《电力系统继电保护》教学大纲
课程编号：01012212*
课程名称：电力系统继电保护
英文名称：Power system relay protection
学 时：48学时
学 分：3
课程性质：专业核心课
适用对象：电气工程及其自动化
开设学期：6
先修课程：《电路》、《电机学》、《电力系统暂态分析》、《发电厂电气部分》等
后续课程：《电力系统自动化》、《二次回路》、《继电保护设计与整定计算》等
开课单位：皇冠9393体育平台
所属模块：运维与检修能力模块
一、课程描述
《电力系统继电保护》是电气工程及其自动化专业的专业核心课程。通过本课程的学习，使学生系统掌握输电线路保护、变压器保护、发电机保护和母线保护的基本原理和基本分析方法；初步具有为各种电气设备配置保护，进行保护整定计算，分析影响保护正确动作的因素和分析保护动作情况的能力。能够初步分析电力系统中电气设备出现故障和异常运行状况，继电保护动作情况的具体工程问题，并初步具备综合运用继电保护基本知识，设计电气设备保护配置方案的能力。本课程除了学习专业知识外，还通过课内项目培养学生解决复杂工程问题的能力，学生团队合作、沟通交流的能力。
二、课程教学目标
课程目标1（LO1）：掌握电力系统继电保护的基础知识，基本原理，具备应用保护原理和整定计算原则，对简单电力网络进行保护整定计算的能力，并根据计算结果判断保护动作情况，对保护性能进行比较、评价和优化。（支撑毕业要求1.4）
课程目标2（LO2）：应用保护原理，考虑各种影响因素，能够为电气设备选择正确的保护类型，包括主保护、后备保护、异常运行保护等，并能在电气设备故障时提出保护正确动作的解决方案，论证继电保护解决方案的合理性。 （支撑毕业要求2.4）
课程目标3（LO3）：能够为电气设备设计保护方案，包括保护配置、选择接线方式、确定整定方法，分析保护动作过程和动作结果，分析影响保护正确动作的因素及减小影响的方法，对复杂电气工程问题进行需求分析。（支撑毕业要求3.1）
课程目标4（LO4）：设计电气设备保护方案，结合课程项目设计说明书和PPT汇报交流等方式阐明设计思路、设计原理，准确表达自己的观点，能够与他人共同合作解决设计遇到的问题。（支撑毕业要求10.1）
三、课程教学目标与毕业要求的对应关系
毕业要求 | 毕业要求指标点具体内容 | 课程目标 |
毕业要求1.4 【工程知识】 | 掌握电气工程专业知识，并能够应用知识和恰当选择数学模型对电气工程问题解决方案进行比较、评价和优化。 | LO1 |
毕业要求2.4 【问题分析】 | 能够运用电气工程基本原理，分析电气工程领域复杂工程问题影响因素，论证解决方案的合理性 | LO2 |
毕业要求3.1 【设计/开发解决方案】 | 掌握设计电气工程系统方案的基本流程、基本方法和技术，能够根据具体的工程技术条件和影响因素，对复杂电气工程问题进行需求分析。 | LO3 |
毕业要求10.1 【沟通】 | 能够就复杂电气工程问题，以口头、文稿、图表等方式，与业界同行和社会公众进行沟通交流。 | LO4 |
四、教学内容、重难点和课时安排
内容一：继电保护基础知识 [4学时]（LO1）
1．继电保护的任务、组成及基本要求
2．了解电流、电压互感器、继电器作用。
电流互感器极性规定原则，10%误差曲线定义及使用方法；
电磁型继电器的结构、工作原理、各有关参数的意义。
内容二：输电线路阶段式电流保护 [ 12学时]（LO1& LO2）
1. 三段式电流保护的工作原理，整定计算，接线方式，应用四个性质对三段保护比较、评价※
2. 方向元件作用、基本原理，分析其动作行为，分析其在双电源网络中的应用；
3. 单相接地时大接地系统和小接地系统零序分量特点；了解接地保护的原理。
4. 结和简单电力网络案例，使学生应用以上保护原理，计算保护定值、分析评价各保护动作情况、针对故障点的位置论证保护动作的合理性。
内容三：中高压输电线路保护 [ 16学时]（LO1&LO2& LO3）
1． 输电线路距离保护
1）使学生掌握距离保护原理，阻抗继电器的动作特性，接线方式；
2）学会分析电力系统振荡时电压、电流、测量阻抗的变化规律，了解振荡闭锁的措施；※
3）学会有分支线、过渡电阻时测量阻抗的计算方法，分析其对距离保护Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和各种动作特性阻抗继电器的影响；
4）能对输电线路距离保护进行整定计算，根据计算结果分析动作过程。※
2． 输电线路纵联保护
1）了解输电线路纵联保护两侧信息的交换方式；
2）掌握纵联差动保护的基本原理，能够应用原理图中电流分布，差动电流计算公式，及文字表达的方式分析各种故障时，差动保护动作情况。※
3）掌握闭锁式方向高频保护和相差高频保护工作原理，能够应用保护原理分析保护区内、区外故障时，各个保护的动作过程。※
内容四 ：元件保护 [14学时]（LO2& LO3& LO4）
1． 变压器保护
1）掌握变压器故障及不正常运行情况，并为其配置保护；
2）了解瓦斯保护的原理，掌握其保护范围及保护类型；
3）通过对比输电线路与变压器纵联差动保护的区别，分析变压器差动保护的影响因素，不平衡电流产生原因，特点及减小措施；※
4）评价对比变压器各种相间后备保护提高灵敏性的方法，；
5) 根据变压器的接地方式为其装设接地保护，选择装设位置和需测量的电气量。
6）结合工程案例，设计变压器保护，针对具体故障类型，选择不同的故障位置，分析各保护的动作情况。
2． 发电机保护
1）掌握发电机故障及不正常运行情况，并为其配置保护；※
2）了解发电机主保护构成原理，及适用范围；
3． 母线保护
掌握单母线和双母线保护的基本原理，分析不同位置故障时，母线差动保护电流分布，保护动作过程。※
五、课程教学方法
1. 采用多媒体课件、利用网络教学资源和传统教学相结合进行教学。
2. 通过案例教学，强调反应工程理论思维方法的建立和应用。
3. 组织讨论活动，互联网线上设置专题讨论，让学生自由发言，通过教材文献查阅，分析研究，提出解决方案和个人见解。
4. 学生自主合作完成设计课程项目任务，针对简单电力网络和电气设备提出设计课题，包括选题、分组、制定计划、整定计算、分析总结等。培养学生设计能力、文字、口头表达能力、沟通能力、持续学习等基本工程素养。
5. 教学方法与课程目标的对应关系
教学方法 | 周数 | LO1 | LO2 | LO3 | LO4 |
课堂讲授 | 1-7 | √ | √ | √ | |
课程讨论 | 3-8 | √ | √ | √ | √ |
课堂展示 | 8 | | | √ | √ |
随堂测验 | 1-7 | √ | √ | √ | |
六、课程教学评价方法
总评成绩构成（100%）=日常考核（10%）+课程项目（20%）+阶段测试（10%）+作业（10%）+期末考试（50%）
课程目标 | 考核与评价方式及成绩比例（%） | 成绩 比例% |
作业 | 日常考核 | 阶段测试 | 课程项目 | 期末考试 |
LO1 | 2 | 3 | 5 | | 20 | 30 |
LO2 | 5 | 5 | 5 | | 10 | 25 |
LO3 | 3 | 2 | | | 20 | 25 |
LO4 | | | | 20 | | 20 |
合计 | 10 | 10 | 10 | 20 | 50 | 100 |
1.作业占总成绩10%，考核标准见如下：
权重 | 课程目标 | 作业评分标准 |
90-100分 | 80-90分 | 70-80分 | 60-70分 | 0-50分 |
三段电流保护 （权重2%） | LO1 | 能按照提交时间完成，作业内容完整，保护配置方案设计合理，整定计算准确，保护动作行为分析方法得当。书写规范，仔细认真。 | 能按照提交时间完成，内容基本完整，保护配置方案设计较合理，整定计算较准确，保护动作行为分析方法较得当。书写基本规范。 | 能按照提交时间完成，内容基本完整，保护配置方案设计基本合理，整定计算基本准确，动作行为分析方法基本得当。书写规范性一般 | 能按照提交时间完成，内容不完整， 保护配置方案设计合理性较差，整定计算准确度低，保护动作行为分析方法较差。书写规范性不好 | 未能按照提交时间完成，保护配置方案设计不合理，整定计算不准确，保护动作行为分析方法不得当。书写规范性差 |
距离、纵联保护（权重5%） | LO2 |
变压器保护 （权重3%） | LO3 |
2. 日常考核评分标准
1）课前随堂小测验，详细评分标准见试卷参考答案
观测点 | 课程目标 | 考核内容 | 题型 |
随堂测试1、2：基础知识电流保护(权重3%) | LO1 | 保护基础知识、基本原理；三段电流保护选择性、速动性、灵敏性、可靠性评价； | 单选题 |
随堂测试3： (权重2%) | LO3 | 纵联保护基本原理 | 单选题 |
2）问题讨论考核评分标准
根据课程目标要求设计讨论内容。
观测点 | 课程目标 | 评分标准 |
90-100分 | 80-89分 | 70-79分 | 60-69分 | 0-59分 |
线上、线下讨论(权重5%) | LO2 | 能积极参加课程讨论；内容经过仔细思考，发布问题和回答问题次数10次以上。 | 能积极参加课程讨论；内容经过思考。发布问题和回答问题次数较多 | 能参加课程讨论；内容比较随意，发布问题和回答问题次数较少 | 能参加课程讨论；讨论内容随意，发布问题和回答问题次数少于5次 | 未参加讨论 |
3.阶段测试考核评分标准
详细评分标准见试卷参考答案
观测点 | 课程目标 | 考核内容 | 题型 |
测试1： 电流保护 (权重5%) | LO1 | 保护基础知识、基本原理；三段电流保护选择性、速动性、灵敏性、可靠性评价；相间电流保护整定计算原则；方向电流保护接线；单相接地故障零序分量特点 | 单选题 多选题 判断题 |
测试2： 距离、纵联、变压器、发电机、母线 (权重5%) | LO2 | 主保护、后备保护、异常运行保护原理应用，保护范围，阻抗继电器的应用，影响保护正确动作的因素及其防止方法 | 单选题 判断题 |
4.期末考试考核标准，具体评分标准见期末试卷答案
课程目标 | 考核内容 | 题型 | 权重占比 |
LO1 | 1. 对简单低压电力网络进行三段式相间电流保护整定计算，对保护选择性、速动性、灵敏性、可靠性进行比较、评价和优化； 2. 对简单中压电力网络进行距离保护整定计算，根据计算结果分析判断各保护启动、动作情况。 | 计算题 简答题 | 20% |
LO2 | 1． 为某种电气设备（变压器/发电机/输电线路），选择正确的保护类型，包括主保护、后备保护、异常运行保护等；针对电气设备不同位置故障分析所选择各保护启动、动作情况。 2． 通过保护整定值的确定，工程应用中分析保护能否正确动作，提出合理的解决方案。 | 综合应用题 | 10% |
LO3 | 1. 分析影响保护正确动作的因素及其防止方法。 2. 分析单母线或双母线差动保护接线组成，不同位置故障时，母线保护电流分布，及保护动作情况， 3. 分析纵联保护（纵联差动或闭锁式方向纵联保护）构成原理，保护区内、区外故障时保护动作行为；纵联通道故障时保护动作情况。 4. 针对电气设备的某种故障，设计需装设的保护，说明保护构成，各组成部分保护范围。 | 综合分析题 | 20% |
5.课程项目实施方案及考核标准
本课程项目为“电气设备继电保护方案设计”，贯穿于课程教学过程，通过“学中做，做中学”，帮助学生快速掌握简单电力网络和电气元件保护设计基本流程、基本方法和技术。项目不占课内学时，由教师下达任务、学生为主导，根据教学进度，利用课余时间自主完成的一项设计任务，教师在整个设计过程对学生进行随时的指导，并对学生进度进行检查、指导、答疑。在课程进行过程中，根据实际进度，指定时间进行两次报告交流。
项目提交成果：设计说明书，设计PPT（含音频讲解）。
项目实施方法：分组进行，5-8人一组；组长负责进度，成员任务分配调整与监督管理，协同作业；项目设计交流PPT汇报要求全体成员参与。
项目设计思路：保护配置整体方案设计，整定计算方案设计，影响保护正确动作特性分析，保护动作特性分析，项目交流汇报。（学生可根据设计的电气设备增加内容）
观测点 | 课程目标 | 90—100分 | 80—89分 | 70—79分 | 60—69分 | 0—59分 |
设计流程、方法、内容 (权重10%) | LO4 | 保护配置方案设计合理，整定计算准确，保护动作行为分析方法得当。 | 保护配置方案设计较合理，整定计算较准确，保护动作行为分析方法较得当。 | 保护配置方案设计基本合理，整定计算基本准确，保护动作行为分析方法基本得当。 | 保护配置方案设计合理性较差，整定计算准确度低，保护动作行为分析方法较差。 | 保护配置方案设计不合理，整定计算不准确，保护动作行为分析方法不得当。 |
设计说明书文字表达，结合PPT语言表达 (权重10%) | LO4 | 能完整展示保护设计内容，思路清晰；演讲者声音洪亮，语言表达准确；项目总结报告书写规范。 | 展示的保护设计内容，思路清晰；演讲者比较流畅的表达设计内容；报告有部分格式及叙述错误。 | 仅能展示部分设计内容，思路不够清晰；演讲者的展示进度缓慢，表达不清晰；格式错误 | 展示的设计内容有小错误；演讲者语言表达不明确，叙述逻辑不清晰；项目报告少于800字，。 | 无法总结项目内容，思路混乱，不能正确表达；报告不超过300字，语句不通顺。 |
七、 教材及参考书目
1. 教材：
[1] 王丽君主编 《电力系统继电保护》 （第3版） 中国电力出版社 2022.01
2.参考书目：
[1] 贺家李主编 《电力系统继电保护原理》（第5版） 中国电力出版社 2018.04
[2] 张保会主编 《电力系统继电保护》 （第2版） 中国电力出版社 2010.03
[3] 韩笑主编 《电力系统继电保护》 （第2版） 中国电力出版社 2007.11
