电力系统分析基础课程教案.pdf

电力系统分析基础课程教案电力系统分析基础课程教案课程名称课程名称课程号课程号课程属性课程属性授课方式授课方式授课对象授课对象电力系统分析基础电力系统分析基础01103050110305本门课本门课程学分程学分课序号课序号4 4必修课（必修课（）选修课（）选修课（）实践环节（）实践环节（）课堂讲授（课堂讲授（）实践课（）实践课（）年级年级教材名称教材名称电力系统分析基础电力系统分析基础3 3专业专业机械工业机械工业本课程总学时：本课程总学时：6464其中：其中：讲课：讲课：6464学时学时实验：实验：0 0学时学时电气工程及其自动化电气工程及其自动化作者作者李庚银等李庚银等出版时间出版时间20052005参考书参考书基本教材和基本教材和主要参考书主要参考书电力系统稳态分析电力系统稳态分析水利电力水利电力作者作者陈珩陈珩出版时间出版时间19951995电力系统暂态分析电力系统暂态分析水利电力水利电力李光琦李光琦19951995电力系统分析电力系统分析(第二第二版版)华中科技大学华中科技大学何仰赞何仰赞20022002教学重点：教学重点：1 1电力系统的组成和运行；电力系统的组成和运行；2.2.电力系统主要元件的数学模型与参数计算；电力系统主要元件的数学模型与参数计算；3.3.电力系统潮流分布的物理特点和计算的基本方法。电力系统潮流分布的物理特点和计算的基本方法。4.4.电力系统频率和电压的调整；电力系统频率和电压的调整；本课程教学本课程教学5.5.对称和不对称故障的基本分析方法。对称和不对称故障的基本分析方法。重点及难点重点及难点教学难点：教学难点：1 1电力系统潮流分布的计算机算法；电力系统潮流分布的计算机算法；2 2水火厂负荷最优分配与调频计算水火厂负荷最优分配与调频计算3 3无功电源最优分布与调压计算无功电源最优分布与调压计算4 4对称分量法与不对称故障的分析计算对称分量法与不对称故障的分析计算授课教师授课教师职称职称院系、院系、教研室教研室电气工程学院电气工程学院电力系统及其自动化教研室电力系统及其自动化教研室注：表中（）选项请打“”1/13“电力系统分析基础电力系统分析基础”课程教案（课程教案（1 1）一、讲授题目讲授题目：电力系统的基本概念二、二、教学目的教学目的：作为平台课程，涉及的专业学生不同，应在课程的开始全面介绍电力专业的相关课程内容，让同学门对专业课程有个初步了解，以便选修相关课程。通过本章内容的讲解，使学生对电力系统的组成及发展历史和方向有一个比较全面的了解，引起同学们对专业课程的兴趣。三、三、重点与难点重点与难点：重点：1）介绍电能变换和电源构成。2）介绍新能源技术及我国电网的发展蓝图。3）理解同一标称电压下，不同电气设备的额定电压有可能不同。4）熟悉中性点接地方式及运行特点。难点：1）小电流接地系统的特点与运行。四、四、教学手段教学手段：本章的内容比较多，单纯地靠板书无法给同学们一个深刻的印象，应采用多媒体等辅助教学手段，引入大量的图片来讲解。五、五、教学过程、时间分配教学过程、时间分配：教学内容教学内容教学过程教学过程时间分配时间分配电力专业的相关课程内容介绍电力系统的组成、运行特点和要求电能变换和电源构成新能源技术及我国电网的发展蓝图2/13学时数学时数0.50.51.51.5电力系统的电压等级电力系统接线及中性点接地方式电力系统的负荷曲线及电质量1.51.51.08.0合计合计六、六、实验：实验：无七、习题：七、习题：习题集 1-1、1-2、1-3、1-4、1-9、1-10、1-11、1-12“电力系统分析基础电力系统分析基础”课程教案（课程教案（2 2）一、一、讲授题目讲授题目：电力网元件参数和等值电路二、二、教学目的教学目的：使学生深入了解电力系统各主要元件的特性、数学模型及相互的关系，为进一步掌握和研究电力系统分析和运行问题提供良好的基础。三、三、重点与难点重点与难点：重点：1）物理模型推导出数学模型，理解各元件的参数含义。2）变压器容量比不同时的折算问题。3）端部等值的变压器模型。4）等值电路绘制中的归算与标幺值问题。难点：1）等值电路中参数归算与标幺值计算四、教学手段四、教学手段：本章的公式比较多，但不需要死记，应由物理模型推导出数学公式，充分理解各元件的参数含义。并能通过公式解释一些现象（为什么分裂导线能降低电抗？、变压器线圈的排列形式？、变压器并列运行的条件？等）。五、教学过程、时间分配五、教学过程、时间分配：3/13教学内容教学内容电力系统的输电方式电力线路的结构线路的参数学时数学时数0.50.51.02.01.02.01.08.0教学过程教学过程时间分配时间分配变压器的参数端部等值的变压器模型电力系统的等值电路习题合计合计六、实验：六、实验：无七、习题：七、习题：习题集 2-2、2-8、2-9、2-17、2-10电力系统分析基础课程教案（电力系统分析基础课程教案（3 3）一、讲授题目：一、讲授题目：简单电力网络稳态分析和计算二、教学目的：二、教学目的：使学生掌握简单电力网络中功率分布和电压分布的手算方法。三、重点与难点：三、重点与难点：重点：1、电力线路和变压器中的电压降落、功率损耗和电能损耗的计算方法；2、对简单辐射形网络，在已知条件不同时，用逐段推算法确定节点电压和传输功率的方法；3、环网和两端供电网初步功率分布的计算及功率分点的确定；4、环网及两端供电网的分解及潮流分布的计算。难点：1、对简单辐射式网，当已知的功率和电压不是同一节点的时（如：已知首端功率和末4/13端电压），用逐段推算法确定其他节点电压和传输功率的方法；2、环网及两端供电网的分解；3、电磁环网的潮流计算。四、教学手段：四、教学手段：1、对基本元件（电力线路和变压器）的电压降落和功率损耗的计算方法进行详细讲解,并对计算公式进行归纳和总结，为后续简单电力网潮流分布的计算打下基础；2、在学生掌握了简单辐射形网络潮流分布计算方法后，对环网和两端供电网潮流计算方法的讲解，采用先讲解总体思路，接着提出需解决的问题，最后解决问题的方法（思路：将环网和两端供电网分解为辐射形网络；提出问题：如何分解？解决方法：求初步功率分布，找功率分点），使学生有一个清晰的思路，加深理解；3、对于难点问题，采用简单举例的方法帮助学生理解。五、教学过程、时间分配五、教学过程、时间分配：教学内容教学内容电力线路和变压器中的电压降落、功率损耗和电能损耗的计算方法电力线路的运行特性分析，辐射形网络中潮流分布的学时数学时数2 2教学过程教学过程时间分配时间分配计算两端供电网中初步功率分布的计算，功率分点，两端供电网的分解及潮流分布的计算单电压等级环形网的潮流计算，电磁环网的潮流计算及复杂电力网中的网络变换原理及方法2 22 22 28 8合计合计六、实验：六、实验：无5/13七、习题：七、习题：习题集 3-2、3-9、3-17、3-19、3-23电力系统分析基础课程教案（电力系统分析基础课程教案（4 4）一、讲授题目：一、讲授题目：电力系统潮流的计算机算法二、教学目的二、教学目的：使学生掌握应用计算机计算电力系统潮流分布方法。三、重点与难点三、重点与难点：重点：1、节点导纳矩阵的形成与修改；2、节点的分类和功率方程；3、修正方程的形成及雅克比矩阵的计算；4、牛顿拉夫逊法计算潮流分布的步骤。难点：1、考虑变压器非标准变比时节点导纳矩阵的形成和修改方法；2、牛顿拉夫逊法计算复杂电力系统潮流分布的数学模型。四、教学手段四、教学手段1、详细分析变压器的形等值电路，使学生对形等值电路的端口条件及工作原理有深入的理解，则根据变压器的形等值电路可计算出相应节点的自导纳和互导纳；2、对于难点 2，采用从简单到难，逐步深入的讲解方法，即：首先介绍牛顿拉夫逊法求解一维非线性方程的方法，然后将该方法推广于多变量非线性方程组，接着形成潮流计算非线性方程组，最后用牛顿拉夫逊法对其求解。五、教学过程、时间分配五、教学过程、时间分配：教学过程教学过程时间分配时间分配教学内容教学内容节点导纳矩阵的形成与修改学时数学时数2 26/13功率方程、节点分类和约束条件，牛顿拉夫逊法的基本原理，牛顿拉夫逊法计算潮流分布的直角坐标法牛顿拉夫逊法计算潮流分布的极坐标法，PQ 分解法计算潮流分布的步骤2 22 22 28 8合计合计六、实验六、实验：有条件的学生可以编写采用牛顿拉夫逊法计算电网潮流分布的计算机程序。七、习题：七、习题：习题集 4-4、4-8、4-20、4-24电力系统分析基础课程教案（电力系统分析基础课程教案（5 5）一、一、讲授题目：讲授题目：电力系统有功功率平衡与频率调整二、二、教学目的教学目的：掌握有功平衡与调频的关系及调频方法；有功负荷最优分配三、三、重点与难点：重点与难点：重点：1）2）3）4）有功功率变化与调整控制；耗量特性、目标函数及约束条件；等耗量微增率准则与有功负荷最优分配；联合电力系统频差及联络线上功率的计算。难点：7/131）水火电厂有功负荷最优分配；2）调频计算。四、四、教学手段教学手段：黑版教学与投影教学相结合五、五、教学过程、时间分配教学过程、时间分配：教学内容教学内容有功变化与一二次调频，负荷预测，备用容量有功变化与一二次调频，负荷预测，备用容量耗量特性、目标函数及约束条件耗量特性、目标函数及约束条件学时数学时数1 11 11.51.51.51.51 16 6教学过程教学过程时间分配时间分配等耗量微增率准则等耗量微增率准则一、二次调频一、二次调频联合电力系统频差及联络线上功率的计算联合电力系统频差及联络线上功率的计算合计合计六、六、实验实验:无七、习题：七、习题：习题集 5-1、5-2、5-13、5-22电力系统分析基础课程教案（电力系统分析基础课程教案（6 6）一、一、讲授题目讲授题目：电力系统无功功率平衡与电压调整二、二、教学目的教学目的：掌握电力系统无功功率电源与无功功率平衡；无功电源最优分布；电力系统调压的手段、电压调整计算三、三、重点与难点重点与难点：8/13重点1）电力系统无功功率平衡；2）电力系统无功功率最优分布；3）电力系统的电压调整。难点：1）2）无功功率电源的最优分布与无功负荷最优补偿；电压调整计算。四、四、教学手段教学手段：黑板教学与投影教学相结合五、五、教学过程、时间分配教学过程、时间分配：教学内容教学内容无功负荷与无功损耗；无功电源；无功平衡无功负荷与无功损耗；无功电源；无功平衡无功电源最优分布无功电源最优分布学时数学时数1 12 21 11 12 21 18 8教学过程教学过程时间分配时间分配调压重要性；中枢点电压管理调压重要性；中枢点电压管理借改变发电机端电压调压借改变发电机端电压调压改变变压器变比调压改变变压器变比调压并联无功补偿装置调压与串联电容器调压并联无功补偿装置调压与串联电容器调压合计合计六、六、实验：实验：无七、七、习题：习题：习题集 6-1、6-4、6-9、6-17电力系统分析基础课程教案（电力系统分析基础课程教案（7 7）9/13一、一、讲授题目：讲授题目：电力系统故障分析基本知识与三相短路实用计算二、二、教学目的教学目的使学生了解电力系统短路的种类和危害以及进行短路分析的目的和作用；掌握电力系统三相短路电流的实用计算方法。三、三、重点与难点重点与难点：重点：1）电力系统短路的种类、现象和危害；2）短路计算中常采用的标么值的近似计算法；3）4）无穷大电源供电的系统三相短路电流的计算，冲击电流及冲击电流出现的条件；采用运算曲线进行任意时刻三相短路电流的实用计算。难点：1）2）冲击电流出现的条件；三相短路电流实用计算中的网络化简。四、四、教学手段教学手段：课堂授课为主，对了解性质的内容如短路的原因可结合现场录象和图片等多媒体辅助形式。五、五、教学过程、时间分配教学过程、时间分配：教学内容教学内容电力系统故障分析的基本知识学时数学时数1122教学过程教学过程时间分配时间分配标么制无穷大电源供电的三相短路电流分析三相短路电流交流分量起始值的计算10/13采用运算曲线进行任意时刻三相短路电流的实用计算28合计合计六、六、实验：实验：无七、七、习题：习题：习题集 7-6、7-13、9-3、9-18、9-20电力系统分析基础课程教案（电力系统分析基础课程教案（8 8）一、一、讲授题目：讲授题目：对称分量法与电力系统元件的各序参数和等值电路二、二、教学目的教学目的：使学生掌握对称分量法的概念、各元件负序和零序参数的计算原理和方法、序网的形成方法。三、三、重点与难点重点与难点：重点：1）对称分量法及其在不对称故障分析中的应用；2）变压器的零序电抗和等值电路；3）4）输电线的零序电抗和等值电路；零序网络的构成。难点：1）中性点经电抗接地时变压器的零序等值电路；2）双回架空输电线的零序电抗和零序等值电路。四、四、教学手段教学手段：课堂授课为主，可结合图片等多媒体辅助形式。五、五、教学过程、时间分配教学过程、时间分配11/13教学内容教学内容对称分量法对称分量法在不对称故障分析中的应用学时数学时数1 11 11 12 21 1教学过程教学过程时间分配时间分配同步发电机与异步电动机的负序和零序电抗变压器的零序电抗和零序等值电路输电线的零序电抗和零序等值电路合计合计六、六、实验：实验：无七、七、习题：习题：习题集 10-1、10-13、10-11、10-13、10-17电力系统分析基础课程教案（电力系统分析基础课程教案（9 9）一、一、讲授题目：讲授题目：不对称故障的分析和计算二、二、教学目的教学目的：使学生掌握电力系统简单不对称短路的电流、电压计算原理和方法。三、三、重点与难点重点与难点：重点：1）2）根据不同短路类型的边界条件确定复合序网；不同短路类型时故障处短路电流和电压的计算；3）不同短路类型时非故障处短路电流和电压的计算。难点：1）不同短路类型时电流、电压相量图的绘制；12/132）对称分量经过变压器后的相位变化。四、四、教学手段教学手段：课堂授课为主，可结合图片等多媒体辅助形式。五、五、教学过程、时间分配教学过程、时间分配：教学内容教学内容不同短路类型时故障处短路电流和电压的计算不同短路类型非金属短路的处理方法学时数学时数2 20.50.50.50.51 12 26 6教学过程教学过程时间分配时间分配正序增广网络的应用各序网中任意处各序电流、电压的计算对称分量经过变压器后的相位变化合计合计六、六、实验：实验：无七、七、习题：习题：习题集 11-12、11-21、11-26、11-3713/13