本科《电力系统基础》教学大纲.doc

1、电力系统分析课程教学大纲执笔人：吴俊勇 编写日期：2012 年 12 月一、课程基本信息1课程编号：90L128Q2课程体系/类别：专业类/专业课，专业主干课3学时/学分：64/4 4先修课程：电路、电机学、现代控制理论5适用专业：电气工程及其自动化二、课程教学目标及学生应达到的能力本课程是电气工程及其自动化专业主干课程。本课程介绍电力系统的组成和基本概念，介绍电力系统静态分析和暂态分析的主要内容，介绍电力系统潮流计算、短路计算和暂态稳定计算的模型和分析、计算方法，介绍电力系统静态稳定、暂态稳定和电压稳定的基本概念和判别方法。通过本课程的学习，学生将掌握电力系统静态分析和暂态分析的基本概念、基

2、本模型和基本计算方法，为后续的电力系统系列课程的学习和今后从事电力系统的相关工作打下坚实的基础。通过课堂讲授、课外自学、作业、实验、专题研究、课堂交流等各个环节，旨在激发学生学习电力系统的兴趣，培养学生提出问题、分析问题、解决问题、归纳总结和论文发表的能力。三、课程教学内容和要求序号 知识单元（章节） 知识点 要求 推荐学时电力系统的组成、运行特点和基本要求 了解额定电压、额定电流、额定容量和额定频率等电气设备额定参数 了解变压器分接头的基本概念，特别是发电机、输电线路、升压变压器、降压变压器和用电设备额定电压了解1 电力系统的基本概念电力系统常见的几种接线方式及其特点2同步发电机的派克变换，

3、同步发电机的全状态方程模型 自学电力系统中同步发电机、变压器、电力线路、负荷的等值电路模型及其等值参数的含义和计算公式掌握标么制的概念 理解2 电力系统各元件的参数和等值电路电力系统中各元件电抗标么值的计算公式，以及多电压等级电力系统中基准值的选取方法掌握6潮流计算、电压降落和功率损耗等基本概念 理解3 电力系统的潮流计算 开式电力网的潮流计算 掌握 8序号 知识单元（章节） 知识点 要求 推荐学时两端供电网络和简单环形供电网络等简单闭式电力网的潮流计算 掌握节点导纳矩阵、统一潮流方程等基本概念 理解潮流的计算机算法；优化潮流计算；潮流计算的工程应用 自学4实验 1：电力系统运行方式及潮流分析

4、实验辐射形网络的潮流计算；不同运行方式下潮流分布的比较分析 掌握 2频率调整的必要性，有功功率平衡及其对系统频率的影响，电力系统负荷的变化规律以及相应的频率调整手段了解电力系统中负荷、同步发电机的有功功率频率静态特性 理解电力系统的一次调频和二次调频的原理 理解5 电力系统有功功率平衡和频率调整电力系统的调频计算 自学4电力系统无功功率负荷、无功功率损耗和无功功率电源的基本特性 了解电力系统无功功率平衡的基本概念 理解电力系统中枢点电压的三种调整方式，四种调压措施及其调压计算 掌握6 电力系统无功功率平衡及电压调整各种调压措施的合理应用；配电网的无功优化和电压管理 自学6短路的基本概念 理解电

5、力网络化简的基本方法 掌握无限大容量电源供电系统三相短路的暂态过程分析 理解电力系统三相短路的实用计算方法 掌握7电力系统短路的基本概念及三相短路的实用计算方法通过短路计算选择变电所的设备 自学6对称分量法的原理 理解应用对称分量法进行不对称短路计算的分析方法 掌握序阻抗的基本概念 了解电力系统各元件的各序参数和等值电路 掌握电力系统正序、负序和零序网络的制定 掌握8对称分量法及电力系统元件各序参数和等值电路不同接法和结构的变压器的正、负、零序等值电路的特点和参数测定 自学6利用各序故障端口的电压平衡方程式和简单不对称短路的边界条件，进行简单不对称短路分析计算的原理和方法掌握9 电力系统不对称

6、故障的分析和计算各种简单不对称短路的复合序网法和正序 掌握6序号 知识单元（章节） 知识点 要求 推荐学时等效定则非故障处电压电流的计算 了解非全相断线的分析计算方法 了解对称分量经变压器后的相位变换 自学10实验 2：电力系统横向故障分析实验；各种短路电流实验，观察比较各种短路时的三相电流、三相电压；归纳总结各种短路的特点；仿真运算与手动运算的比较分析掌握 2电力系统运行稳定性的分类，理解功角稳定、静态稳定、暂态稳定、电压稳定、频率稳定的基本概念了解同步发电机转子运动方程 了解电力系统的电磁功率特性的计算 掌握11 电力系统运行稳定性的基本概念检索和分析美加“8.14”大停电的过程和原因 自

7、学4小扰动分析法分析简单电力系统静态稳定 理解简单电力系统的静态稳定判据和静态稳定储备系数的计算 掌握自动励磁调节器对静态稳定的影响 了解复杂电力系统静态稳定的判别方法 了解特高压输电的原理与关键技术 自学12 电力系统的静态稳定性提高系统静态稳定性的措施 自学2简单电力系统暂态稳定的定性分析方法 理解用等面积定则判断电力系统暂态稳定性的方法 掌握极限切除角的定义和计算 掌握提高电力系统暂态稳定性的措施 了解电力系统运行“三道防线” 的内涵、手段、优缺点 自学13 电力系统的暂态稳定性自愈式智能电网的发展现状 自学414 实验 3：电力系统暂态稳定分析实验电力系统暂态失稳实验；故障类型和故障切

8、除时间对电力系统暂态稳定的影响实验；提高电力系统暂态稳定性实验掌握 2电力系统电压稳定的概念 理解电压稳定的定性分析方法 了解电压稳定的判据 掌握15电力系统的电压稳定性电压稳定极限和储备系数的计算 掌握216 专题研究选择教师推荐的专题之一开展研究，完成研究型教学的小论文和发表的 PPT，论文要求 4000-5000 字课堂讨论 2四、课程教学安排本课程的教学环节包括：课堂讲授、课外作业、课外自学、实验、专题研究、期中考试和期末考试等。通过这些教学环节，培养和激发学生学习电力系统的兴趣，增强学生提出问题、分析问题和解决问题的能力。（一） 课堂讲授教学方法：全面推进双语教学，采用英文多媒体课件

9、，中文讲授；采用启发式教学，对教材内容和本学科的发展方向要讲清，鼓励自学，充分调动学生学习的主动性，扩大学生的知识面。课堂讲授包括统一讲授内容和个性化讲授内容。统一讲授内容：着重讲授基本概念、基本原理和分析方法，配以适量的思考题，启迪学生的思维，加深学生对讲授内容的理解，同时引导学生正确思维。采用多媒体与黑板相结合的手段进行教学，既重“量”又重“质” ，即：既要注重内容的广泛性，又要突出重点。讲课方式上注重几个环节：1问题的引入环节，尽可能以实际问题为切入点，以激发学生的学习兴趣；2问题的讲解环节，要注意讲解的节奏，使学生保持兴奋；3适当提问，了解学生对知识的掌握情况；4结论的归纳总结环节：要

10、注意简明扼要，使学生很容易抓住重点。5个性化讲授内容：给各位教师留下一点自由发挥空间，展示自己的个性和特长，同时也有利于动态优化教学内容。这方面内容不列入考试范围，留出的时间可以集中使用也可以分散使用。教学手段：双语多媒体课件。（二） 课外作业根据每一章的重点和难点内容安排作业，巩固在课堂中所学习的内容，题目类型可以是：思考题、简答题、分析题等各种类型。各章的课外作业见（三）课堂教学内容和安排。（三） 课外自学根据每一章讲述的基础知识和重点内容，引导和要求学生针对一个与本章基础知识相关的工程实际问题或研究热点问题，查找资料，进行自学，学习笔记和心得可以随课外作业一同上交，也可以结合本课程的研究

11、性专题环节，撰写小论文。各章的自学内容安排，详见“教学内容和要求” ，如第 3 章的“潮流的计算机算法” 、第 9 章的“美加 814 大停电的过程和原因” 、第 10 章的“特高压输电” 、第 11 章的“电力系统三道防线与自愈式智能电网的发展” 、和第 12 章的“柔性交流输电”等内容。课外自学的内容是本课程教学的有机组成部分，它不但可以使同学们加深对课堂讲述的基础知识和重点内容的理解和应用，而且可以扩大专业知识面，弥补课堂教学的不足，激发学生自发和主动学习本课程的兴趣和积极性。（四） 实验通过相关的实验，加深对电力系统稳态潮流、短路计算和电力系统暂态稳定理解，培养学生的实际动手能力，分析

12、问题和解决问题的能力。实验内容：详见“教学内容和要求”中的实验部分。实验手段：电气实验中心的 DDRTS 电力系统数字仿真系统（五） 专题研究在老师的引导下，35 名学生组成一个研究小组，运用所学知识和分析方法，通过查阅科技文献和计算分析，对感兴趣的电力系统专题进行研究，加深和拓宽对电力系统基础知识的理解，提交小论文和供论文发表的 PPT，论文字数要求在 4000 字以上。部分优秀论文在课堂上利用PPT 发表，并引导学生进行深入的讨论。专题研究的目的在于激发学生学习电力系统的兴趣，培养学生分析问题、总结归纳和论文发表的能力。专题研究的选题可以从以下题目中选取：1配电网的无功优化与电压管理：内容

13、：利用 DDRTS 系统搭建一个简单的配电网，通过各种调压手段优化配网的运行，使系统的网损最小，电压满足电能质量的要求；与课堂教学的联系：巩固第 5 章“无功调压”的内容，加深对无功、电压的理解。2输电线路继电保护的自适应整定：内容：利用 DDRTS 系统，对一个包含微电网的简单电力系统在不同地点、发生不同类型的短路进行计算，考虑微电网的加入对电力系统的影响，自适应的整定线路保护的整定值，以满足系统在不同运行方式下的需要；与课堂教学的联系：巩固第 8 章“短路计算”的内容，加深对短路和继电保护的理解。3单机无穷大系统发电机组 PSS 参数计算：内容：利用所学的电力系统静态稳定的基本概念和极点配

14、置的原理，针对一个简单的单机无穷大系统，设计发电机组的 PSS（电力系统稳定器）的参数，并通过仿真验证 PSS 在抑制电力系统低频振荡方面的作用。与课堂教学的联系：巩固第 10 章“静态稳定”的内容，加深 PSS 抑制低频振荡，通过系统静态稳定性的理解。根据电力系统的发展和当前的研究热点问题，可以不断扩大专题研究的选题。五、课程的考核采用平时作业、实验报告、专题研究报告、期中随堂考试、和期末闭卷考试相结合的方式。总成绩评定：作业占 20，实验报告占 10，专题研究占 5，期中考试 5，期末闭卷考试的试卷成绩占 60%。并规定：期末考试卷面成绩 60 分以上者，考虑平时成绩的折算；60 分以下者

15、，不考虑平时成绩的折算，以期末考试成绩作为该课程的最终成绩。六、本课程与其它课程的联系与分工本课程的先修课为“电路” 、 “电机学” 、 “现代控制理论”等。本课程是电力系统及其自动化专业方向的核心课程，是进一步学习电力系统及其自动化专业方向其他后续课程的基础。该专业方向的后续课程有：电力系统继电保护，发电厂电气部分，电力经济与管理，高电压技术，电力系统课程设计，电力负荷管理与预测等。七、建议教材及教学参考书教材：1 吴俊勇.夏明超等.电力系统分析.第 1 版.北京.清华大学出版社 .2012.2 D P Kothari. I J Nagrath.Modern Power System Analysis.Mc Graw Hill Press. 2010.主要参考书：1 何仰赞.熊信银.电力系统分析.武汉.华中科技大学出版社 .2000.2 何仰赞.熊信银.电力系统分析题解.武汉.华中科技大学出版社 .2006.3 夏道止.电力系统分析.北京.中国电力出版社.2004.4 亚瑟 R. 伯尔根. 威杰 威塔尔. Power System Analysis.北京.中国机械出版社.2005.