《電力系統(tǒng)分析C》教學(xué)大綱

《電力系統(tǒng)分析C》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：05143021課程性質(zhì)：專業(yè)必修課學(xué)分：3.5學(xué)分學(xué)時(shí)：56學(xué)時(shí)（理論56學(xué)時(shí)）先修課程：電路原理、電機(jī)學(xué)等后續(xù)課程：電力系統(tǒng)繼電保護(hù)適用專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化開課單位：電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院一、課程說明《電力系統(tǒng)分析C》是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的一門專業(yè)必修課。本課程主要介紹電力系統(tǒng)的構(gòu)成和基本原理、電力系統(tǒng)元件參數(shù)計(jì)算、電網(wǎng)的潮流計(jì)算方法、短路計(jì)算方法、系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)和頻率調(diào)節(jié)方法以及系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性分析等內(nèi)容，兼顧對(duì)新技術(shù)及其發(fā)展方向的介紹，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和今后從事電力系統(tǒng)相關(guān)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。二、課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：能夠結(jié)合高等數(shù)學(xué)、電路原理、電機(jī)學(xué)等知識(shí)，掌握電力系統(tǒng)各元件的工作特性及數(shù)學(xué)模型；能夠結(jié)合工程問題，運(yùn)用電力系統(tǒng)分析的基本理論及電力系統(tǒng)仿真工具，對(duì)復(fù)雜電力系統(tǒng)進(jìn)行建模及仿真分析。課程目標(biāo)2：能夠運(yùn)用電力系統(tǒng)的基本分析方法，掌握潮流計(jì)算、頻率調(diào)整、電壓調(diào)整、短路計(jì)算和穩(wěn)定性分析的相關(guān)知識(shí)，并熟悉電力系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)整。課程目標(biāo)3：能夠理解“雙碳目標(biāo)”、“新型電力系統(tǒng)”背景下電力系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域所面臨的復(fù)雜工程問題及對(duì)社會(huì)、健康、安全、法律、文化的影響，培養(yǎng)具有扎實(shí)理論基礎(chǔ)，較強(qiáng)實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神、嚴(yán)謹(jǐn)工程態(tài)度的電力人，具有終身學(xué)習(xí)的能力。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《電力系統(tǒng)分析C》課程教學(xué)目標(biāo)對(duì)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)支撐強(qiáng)度1.工程知識(shí)1.4能夠?qū)㈦姎夤こ碳捌渥詣?dòng)化專業(yè)知識(shí)用于復(fù)雜電氣工程問題解決方案的比較與優(yōu)化。課程目標(biāo)1：能夠結(jié)合高等數(shù)學(xué)、電路原理、電機(jī)學(xué)等知識(shí)，掌握電力系統(tǒng)各元件的工作特性及數(shù)學(xué)模型；能夠結(jié)合工程問題，運(yùn)用電力系統(tǒng)分析的基本理論及電力系統(tǒng)仿真工具，對(duì)復(fù)雜電力系統(tǒng)進(jìn)行建模及仿真分析。H2.問題分析2.2能夠運(yùn)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，分析并表達(dá)復(fù)雜電氣工程問題的特性，獲得多種解決方案。課程目標(biāo)2：能運(yùn)用電力系統(tǒng)的基本分析方法，掌握潮流計(jì)算、頻率調(diào)整、電壓調(diào)整、短路計(jì)算和穩(wěn)定性分析的相關(guān)知識(shí)，并熟悉電力系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)整。H3.設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案3.2能夠根據(jù)特定需求，完成對(duì)復(fù)雜電氣工程系統(tǒng)與單元（部件）的設(shè)計(jì)、調(diào)試與優(yōu)化。課程目標(biāo)3：能夠理解“雙碳目標(biāo)”、“新型電力系統(tǒng)”背景下電力系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域所面臨的復(fù)雜工程問題及對(duì)社會(huì)、健康、安全、法律、文化的影響，培養(yǎng)具有扎實(shí)理論基礎(chǔ)，較強(qiáng)實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神、嚴(yán)謹(jǐn)工程態(tài)度的電力人，具有終身學(xué)習(xí)的能力。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配1.理論部分理論部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配見表2。表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)理論學(xué)時(shí)對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)1.電力系統(tǒng)的基本概念1.1電力系統(tǒng)概述1.2電力系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)和要求1.3電力系統(tǒng)的接線方式和電壓等級(jí)1.4電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的運(yùn)行方式教學(xué)要求：了解電力系統(tǒng)的基本概念和發(fā)展歷史，掌握電力系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)和要求，掌握額定電壓的確定，掌握電力系統(tǒng)的接線方式，掌握中性點(diǎn)的運(yùn)行方式。重點(diǎn)：電力系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)、基本要求，額定電壓的確定，中性點(diǎn)的運(yùn)行方式。難點(diǎn)：額定電壓的確定，中性點(diǎn)的運(yùn)行方式。41、32.電力系統(tǒng)各元件的參數(shù)和等值電路2.1發(fā)電機(jī)、變壓器、電力線路、負(fù)荷的參數(shù)和等值電路2.2簡單電力系統(tǒng)的等值電路2.3標(biāo)幺制教學(xué)要求：掌握發(fā)電機(jī)、變壓器、線路、負(fù)荷、簡單電力系統(tǒng)的參數(shù)和等值電路，掌握標(biāo)幺制的概念及應(yīng)用。重點(diǎn)：發(fā)電機(jī)、變壓器、線路的參數(shù)和等值電路，標(biāo)幺制。難點(diǎn)：電力系統(tǒng)的等值電路81、23.電力系統(tǒng)的潮流分布計(jì)算3.1開式電力網(wǎng)的潮流計(jì)算3.2簡單閉式電力網(wǎng)的潮流計(jì)算3.3復(fù)雜電力系統(tǒng)潮流計(jì)算的計(jì)算機(jī)算法教學(xué)要求：掌握網(wǎng)絡(luò)元件的電壓降落和功率損耗計(jì)算，掌握開式、閉式網(wǎng)絡(luò)的潮流“手算”方法，掌握節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣與統(tǒng)一潮流方程，理解功率方程迭代解法原理，掌握電力系統(tǒng)潮流計(jì)算機(jī)算法的數(shù)學(xué)模型及常用計(jì)算方法。重點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)元件的電壓降落和功率損耗，開式、閉式網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算，牛頓-拉夫遜法潮流分布計(jì)算。難點(diǎn)：閉式網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算，PQ分解法潮流分布計(jì)算。141、24.電力系統(tǒng)的有功功率和頻率調(diào)整4.1頻率調(diào)整的必要性4.2電力系統(tǒng)的有功功率平衡4.3電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整、4.4電力系統(tǒng)有功負(fù)荷的最優(yōu)分配教學(xué)要求：理解頻率調(diào)整的必要性，掌握電力系統(tǒng)的有功功率平衡，負(fù)荷、發(fā)電機(jī)的有功功率-頻率靜態(tài)特性，掌握一次調(diào)頻、二次調(diào)頻、調(diào)頻廠的選擇，掌握有功負(fù)荷的最優(yōu)分配。重點(diǎn)：電力系統(tǒng)的有功功率平衡，一次調(diào)頻，二次調(diào)頻，有功負(fù)荷的最優(yōu)分配。難點(diǎn)：聯(lián)合電力系統(tǒng)調(diào)頻計(jì)算。62、35.電力系統(tǒng)的無功功率和電壓調(diào)整5.1電力系統(tǒng)的無功功率平衡5.2電力系統(tǒng)的電壓管理與電壓調(diào)整5.3電力系統(tǒng)無功負(fù)荷的最優(yōu)分配教學(xué)要求：理解電壓調(diào)整的必要性、無功負(fù)荷的最優(yōu)分配，掌握電力系統(tǒng)的無功功率平衡、電壓管理、電壓調(diào)整措施。重點(diǎn)：電力系統(tǒng)的無功平衡，電壓管理，電壓調(diào)整。難點(diǎn)：電力系統(tǒng)的無功補(bǔ)償。62、36.電力系統(tǒng)三相短路的分析與計(jì)算6.1電力系統(tǒng)故障概述6.2同步發(fā)電機(jī)的基本方程與派克變換6.3無限大功率電源供電的三相短路電流分析6.4電力系統(tǒng)三相短路電流的實(shí)用計(jì)算教學(xué)要求：了解故障類型，掌握短路的原因與分類，掌握同步發(fā)電機(jī)的基本方程及派克變換，掌握無限大功率電源供電的三相短路分析，掌握電力系統(tǒng)三相短路實(shí)用計(jì)算。重點(diǎn)：無限大功率電源供電的三相短路分析，電力系統(tǒng)三相短路電流實(shí)用計(jì)算。難點(diǎn)：同步發(fā)電機(jī)的基本方程81、27.電力系統(tǒng)不對(duì)稱故障的分析與計(jì)算7.1對(duì)稱分量法7.2電力系統(tǒng)元件的序參數(shù)和等值電路7.3電力系統(tǒng)的各序等值電路7.4各種不對(duì)稱故障的分析計(jì)算教學(xué)要求：理解對(duì)稱分量法，掌握電力系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值電路，會(huì)制定各序網(wǎng)絡(luò)和復(fù)合序網(wǎng)；掌握不對(duì)稱短路時(shí)網(wǎng)絡(luò)中電流和電壓的計(jì)算。重點(diǎn)：對(duì)稱分量法，各序網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成，不對(duì)稱短路時(shí)網(wǎng)絡(luò)中電流和電壓的計(jì)算，正序等效定則。難點(diǎn)：零序網(wǎng)絡(luò)的制定，非故障處的電流和電壓計(jì)算。81、28.電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析8.1電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本概念8.2電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性8.3電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性教學(xué)要求：掌握靜態(tài)穩(wěn)定判據(jù)、提高靜態(tài)穩(wěn)定性的措施；掌握等面積定則的原理、提高暫態(tài)穩(wěn)定性的措施。重點(diǎn)：提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性和暫態(tài)穩(wěn)定性的措施，等面積定則。難點(diǎn)：發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程。21、2合計(jì)56五、教學(xué)方法及手段本課程以課堂講授為主，結(jié)合預(yù)習(xí)、討論、案例、視頻資源共享等教學(xué)手段完成課程教學(xué)任務(wù)和相關(guān)能力的培養(yǎng)。采用混合式、啟發(fā)式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生思考問題、分析問題和解決問題的能力；以“少而精”為原則，精選教學(xué)內(nèi)容，精講多練；安排習(xí)題課，鞏固課堂所學(xué)知識(shí)。六、課程資源1.推薦教材：（1）韋鋼.電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)[M].北京:中國電力出版社,2021.（2）蘇小林.電力系統(tǒng)分析[M].北京:中國電力出版社,2019.（3）吳俊勇.電力系統(tǒng)分析[M].北京:清華大學(xué)出版社,2019.2.參考書：（1）陳珩.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析[M].北京:中國電力出版社,2015.（2）方萬良,李建華,王建學(xué).電力系統(tǒng)暫態(tài)分析[M].北京:中國電力出版社,2017.（3）楊淑英.電力系統(tǒng)分析復(fù)習(xí)指導(dǎo)與習(xí)題精解[M].北京:機(jī)械工程出版社,2017.3.期刊：（1）中國電機(jī)工程學(xué)報(bào),中國電機(jī)工程學(xué)會(huì)主辦（2）電網(wǎng)技術(shù),國家電網(wǎng)公司主辦（3）電力系統(tǒng)自動(dòng)化,國電自動(dòng)化研究院主辦（4）《IEEETransactionsonPowerSystems》,IEEE（5）《IEEETransactionsonElectronDevices》,IEEE4.網(wǎng)絡(luò)資源：（1）愛課程網(wǎng)./home/（2）中國大學(xué)慕課網(wǎng)/七、課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐課程成績由過程性考核成績和期末考核成績兩部分構(gòu)成，具體考核/評(píng)價(jià)細(xì)則及對(duì)課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見表3。表3課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評(píng)價(jià)細(xì)則課程目標(biāo)123過程性考核課堂表現(xiàn)12（1）根據(jù)課堂出勤情況和課堂回答問題情況等進(jìn)行考核，滿分100分；（2）以平時(shí)考核成績乘以其在總評(píng)成績中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績?！獭獭?62階段測(cè)驗(yàn)14（1）主要考核學(xué)生對(duì)各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次階段測(cè)驗(yàn)單獨(dú)評(píng)分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績；（3）以階段測(cè)驗(yàn)成績乘以其在總評(píng)成績中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績?！獭獭?62作業(yè)14（1）主要考核學(xué)生對(duì)各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次作業(yè)單獨(dú)評(píng)分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績；（3）以作業(yè)成績乘以其在總評(píng)成績中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績?！獭獭?62期末考核60（1）卷面成績100分，以卷面成績乘以其在總評(píng)成績中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績；（2）主要考核電力系統(tǒng)的基本概念、電力系統(tǒng)元件的參數(shù)和等值電路、潮流計(jì)算、有功負(fù)荷的最優(yōu)分配、頻率調(diào)整、電壓調(diào)整、短路電流計(jì)算、電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析等內(nèi)容等內(nèi)容；（3）考試題型為：填空題、選擇題、分析題和計(jì)算題等?！獭獭?03010合計(jì)：100分364816八、考核與成績?cè)u(píng)定1.考核方式及成績?cè)u(píng)定考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、階段測(cè)驗(yàn)、作業(yè)、期末考試等方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核評(píng)價(jià)。考核基本要求：考核總成績由期末試卷成績和過程性考核成績組成。其中：期末試卷成績?yōu)?00分（權(quán)重60%），試題類型為填空題、選擇題、分析題和計(jì)算題等類型，試卷中基本知識(shí)、基本理論、基本技能的試題分值不超過50%，綜合應(yīng)用題、分析題不低于50%；課堂表現(xiàn)、階段測(cè)驗(yàn)、作業(yè)等過程性考核成績?yōu)?00分（權(quán)重40%）；過程性考核和考試試題分值分配應(yīng)與教學(xué)大綱各章節(jié)的學(xué)時(shí)基本成比例。2.過程性考核成績的標(biāo)準(zhǔn)過程性考核方式重點(diǎn)考核內(nèi)容、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見表4。表4過程性考核方式評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60課堂表現(xiàn)30積極參與教學(xué)活動(dòng)，踴躍回答問題，準(zhǔn)確率大于90%。認(rèn)真參與教學(xué)活動(dòng)，回答問題準(zhǔn)確率大于80%。偶爾參與教學(xué)活動(dòng)，回答問題準(zhǔn)確率大于70%。上課不認(rèn)真，偶爾參與教學(xué)活動(dòng)。上課不認(rèn)真，不參與教學(xué)活動(dòng)。作業(yè)35作業(yè)完整，思路清晰，準(zhǔn)確率大于90%，字跡工整。作業(yè)完整，準(zhǔn)確率大于80%，字跡工整。不交作業(yè)1次以內(nèi)，準(zhǔn)確率大于70%。不交作業(yè)2次以內(nèi)，準(zhǔn)