交互式电力系统继电保护原理CAI的实现

摘　要：本文主要是对电力系统继电保护原理CAI进行说明和分析，这样一个交互式易用的CAI能够作为课堂教学的补充和完善来进行应用，除此之外，还能够较好的应用于电力系统继电保护的计算机辅助教学。在本文中主要是通过一些工具来进行网页的制作，并在此基础上系统的对电力系统的继电保护知识进行说明和分析。本文还针对继电保护原理教学过程当中的几个重难点进行了说明和分析，希望这样一种探讨和分析能够真正实现教学质量和效率的提高。

关键词：电力系统继电保护，CAI，多媒体教学，交互式课件

一 背景介绍
　　随着现代科学技术的不断，传统类型的课件在实际的应用过程当中往往已经很难适应于日益发展的需要，这样一种问题的出现主要是因为课件本身的要求很难满足或者是所需要的成本投资过大，也有可能是因为升级上出现的问题和困难。而基于Web的多媒体CAI课件就是在这样一种状况下应运而生的。CAI作为一种全新类型课件的平台，其显著的优势就在于其本身具有统一的协议标准，除此之外还具有良好的跨平台特性和前所未有的广泛应用性，正是这样一系列的显著优势使得CAI在应用的过程当中得到了较快的发展。在其上开发出来的软件往往都具有较为统一的GUI界面，在实际应用的过程当中就能够较好的支持多种多媒体格式的应用，实际上也就是有着更好的交互性，能够与其他的应用程序方便良好的进行接口，尤其是其自身便以超链接作为组织结构形式，更是使得其能够较好的作为课件开发平台来进行使用。除此之外，CAI在应用过程中还具有的一个显著优势就是其基于Web的课件可以以网页为单位在网络中实现快速的传输，这在当前较低的宽带带宽下应用情景还是比较良好的。
　　在电力自动化专业当中，电力系统继电保护原理是非常重要的专业课之一，相对来说，其知识的覆盖面比较广泛，内容上也比较晦涩和枯燥，因此在电力自动化专业中一直都是重点和难点。再者就是考虑到现代环境下互联网的发展状况是非常之良好的，在这样一种状况之下网上教学也逐渐成为了一种非常有效的教学模式，在现实中也得到了较为深入和广泛的应用。因此，制作CAI课件就显得更加的具有实际应用意义，能够较大程度解决中国高等教育中资源相对不足这样一个切实的问题，除此之外，也是能够在一定程度上提高教学质量的。

二 电力系统继电保护原理CAI的设计方案
  2.1 开发工具
　　在上文中分析和说明中已经提到，电力系统继电保保护CAI是以WEB为基础的，这也就意味着我们在进行开发工具的选择时也需要相应的考虑到网络因素。Java语言是一种面向Internet的编程语言，在实际的应用环境下能够较好的与网络实现结合应用，但是，作为一种编程语言还需要在强大的集成开发环境下才能够真正发挥出其作用来，从而实现应用程序的快速、方便开发。我们在进行CAI课件的开发时，选择的是Microsoft Visual J ++6.0作为集成开发环境来进行的，这主要是因为这样一种集成开发环境在进行工作时采用的是与Visual C++完全相同的环境，因此非常的便于Java程序的编辑和调试，这在实际的应用环境下是非常有意义的。
  2.2 Java简介
    Java主要是由Sun公司的Javasoft分部所开发出的一种新型的编程语言，其设计是专门针对于因特网这样一些广域网的，这也就是说，Java实际上就是一种最适合于Internet应用开发的编程语言，从本质上来讲，这主要是因为Java较好的解决了Internet中存在的异质性和代码交换等一系列的不良问题。除此之外，Java编程语言的出现和应用也为万维网带来了新的活力和生机，这同样是因为Java编程语言的应用给万维网带来了一系列的显著变化，在这其中最为显著的就是原本只能够是静态图像和文本的网页终于变成了更加生动的动画。除此之外，Java的出现和应用对于计算机以及信息技术等应用技术的应用方式以及应用范围也是有着较为深远的影响的，我们完全可以认为，Java的出现就是为了适应网络时代的实际需要而出现的。
  2.3 电力系统继电保护CAI的设计
    我们在进行电力系统继电保护原理这样一门课程的教学和学习时就不难发现，这样一门课程显著的特点之一就是与实际联系的相当紧密，因此在最初的学习过程当中往往会存在着较多的问题和困难。在本课件当中主要涉及到的就是方向高频保护、阻抗继电器、励磁涌流以及阻抗继电器正、反向的动态特性等，通过课件的演示就能够极大程度的增加其生动性。

三 交互式电力系统继电保护CAI的实现
  3.1 阻抗继电器正方向短路特性演示课件
    在保护安装正方向出口处的一定范围内发生金属件的短路的话，就会使得母线之间的电压瞬间降低到很小甚至是零，在这样一种状况下，加到继电器上的电压也会相当的小，方向继电器也将不能够进行正常的动作。我们将发生这样一种状况的一定范围都称作是方向阻抗继电器的死区。在实际的应用环境下，为了避免这样一种死区的出现我，通常就会在相位比较式方向阻抗继电器中引入极化电压，这样就能够在短路发生的时候随着记忆的作用而逐渐的消失，通过极化电压的相位来实现负荷电压相位在短路后的逐渐过渡。
  3.2 三段式电流保护原理演示课件
　　在这样一个课件中主要是将三段式电流保护的线路图以及时间与线路长度的关系图都安排在屏幕的左边，而将保护的原理接线图安排在有变。在这样一种安排下，考虑到需要在线路图和接线图中进行动画演示，也就是希望得到更好的动画演示效果，我们就选择在进行开发设计时将所有的图像都采用Java来进行绘制。这样一种处理在工作进行的过程当中虽然相对而言比较繁琐，但是在完成以后是非常方便于常规的操作的，一方面是便于对课件动画演示的控制，另一方面也避免了一些复杂的图片调入的操作，再者就是在进行演示的过程中打开的速度也会比较快，课件在运行过程当中稳定性也会比较好。
　　在进行课件的设计时，为了更加清晰和准确的表现出三段式电流保护这样一个概念，我们就在课件的演示中选择了一个相对比较简单的系统，其包括一个发电机和一条在不同长度位置上都有四条母线的线路。在这样处理和安排下，课件在进行演示的过程当中首先涉及到的就是距离发电机最近母线出口处安装的保护装置的动作状况。
　　在进行演示的过程当中我们希望所设计出来的课件能够保持和过去课件相同的风格，因此我们在对该课件的控制方式进行选择的时候选择的还是复选框，这 样就能够保证它的位置仍然保持在最上方，复选框中默认的旋向在进行正常的运转时其他的继电器都是不动作的，因此断路器也处于不跳闸的状态，下拉的选项也处于一段工作、二段动作和三段工作，分别对应的就是无时限电流速断保护、延时电流速断保护和过电流保护。

结语：在本文中CAI都是按照教学辅助软件设计的要求以及电力系统保护原理的知识来进行的设计和开发，其在开发过程当中采用的是网页的形式来作为其基本的设计界面和载体，从而实现系统而全面的对电力系统继电保护知识进行认识和了解。本文还针对于继电保护原理教学中的几个重难点问题进行了探讨和研究，并采用Java编程语言来进行一些交互式、动态小应用程序的设计和开发，作为课件嵌入到上述的网页当中去。这样一种处理能够在很大程度上提高学习的最终效率和效果，且这样一种软件在应用的过程当中往往速度快且使用方便，能够直接应用在网络之上，从而完全能够最为课堂教学的补充。

参考文献：
[1] 师书恩.计算机辅助教育基本原理[M].北京：电子工业出版社，1995
[2] 范春菊等.交互式电力系统继电保护原理CAI的实现[J].电力系统及其自动化学报，2003（2）