本科《電力系統(tǒng)基礎(chǔ)》教學(xué)大綱-北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院

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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 《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(hào)：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(shí)/學(xué)分：64/4 4．先修課程：電路、電機(jī)學(xué)、現(xiàn)代控制理論 5．適用專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)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(dòng)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(jì)算、短路計(jì)算和暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算的模型和分析、計(jì)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

2、穩(wěn)定的基本概念和判別方法。 通過本課程的學(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(jì)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(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過課堂講授、課外自學(xué)、作業(yè)、實(shí)驗(yàn)、專題研究、課堂交流等各個(gè)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(hào) 知識(shí)單元（章節(jié)） 知識(shí)點(diǎn) 要求 推薦學(xué)時(shí) 1 電力系統(tǒng)的基本概念 電力系統(tǒng)的組成、運(yùn)行特點(diǎn)和基本要求 了解 2 額定電壓、額定電流、額定容量和額定頻率等電氣設(shè)備額定參數(shù) 了解 變壓器分

3、接頭的基本概念，特別是發(fā)電機(jī)、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 電力系統(tǒng)常見的幾種接線方式及其特點(diǎn) 2 電力系統(tǒng)各元件的參數(shù)和等值電路 同步發(fā)電機(jī)的派克變換，同步發(fā)電機(jī)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(jī)、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(jì)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(jì)算公式，以及多電壓等級(jí)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(jì)算 潮流計(jì)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(jì)算 掌握 兩端供電網(wǎng)絡(luò)和簡單環(huán)形供電網(wǎng)絡(luò)等

4、簡單閉式電力網(wǎng)的潮流計(jì)算 掌握 節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣、統(tǒng)一潮流方程等基本概念 理解 潮流的計(jì)算機(jī)算法；優(yōu)化潮流計(jì)算；潮流計(jì)算的工程應(yīng)用 自學(xué) 4 實(shí)驗(yàn)1：電力系統(tǒng)運(yùn)行方式及潮流分析實(shí)驗(yàn) 輻射形網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算；不同運(yùn)行方式下潮流分布的比較分析 掌握 2 5 電力系統(tǒng)有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(duì)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(jī)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(jì)算 自學(xué) 6 電力系統(tǒng)無功功率平衡及電壓調(diào)整 電力

5、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(diǎn)電壓的三種調(diào)整方式，四種調(diào)壓措施及其調(diào)壓計(jì)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(shí)用計(jì)算方法 短路的基本概念 理解 6 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(shí)用計(jì)算方法 掌握 通過短路計(jì)算選擇變電所的設(shè)備 自學(xué) 8 對(duì)稱分量法及電力系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值電路 對(duì)稱分量法的原理 理解 6 應(yīng)用對(duì)稱

6、分量法進(jìn)行不對(duì)稱短路計(jì)算的分析方法 掌握 序阻抗的基本概念 了解 電力系統(tǒng)各元件的各序參數(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(diǎn)和參數(shù)測定 自學(xué) 9 電力系統(tǒng)不對(duì)稱故障的分析和計(jì)算 利用各序故障端口的電壓平衡方程式和簡單不對(duì)稱短路的邊界條件，進(jìn)行簡單不對(duì)稱短路分析計(jì)算的原理和方法 掌握 6 各種簡單不對(duì)稱短路的復(fù)合序網(wǎng)法和正序等效定則 掌握 非故障處電壓電流的計(jì)算 了解 非全相斷線的分析計(jì)算方法 了解 對(duì)稱分量經(jīng)變壓器后的相位變換 自學(xué) 10 實(shí)驗(yàn)2：電力系統(tǒng)橫向故障分析實(shí)驗(yàn)

7、； 各種短路電流實(shí)驗(yàn)，觀察比較各種短路時(shí)的三相電流、三相電壓；歸納總結(jié)各種短路的特點(diǎn)；仿真運(yùn)算與手動(dòng)運(yùn)算的比較分析 掌握 2 11 電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念 電力系統(tǒng)運(yùn)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(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程 了解 電力系統(tǒng)的電磁功率特性的計(jì)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(dòng)分析法分析簡單電力系統(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(chǔ)備系數(shù)的計(jì)算 掌握 自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定的影響 了解

8、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(jì)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(yùn)行“三道防線”的內(nèi)涵、手段、優(yōu)缺點(diǎn) 自學(xué) 自愈式智能電網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀 自學(xué) 14 實(shí)驗(yàn)3：電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析實(shí)驗(yàn) 電力系統(tǒng)暫態(tài)失穩(wěn)實(shí)驗(yàn)；故障類型和故障切除時(shí)間對(duì)電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的影響實(shí)驗(yàn)；提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn) 掌握 2 15 電力系統(tǒng)的電

9、壓穩(wěn)定性 電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定的概念 理解 2 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(chǔ)備系數(shù)的計(jì)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(shí)驗(yàn)、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)的興趣，增強(qiáng)學(xué)生提出問題、分析問題和解決問題的能力。 （一） 課堂講授 教學(xué)方法：全面推進(jìn)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(duì)教

10、材內(nèi)容和本學(xué)科的發(fā)展方向要講清，鼓勵(lì)自學(xué)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面。 課堂講授包括統(tǒng)一講授內(nèi)容和個(gè)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(duì)講授內(nèi)容的理解，同時(shí)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(jìn)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(diǎn)。 講課方式上注重幾個(gè)環(huán)節(jié)： 1．問題的引入環(huán)節(jié)，盡可能以實(shí)際問題為切入點(diǎn)，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(duì)知識(shí)的掌握情況； 4．結(jié)論的歸納總結(jié)環(huán)

11、節(jié)：要注意簡明扼要，使學(xué)生很容易抓住重點(diǎn)。 5．個(gè)性化講授內(nèi)容：給各位教師留下一點(diǎn)自由發(fā)揮空間，展示自己的個(gè)性和特長，同時(shí)也有利于動(dòng)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(shí)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。 （二） 課外作業(yè) 根據(jù)每一章的重點(diǎn)和難點(diǎn)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。 （三） 課外自學(xué) 根據(jù)每一章講述的基礎(chǔ)知識(shí)和重點(diǎn)內(nèi)容，引導(dǎo)和要求學(xué)生針對(duì)一個(gè)與本章基礎(chǔ)知識(shí)相關(guān)的工程實(shí)際問題或研究熱點(diǎn)問題，查找資料，進(jìn)行自學(xué)，學(xué)習(xí)筆記和心得可以隨課外作業(yè)

12、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(jì)算機(jī)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(jī)組成部分，它不但可以使同學(xué)們加深對(duì)課堂講述的基礎(chǔ)知識(shí)和重點(diǎn)內(nèi)容的理解和應(yīng)用，而且可以擴(kuò)大專業(yè)知識(shí)面，彌補(bǔ)課堂教學(xué)的不足，激發(fā)學(xué)生自發(fā)和主動(dòng)學(xué)習(xí)本課程的興趣和積極性。 （四） 實(shí)驗(yàn) 通過相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，加深對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)潮流、短路計(jì)算和電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定理解，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手

13、能力，分析問題和解決問題的能力。 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：詳見“教學(xué)內(nèi)容和要求”中的實(shí)驗(yàn)部分。 實(shí)驗(yàn)手段：電氣實(shí)驗(yàn)中心的DDRTS電力系統(tǒng)數(shù)字仿真系統(tǒng) （五） 專題研究 在老師的引導(dǎo)下，3－5名學(xué)生組成一個(gè)研究小組，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和分析方法，通過查閱科技文獻(xiàn)和計(jì)算分析，對(duì)感興趣的電力系統(tǒng)專題進(jìn)行研究，加深和拓寬對(duì)電力系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)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4000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(jìn)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

14、無功優(yōu)化與電壓管理： 內(nèi)容：利用DDRTS系統(tǒng)搭建一個(gè)簡單的配電網(wǎng)，通過各種調(diào)壓手段優(yōu)化配網(wǎng)的運(yùn)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(duì)無功、電壓的理解。 2．輸電線路繼電保護(hù)的自適應(yīng)整定： 內(nèi)容：利用DDRTS系統(tǒng)，對(duì)一個(gè)包含微電網(wǎng)的簡單電力系統(tǒng)在不同地點(diǎn)、發(fā)生不同類型的短路進(jìn)行計(jì)算，考慮微電網(wǎng)的加入對(duì)電力系統(tǒng)的影響，自適應(yīng)的整定線路保護(hù)的整定值，以滿足系統(tǒng)在不同運(yùn)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(jì)算”的內(nèi)容，加深對(duì)短路和繼電保護(hù)的理解。 3．單機(jī)無窮大系統(tǒng)發(fā)電機(jī)組PSS參數(shù)計(jì)算： 內(nèi)容：利用所學(xué)

15、的電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的基本概念和極點(diǎn)配置的原理，針對(duì)一個(gè)簡單的單機(jī)無窮大系統(tǒng)，設(shè)計(jì)發(fā)電機(jī)組的PSS（電力系統(tǒng)穩(wěn)定器）的參數(shù)，并通過仿真驗(yàn)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(diǎn)問題，可以不斷擴(kuò)大專題研究的選題。 五、課程的考核 采用平時(shí)作業(yè)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、專題研究報(bào)告、期中隨堂考試、和期末閉卷考試相結(jié)合的方式。 總成績?cè)u(píng)定：作業(yè)占20％，實(shí)驗(yàn)報(bào)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

16、上者，考慮平時(shí)成績的折算；60分以下者，不考慮平時(shí)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(jī)學(xué)”、“現(xiàn)代控制理論”等。 本課程是電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專業(yè)方向的核心課程，是進(jìn)一步學(xué)習(xí)電力系統(tǒng)及其自動(dòng)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)繼電保護(hù)，發(fā)電廠電氣部分，電力經(jīng)濟(jì)與管理，高電壓技術(shù)，電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)，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] D P Kothari. I J Nagrath.Modern Power System Analysis.Mc Graw Hill Press. 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. Power System Analysis.北京.中國機(jī)械出版社.2005. 專心---專注---專業(yè)