電力系統(tǒng)分析教學(xué)大綱

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

學(xué)分：2.572.5

學(xué)時(shí)：40/40（其中：講課學(xué)時(shí)：40/40實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：0實(shí)踐學(xué)時(shí)：0）

先修課程：高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、電路原理、工程電磁場(chǎng)、電機(jī)學(xué)

適用專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化

課程類別：方業(yè)核心課/必修

使用教材：陳斫，電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析（第四版），北京：中國(guó)電力出版社，2015.10

方萬(wàn)良,電力系統(tǒng)暫態(tài)分析（第四版），北京：中國(guó)電力出版社，2017.07

開課單位：電氣與新能源學(xué)院

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)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)。

二、教學(xué)目標(biāo)；

1、本課程支撐專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中畢業(yè)要求1、畢業(yè)要求2、畢業(yè)要求3和畢業(yè)要求4。

2、本課程支撐專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)1.1：能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工桂基礎(chǔ)

和專業(yè)知識(shí)運(yùn)用到智能電網(wǎng)復(fù)雜工程問(wèn)題的恰當(dāng)表述中；本課程支撐專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中畢業(yè)要

求指標(biāo)點(diǎn)12能針對(duì)?個(gè)智能電網(wǎng)復(fù)雜工程問(wèn)題建立合適的數(shù)學(xué)模型，并利用恰當(dāng)?shù)倪吔?/p>

條件求解；本課程支撐專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)13能將工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)用于

智能電網(wǎng)工程問(wèn)題的分析和優(yōu)化；本課程支撐專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)1.4:能將工程

和專業(yè)知識(shí)應(yīng)用于智能電網(wǎng)復(fù)雜工程問(wèn)題的設(shè)計(jì)和改進(jìn)。

3、本課程支撐專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)2.1：能識(shí)別和判斷智能電網(wǎng)復(fù)雜工程問(wèn)

題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和參數(shù)；本課程支撐專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)22能認(rèn)識(shí)到解決工程

問(wèn)題有多種方案可選擇；本課程支撐專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)2.5：能運(yùn)用電氣工程

領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)，分析電力生產(chǎn)過(guò)程的影響因素，證實(shí)解決方案的合理性。

4、本課程支撐專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)3.3：能夠通過(guò)模型構(gòu)建對(duì)工藝設(shè)計(jì)、

系統(tǒng)參數(shù)和設(shè)備指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算。

5、本課程支撐專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)4.2：能夠基于專業(yè)理論，根據(jù)對(duì)象特

征，選擇研究路線，設(shè)計(jì)可行的實(shí)驗(yàn)方案。

三、教學(xué)內(nèi)容及要求

第一章緒論

（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

考核要點(diǎn)：電力系統(tǒng)的組成、電壓等級(jí)、中性點(diǎn)接地方式、甩網(wǎng)接線方式、電力系統(tǒng)運(yùn)

行的基本要求

教學(xué)方法：課堂講授

作業(yè)安排：思考題見習(xí)題冊(cè)p20

第二章電力網(wǎng)各元件的特性與數(shù)學(xué)模型

（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。

考核要點(diǎn)：發(fā)電機(jī)的運(yùn)行極限及穩(wěn)態(tài)模型，輸電線路的組成及線路參數(shù)的物理意義、線

路結(jié)構(gòu)對(duì)線路參數(shù)的影響、線路的等值模型及自然功率，變壓器的數(shù)學(xué)模型，負(fù)荷分類、負(fù)

荷曲線及負(fù)荷模型，電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型和等值電路。

教學(xué)方法：課堂講授、研究型教學(xué)

作業(yè)安排：習(xí)題冊(cè)p20-p24中選擇

第三章簡(jiǎn)單電力網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算和分析

（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)：復(fù)功率，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。

考核要點(diǎn)：電力線路和變壓器的電壓降落、電壓損耗和功率損耗計(jì)算，電力線路論運(yùn)行

特性，輻射狀網(wǎng)絡(luò)和閉式網(wǎng)絡(luò)的潮流估算方法，電力系統(tǒng)潮流調(diào)整與控制的基本原理和方法。

教學(xué)方法：課堂講授、案例教學(xué)

作業(yè)安排：習(xí)題冊(cè)pf4-p62中選擇

第四章復(fù)雜電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算

（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）了解稀疏技術(shù)在潮流計(jì)算中的應(yīng)用及其它潮流計(jì)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

考核要點(diǎn)：節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣及其形成，功率方程，牛頓-拉弗遜法和快速分解法潮流計(jì)算

教學(xué)方法：課堂講授、研究性教學(xué)

作業(yè)安排：習(xí)題冊(cè)p62-p69中選擇

第五章電力系統(tǒng)正常運(yùn)行方式的調(diào)整與控制

（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，掌握有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)概念及數(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

考核要點(diǎn)：負(fù)荷分類及其頻率調(diào)整方式，有功功率平衡及其備用，一次調(diào)頻和二次調(diào)頻,

有功功率的最優(yōu)分配，無(wú)功負(fù)荷及無(wú)功電源，無(wú)功功率平衡與電壓，電壓調(diào)整方式及方法。

教學(xué)方法：課堂講授、研究性教學(xué)

作業(yè)安排：習(xí)題冊(cè)p87-p89和pl12-pll6中選擇

第六章電力系統(tǒng)故障分析的基本知識(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

考核要點(diǎn)：簡(jiǎn)單故障類型，短路故障的危害，短路計(jì)算的目的，無(wú)限大電源三相短路的

特點(diǎn)，沖擊電流計(jì)算、短路電流最大有效值計(jì)算和短路容量計(jì)算。

教學(xué)方法：課堂講授

作業(yè)安排：習(xí)題冊(cè)p200中選擇

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

（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)暫態(tài)參數(shù)

（4）掌握同步發(fā)電機(jī)機(jī)端二相短路交流分量計(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)電機(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。

考核要點(diǎn)：電機(jī)參數(shù)，同步發(fā)電機(jī)三相空載短路定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組電流的組成及特點(diǎn),

同步發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行空載電勢(shì)、暫態(tài)電勢(shì)、次暫態(tài)電勢(shì)的計(jì)算，同步發(fā)電機(jī)電感系數(shù)矩陣各

元素的變化規(guī)律，派克變換，同步發(fā)電機(jī)機(jī)端三相短路交流分量計(jì)算。

教學(xué)方法：課堂講授、研究性教學(xué)

作業(yè)安排：習(xí)題冊(cè)pl74-pl79中選擇。

第八章電力系統(tǒng)三相短路的實(shí)用計(jì)算

（1）掌握交流電流初始值的計(jì)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。

考核要點(diǎn)：各元件的模型及參數(shù)計(jì)算，疊加原理在短路電流計(jì)算中的應(yīng)用，運(yùn)算由線，

轉(zhuǎn)移電抗及其計(jì)算。

教學(xué)方法：課堂講授

作業(yè)安排：習(xí)題冊(cè)p200-p206中選擇。

第九章電力系統(tǒng)簡(jiǎn)單不對(duì)稱故障分析

（1）掌握不對(duì)稱故隨分析方法及對(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)稱故隨的分析與計(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，復(fù)雜系

統(tǒng)的不對(duì)稱故障計(jì)算。

考核要點(diǎn)：對(duì)稱分審法，變壓器序等值電路，零序網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成，正序等效定則，復(fù)雜系

統(tǒng)的不對(duì)稱故障計(jì)算。

教學(xué)方法：課堂講授、研究性教學(xué)

作業(yè)安排：習(xí)題冊(cè)p240-p245中選擇。

第十章電力系統(tǒng)穩(wěn)密性分析

（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)：電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的概念，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。

考核要點(diǎn)：簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性判據(jù)、儲(chǔ)備系數(shù)計(jì)算，小干擾穩(wěn)定性分析及其計(jì)算,

極限切除角及其計(jì)算，提高電力系統(tǒng)柞定性的途徑及措施

教學(xué)方法：課堂講授、研究性教學(xué)

作業(yè)安排：習(xí)題冊(cè)p2安-p262和p274-p281中選擇。

四、學(xué)時(shí)分配及對(duì)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐

學(xué)時(shí)分配

章節(jié)教學(xué)內(nèi)容支撐的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)

講課實(shí)驗(yàn)實(shí)踐

第一章電力系統(tǒng)的基本概念1.1、1.2、3.3400

電力網(wǎng)各元件的特性與

第二章1.1、3.3800

數(shù)學(xué)模型

第三章簡(jiǎn)單電力網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算和1.1、1.2、1.3、2.1800

分析

復(fù)雜電力系統(tǒng)的潮流計(jì)

第四章1.1、1.2、1.3、4.2800

算

電力系統(tǒng)正常運(yùn)行方式

第五章1.3、1.4、2.1、2,2、2.51200

的調(diào)整與控制

電力系統(tǒng)故障分析的基

第六章1.1、1.2、1.3200

本知識(shí)

同步發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型

第七章1.1、1.2、1.3、2.1、2.5、3.31000

及機(jī)端二相短路分析

電力系統(tǒng)三相短路的實(shí)

第八章1.1、1.2、3.3、4.2600

用計(jì)算

電力系統(tǒng)簡(jiǎn)單不對(duì)稱故

第九章1.1、1.2、1.3、2.1、2.5、3.31200

障分析

1.1、1.2、1.3、1.4、2.1、2.2、2.5、

第十章電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析1000

3.3、4.2

合計(jì)8000

五、考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

1、課程考核方式：

考核方式包括期末考試、課堂考勤及課堂表現(xiàn)、作業(yè)情況考查、專題討論或大作業(yè)。期

末考試采用閉卷筆試。

2、課程成績(jī)?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

課程成績(jī);課堂考勤及課堂表現(xiàn)x20%+作業(yè)情況考查xl5%+專題討論或大作業(yè)*15%+期

末考試*50%。期終卷面成績(jī)低于40分，本課程總成績(jī)判定為不及格。

成績(jī)的具體構(gòu)成如下:

考核形式分值考核細(xì)則

以隨機(jī)的形式，課堂點(diǎn)名或主動(dòng)回答問(wèn)題情況以及在每章內(nèi)容

進(jìn)行中或結(jié)束后，隨堂測(cè)試1-3題，主要考核學(xué)生課堂的聽課

1.課堂考勤及課堂表現(xiàn)20

效果和課后及時(shí)復(fù)習(xí)消化本章知識(shí)的能力，結(jié)合平時(shí)點(diǎn)名，最

后按20%計(jì)入課程總成績(jī)。

課后完成20-30個(gè)習(xí)題，主要考核學(xué)生對(duì)每節(jié)課知識(shí)點(diǎn)的復(fù)

2.作業(yè)情況考查15習(xí)、理解和掌握程度，計(jì)算全部作業(yè)的平均成績(jī)?cè)侔?5%計(jì)

入總成績(jī)。

布置兩個(gè)專題討論或大作業(yè)，主要考察學(xué)生應(yīng)用電力系統(tǒng)的基

3.專題討論或大作業(yè)15本原理解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，根據(jù)完成情況，最后按照

15%計(jì)入課程總成績(jī)。

試卷題型包括判斷題、選擇題、填空題、簡(jiǎn)答題和綜合分析應(yīng)

4.期末考試50用題等，以卷面成績(jī)口勺50%訶入課程總成績(jī)?？己藢W(xué)生在電

力系統(tǒng)分析領(lǐng)域的基本知識(shí)與技能。

六、參考書目:

1.電力系統(tǒng)分析，夏道止，北京：中國(guó)電力出版社，2011,第二版

2.電力系統(tǒng)分析，孟祥萍，北京：高等教育出版社，2010,第