《電力系統(tǒng)繼電保護》課程教學(xué)大綱

《電力系統(tǒng)繼電保護》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱電力系統(tǒng)繼電保護PowerSystemRelaying課程編碼CNE321321030開課院部新能源學(xué)院課程團隊電力繼電保護課程組學(xué)分3.0課內(nèi)學(xué)時48講授48實驗0上機0實踐0課外學(xué)時48適用專業(yè)電氣工程及其自動化授課語言中文先修課程電力工程基礎(chǔ)、電力系統(tǒng)分析課程簡介（限選）本課程主要介紹電力系統(tǒng)繼電保護裝置的總體要求，三段式電流保護、距離保護和縱聯(lián)保護的原理及應(yīng)用特點，重合閘自動裝置的分類及工作要求，重點分析不同故障情況對各類保護裝置性能的影響及解決方法，初步學(xué)習(xí)微機保護的硬件結(jié)構(gòu)及不同原理的算法實現(xiàn)。通過學(xué)習(xí)使學(xué)生深刻理解電力系統(tǒng)中各種類型保護繼電器的工作原理與重要性。通過本課程的學(xué)習(xí)，進一步幫助本科生鞏固電力系統(tǒng)相關(guān)知識，使本科生了解電力系統(tǒng)保護裝置的設(shè)計與開發(fā)的基本方法，同時為學(xué)生進入高層次學(xué)習(xí)打下良好的理論基礎(chǔ)。Thiscoursemainlyintroducesthegeneralrequirementsofpowersystemrelayprotectionandtheprincipleandapplicationfeaturesofthreestepsovercurrentprotection,distanceprotectionandpilotprotection.Thecategoriesandrequirementsofautorecloserarealsotalked.Theinfluencestodifferentkindsofprotectiondevicesandsolutionswhendifferentfaultsoccurareemphaticallyanalyzed.Thehardwarestructureandalgorithmbasedonvarioustheoriesisprimarilylearned.Theoperatingprincipleandsignificanceofvariouskindsofprotectionrelayinpowersystemisdeeplyunderstoodbystudentsthroughcourselearning.Ithelpsundergraduatetoacquirerelativeknowledgeofpowersystemfirmlyandcomprehendthebasicmethodofdesignmentanddevelopmentofprotectiondeviceinpowersystemprotection.Meanwhilethetheoreticalfoundationislaidforstudent'shighlevellearning.負責(zé)人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標序號代號課程目標OBE畢業(yè)要求指標點任務(wù)自選1M1目標1：將電力工程和電力系統(tǒng)分析先行課程中學(xué)習(xí)的知識與工程實踐的具體要求緊密的聯(lián)系起來，初步掌握基于故障特征分析及提取的各種電力系統(tǒng)保護裝置的開發(fā)方法，幫助學(xué)生認識到專業(yè)課程內(nèi)容的設(shè)置與學(xué)習(xí)與電氣相關(guān)的技術(shù)標準、知識產(chǎn)權(quán)、產(chǎn)業(yè)政策和法律法規(guī)之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)。是2M2目標2：針對不斷發(fā)展的電力系統(tǒng)出現(xiàn)的復(fù)雜工程問題，學(xué)生要根據(jù)對相應(yīng)先行課程理論的融合，依據(jù)特定問題的獨特化故障特征，能夠制定可行的保護策略并掌握相應(yīng)的裝置開發(fā)方法，基于電氣工程相關(guān)背景知識進行合理分析，評價電氣工程實踐和復(fù)雜工程問題解決方案對社會、健康、安全、法律以及文化的影響，通過電力系統(tǒng)保護發(fā)展歷史的介紹，以及安排學(xué)生對停電事故等相關(guān)內(nèi)容的自主學(xué)習(xí)與討論，使其理解應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任。是三、課程內(nèi)容序號章節(jié)號標題課程內(nèi)容/重難點支撐課程目標課內(nèi)學(xué)時教學(xué)方式課外學(xué)時課外環(huán)節(jié)1第1章第1章緒論本章重點難點：電力系統(tǒng)繼電保護的任務(wù)、基本原理、繼電保護的選擇性和靈敏性校驗////21.11.1電力系統(tǒng)工作狀態(tài)、繼電保護裝置的功能結(jié)構(gòu)及基本要求工作狀態(tài)的劃分、繼電保護的基本原理及性能分析M11講授/討論2作業(yè)/自學(xué)3第2章第2章電網(wǎng)的電流保護本章重點難點：繼電器特性、相間短路的三段式電流保護的工作原理、整定計算原則及接線方式、功率方向元件的工作原理、動作特性及接線方式；中性點直接接地電網(wǎng)中接地短路的零序電流保護及零序方向電流保護的工作原理、整定計算原則、零序功率方向元件的工作原理和中性點非直接接地電網(wǎng)中單相接地的特點及保護方案////42.12.1相間短路的電流保護三段式保護原理、電流保護接線、方向功率繼電器工作原理及性能分析M13講授/討論5作業(yè)/自學(xué)52.22.2接地故障的保護中性點接地分類、三段式零序電流保護的整定、中性點非直接接地系統(tǒng)中單相接地故障特征及保護方式M1,M22.5講授/討論3作業(yè)/自學(xué)/報告6第3章第3章電網(wǎng)的距離保護本章重點難點：距離保護的基本原理、阻抗繼電器的動作特性、方向阻抗繼電器消除死區(qū)的方法、距離保護的整定計算及影響距離保護正確動作的因素和防止辦法、距離保護的振蕩閉鎖及特殊問題的分析和工頻變化量距離保護////73.13.1距離保護的基本原理與構(gòu)成距離保護的原理及優(yōu)勢M12講授/討論2.5作業(yè)/自學(xué)83.23.2阻抗繼電器動作特性分析及實現(xiàn)方法阻抗繼電器的分類、比幅式和比相式阻抗繼電器的原理分析M13講授/討論2.5作業(yè)/自學(xué)93.33.3距離保護的整定計算與對距離保護的評價三段式距離保護的整定原則、分支系數(shù)對距離保護整定的影響及解決方法M1,M22講授/討論2.5作業(yè)/自學(xué)103.43.4距離保護的護特殊問題振蕩閉鎖的概念、振蕩、過度電阻、串補電容及非工頻電氣分量對保護性能的影響及應(yīng)對措施M1,M22小組討論2.5研討報告11第4章第4章輸電線路縱聯(lián)保護本章重點難點：輸電線路縱聯(lián)保護、縱差保護和方向高頻保護的基本原理、縱聯(lián)電流相位差動保護的動作特性與相繼動作////124.14.1輸電線路縱聯(lián)保護縱聯(lián)保護的原理、縱聯(lián)保護裝置的構(gòu)成及兩側(cè)信息的交換原則M12講授/討論2.5作業(yè)/自學(xué)134.24.2縱聯(lián)保護的類型方向比較式縱聯(lián)保護、縱聯(lián)電流差動保護及影響縱聯(lián)保護的因素M1,M22講授/討論2.5作業(yè)/自學(xué)14第5章第5章自動重合閘本章重點難點：重合閘裝置的意義、與保護配合的原則////155.15.1自動重合閘的分類及性能特點輸電線路的三相一次自動重合閘、高壓輸電線路的單相自動重合閘、綜合重合閘M1,M22講授/討論2作業(yè)/自學(xué)/報告16第6章第6章電力變壓器保護本章重點難點：電力變壓器保護配置、縱差保護的原理、不平衡電流的產(chǎn)生及消除辦法、變壓器后備保護、比率制動的差動保護////176.16.1電力變壓器的保護電力變壓器工作狀態(tài)類型、變壓器差動保護原理、電力變壓器保護接線變比的選擇M12講授/討論1.5作業(yè)/自學(xué)186.26.2變壓器縱差動保護變壓器縱差動保護原理、引起變壓器差動保護不平衡電流的原因分析、減小不平衡電流的方法、比率制動式的變壓器差動保護原理與性能分析M13講授/討論1.5作業(yè)/自學(xué)196.36.3變壓器的勵磁涌流及鑒別方法單相變壓器和三相變壓器勵磁涌流的特征、防止勵磁涌流引起變壓器縱差動保護誤動的方法M1,M23講授/討論1.5作業(yè)/自學(xué)206.46.4變壓器的后備保護變壓器相間短路、變壓器接地短路的后備保護M1,M21小組討論1.5研討報告216.56.5變壓器零序電流差動保護簡介及變壓器保護配置原則變壓器零序電流差動保護簡介及變壓器保護配置原則M1,M21講授/討論1.5作業(yè)/自學(xué)22第7章第7章發(fā)電機保護本章重點難點：發(fā)電機的繼電保護配置、縱差保護、匝間短路的橫差保護////237.17.1發(fā)電機的工作狀態(tài)及定子繞組短路故障的保護發(fā)電機工作狀態(tài)類型、發(fā)電機定子繞組短路故障的特點、比率制動式縱差動保護、發(fā)電機橫差動保護M1,M21.5講授/討論1作業(yè)/自學(xué)24第8章第8章母線保護本章重點難點：母線保護的基本原理和雙母線保護的方式及母線保護的特殊問題////258.18.1母線故障和裝設(shè)母線保護基本原則母線故障和裝設(shè)母線保護基本原則M12講授/討論1作業(yè)/自學(xué)268.28.2不同原理的母線差動保護單母線完全電流母線差動保護、高阻抗母線差動保護、具有比率制動特性的中阻抗母線差動保護、元件固定連接的雙母線電流差動保護、母聯(lián)電流比相式母線差動保護、母線保護的特殊問題及其對策M1,M23講授/討論1作業(yè)/自學(xué)27第9章第9章數(shù)字式繼電保護技術(shù)基礎(chǔ)本章重點難點：微機保護的硬件組成框架；常用的微機保護數(shù)字濾波方法；微機保護特征量計算方法；微機保護軟件程序流程。////289.19.1數(shù)字式保護裝置硬件原理概述微機保護裝置的基本構(gòu)成環(huán)節(jié)、作用與工作特點，以及與常規(guī)微機測控裝置的區(qū)別。M11講授/討論2作業(yè)/自學(xué)299.29.2數(shù)字式保護的數(shù)據(jù)采集與數(shù)字濾波微機保護數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)構(gòu)成環(huán)節(jié)：包括電壓、電流形成回路，模擬低通濾波電路，采樣保持器及其工作原理，模數(shù)轉(zhuǎn)換器及其工作原理，光電耦合器件的作用及應(yīng)用，開關(guān)量輸入、輸出回路。講解微機保護常用數(shù)字濾波器，包括差分濾波器、加法濾波器、積分濾波器以及加減濾波器。M14講授/討論2作業(yè)/自學(xué)309.39.3數(shù)字式保護的特征量算法基于正弦函數(shù)模型的算法，包括最大絕對值算法，半周絕對值積分算法，一階導(dǎo)數(shù)算法以及采樣值乘積算法；介紹基于周期函數(shù)模型的算法，以及周期函數(shù)的傅立葉級數(shù)及各次諧波的關(guān)系。講解微機保護的基本功能計算，包括比相算法，濾序算法，頻率算法；微機保護中的復(fù)數(shù)求模值方法、故障分量的特點及保護啟動元件。M1,M22講授/討論2作業(yè)/自學(xué)319.49.4數(shù)字式保護的基本動作判據(jù)的算法介紹歐姆式阻抗元件的動作特性及其實現(xiàn)，故障分量阻抗元件，以及以零序電流為極化量的電抗元件。M1,M21小組討論2.5研討報告329.59.5數(shù)字式保護裝置的軟件構(gòu)成講解微機距離保護，微機發(fā)電機保護、變壓器保護以及母線保護軟件實現(xiàn)方法。M1,M22講授/討論2作業(yè)/自學(xué)四、考核方式序號考核環(huán)節(jié)操作細節(jié)總評占比1專題研討1.分別開展繼電保護發(fā)展史、全球重大停電事故分析、繼電保護典型故障分析三個專題研討。2.成績采用百分制，根據(jù)實驗完成情況評分。3.學(xué)生三人左右一組，通過運用繼電保護的知識和文獻查閱，明確復(fù)雜工程問題，找出多種解決方案，通過影響因素的分析得到相應(yīng)的結(jié)論，撰寫報告，制作PPT與同學(xué)和老師進行研討。15%2平時作業(yè)1.每周布置2~3道題目，平均每次課1道題以上。2.成績采用百分制，根據(jù)作業(yè)完成準確性、是否按時上交、是否獨立完成評分。3.考核學(xué)生對電力系統(tǒng)繼電保護基本知識的掌握能力，學(xué)生綜合運用所學(xué)知識分析問題、解決問題的能力題型主要有作圖、分析和計算題。5%3期末考試1.閉卷考試，成績采用百分制，卷面成績總分100分。3.主要考核學(xué)生對電力拖動自動控制系統(tǒng)基本知識的掌握能力，學(xué)生綜合運用所學(xué)知識分析問題、解決問題的能力，題型主要有簡答題、作圖題、分析題、計算題等。70%4課堂討論1.每節(jié)課隨機提問上節(jié)課知識及本節(jié)課程知識點，平均每次課1道題以上。2.成績采用百分制，根據(jù)學(xué)生上課精神狀態(tài)以及課堂討論情況回答情況、完成評分。3.考核學(xué)生階段內(nèi)，對電力系統(tǒng)繼電保護課堂知識的掌握能力，語言表達能力以及團隊協(xié)作能力。5%5考勤隨機點名、刷卡點名等5%五、評分細則序號課程目標考核環(huán)節(jié)大致占比評分等級1M1專題研討15%A-閱讀文獻9篇以上，找出3種以上的解決方案，并能清晰地描述各方案。不同解決方案對比分析清楚，歸納全面正確，結(jié)論正確。報告撰寫符合規(guī)范，表述內(nèi)容層次分明，主題明確。敘述清楚、邏輯性強，回答問題完全正確，思路清晰。B-閱讀文獻7篇以上，找出3種解決方案，并能較清晰地描述各方案。不同解決方案對比分析較清楚，歸納全面，結(jié)論正確。報告撰寫符合規(guī)范，表述內(nèi)容層次較分明，主題較明確。敘述清楚、邏輯性強，回答問題較正確，思路較清晰。C-閱讀文獻5篇以上，找出2種解決方案，并能較清晰地描述各方案。對不同解決方案進行對比分析，對分析結(jié)果進行歸納總結(jié)報告撰寫基本符合規(guī)范，表述內(nèi)容有一定層次，主題基本明確。敘述基本清楚、邏輯性一般，回答問題基本正確，思路基本清晰。D-閱讀文獻3篇以下，沒有找出2種解決方案。沒有對不同的方案進行對比分析，沒有歸納總結(jié)。報告撰寫不合規(guī)范，表述內(nèi)容欠清晰，主題不明確。敘述含糊、邏輯性差，回答問題錯誤，思路不清晰。2M1平時作業(yè)5%A-獨立思考、按時完成，作圖規(guī)范，解題思路清晰、步驟完整、格式合理、答案準確。B-獨立思考、按時完成，作圖比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式合理、答案準確。C-獨立思考、按時完成，作圖比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式比較合理、答案準確。D-作業(yè)抄襲，未能按時完成，作圖不規(guī)范，解題思路混亂3M