单相接地故障特征。5.教学方法：基于雨课堂+学堂在线的线上线下混合式教学。6.作业安排：教材本章习题2.5、2.6、2.7、2.10、2.11、2.12、2.17、2.23、2.24第三章电网距离保护1.教学内容：（1）距离保护的基本原理与构成；（2）阻抗继电器及其动作特性；（3）阻抗继电器的实现方法；（4）距离保护的整定计算与对距离保护的评价；（5）距离保护的振荡闭锁；（6）故障类型判别和故障选相；（7）距离保护特殊问题的分析；（8）工频故障分量距离保护。2.重点难点：阻抗继电器的动作特性和动作方程；系统振荡对距离保护的影响；三段式距离保护的整定计算。3.课程思政融入点：从工频故障分量距离保护原理，介绍世界首创继电保护理论上的重大突破，培养敢于创新，敢于对比，敢于说不的科学精神。4.考核要点：（1）阻抗继电器接线方式；（2）阻抗继电器的动作特性和动作方程；（3）三段式距离保护整定计算；（4）振荡下距离保护闭锁措施。5.教学方法：基于雨课堂+学堂在线的线上线下混合式教学。6.作业安排：教材本章习题3.3、3.5、3.11、3.21+计算题1道（整定计算）+分析题1道（根据动作特性推导动作方程）第四章输电线纵联保护1.教学内容：（1）输电线路纵联保护概述；（2）输电线路纵联保护两侧信息的交换；（3）方向比较式纵联保护；（4）纵联电流差动保护。2.重点难点：方向纵联保护实现方式；纵联电流差动保护原理与整定。3.课程思政融入点：从电压等级对继电保护要求不同，阐述我国特高压工程，了解大国重器、培养工匠精神。4.考核要点：（1）常用纵联通道类型；（2）闭锁式/允许式方向纵联保护原理与实现方式；（3）纵联电流差动保护工作原理和制动特性；（4）相位差动保护闭锁角整定原则。5.教学方法：基于雨课堂+学堂在线的线上线下混合式教学。6.作业安排：教材本章习题4.4、4.5、4.6、4.11、4.20第五章自动重合闸1.教学内容（1）自动重合闸的作用及对它的基本要求；（2）输电线路三相一次自动重合闸；（3）高压输电线路的单相自动重合闸；（4）高压输电线路综合重合闸。2.重点难点：重合闸最小时间整定；检同期和检电压；后加速保护原理。3.课程思政融入点：从新能源接入系统对重合闸的影响分析，基于树立能源危机意识，又要培养学生的科学探索精神、专业素养和创新精神。4.考核要点：（1）自动重合闸的作用；（2）自动重合闸动作时限整定计算原则；（3）自动重合闸检同期和检电压配合关系；（4）重合闸前加速和后加速保护；（5）潜供电流对重合闸的影响。5.教学方法：基于雨课堂+学堂在线的线上线下混合式教学。6.作业安排：教材本章习题5.1、5.5、5.12、5.13第六章电力变压器保护1.教学内容（1）电力变压器的故障类型和不正常工作状；（2）变压器的纵差动保护；（3）变压器的励磁涌流及鉴别方法；（4）变压器相间短路的后备保护；（5）变压器接地短路的后备保护；（6）变压器保护配置原则。2.重点难点：变压器的纵差动保护及其不平衡电流分析；励磁涌流识别。3.课程思政融入点：大型变压器励磁涌流整定困难，工程中存在误动，引入上述实际案例，培养学生的科学精神、专业素养、求真务实精神。4.考核要点：（1）变压器的故障类型和保护配置；（2）变压器的纵差动保护及其不平衡电流分析；（3）变压器励磁涌流鉴别方法；（4）变压器后备保护原理；（5）非电气量保护。5.教学方法：基于雨课堂+学堂在线的线上线下混合式教学。6.作业安排：教材本章习题6.7、6.10+分析题1道（变压器典型保护配置原则）第七章发电机保护1.教学内容：（1）发电机的故障、不正常运行状态；（2）发电机定子绕组短路故障的保护；（3）发电机定子绕组单相接地保护。2.重点难点：发电机纵差保护原理和整定原则；100%定子接地保护工作原理。3.课程思政融入点：从发电机类型不同，阐述我国三峡工程，了解大国重器、培养工匠精神。4.考核要点：（1）发电机的故障类型和保护配置；（2）纵差保护与横差保护工作原理和整定原则；（3）基于零序电压和三次谐波电压的定子绕组单相接地保护工作原理。5.教学方法：基于雨课堂+学堂在线的线上线下混合式教学。6.作业安排：教材本章习题7.1、7.6、7.8第八章母线保护1.教学内容：（1）母线故障和装设母线保护基本原则；（2）母线差动保护基本原理；（3）母线保护的特殊问题及其对策；（4）断路器失灵保护简介。2.重点难点：母线差动保护原理；断路器失灵保护原理。3.课程思政融入点：引入微机母线保护应用案例，培养学生的科学精神、求真务实精神、工程伦理意识。4.考核要点：（1）母线保护配置原则；（2）比率制动式母线差动保护的基本判据和整定原则；（3）断路器失灵保护的工作原理和动作逻辑。5.教学方法：基于雨课堂+学堂在线的线上线下混合式教学。6.作业安排：教材本章习题8.1、8.4、8.6章节教学内容学时分配支撑的课程目标讲课实验实践第一章绪论41、2第二章电网的电流保护121、2、3、4、5第三章电网距离保护101、2、3、4、5第四章输电线纵联保护41、2、4、5第五章自动重合闸41、2、4、5第六章电力变压器保护61、2、4、5第七章发电机保护41、2、4第八章母线保护41、2、4、5五、教学内容对课程目标的支撑关系六、考核方式及成绩评定标准1.课程考核方式：闭卷考试占60%，平时成绩占40%。平时成绩包括课堂表现15%、课程作业10%、课外大作业15%，其中课外大作业可以采取线上学习完成或者线下报告完成。（若期末考试闭卷考试卷面成绩≤40分，则平时成绩不计入最后总考核成绩）支撑毕业要求课程目标考核与评价方式合计平时成绩（40%）期末考试（60%）课堂表现(15%)课程作业(10%)课外大作业(15%)闭卷考试课程目标155课程目标253338指标点1.4课程目标3101222指标点2.3课程目标415924指标点3.2课程目标55611总分占比%40601002.课程考核评分标准课程目标考核要求评分标准高于预期达到预期低于预期优秀良好合格不合格1.通过本课程学习，强化学生的“四个自信”，帮助学生初步掌握科学的方法论和认识论，塑造学生正确的世界观、人生观和价值观。（5分）课堂表现543<32.掌握电力系统继电保护基础知识，能够针对电力系统不同一次设备故障，分析其故障特征，继电保护。（38分）课堂表现课程考试35-3831-3422-30<223.能利用电力系统继电保护的专业知识解决电力系统专业工程问题，通过电力系统短路计算与不同电压等级需求，比较继电保护原理，实现继电保护定值整定计算。（22分）课程作业课外大作业课程考试19-2216-1813-15<134.能够针对电力系统复杂工程问题，提出应用不同保护原理的实现方案，并能够通过文献阅读、专题研讨、仿真验证等手段分析可行性或寻求可替代的解决方案。（24分）课堂表现课程作业课外大作