電力系統(tǒng)分析教學(xué)大綱 (一)

電力系統(tǒng)分析教學(xué)大綱

課程中文名稱：電力系統(tǒng)分析（一）/（二）課程英文名稱：PowerSystemAnalysis

課程編號(hào)：C12I3/C1214應(yīng)開(kāi)課學(xué)期：5/6

學(xué)時(shí)數(shù)：40/40學(xué)分?jǐn)?shù)：2.525

適用專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化課程類型：專業(yè)核心課/必修

先修課程：電路原理、工程電磁場(chǎng)、電機(jī)學(xué)、電力電子技術(shù)、自動(dòng)控制原理

一、課程性質(zhì)

《電力系統(tǒng)分析》課程是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)〔拔尖計(jì)劃）必修的專業(yè)核心課程和

學(xué)位課。本課程主要介紹電力系統(tǒng)正常運(yùn)行和故障運(yùn)行狀態(tài)的分析和計(jì)算方法。它本身是一

門專業(yè)基礎(chǔ)課，又具備專業(yè)課的性質(zhì)，在專業(yè)基礎(chǔ)課與專業(yè)課之間架起了一座重要的橋梁，

起到承上啟下的作用。本課程具有較強(qiáng)的理論性、綜合性同時(shí)又具有密切聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際的特

點(diǎn)o

二、課程目標(biāo)

通過(guò)對(duì)該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解電力系統(tǒng)分析的研究領(lǐng)域、研究?jī)?nèi)容和研究方法及與

電力系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)行與控制、保護(hù)等相關(guān)學(xué)科方向的關(guān)系；掌握電力系統(tǒng)分析領(lǐng)域的

基本概念和術(shù)語(yǔ)，掌握電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析、故障分析和穩(wěn)定性分析的基本原理和方法，具備

將電力系統(tǒng)分析的基本原理和方法應(yīng)用于電力系統(tǒng)復(fù)雜工程問(wèn)題的初步能力，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)

電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

課程以電力系統(tǒng)潮流計(jì)算、短路計(jì)算和穩(wěn)定性計(jì)算為核心內(nèi)容，要求掌握電力系統(tǒng)各元

件的特性、數(shù)學(xué)模型和等值電路，掌握復(fù)雜電力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和建模方法；掌握電力系統(tǒng)

潮流計(jì)算的分析和計(jì)算方法，理解電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制的必要性并掌握潮流、頻率、電壓調(diào)

整與控制的原理和計(jì)算方法；熟悉同步發(fā)電機(jī)三相短路的物理過(guò)程并掌握電機(jī)參數(shù)，掌握電

力系統(tǒng)三相短路、不對(duì)稱均路的計(jì)算方法；理解電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定性的基本概念

和物理過(guò)程，掌握電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定性分析的基本原理和方法，能夠進(jìn)行簡(jiǎn)單電

力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定性分析。

了解特高壓、智能電網(wǎng)和電力改革背景下電力系統(tǒng)分析領(lǐng)域所面臨的復(fù)雜問(wèn)題及未來(lái)發(fā)

展趨勢(shì)，培養(yǎng)工程創(chuàng)新意識(shí)。

三、教學(xué)內(nèi)容、學(xué)時(shí)安排和基本要求

第一章緒論（6學(xué)時(shí)）

（1）掌握電力系統(tǒng)分析的基本概念及電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求

（2）了解電力系統(tǒng)的產(chǎn)生與發(fā)展

（3）了解電力系統(tǒng)學(xué)科的內(nèi)容、研究方法

重點(diǎn)難點(diǎn)：電力系統(tǒng)的組成、電壓等級(jí)、中性點(diǎn)接地方式、電網(wǎng)接線方式、電力系統(tǒng)運(yùn)

行的基本要求

第二章電力網(wǎng)各元件的特性與數(shù)學(xué)模型（8學(xué)時(shí)）

（1）理解電力網(wǎng)各元件的特性及參數(shù)的物理意義

（2）掌握電力網(wǎng)各元件的數(shù)學(xué)模型和等值電路

（3）掌握電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型和等值電路

重點(diǎn)難點(diǎn)：輸電線路的結(jié)構(gòu)及等值模型，變壓器的等值模型與計(jì)算，電力負(fù)荷的等值模

型，電力線路的等值模型與標(biāo)幺制，

第三章簡(jiǎn)單電力網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算和分析（8學(xué)時(shí)）

（1）掌握電力網(wǎng)電壓降落和功率損耗的計(jì)算方法

（2）理解輸電線路的運(yùn)行特性

（3）掌握輻射狀網(wǎng)絡(luò)和閉式網(wǎng)絡(luò)的潮流估算方法

（4）理解電力系統(tǒng)潮流調(diào)整與控制的基本原理和方法

重點(diǎn)難點(diǎn)：電力網(wǎng)電壓降落和功率損耗的計(jì)算方法，輻射狀網(wǎng)絡(luò)和閉式網(wǎng)絡(luò)的潮流估算

方法

第四章復(fù)雜電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算（10學(xué)時(shí)）

（1）掌握復(fù)雜電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型

（2）掌握潮流計(jì)算的功率方程

（3）掌握潮流計(jì)算的牛頓-拉弗遜法

（4）理解快速解耦法潮流計(jì)算

（5）了解稀硫技術(shù)在潮流”算中的應(yīng)用及其它潮流沖算方法

重點(diǎn)難點(diǎn)：節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的形成和修改，潮流計(jì)算的基本方程，牛頓-拉弗遜法潮流計(jì)

算，快速解耦法潮流計(jì)算

第五章電力系統(tǒng)正常運(yùn)行方式的調(diào)整與控制（12學(xué)時(shí)，專題討論2學(xué)時(shí)）

（1）理解電力系統(tǒng)運(yùn)行方式調(diào)整與控制的必要性；

（2）理解系統(tǒng)負(fù)荷的有功功率-頻率靜態(tài)特性、發(fā)電機(jī)組的調(diào)速系統(tǒng)與有功功率-頻率

靜態(tài)特性，掌握的功功率平衡和頻率調(diào)整的基本概念

（3）掌握電力系統(tǒng)頻率調(diào)整的基本原理和計(jì)算方法

（4）了解負(fù)荷的合理分配及自動(dòng)發(fā)電控制

（5）理解無(wú)功功率平衡對(duì)系統(tǒng)電壓的的影響

（6）掌握電力系統(tǒng)電壓調(diào)整的方式及方法

（7）掌握有功功率最優(yōu)分配的基本概念、數(shù)學(xué)模型

（8）了解最優(yōu)潮流的有關(guān)概念級(jí)數(shù)學(xué)模型

重點(diǎn)難點(diǎn)：有功功率平衡相關(guān)概念、頻率控制原理及應(yīng)用，無(wú)功功率平衡相關(guān)概念、電

壓控制方法及應(yīng)用，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的相關(guān)概念及經(jīng)濟(jì)調(diào)度計(jì)算

第六章電力系統(tǒng)故障分析的基本知識(shí)（4學(xué)時(shí)）

（1）掌握故障分析的基本概念

（2）掌握無(wú)限大功率電源三相短路的特點(diǎn)、沖擊電流、最大有效值電流

重點(diǎn)難點(diǎn)：短路類型、短路危害及短路計(jì)算的目的，無(wú)限大功率電源三相短路的特點(diǎn)，

沖擊電流

第七章同步發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型及機(jī)端三相短路分析（8學(xué)時(shí)）

（1）掌握同步發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型

（2）掌握同步發(fā)電機(jī)的派克方程

（3）掌握同步發(fā)電機(jī)三相短路定性分析及發(fā)電機(jī)茗態(tài)參數(shù)

（4）掌握同步發(fā)電機(jī)機(jī)端三相短路交流分量計(jì)算

（5）了解利用運(yùn)算法分析同步發(fā)電機(jī)機(jī)端三相短路

（6）了解自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置對(duì)短路電流的影響

重點(diǎn)難點(diǎn)：同步發(fā)甩機(jī)的數(shù)學(xué)模型，同步發(fā)電機(jī)的派克方程，同步發(fā)電機(jī)三相短路定性

分析及發(fā)電機(jī)暫態(tài)參數(shù)，同步發(fā)電機(jī)機(jī)端三相短路交流分量計(jì)算

第八章電力系統(tǒng)三相短路的實(shí)用計(jì)算（4學(xué)時(shí)）

（1）掌握交流電流初始值的II算方法

（2）掌握運(yùn)用運(yùn)算曲線求任意時(shí)刻短路電流的方法

（3）掌握轉(zhuǎn)移電抗的概念及求取方法

（4）理解計(jì)算機(jī)計(jì)算復(fù)雜系統(tǒng)短路電流交流分量初始值的原理

重點(diǎn)難點(diǎn)：計(jì)算的條件和近似，復(fù)雜系統(tǒng)交流短路電流初始值計(jì)算，計(jì)算電抗。

第九章電力系統(tǒng)簡(jiǎn)單不對(duì)稱故障分析（10學(xué)時(shí)）

（1）掌握不對(duì)稱故障分析方法及對(duì)稱分量法

（2）掌握電力系統(tǒng)各元件序參數(shù)和等值模型

（3）掌握電力系統(tǒng)各序網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成

（4）掌握不對(duì)稱故障的分析與計(jì)算

（5）理解不對(duì)稱短路故障各序網(wǎng)絡(luò)的電壓分布及相位變化

重點(diǎn)難點(diǎn)：對(duì)稱分量法，變壓器序等值電路，零序網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成，正序等效定則，發(fā)雜系

統(tǒng)的不對(duì)稱故障計(jì)算

第十章電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析（10學(xué)時(shí)，含專題討論2學(xué)時(shí)）

（1）理解電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的相關(guān)基本概念

（2）掌握同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程

（3）理解不同形式的同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性及功率方程

（4）掌握靜態(tài)穩(wěn)定的基本概念及分析方法

（5）掌握暫態(tài)穩(wěn)定的基本概念、物理過(guò)程及分析方法

（6）掌握提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施

（7）了解復(fù)雜電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的分析與計(jì)算方法

重點(diǎn)難點(diǎn)：同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程，小干擾穩(wěn)定性分析，等面積定則

四、課程的其它教學(xué)環(huán)節(jié)

序號(hào)教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)數(shù)

I課外作業(yè)由授課教師確定0

2專題討論由授課教師確定0

1、電力設(shè)備額定電壓確定

2、電力網(wǎng)絡(luò)元件參數(shù)計(jì)算

3、簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)潮流計(jì)算

4、電力網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的形成與修改，雅可比矩陣的形成，

功率方程式的形成

5、頻率調(diào)整計(jì)算

3平時(shí)作業(yè)6、調(diào)壓計(jì)算0

7、機(jī)端三相短路暫態(tài)電流、次暫態(tài)電流初始值計(jì)算

8、簡(jiǎn)單系統(tǒng)三相短路短路電流實(shí)用計(jì)算

9、零序網(wǎng)絡(luò)的形成

10、應(yīng)用正序等效定則進(jìn)行復(fù)雜系統(tǒng)不對(duì)稱短路計(jì)算

11、單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性判據(jù)計(jì)算與分析

12、單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)極限切除角計(jì)算

五、教學(xué)方法與手段

本課程教學(xué)采用雙語(yǔ)教學(xué)，采用講授、多媒體教學(xué)、專題討論、課程作業(yè)、案例教學(xué)、

研究式教學(xué)等教學(xué)方法與手段。

六、推薦教材和教學(xué)參考資源

教材；

1.陳玲.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析（3版）.北京：中國(guó)電力出版社，2007

2.李光琦上自力系統(tǒng)暫態(tài)分析（3版）.北京：中國(guó)電力出版社，2007

參考書：

1.夏道止.電力系統(tǒng)分析（2版）.北京：中國(guó)電力出版社，2011

2.孟祥萍.電力系統(tǒng)分析（2版）.北京：高等教育出版社，2010

3.何仰贊.電力系統(tǒng)分析（3版）.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2002

4.J.DuncanGlover.PowerSystemAnalysisandDesign.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004

教學(xué)參考資源：