本科《電力系統(tǒng)基礎(chǔ)》教學(xué)大綱

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1、《電力系統(tǒng)分析》課程教學(xué)大綱 執(zhí)筆人：吳俊勇編寫日期：2012年12月 一、課程基本信息 1 .課程編號：90L128Q 2 .課程體系/類別：專業(yè)類/專業(yè)課，專業(yè)主干課 3 .學(xué)時/學(xué)分：64/4 4 .先修課程：電路、電機學(xué)、現(xiàn)代控制理論 5 .適用專業(yè)：電氣工程及其自動化 二、課程教學(xué)目標(biāo)及學(xué)生應(yīng)達(dá)到的能力 本課程是電氣工程及其自動化專業(yè)主干課程。 本課程介紹電力系統(tǒng)的組成和基本概念，介紹電力系統(tǒng)靜態(tài)分析和暫態(tài)分析的主要內(nèi)容，介紹電力系統(tǒng)潮流計算、短路計算和暫態(tài)穩(wěn)定計算的模型和分析、計算方法，介紹電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定和電壓穩(wěn)定的基本概念和判別方法。 通過本課程

2、的學(xué)習(xí)，學(xué)生將掌握電力系統(tǒng)靜態(tài)分析和暫態(tài)分析的基本概念、基本模型和基本計算方法，為后續(xù)的電力系統(tǒng)系列課程的學(xué)習(xí)和今后從事電力系統(tǒng)的相關(guān)工作打下堅實的基礎(chǔ)。通過課堂講授、課外自學(xué)、作業(yè)、實驗、專題研究、課堂交流等各個環(huán)節(jié)，旨在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)電力系統(tǒng)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生提出問題、分析問題、解決問題、歸納總結(jié)和論文發(fā)表的能力。 三、課程教學(xué)內(nèi)容和要求 序號 知識單兀（章節(jié)） 知識點 要求 推薦學(xué)時 1 電力系統(tǒng)的基本概念 :電力系統(tǒng)的組成、運行特點和基本要求 了解 2 額7E電壓、額7E電流、額7E谷里和額7E頻率等電氣設(shè)備額定參數(shù) 了解 變壓器分接頭的基本概念，特別是發(fā)電機、

3、輸電線路、升壓變壓器、降壓變壓器和用電設(shè)備額定電壓 了解 r電力系統(tǒng)常見的幾種接線方式及其特點 2 電力系統(tǒng)各元件的參數(shù)和等值電路 同步發(fā)電機的派克變換，同步發(fā)電機的全狀態(tài)方程模型 自學(xué) 6 電力系統(tǒng)中同步發(fā)電機、變壓器、電力線路、負(fù)荷的等值電路模型及其等值參數(shù)的含義 和計算公式 掌握 標(biāo)么制的概念 理解 電力系統(tǒng)中各元件電抗標(biāo)么值的計算公式，以及多電壓等級電力系統(tǒng)中基準(zhǔn)值的選取方法 掌握 3 電力系統(tǒng)的潮流計算 潮流計算、電壓降落和功率損耗等基本概念 理解 8 開式電力網(wǎng)的潮流計算 掌握  序號 知識單兀（章節(jié)） 知識點 要求 推薦

4、學(xué)時 兩端供電網(wǎng)絡(luò)和簡單環(huán)形供電網(wǎng)絡(luò)等簡單閉式電力網(wǎng)的潮流計算 掌握 節(jié)點導(dǎo)納矩陣、統(tǒng)一潮流方程等基本概念 理解 潮流的計算機算法；優(yōu)化潮流計算；潮流計算的工程應(yīng)用 自學(xué) 4 實驗1:電力系統(tǒng)運行方式及潮流分析實驗 輻射形網(wǎng)絡(luò)的潮流計算；不向運行方式下潮流分布的比較分析 掌握 2 5 電力系統(tǒng)啟功功率平衡和頻率調(diào)整 頻率調(diào)整的必要性，有功功率平衡及其對系統(tǒng)頻率的影響，電力系統(tǒng)負(fù)荷的變化規(guī)律以及相應(yīng)的頻率調(diào)整手段 了解 4 電力系統(tǒng)中負(fù)荷、同步發(fā)電機的有功功率頻率靜態(tài)特性 理解 電力系統(tǒng)的一次調(diào)頻和二次調(diào)頻的原理 理解 ［電力系統(tǒng)的調(diào)頻計算

5、 自學(xué) 6 電力系統(tǒng)無功功率平衡及電壓調(diào)整 電力系統(tǒng)無功功率負(fù)荷、無功功率損耗和無功功率電源的基本特性 了解 6 電力系統(tǒng)無功功率平衡的基本概念 理解 電力系統(tǒng)中樞點電壓的三種調(diào)整方式，四種 調(diào)壓措施及其調(diào)壓計算 掌握 各種調(diào)壓措施的合理應(yīng)用；配電網(wǎng)的無功優(yōu)化和電壓管理 自學(xué) 7 電力系統(tǒng)短路的基本概念及三相短路的實用計算方法 短路的基本概念 理解 6 r電力網(wǎng)絡(luò)化簡的基本方法 掌握 無限大容量電源供電系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程分析 理解 電力系統(tǒng)三相短路的實用計算方法 掌握 通過短路計算選擇變電所的設(shè)備 自學(xué) 8 對稱分量法及電力系統(tǒng)元件各序

6、參數(shù)和等值電路 對稱分量法的原理 理解 6 應(yīng)用對稱分量法進行不對稱短路計算的分析方法 掌握 r序阻抗的基本概念 了解 電力系統(tǒng)各兀件的各序參數(shù)和等值電路 掌握 電力系統(tǒng)正序、負(fù)序和零序網(wǎng)絡(luò)的制定 掌握 不同接法和結(jié)構(gòu)的變壓器的正、負(fù)、零序等值電路的特點和參數(shù)測定 自學(xué) 9 電力系統(tǒng)/、對稱故障的分析和計算 利用各序故障端口的電壓平衡方程式和簡單不對稱短路的邊界條件，進行簡單不對稱短路分析計算的原理和方法 掌握 6 各種簡單不對稱短路的復(fù)合序網(wǎng)法和正序 掌握  序號 知識單兀（章節(jié)） 知識點 要求 推薦學(xué)時 等效定則 非

7、故障處電壓電流的計算 了解 非全相斷線的分析計算方法 了解 對稱分量經(jīng)變壓器后的相位變換 自學(xué) 10 實驗2:電力系統(tǒng)橫向故障分析實驗； 各種短路電流實驗，觀察比較各種短路時的三相電流、三相電壓；歸納總結(jié)各種短路的特點；仿真運算與手動運算的比較分析 掌握 2 11 電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性的基本概念 電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性的分類，理解功角穩(wěn)定、靜態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定、頻率穩(wěn)定的基本概念 了解 4 同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子運動方程 了解 電力系統(tǒng)的電磁功率特性的計算 掌握 檢索和分析美加“8.14大停電的過程和原因 自學(xué) 12 電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性 小擾動分析法

8、分析簡單電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定 理解 2 簡單電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定判據(jù)和靜態(tài)穩(wěn)定儲備系數(shù)的計算 掌握 r自動勵磁調(diào)節(jié)器對靜態(tài)穩(wěn)定的影響 了解 復(fù)雜電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的判別方法 了解 特高壓輸電的原理與關(guān)鍵技術(shù) 自學(xué) ［提高系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的措施 自學(xué) 13 電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性 簡單電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的定性分析方法 理解 4 用等面積定則判斷電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的方法 掌握 極限切除角的定義和計算 掌握 提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的措施 了解 電力系統(tǒng)運行三道防線”的內(nèi)涵、手段、優(yōu)缺點 自學(xué) 自愈式智能電網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀 自學(xué) 14 實驗3:電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分

9、析實驗 電力系統(tǒng)暫態(tài)失穩(wěn)實驗；故障類型和故障切除時間對電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的影響實驗；提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性實驗 掌握 2 15 電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性 電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定的概念 理解 2 r電壓穩(wěn)定的定性分析方法 了解 電壓穩(wěn)定的判據(jù) 掌握 電壓穩(wěn)定極限和儲備系數(shù)的計算 掌握 16 專題研究 選擇教師推薦的專題之一開展研究，完成研究型教學(xué)的小論文和發(fā)表的PPT,論文要求4000-5000字 課堂討論 2 四、課程教學(xué)安排 本課程的教學(xué)環(huán)節(jié)包括：課堂講授、課外作業(yè)、課外自學(xué)、實驗、專題研究、期中考試和期 末考試等。通過這些教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)電力系統(tǒng)

10、的興趣，增強學(xué)生提出問題、分析 問題和解決問題的能力。 （1） 課堂講授 教學(xué)方法：全面推進雙語教學(xué)，采用英文多媒體課件，中文講授；采用啟發(fā)式教學(xué)，對教材 內(nèi)容和本學(xué)科的發(fā)展方向要講清，鼓勵自學(xué)，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，擴大學(xué)生的知識面。 課堂講授包括統(tǒng)一講授內(nèi)容和個性化講授內(nèi)容。 統(tǒng)一講授內(nèi)容：著重講授基本概念、基本原理和分析方法，配以適量的思考題，啟迪學(xué)生的 思維，加深學(xué)生對講授內(nèi)容的理解，同時引導(dǎo)學(xué)生正確思維。 采用多媒體與黑板相結(jié)合的手段進行教學(xué)，既重“量”又重“質(zhì)”，即：既要注重內(nèi)容的廣泛 性，又要突出重點。 講課方式上注重幾個環(huán)節(jié)： 1 ．問題的引入環(huán)節(jié)，盡

11、可能以實際問題為切入點，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣； 2．問題的講解環(huán)節(jié)，要注意講解的節(jié)奏，使學(xué)生保持興奮； 3．適當(dāng)提問，了解學(xué)生對知識的掌握情況； 4．結(jié)論的歸納總結(jié)環(huán)節(jié)：要注意簡明扼要，使學(xué)生很容易抓住重點。 5．個性化講授內(nèi)容：給各位教師留下一點自由發(fā)揮空間，展示自己的個性和特長，同時也有 利于動態(tài)優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容。這方面內(nèi)容不列入考試范圍，留出的時間可以集中使用也可以分散使用。 教學(xué)手段：雙語多媒體課件。 （2） 課外作業(yè) 根據(jù)每一章的重點和難點內(nèi)容安排作業(yè)，鞏固在課堂中所學(xué)習(xí)的內(nèi)容，題目類型可以是：思 考題、簡答題、分析題等各種類型。各章的課外作業(yè)見（三）課堂教學(xué)內(nèi)容和安排

12、。 （3） 課外自學(xué) 根據(jù)每一章講述的基礎(chǔ)知識和重點內(nèi)容，引導(dǎo)和要求學(xué)生針對一個與本章基礎(chǔ)知識相關(guān)的工 程實際問題或研究熱點問題，查找資料，進行自學(xué)，學(xué)習(xí)筆記和心得可以隨課外作業(yè)一同上交， 也可以結(jié)合本課程的研究性專題環(huán)節(jié)，撰寫小論文。各章的自學(xué)內(nèi)容安排，詳見“教學(xué)內(nèi)容和要 求”，如第3章的“潮流的計算機算法”、第9章的“美加814大停電的過程和原因”、第10章的 “特高壓輸電”、第11章的“電力系統(tǒng)三道防線與自愈式智能電網(wǎng)的發(fā)展”、和第12章的“柔性 交流輸電”等內(nèi)容。 課外自學(xué)的內(nèi)容是本課程教學(xué)的有機組成部分，它不但可以使同學(xué)們加深對課堂講述的基礎(chǔ) 知識和重點內(nèi)容的理解和

13、應(yīng)用，而且可以擴大專業(yè)知識面，彌補課堂教學(xué)的不足，激發(fā)學(xué)生自發(fā) 和主動學(xué)習(xí)本課程的興趣和積極性。 （4） 實驗 通過相關(guān)的實驗，加深對電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)潮流、短路計算和電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定理解，培養(yǎng)學(xué)生 的實際動手能力，分析問題和解決問題的能力。 實驗內(nèi)容：詳見“教學(xué)內(nèi)容和要求”中的實驗部分。 實驗手段：電氣實驗中心的DDRTS電力系統(tǒng)數(shù)字仿真系統(tǒng) （5） 專題研究 在老師的引導(dǎo)下，3－5名學(xué)生組成一個研究小組，運用所學(xué)知識和分析方法，通過查閱科技 文獻(xiàn)和計算分析，對感興趣的電力系統(tǒng)專題進行研究，加深和拓寬對電力系統(tǒng)基礎(chǔ)知識的理解， 提交小論文和供論文發(fā)表的PPT，論文字?jǐn)?shù)要求在40

14、00字以上。部分優(yōu)秀論文在課堂上利用PPT 發(fā)表，并引導(dǎo)學(xué)生進行深入的討論。專題研究的目的在于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)電力系統(tǒng)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、總結(jié)歸納和論文發(fā)表的能力。 專題研究的選題可以從以下題目中選?。? 1．配電網(wǎng)的無功優(yōu)化與電壓管理： 內(nèi)容：利用DDRTS系統(tǒng)搭建一個簡單的配電網(wǎng)，通過各種調(diào)壓手段優(yōu)化配網(wǎng)的運行，使系統(tǒng) 的網(wǎng)損最小，電壓滿足電能質(zhì)量的要求； 與課堂教學(xué)的聯(lián)系：鞏固第5章“無功調(diào)壓”的內(nèi)容，加深對無功、電壓的理解。 2．輸電線路繼電保護的自適應(yīng)整定： 內(nèi)容：利用DDRTS系統(tǒng)，對一個包含微電網(wǎng)的簡單電力系統(tǒng)在不同地點、發(fā)生不同類型的短 路進行計算，考慮微電網(wǎng)

15、的加入對電力系統(tǒng)的影響，自適應(yīng)的整定線路保護的整定值，以滿足系 統(tǒng)在不同運行方式下的需要； 與課堂教學(xué)的聯(lián)系：鞏固第8章“短路計算”的內(nèi)容，加深對短路和繼電保護的理解。 3.單機無窮大系統(tǒng)發(fā)電機組PSS參數(shù)計算： 內(nèi)容：利用所學(xué)的電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的基本概念和極點配置的原理，針對一個簡單的單機無 窮大系統(tǒng)，設(shè)計發(fā)電機組的PSS（電力系統(tǒng)穩(wěn)定器）的參數(shù)，并通過仿真驗證PSS在抑制電力系 統(tǒng)低頻振蕩方面的作用。 與課堂教學(xué)的聯(lián)系：鞏固第10章“靜態(tài)穩(wěn)定”的內(nèi)容，加深PSS抑制低頻振蕩，通過系統(tǒng)靜 態(tài)穩(wěn)定性的理解。 根據(jù)電力系統(tǒng)的發(fā)展和當(dāng)前的研究熱點問題，可以不斷擴大專題研究的選題。

16、 五、課程的考核 采用平時作業(yè)、實驗報告、專題研究報告、期中隨堂考試、和期末閉卷考試相結(jié)合的方式。 總成績評定：作業(yè)占20％，實驗報告占10％，專題研究占5％，期中考試5％，期末閉卷考 試的試卷成績占60%。 并規(guī)定：期末考試卷面成績60分以上者，考慮平時成績的折算；60分以下者，不考慮平時成 績的折算，以期末考試成績作為該課程的最終成績。 六、本課程與其它課程的聯(lián)系與分工 本課程的先修課為“電路”、“電機學(xué)”、“現(xiàn)代控制理論”等。 本課程是電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)方向的核心課程，是進一步學(xué)習(xí)電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè) 方向其他后續(xù)課程的基礎(chǔ)。該專業(yè)方向的后續(xù)課程有：電力系統(tǒng)繼電

17、保護，發(fā)電廠電氣部分，電 力經(jīng)濟與管理，高電壓技術(shù)，電力系統(tǒng)課程設(shè)計，電力負(fù)荷管理與預(yù)測等。 七、建議教材及教學(xué)參考書 教材： [1] 吳俊勇.夏明超等.電力系統(tǒng)分析.第1版.北京.清華大學(xué)出版社.2012. [2] DPKothari.IJNagrath.ModernPowerSystemAnalysis.McGrawHillPress.2010.主要參考書： [1] 何仰贊.熊信銀.電力系統(tǒng)分析.武漢.華中科技大學(xué)出版社.2000. [2] 何仰贊.熊信銀.電力系統(tǒng)分析題解.武漢.華中科技大學(xué)出版社.2006. [3] 夏道止.電力系統(tǒng)分析.北京.中國電力出版社.2004. [4]亞瑟R.伯爾根.威杰威塔爾.PowerSystemAnalysis.北京.中國機械出版社.2005.