《電力系統(tǒng)分析》教學(xué)大綱（孫麗華）

《電力系統(tǒng)分析》課程教學(xué)大綱課程名稱（英文）：AnalysisofPowerSystem課程性質(zhì)：必修課學(xué)分：4.5學(xué)分總學(xué)時：72學(xué)時理論學(xué)時：64學(xué)時實(shí)驗(yàn)（或上機(jī)）學(xué)時：8學(xué)時先修課程：高等數(shù)學(xué)、電路、電機(jī)學(xué)一、課程性質(zhì)及目的《電力系統(tǒng)分析》課程是電氣工程及其自動化專業(yè)學(xué)生的一門學(xué)位課，本大綱適用于電氣工程及其自動化專業(yè)。本課程涉及電力系統(tǒng)正常運(yùn)行和故障狀態(tài)的分析與計(jì)算，是電氣工程及其自動化專業(yè)的核心課程，處于專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課之間的樞紐地位。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能獲得電力系統(tǒng)的基本概念和基本理論知識，能夠完成電力系統(tǒng)潮流計(jì)算、短路計(jì)算和暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算的建模和分析計(jì)算方法，并能使用數(shù)學(xué)方法和計(jì)算機(jī)解決電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)運(yùn)行狀態(tài)下的有關(guān)問題。二、課程目標(biāo)知識：1.能夠闡述電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)分析中的基本概念、基本原理與基本計(jì)算方法。能力：2.能制定簡單電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)并進(jìn)行潮流計(jì)算。3.能夠完成電力系統(tǒng)頻率調(diào)整的相關(guān)計(jì)算。4.能夠完成電力系統(tǒng)電壓調(diào)整的相關(guān)計(jì)算。5.能完成簡單電力系統(tǒng)對稱和不對稱故障的分析與計(jì)算。6.能用MATLAB軟件編制潮流計(jì)算和短路計(jì)算程序，并能用電力系統(tǒng)仿真軟件完成指定系統(tǒng)的潮流計(jì)算、故障計(jì)算（或仿真）及暫態(tài)穩(wěn)定性分析。素養(yǎng)：7.具備電氣工程領(lǐng)域?qū)I(yè)知識的自主學(xué)習(xí)能力，創(chuàng)新意識和溝通協(xié)作能力。8.具備工程倫理意識和社會責(zé)任感，在電力系統(tǒng)復(fù)雜問題的分析過程中充分考慮安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等因素，保持客觀、準(zhǔn)確、細(xì)致的態(tài)度。三、課程內(nèi)容及學(xué)時分配1電力系統(tǒng)概述和基本概念（4學(xué)時）1.1電力系統(tǒng)概述1.2電力系統(tǒng)的負(fù)荷1.3電力系統(tǒng)的接線方式和額定電壓1.4電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的運(yùn)行方式[重點(diǎn)]：電力系統(tǒng)電壓等級的確定[難點(diǎn)]：中性點(diǎn)運(yùn)行方式的分析2電力系統(tǒng)元件參數(shù)和等效電路（8學(xué)時）2.1電力線路的參數(shù)及其等效電路2.2變壓器的參數(shù)及其等效電路2.3發(fā)電機(jī)和負(fù)荷的參數(shù)及其等效電路2.4電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)[重點(diǎn)]：電力系統(tǒng)各元件參數(shù)及等效電路[難點(diǎn)]：電力系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò)的制定3簡單電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算（8學(xué)時）3.1電力網(wǎng)的功率損耗和電壓降落3.2開式網(wǎng)的潮流計(jì)算3.3簡單閉式網(wǎng)的潮流計(jì)算3.4電力系統(tǒng)潮流的調(diào)整控制[重點(diǎn)]：電力系統(tǒng)開式網(wǎng)的潮流計(jì)算[難點(diǎn)]：電力系統(tǒng)閉式網(wǎng)的潮流計(jì)算4電力系統(tǒng)潮流的計(jì)算機(jī)算法（5學(xué)時）4.1電力網(wǎng)的數(shù)學(xué)模型4.2功率方程及節(jié)點(diǎn)分類4.3牛頓-拉夫遜法潮流計(jì)算4.4P-Q分解法潮流計(jì)算?4.5潮流計(jì)算MATLAB程序?qū)崿F(xiàn)[重點(diǎn)]：電力系統(tǒng)潮流計(jì)算機(jī)算法數(shù)學(xué)模型（含變量分類、節(jié)點(diǎn)分類、約束條件和功率方程等）[難點(diǎn)]：不同潮流計(jì)算方法的基本原理和流程5電力系統(tǒng)的有功功率平衡和頻率調(diào)整（5學(xué)時）5.1電力系統(tǒng)的有功功率平衡5.2電力系統(tǒng)的頻率特性5.3電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整5.4電力系統(tǒng)中有功功率的最優(yōu)分配[重點(diǎn)]：電力系統(tǒng)中有功功率的經(jīng)濟(jì)分配[難點(diǎn)]：電力系統(tǒng)頻率的一次調(diào)整和二次調(diào)整6電力系統(tǒng)的無功功率平衡和電壓調(diào)整（6學(xué)時）6.1電力系統(tǒng)的無功功率平衡6.2電力系統(tǒng)的電壓管理6.3電力系統(tǒng)的調(diào)壓措施6.4電力系統(tǒng)中無功功率的最優(yōu)分配[重點(diǎn)]：電力系統(tǒng)電壓調(diào)整的方法和調(diào)壓措施[難點(diǎn)]：改變變壓器變比調(diào)壓第7章電力系統(tǒng)三相短路的分析與計(jì)算（8學(xué)時）7.1概述7.2無限大功率電源供電系統(tǒng)的三相短路分析7.3同步發(fā)電機(jī)的基本方程與突然三相短路分析7.4電力系統(tǒng)三相短路的實(shí)用計(jì)算7.5三相短路的計(jì)算機(jī)算法與仿真[本章重點(diǎn)]：無限大功率電源短路電流計(jì)算；起始次暫態(tài)電流的實(shí)用計(jì)算方法[本章難點(diǎn)]：無限大功率電源三相短路的物理過程；同步發(fā)電機(jī)三相短路過程分析第8章電力系統(tǒng)簡單不對稱故障的分析與計(jì)算（13學(xué)時）8.1對稱分量法8.2電力系統(tǒng)各元件的序阻抗8.3電力系統(tǒng)各序網(wǎng)絡(luò)的制定8.4簡單不對稱短路的分析計(jì)算8.5不對稱短路時網(wǎng)絡(luò)中電流和電壓的分布計(jì)算8.6非全相運(yùn)行的分析計(jì)算8.7電力系統(tǒng)不對稱故障的計(jì)算機(jī)算法及仿真[本章重點(diǎn)]：對稱分量法的概念、電力系統(tǒng)中各元件的序阻抗和等值電路[本章難點(diǎn)]：各序網(wǎng)絡(luò)的形成方法，各種簡單不對稱短路的分析與計(jì)算方法第9章電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性（7學(xué)時）9.1概述9.2機(jī)組的機(jī)電特性9.3電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性9.4電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性[本章重點(diǎn)]：同步發(fā)電機(jī)組的運(yùn)動方程式和功角特性方程式；簡單電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性定性分析與提高系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的措施；簡單電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性定性分析與提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的措施。[本章難點(diǎn)]：小干擾法在電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用；極限切除角的計(jì)算。四、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容及要求1.電力系統(tǒng)潮流計(jì)算MATLAB程序?qū)崿F(xiàn)（2學(xué)時，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)）本實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生課前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，指導(dǎo)教師應(yīng)概述實(shí)驗(yàn)的原理、方法及程序使用等，并作針對性指導(dǎo)，具體實(shí)驗(yàn)步驟和結(jié)果分析、處理由學(xué)生獨(dú)立完成。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要求如下：[1]能解釋MATLAB潮流計(jì)算算法的基本流程。[2]能根據(jù)給定的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、參數(shù)和發(fā)電機(jī)、負(fù)荷等元件的運(yùn)行條件完成系統(tǒng)參數(shù)的整理總結(jié)。[3]能編制MATLAB程序完成指定系統(tǒng)的潮流計(jì)算。[4]能對潮流計(jì)算結(jié)果選擇輸出，并進(jìn)行結(jié)果分析。2.電力系統(tǒng)潮流計(jì)算PSASP軟件實(shí)現(xiàn)（2學(xué)時，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)）本實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生課前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，指導(dǎo)教師應(yīng)概述實(shí)驗(yàn)的原理、方法及程序使用等，并作針對性指導(dǎo)，具體實(shí)驗(yàn)步驟和結(jié)果分析、處理由學(xué)生獨(dú)立完成。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要求如下：[1]能解釋潮流計(jì)算程序的基本工作原理。[2]能根據(jù)給定的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、參數(shù)和發(fā)電機(jī)、負(fù)荷等元件的運(yùn)行條件完成PSASP環(huán)境下系統(tǒng)參數(shù)的輸入。[3]能用PSASP軟件完成指定系統(tǒng)的潮流計(jì)算。[4]能對潮流計(jì)算結(jié)果選擇輸出，并進(jìn)行比較分析。3.電力系統(tǒng)故障的PSASP計(jì)算實(shí)驗(yàn)（2學(xué)時，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)）本實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生課前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，指導(dǎo)教師應(yīng)概述實(shí)驗(yàn)的原理、方法及程序使用等，并作針對性指導(dǎo)，具體實(shí)驗(yàn)步驟和結(jié)果分析、處理由學(xué)生獨(dú)立完成。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要求如下：[1]能解釋短路計(jì)算的基本方法。[2]能用PSASP軟件在基于潮流計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上完成指定系統(tǒng)的不同短路類型的故障計(jì)算。[3]能對短路計(jì)算結(jié)果選擇輸出，并進(jìn)行比較分析。4.電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性MATLAB仿真實(shí)驗(yàn)（2學(xué)時，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)）本實(shí)驗(yàn)為要求學(xué)生課前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，指導(dǎo)教師應(yīng)概述實(shí)驗(yàn)的原理、方法及程序使用等，并作針對性指導(dǎo)，具體實(shí)驗(yàn)步驟和結(jié)果分析、處理由學(xué)生獨(dú)立完成。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要求如下：[1]能解釋極限切除角的基本計(jì)算方法。[2]能根據(jù)給定的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、參數(shù)和發(fā)電機(jī)、負(fù)荷等元件的運(yùn)行條件完成MATLAB環(huán)境下系統(tǒng)仿真。[3]能用MATLAB軟件編程得到δ-t搖擺曲線，并能根據(jù)極限切除角確定故障極限切除時間。[4]能設(shè)置不同的故障切除時間驗(yàn)證系統(tǒng)是否暫態(tài)穩(wěn)定，并對仿真結(jié)果進(jìn)行比較分析。、五、達(dá)成課程目標(biāo)的途徑和措施1.注重以問題驅(qū)動的教學(xué)展開，在講解每個知識點(diǎn)時，注意提出問題，強(qiáng)化學(xué)生的問題意識，培養(yǎng)學(xué)生提出問題的能力。同時，引導(dǎo)啟發(fā)學(xué)生向解決問題的方向主動積極思考。2.增加課堂互動，課堂上隨時注意學(xué)生的聽課效果，并鼓勵學(xué)生發(fā)散思維，尤其鼓勵學(xué)生積極提問。通過課堂練習(xí)，做到重點(diǎn)內(nèi)容隨講隨練，讓學(xué)生當(dāng)場加深印象，扎實(shí)掌握每節(jié)課所學(xué)知識。3.以實(shí)例輔助學(xué)生理解和運(yùn)行知識分析實(shí)踐中遇到的復(fù)雜工程問題。六、考核方式與成績評定課程考核采用過程考核與結(jié)課考核并重的方式。過程考核成績占50%，包括線上各種學(xué)習(xí)活動（含課程預(yù)習(xí)、課堂小測、考勤及課堂討論等）30%，作業(yè)及學(xué)習(xí)總結(jié)15%，實(shí)驗(yàn)5%；期末考核占50%，其中知識考核占20%，能力考核占30%。七、教材及參考文獻(xiàn)教材孫麗華．電力系統(tǒng)分析（第2版）．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2024參考文獻(xiàn)1陳珩．電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析（第4版）．北京：中國電力出版社，2015.2方萬良．電力系統(tǒng)暫態(tài)分析（第4版）．北京：中國電力出版社，2017.3韋鋼.電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)（