0 引言
目前继电保护实验教学设备一般采用“继电保护测试仪 + 微机保护装置”配置方式，继电保护测试仪模拟电力系统运行( 故障) 状态，微机保护装置根据测试仪输出电气信号( 电压、电流) 变化而动作于出口并给出包含各种故障信息的报文。这种实验教学方式存在以下缺点: ① 教学过程中虽然向学生介绍了微机保护装置各插件，对微机保护装置进行外特性实验，却不能开设让学生参与微机保护软件的编程与验证实验，他们不能很好地理解微机保护装置内部的动作逻辑过程。② 继电保护测试仪可以模拟电力系统各种运行状态，输出精准的电气参数数据，但不能展示电力系统网络结构、电力系统的运行方式、故障位置等，从而造成学生不能很好理解“电力系统”－“保护装置”之间对应关系。
为了改进上述问题，提高实践教学效果，我们从两方面入手改进: ① 硬件设施建设，目前，随着我院“双**”学科建设的推进，实验室建设正在按计划进行，实验设备进行了升级换代与扩充，并且还自行研制了“电力系统实验模型”等实验设备，实验教学环境大大改善。② 从教学方法进行改革，笔者根据自己的教学经历，结合“继电保护与自动化综合实验”课程，在教学方法上进行了改革探索。以“继电保护与自动化综合实验”课程中的“线路保护”为例，围绕课题对象的内涵，从继电保护综合实验的教学内容、教学要求和教学方法等方面入手，逐步改进，提高实验教学效果。
1 继电保护与自动化综合实验简介
“继电保护与自动化综合实验”是电气工程专业学生毕业前的专业综合实验课程，是我们学院比较有特色的实验课程，我们一直坚持“重理论，强实践”的教学模式，为这门课程积极探索研究新的实验模式，尽可能加大实践教学的力度，为学生提供更多的实验项目和较好的实验环境，并取得了较好的教学。综合实验项目及学时安排见表 1。
每次实验完成后，教师都要对实验内容，实验方式等进行反思，通过对比实验结果，对实验目标的达成度进行分析，评估是否达到了预期的实验目标，对于存在的问题不断更新、改进。
2 高压线路保护实验介绍
为了克服“继电保护测试仪 + 微机保护装置”实验方式的局限性，实验室还研制了电力系统实验模型等设备，可以展示电力系统的拓扑结构及运行状态; 在实验项目上，增设基于 PSCAD 的仿真实验，实验内容深入到保护装置内部的保护原理及动作逻辑，改善了实验教学效果。
2． 1 被保护对象 － 一次系统
系统参数:
( 1) 进线接无穷大系统。
( 2) 进线电源( T1) : UT1 = 220 /槡3 kV，等值阻抗: Z1T1 = Z2T1 = 30 Ω( *大运行方式) ，Z1T1 = Z2T1 =31． 6 Ω( *小运行方式) ，Z0T1 = 55 Ω。
( 3) 进线电源( T2) : UT2 = 220 /槡3 kV，等值阻抗: Z1T2 = Z2T2 = 48． 1 Ω，Z0T2 = 92 Ω。
( 4) 所有 220KV 线路的电抗: Z1 = 0． 4 Ω/km，Z0 = 0． 8 Ω/km。
( 5) 所有正序阻抗角 ΦL = 70°，所有负序阻抗角 Φ0 = 70°。
( 6) 线路长度: LM1 － M2 = 58． 5 km; LM2 － M3 = 23km; LM3 － M4 = 86 km。
( 7) LM1 － M2线路*大负荷电流 820 A，功率因数0． 8。
( 8) 电压互感器变比: 220 kV/100 V; 线路电流互感器变比: 3 kA/5 A。
2． 2 实验设备简介
( 1) CSC-101 数字式线路保护装置:
具有闭锁式纵联距离保护; 三段式距离保护; 四段式零序电流保护; 综合重合闸功能。
( 2) CSC-163 数字式线路保护装置:
具有纵联电流差动保护; 三段式距离保护; 四段式零序电流保护; 三相一次重合闸功能。
( 3) PW-30A 继电保护测试仪:
主要技术参数: 四路电压( 120 V) ，三路电流( 30 A) 。该设备是继电保护专用设备，可以手动或自动完成各种继电器或保护装置功能测试。
( 4) 电力系统实验模型( 以下简称为模型，华北电力大学自制) ，特点如下:
显示电力系统网络结构; 能够模拟电力系统的各种运行状态; 有多个测量点; 每条线路可设置 6 个故障点; 可以设置各种故障类型; 额定电压低( 100V/57． 7 V) 。
( 5) PSCAD/EMTDC 仿真软件:
目前流行的电力系统分析中的专业仿真工具，可用于电力系统电磁暂态仿真。它使用图形模块的方式创建一个电路进行仿真分析，图形模块包括主设备、系统参数、测量、控制及继电器模块等 S 模块［3］，对于初学者来说，上手比较容易。学生可以根据理论知识，搭建电力系统模型及各种继电保护模型，然后设置各种系统故障，评估、检验各种保护方式，根据测试结果，反过来修改继电保护模型，直到得到理想的实验结果。
2． 3 实验任务
1) 线路 M1-M2 保护配置与设备选型根据相关电力规程，确定 220 kV 高压线路保护配置:
( 1) 主保护 1: 纵联距离保护，设备: CSC-101A( B) ; 通道: 光纤通信。
( 2) 主保护 2: 纵联电流差动保护，设备: CSC163A; 通道: 光纤通信。
( 3) 后备保护 1: 三段式距离保护。
( 4) 后备保护 2: 四段式零序电流保护。
2) 所选定保护类型的整定计算
( 1) 三段式距离保护整定计算。
( 2) 四段式零序电流保护整定计算。
( 3) 纵联电流差动保护整定计算。
3) PSCAD/EMTDC 继电保护仿真实验
( 1) 采用 PSCAD/EMTDC 仿真软件，搭建一次系统及保护装置模块。
( 2) 在一次系统模型上，设置不同故障点及不同故障类型，测试故障电流、电压、相位角( 阻抗) 等参数。
( 3) 在一次系统模型上，选择保护 1，保护 2 两个保护安装处，配置纵联电流差动保护，设置不同故障点及不同故障类型，保护模型动作结果，根据保护
模型动作结果，确定保护整定值及灵敏度校验是否满足要求。
( 4) 在一次系统模型上，选择保护 1，保护 3 两个保护安装处，配置三段式距离保护，设置不同故障点及不同故障类型，保护模型动作结果，根据保护模
型动作结果，确定保护整定值及灵敏度校验是否满足要求。
( 5) 在一次系统模型上，选择保护 1，保护 3 两个保护安装处，配置四段式零序电流保护，设置不同故障点及不同故障类型，保护模型动作结果，根据保
护模型动作结果，确定保护整定值及灵敏度校验是否满足要求。
4) 微机保护装置测试实验
( 1) 保护装置模拟量检查。
( 2) 保护装置开入量检查。
( 3) 保护装置开出量检查。
( 4) 光纤通道检查。
( 5) 保护装置整组试验 1 － 包括纵联，距离，零序过负荷保护; 模拟 TVDX，失灵启动。
( 6) 保护装置整组试验 2 － 系统震荡对距离保护影响。
5) 系统整组实验
( 1) 在电力系统实验模型上，见图 2，在不同故障点，设置不同故障类型，测量故障电流、电压及电压电流相位角。
( 2) 保护装置与实验模型接线。
( 3) 线路主保护实验之一—纵联距离保护及重合闸实验。
( 4) 线路主保护实验之二—纵联电流差动保护及重合闸实验。
( 5) 线路后备保护实验之一—三段式距离保护及重合闸实验。
( 6) 线路后备保护实验之二—四段式零序电流保护及重合闸实验。
2． 4 实验要求
( 1) 针对被保护对象，理解及分析保护功能流程所必需的基本理论知识; 在此基础之上，完成实验方案的制定、系统故障分析及整定计算。
( 2) 利用仿真软件，完成一次系统搭建及故障分析; 按制定的保护方案，完成保护模块的搭建及保护动作及灵敏度校验仿真实验，检验保护方案及整定计算的正确性、合理性。
( 3) 保护装置基本功能检查与分析，包括开机检查装置启动、显示检查; 电源检查; 模拟输入通道检查; 开关量输入( 压板、手柄、操作) 状态检查; 开关量输出( 跳/合闸、信号、操作) 状态检查; 光纤通道信号检查; 保护装置整组检查; 保护装置功能、参数设置; 定值输入等。
( 4) 掌握完成实验的基本方法，包括完成装置测试的基本流程; 实验测试设备和保护装置的操作方法、操作步骤。
( 5) 装置报文的读取，包括系统状态、保护状态; 故障信息、参数等; 如何利用这些指标对测试的结果进行判断、总结和分析。
( 6) 能够按照制定的测试方案，开展实验、记录数据、分析结果并对实验效果进行评价。
( 7) 安全要求，掌握继电保护、仪表二次回路安全操作规范，了解操作票制度，制定实验接线、安全操作规程。
3 结语
本文总结了以往“继电保护与自动化综合实验”实验方式，指出存在的问题，进而提出面对对象( 被保护线路) 的实验方式，改进实验设备，增加仿真实验项目，提出了实验任务、实验要求，并应用于实践教学。
通过实施→反馈，总结如下: ① 实验内容涵盖比较**，包含保护装置调试、外特性实验，保护之间配合实验，电力系统( 模型) － 保护装置整组实验，保护原理以及动作逻辑等实验内容。② 实验过程一环套一环，从而促使学生对每个实验过程都必须重视，努力完成。③ 实验过程是制定方案→实施方案→修改方案→再实施方案，不断改进、完善的过程，在改进、完善过程中，提高解决工程问题实践能力。
