電力系統(tǒng)微機保護教學大綱

電力系統(tǒng)微機保護教學大綱課程中文名稱：電力系統(tǒng)微機保護課程英文名稱：MicrocomputerRelayProtectionofPowerSystem課程編號：204T0577學分：1學時：16先修課程：單片機原理及應用、電力系統(tǒng)信號分析與處理、電力系統(tǒng)繼電保護適用專業(yè)：電氣工程及其自動化、電氣工程及其自動化（輸電線路工程方向）課程類別：專業(yè)拓展課/選修使用教材：《微型機繼電保護基礎》（第四版）楊奇遜、黃少峰編著中國電力出版社2013開課單位：電氣與新能源學院課程簡介：“電力系統(tǒng)微機保護”重點介紹了如何用微型機來實現(xiàn)繼電保護功能的各種基本方法，包括微機保護的硬件原理、數(shù)字濾波器、微機保護的算法、提高微機保護可靠性的措施和微機保護程序流程等。通過本課程的學習，有利于學生掌握微機保護原理及技術，為學生畢業(yè)后從事變電站綜合自動化、微機保護的工作和繼電保護相關科學研究打下必要的理論基礎。一、課程性質(zhì)本課程是電氣工程及其自動化專業(yè)和電氣工程及其自動化（輸電線路工程方向）專業(yè)的專業(yè)拓展選修課程。微機保護是指將微型機、微控制器等器件作為核心部件并與繼電保護原理結合構成的微型機繼電保護裝置，微機保護在電力系統(tǒng)中得到了迅速的推廣和應用。學習這門課程有利于學生掌握微機保護裝置的基本構成和原理，為學生畢業(yè)后從事變電站綜合自動化、微機保護的工作和繼電保護相關科學研究打下必要的理論基礎。二、課程目標：課程目標1：通過課程學習，掌握微機保護的硬件構成和程序流程。課程目標2：通過課程學習，了解數(shù)字濾波器的類型和設計方法，并能選取恰當?shù)姆椒ㄔO計微機保護所需要的數(shù)字濾波器。課程目標3：通過課程學習，掌握微機保護中常用的、實現(xiàn)繼電保護不同功能的算法。三、課程目標對畢業(yè)要求的支撐關系畢業(yè)要求指標點課程目標對畢業(yè)要求的支撐關系1.工程知識指標點1.4：能夠將數(shù)學、自然科學、工程科學的知識和數(shù)學模型方法用于電力系統(tǒng)專業(yè)工程問題解決方案的比較與綜合。課程目標22.問題分析指標點2.3：能認識到解決電力系統(tǒng)工程問題有多種方案可選擇，會通過文獻研究尋求可替代的解決方案。課程目標33.設計/開發(fā)解決方案指標點3.1：掌握電力系統(tǒng)工程設計和產(chǎn)品開發(fā)全周期、全流程的基本設計/開發(fā)方法和技術，了解影響設計目標和技術方案的各種因素。課程目標1四、教學內(nèi)容及要求第一章微機保護的硬件原理1.教學內(nèi)容：了解微機保護的定義，DSP技術的應用，網(wǎng)絡化硬件電路，硬件技術的展望，掌握數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，開關量輸入及輸出回路。2.重點難點：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、開關量輸入及輸出回路3.課程思政融入點：從我國微機保護的發(fā)展與推廣，與發(fā)達國家相關產(chǎn)業(yè)對比，培養(yǎng)學生的愛國情懷和奮發(fā)圖強的精神4.考核要點：兩種不同類型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構成、開關量輸入和輸出信號類型5.教學方法：講授、雨課堂及多媒體教學、課堂討論、課外作業(yè)6.作業(yè)安排：查閱資料了解繼電保護裝置發(fā)展過程、分析微機保護相對傳統(tǒng)繼電保護的優(yōu)勢第二章數(shù)字濾波器1.教學內(nèi)容：了解連續(xù)時間系統(tǒng)的頻率特性和沖激響應，離散時間信號的頻譜，Z變換，離散時間系統(tǒng)的單位沖擊相應和頻率特性，非遞歸型數(shù)字濾波器，遞歸型數(shù)字濾波器，掌握零、極點法設計數(shù)字濾波器，數(shù)字濾波器型式的選擇。2.重點難點：零、極點法設計數(shù)字濾波器3.課程思政融入點：結合電力系統(tǒng)生產(chǎn)需求設計數(shù)字濾波器的教學過程中，引入在實際工作中應努力探索未知，培養(yǎng)學生追求真理、勇攀科學高峰的責任感和使命感。4.考核要點：零、極點法設計數(shù)字濾波器5.教學方法：講授、雨課堂及多媒體教學、課堂討論、課外作業(yè)6.作業(yè)安排：利用零、極點法分別設計高壓輸電線路保護、制動特性變壓器差動保護和發(fā)電機定子繞組接地保護所需的數(shù)字濾波器第三章微機保護的算法1.教學內(nèi)容：了解假定輸入量為正弦量的算法，突變量電流算法，傅里葉級數(shù)算法，最小二乘方算法，算法的動態(tài)特性，算法的選擇，掌握選相方法，R-L模型算法，故障分量阻抗繼電器，阻抗繼電器的補償系數(shù)與按相補償，減小過渡電阻影響的方法。2.重點難點：了選相方法、R-L模型算法、故障分量阻抗繼電器、減小過渡電阻影響的方法3.課程思政融入點：以微機保護為尋求更快速更準確計算高壓線路保護所需要的信息為例，介紹各種算法的發(fā)展和改進，強化學生工程倫理教育，培養(yǎng)學生精益求精的大國工匠精神，激發(fā)學生科技報國的家國情懷和使命擔當。4.考核要點：選相算法、R-L模型算法、減小過渡電阻影響的方法5.教學方法：講授、雨課堂及多媒體教學、課堂討論、課外作業(yè)6.作業(yè)安排：利用仿真軟件編寫相關微機保護算法程序。第四章提高微機保護可靠性的措施1.教學內(nèi)容：掌握干擾源和串入微機弱電系統(tǒng)的途徑，抗干擾措施，了解自動檢測，多重化和容錯技術、電磁兼容。2.重點難點：干擾源和串入微機弱電系統(tǒng)的途徑、抗干擾措施3.課程思政融入點：從實際電力系統(tǒng)中微機保護裝置可能面對的多種干擾源，可能導致微機保護工作出錯從而對整個電力系統(tǒng)產(chǎn)生危害的后果，提高學生正確認識、分析和解決問題的能力，培養(yǎng)學生精益求精的科學精神。4.考核要點：抗干擾措施5.教學方法：講授、雨課堂及多媒體教學、課堂討論、課外作業(yè)6.作業(yè)安排：查閱資料尋找實際生產(chǎn)中微機保護裝置的抗干擾的措施。第五章微機保護程序流程1.教學內(nèi)容：了解程序流程的基本結構，掌握電流保護流程圖，高壓線路保護流程圖2.重點難點：高壓線路保護流程圖3.課程思政融入點：以高壓線路保護流程圖中各環(huán)節(jié)的功能為例，引導學生掌握微機保護程序設計的基本設計和開發(fā)方法和技術，了解影響設計目標和技術方案的各種因素，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。4.考核要點：高壓線路保護流程圖5.教學方法：講授、雨課堂及多媒體教學、課堂討論、課外作業(yè)6.作業(yè)安排：查閱微機保護裝置生產(chǎn)廠家資料學習220kV及以上高壓輸電線路的保護配置和程序流程。五、教學內(nèi)容對課程目標的支撐關系章節(jié)教學內(nèi)容支撐的畢業(yè)要求指標點學時分配講課實驗第1章概述、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，開關量輸入及輸出回路，DSP技術的應用，網(wǎng)絡化硬件電路，硬件技術的展望3.12第2章連續(xù)時間系統(tǒng)的頻率特性和沖激響應，離散時間信號的頻譜，Z變換，離散時間系統(tǒng)的單位沖擊相應和頻率特性，非遞歸型數(shù)字濾波器，遞歸型數(shù)字濾波器，零、極點法設計數(shù)字濾波器，數(shù)字濾波器型式的選擇1.44第3章假定輸入量為正弦量的算法，突變量電流算法，選相方法，傅里葉級數(shù)算法，R-L模型算法，故障分量阻抗繼電器，阻抗繼電器的補償系數(shù)與按相補償，減小過渡電阻影響的方法，最小二乘方算法，算法的動態(tài)特性，算法的選擇2.36第4章干擾源和串入微機弱電系統(tǒng)的途徑，抗干擾措施，自動檢測，多重化和容錯技術、電磁兼容3.12第5章程序流程的基本結構，電流保護流程圖，高壓線路保護流程圖3.12合計16六、考核方式及成績評定標準1.課程考核方式：課堂考勤及表現(xiàn)、平時及作業(yè)、單元測試、課堂討論和期末考試，期末考試采用開卷考試。支撐畢業(yè)要求課程目標考核與評價方式合計平時成績（40%）期末考試（60%）課堂表現(xiàn)15%課堂討論5%課程作業(yè)15%單元測試15%開卷考試指標點1.4課程目標2101525指標點2.3課程目標3203050指標點3.1課程目標1101525總分占比%40601002.課程成績評定標準課程目標考核要求評分標準高于預期達到預期低于預期優(yōu)秀良好合格不合格課程目標1：通過課程學習，掌握微機保護的硬件構成和程序流程。（25分）平時表現(xiàn)課程作業(yè)單元測試課堂討論課程考試23-2520-2215-19<15課程目標2：通過課程學習，了解數(shù)字濾波器的類型和設計方法，并能選取恰當?shù)姆椒ㄔO計微機保護所需要的數(shù)字濾波器。（50分）平時表現(xiàn)課程作業(yè)單元測試課堂討論課程考試45-5040-4430-39<30課程目標3：通過課程學習，掌握微機保護中常用的、實現(xiàn)繼電保護不同功能的算法。（25分）平時表現(xiàn)課程作業(yè)單元測試課堂討論