电力系统分析教学大纲

《电力系统分析》教学大纲课程编号：课程名称：电力系统分析英文名称：powersystemanalysis学时：64学分：4适用专业：电气工程及其自动化等先修课程：电路分析、电机学一、课程的性质和任务本课程是电气工程及其自动化专业和电气信息专业的学位课，是电力系统及其自动化专业方向的核心课程。本课程介绍了电力系统的组成和基本概念、电力系统各元件的数学模型、电力系统静态和暂态稳定分析、电力系统潮流计算。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。二、课程教学内容和学时分配第1章：电力系统基本概念内容：介绍电力系统的组成、运行特点和基本要求，介绍额定电压、额定电流、额定容量和额定频率等电气设备额定参数和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的确定。最后，还介绍电力系统常见的几种接线方式及其特点。重点：电力系统的组成、运行特点和基本要求；发电机、输电线路、变压器和用电设备额定电压的确定；电力系统的接线方式。难点：发电机、输电线路、变压器和用电设备额定电压的确定。讲授学时：2学时第2章：电力系统各元件的参数和等值电路内容：介绍电力系统中同步发电机、变压器、电力线路、电力负荷的等值电路模型及其等值参数的含义和计算公式。引入了标幺制的概念，介绍电力系统中各元件电抗标幺值的计算公式，以及多电压等级电力系统中基准值的选取方法。重点：发电机、变压器、电力线路的等值电路及其参数计算；标么值的概念。难点：多电压等级电力系统中标么值的计算；电力系统各元件的等值电路讲授学时：6学时第3章：电力系统的潮流计算内容：在介绍潮流计算、电压降落和功率损耗等基本概念的基础上，详细介绍各种情况下开式电力网的潮流计算。以两端供电网络和简单环形供电网络为例，介绍简单闭式电力网的潮流计算，最后介绍节点导纳矩阵、统一潮流方程等复杂电力系统潮流计算的基本概念，潮流计算的计算机解法，以及它们在实际电力系统运行中的应用。重点：潮流计算、电压降落和功率损耗的基本概念；开式电力网的潮流计算；简单闭式电力网的潮流计算；节点导纳矩阵和统一潮流方程等的基本概念。难点：简单闭式电力网转化成开式电力网进行潮流计算；节点导纳矩阵的修正。讲授学时：8学时第4章：电力系统的有功功率平衡和频率调整内容：首先介绍频率调整的必要性，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；介绍电力系统中负荷、同步发电机的有功功率频率静态特性，分析电力系统中负荷变化时，发电机的调速原理和发电机输出电功率的调整过程，即频率的一次调整和二次调整过程。重点：负荷、发电机和电力系统的频率特性；电力系统的有功平衡和频率调整的原理；电力系统负荷在各类发电厂间的合理分配。难点：电力系统频率调整的原理。讲授学时：4学时第5章：电力系统的无功功率平衡及电压调整内容：介绍了电压偏移对用电设备及电力系统的影响，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，电力系统无功功率平衡的基本概念，电力系统中枢点电压的三种调整方式，以及四种调压措施。重点：电力系统无功平衡的基本概念；电力系统中枢点电压的三种调整方式；四种常用的调压措施。难点：变压器分接头选择、并联补偿和串联补偿等中枢点电压调整的分析计算。讲授学时：6学时第6章：电力系统短路的基本概念及三相短路的实用计算方法内容：介绍短路的基本概念、原因、类型及后果，电力网络化简的基本方法，无限大容量电源供电系统三相短路的暂态过程分析，以及电力系统三相短路的实用计算方法。重点：短路的基本概念；起始次暂态电流和冲击电流的实用计算；短路电流计算曲线的应用。难点：应用计算曲线计算多机电力系统的三相短路电流。讲授学时：6学时第7章：对称分量法及电力系统元件各序参数和等值电路内容：在介绍对称分量法的基础上，引出序阻抗的概念，讲述对称分量法在不对称短路计算中的应用方法。系统地讲解电力系统各元件的各序参数和等值电路，最后给出电力系统正序、负序和零序网络的制定原则。重点：对称分量法；序阻抗的概念；电力系统正序、负序和零序网络的制定。难点：电力系统正序、负序和零序网络的制定。讲授学时：6学时第8章：电力系统不对称故障分析和计算内容：在上一章对称分量法的基础上，给出各序故障点的电压平衡方程式，利用简单不对称短路的边界条件进行联立求解，从而对简单不对称短路进行分析和计算。在总结几种简单不对称短路分析结果的基础上，归纳出计算简单不对称短路的复合序网法和正序等效定则。最后介绍变压器相位变换问题以及非全相断线的分析计算方法。重点：应用对称分量法对简单不对称短路进行短路分析计算的方法；复合序网的制定；利用复合序网和正序等效定则对简单不对称短路进行分析计算。难点：复合序网的制定；利用正序等效定则对简单不对称短路进行分析计算。讲授学时：6学时第9章：电力系统运行稳定性的基本概念内容：介绍电力系统运行稳定性的分类，功角稳定、电压稳定、频率稳定的基本概念；同步发电机转子运动方程；以隐极式发电机的功率特性和凸极式发电机的功率特性来说明简单电力系统的功率特性；复杂电力系统的功率特性。重点：功角稳定、电压稳定、频率稳定的基本概念；简单电力系统的功率特性；同步发电机转子运动方程。难点：同步发电机转子运动方程。讲授学时：4学时第10章：电力系统的静态稳定性内容：介绍利用小扰动法分析简单电力系统静态稳定；介绍简单电力系统的静态稳定判据；介绍自动励磁调节器对静态稳定的影响；介绍复杂电力系统静态稳定的判别方法和静态稳定储备系数的计算。重点：用小扰动法分析电力系统静态稳定性的步骤；比例式励磁调节器对静态稳定的影响；静态稳定储备系数。难点：用小扰动法分析电力系统静态稳定性的步骤；静态稳定储备系数的计算。讲授学时：4学时第11章：电力系统的暂态稳定性内容：简单电力系统暂态稳定的定性分析；介绍等面积定则；极限切除角的定义和计算；提高电力系统暂态稳定性的措施。重点：简单电力系统暂态稳定的定性分析；介绍等面积定则；极限切除角的定义和计算。难点：等面积定则；极限切除角的定义和计算。讲授学时：4学时实验1：电力系统潮流计算上机实验实验学时：2学时实验2：电力系统短路故障分析实验实验学时：2学时实验3：电力系统暂态稳定实验实验学时：2学时三、课程教学安排学时分配主要内容讲授学时实验学时研究性教学第1章电力系统基本概念2第2章电力系统各元件的参数和等值电路6第3章电力系统潮流分析8第4章电力系统的有功功率平衡和频率调整6第5章电力系统的无功功率平衡及电压调整4第6章电力系统短路的基本概念及三相短路的实用计算方法6第7章对称分量法及电力系统元件各序参数6第8章电力系统不对称故障分析和计算6第9章电力系统运行稳定性的基本概念4第10章电力系统的静态稳定性4第11章电力系统的暂态稳定性4实验1潮流分析实验2实验2短路实验2实验3暂态稳定实验2专题2小计5662合计：64学时本课程的教学环节包括：课堂讲授、课外作业、实验、专题研究和期末考试。1、课堂讲授教学方法：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。教学手段：教学课件PPT。2、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，分析问题和解决问题的能力。3、作业由于本课程的课时偏少，建议根据章节内容，布置相关的作业，促进学生对本课程在课外进一步学习，同时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。4、专题研究在老师的引导下，学生组成研究小组，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。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。四、课程的考核采用平时作业、实验、专题研究报告和期末闭卷考试相结合的方式。总成绩评定：其中平时成绩占30%（作业占10％，实验报告占10％，专题研究占10％），试卷成绩占70%。五、教材及教学参考书1．吴俊勇等编著，《电力系统分析》，清华大学出版社。2．何仰赞，熊信银编著，《电力系统分析》，华中科技大学出版社。