电力系统分析基础课程教学大纲.docx

电力系统分析基础课程教学大纲课程中文名称：电力系统分析基础课程英文名称：Fundamentals of Power System Analysis课程编号：C1385学分：4学时：64（其中：讲课学时：64实验学时：0实践学时：0 ）先修课程：电路原理工程电磁场电机学适用专业：智能电网信息工程课程类别：专业核心课程/必修使用教材：孟祥萍，电力系统分析（第二版），北京：高等教育出版社，2010.12开课单位：电气与新能源学院课程简介：一、课程性质电力系统分析基础课程是智能电网信息工程专业必修的专业核心课程。本课程主要 介绍电力系统稳态分析和故障分析的基础知识。它本身是一门专业基础课，又具备专业课的 性质，在专业基础课与专业课之间架起了一座重要的桥梁，起到承上启下的作用。本课程具 有较强的理论性、综合性同时又具有密切联系生产实际的特点。二、课程目标：课程目标1:坚持立德树人，加强课程思政。结合课程内容，融入行业标兵事迹、重大 电力工程案例，教育学生责任担当，解决工程问题，为我国电力工业蓬勃发展而努力学习， 提升专业能力和科学素养。课程目标2：针对具体的电力系统，能够运用数学、电路、电机、电磁场的基本理论建 立电力系统潮流计算、短路计算和稳定性计算的等值电路及数学模型，并能正确求解课程目标3：能结合具体工程案例，运用物理学、电磁场、电力系统分析的原理知识， 分析及判断电力系统在正常运行、小扰动及大扰动等不同条件下的运行状态。课程目标4：运用电力系统稳态分析、故障分析和稳定性分析的基本原理，根据所要解 决的具体电力系统工程问题，选择解决电力系统频率控制、电压控制、经济运行、故障分析、静态稳定性和暂态稳定性分析的合适的数学模型。课程目标5：能运用电力系统稳态分析、故障分析和稳定性分析的基本原理，借助文献 研究，分析电力系统潮流计算、有功平衡、无功平衡、短路过程、静态稳定性与暂态稳定性 过程的影响因素，对计算结果的有效性进行分析和总结，发现影响电力系统运行的关键因素。三、课程目标对毕业要求的支撑关系毕业要求毕业要求指标点课程目标对 毕业要求的 支撑关系1.工程知识指标点L2：能够运用数学、自然科学、工程科学的知识对电力系 统工程的具体对象问题建立数学模型并求解。课程目标1课程目标2指标点L3：能将数学、自然科学、工程科学的知识和数学模型方 法用于推演、分析电力系统专业工程问题。课程目标1 课程目标32.问题分析指标点2.2：能基于科学原理和数学模型正确表达电力系统复杂工 程问题。课程目标1课程目标4指标点2.4：能运用基本原理，借助文献研究，分析过程的影响因 素，获得有效结论。课程目标1 课程目标5四、教学内容及要求第一章电力系统的基本概念1教学内容（1）掌握电力系统分析的基本概念及电力系统运行的基本要求（2） 了解电力系统的产生与发展（3）电力线路的结构2重点难点：电力系统的组成、电压等级、中性点接地方式、电网接线方式、电力系统 运行的基本要求3课程思政融入点：在介绍电力系统的发展和组成部分时，结合我国乃至世界电力工业 的发展、电气工程的工作流程、未来工作取向等，融入我国重大电力工程案例和行业标兵事 迹，建设新型电力系统，助力实现“双碳”目标，构建以新能源为主体的新型电力系统，教育 学生作为电力行业的未来工程师的责任担当。4考核要点：电力系统的组成、电压等级、中性点接地方式、电网接线方式、电力系统 运行的基本要求，电力线路的结构5教学方法：基于雨课堂线下教学6作业安排：1.4、1.5第二章电力系统各元件的特性与数学模型1教学内容（1）理解电力系统各元件的特性及参数的物理意义（2）掌握电力系统各元件的数学模型和等值电路（3）掌握电力系统的数学模型和等值电路2重点难点：输电线路的结构及等值模型，变压器的等值模型与计算，电力负荷的等值 模型，电力线路的等值模型与标幺制。3课程思政融入点：通过分析从物理现象到建立元件模型、系统模型的稳态分析建模方 法，引入电力系统设计、建设、运行与维护过程中，对社会、环境的影响的考虑等，培养学 生的专业能力和科学素养。4考核要点：发电机的运行极限及稳态模型，输电线路的组成及线路参数的物理意义、 线路结构对线路参数的影响、线路的等值模型及自然功率，变压器的数学模型，负荷分类、 负荷曲线及负荷模型，电力网络的数学模型和等值电路。5教学方法：基于雨课堂和学堂在线的线上线下混合式教学6 作业安排：2.2、2.7、2.12、2.13、2.16第三章简单电力网络的计算和分析1教学内容（1）掌握电力网电压降落和功率损耗的计算方法（2）理解输电线路的运行特性（3）掌握辐射状网络和闭式网络的潮流估算方法（4）理解电力系统潮流调整与控制的基本原理和方法2重点难点：复功率，电力网电压降落和功率损耗的计算方法，辐射状网络和闭式网络 的潮流估算方法。3考核要点：电力线路和变压器的电压降落、电压损耗和功率损耗计算，电力线路的运 行特性，辐射状网络和闭式网络的潮流估算方法，电力系统潮流调整与控制的基本原理和方 法。4教学方法：基于雨课堂和学堂在线的线上线下混合式教学5 作业安排：3.3、3.5、3.8、3.10、3.13第四章复杂电力系统的潮流计算1教学内容（1）掌握复杂电力网络的数学模型（2）掌握潮流计算的功率方程（3）掌握潮流计算的牛顿-拉弗逊法（4）理解快速解耦法潮流计算（5） 了解稀疏技术在潮流计算中的应用及其它潮流计算方法2重点难点：节点导纳矩阵的形成和修改，潮流计算的基本方程，牛顿-拉弗逊法潮流 计算，快速解耦法潮流计算3考核要点：节点导纳矩阵及其形成，功率方程，牛顿-拉弗逊法和快速分解法潮流计 算4教学方法：基于雨课堂和学堂在线的线上线下混合式教学5 作业安排:p313:15.1、15.2、15.3第五章电力系统正常运行方式的调整与控制1教学内容（1）理解电力系统运行方式调整与控制的必要性；（2）理解系统负荷的有功功率-频率静态特性、发电机组的调速系统与有功功率-频率 静态特性，掌握有功功率平衡和频率调整的基本概念（3）掌握电力系统频率调整的基本原理和计算方法（4） 了解负荷的合理分配及自动发电控制（5）理解无功功率平衡对系统电压的影响（6）掌握电力系统电压调整的方式及方法（7）掌握有功功率最优分配的基本概念、数学模型（8） 了解最优潮流的有关概念及数学模型2重点难点：有功功率平衡相关概念、频率控制原理及应川，无功功率平衡相关概念、 电压控制方法及应用，经济运行的相关概念及经济调度计算3考核要点：负荷分类及其频率调整方式，有功功率平衡及其备用，一次调频和二次调 频，有功功率的最优分配，无功负荷及无功电源，无功功率平衡与电压，电压调整方式及方 法。4教学方法：基于雨课堂和学堂在线的线上线下混合式教学5 作业安排：p77-p78:4,4. 4.7、4.9、4.11； p97-p99:5.6. 5.7、5.8、5.11； pll8： 6.2、6.3第六章同步发电机基本方程1教学内容（1）掌握同步发电机原始方程（2）掌握派克变换及dqO系统同步发电机基本方程（3）掌握同步发电机稳态运行2重点难点：同步发电机原始方程磁链系数矩阵的特点，派克变换，同步发电机基本方 程，同步发电机稳态运行参数、等值电路及相量图3考核要点：同步发电机原始方程磁链系数矩阵的特点，派克变换，同步发电机基本方 程磁链系数矩阵的特点，同步发电机稳态运行计算。4教学方法：基于雨课堂和学堂在线的线上线下混合式教学5 作业安排:pl37： 7.2,7.4,7.6第七章电力系统三相短路的暂态过程1教学内容（1）掌握短路的基本概念（2）掌握无限大功率电源三相短路电流的特点、冲击电流、短路全电流有效值、短路 功率（3）掌握同步发电机三相短路定性分析及发电机暂态参数（4）掌握同步发电机机端三相短路交流分量初始值计算（5） 了解自动励磁调节装置对短路电流的影响2重点难点：同步发电机的数学模型，同步发电机的派克方程，同步发电机三相短路定 性分析及发电机暂态参数，同步发电机机端三相短路交流分量初始值的计算。3课程思政融入点：通过各类大停电案例，分析电力系统短路故障对社会、经济和人身 安全的影响，培养学生建立工程意识。3考核要点：简单故障类型，短路故障的危害，短路计算的目的，无限大电源三相短路 的特点，冲击电流计算、短路电流最大有效值计算和短路容量计算，电机参数，同步发电机 三相空载短路定子绕组和转子绕组电流的组成、衰减，同步发电机正常运行空载电势、暂态 电势、次暂态电势的计算，同步发电机电感系数矩阵各元素的变化规律，同步发电机机端三 相短路交流分量初始值的计算。4教学方法：基于雨课堂和学堂在线的线上线下混合式教学5 作业安排:pl54- pl55：o 8.2, 8.3, 8.7第八章电力系统三相短路的实用计算1教学内容（1）掌握交流电流初始值的计算方法（2）掌握运用运算曲线求任意时刻短路电流的方法（3）掌握转移电抗的概念及求取方法（4）理解计算机计算复杂系统短路电流交流分量初始值的原理2重点难点：计算的条件和近似，复杂系统交流短路电流初始值计算，计算电抗。3考核要点：各元件的模型及参数计算，叠加原理在短路电流计算中的应用，运算曲线, 转移电抗及其计算。4教学方法：基于雨课堂和学堂在线的线上线下混合式教学5 作业安排:pl74： 9.4, 9.8第九章电力系统简单不对称故障分析1教学内容（1）掌握不对称故障分析方法及对称分量法（2）掌握电力系统各元件序参数和等值模型（3）掌握电力系统各序网络的构成（4）掌握不对称故障的分析与计算（5）理解不对称短路故障各序网络的电压分布及相位变化2重点难点：对称分量法，变压器序等值电路，零序网络的构成，正序等效定则，复杂 系统的不对称故障计算。3考核要点：对称分量法，变压器序等值电路，零序网络的构成，正序等效定则，复杂 系统的不对称故障计算。4教学方法：基于雨课堂和学堂在线的线上线下混合式教学5 作业安排：pl98: 10.3, 10.5； p219:ll.l, 11.2, 11.3, 11.7第十章电力系统稳定性分析1教学内容（1）理解电力系统稳定性的相关基本概念（2）掌握同步发电机的转子运动方程（3）理解不同形式的同步发电机的转矩特性及功率方程（4）掌握静态稳定的基本概念及分析方法（5）掌握暂态稳定的基本概念、物理过程及分析方法（6）掌握提高电力系统稳定性的措施（7） 了解复杂电力系统稳定性的分析与计算方法2重点难点：电力系统稳定性的概念，同步发电机的转子运动方程，小干扰稳定性分析, 等面积定则。3考核要点：简单电力系统静态稳定性判据、静态稳定储备系数计算，小干扰稳定性分 析及其计算，极限切除角及其计算，提高电力系统稳定性的途径及措施4教学方法：基于雨课堂和学堂在线的线上线下混合式教学5 作业安排：p264： 13.3, 13.4, 13.5； p289： 14.2, 14.3, 14.8。五、教学内容对课程目标的支撑关系章节教学内容学时分配支撑的课程目标讲课实验实践第一章电力系统的基本概念4001、 2、 3、 4、 5第二章电力网各元件的特性与数学模型6001、 2、 3、 4、 5第三章简单电力网络的计算和分析8002、 3、 4、 5第四章生杂电力系统的潮流计算8002、 3、 4、 5第五章电力系统正常运行方式的调整与控制10002、 3、 4、 5第六章同步发电机基本方程4002、 3、 4、 5第七章电力系统三相短路的暂态过程6001、 2、 3、 4、 5第八章电力系统三相短路的实用计算4002、 3、 4、 5第九章电力系统简单不对称故障分析7002、 3、 4、 5第十章电力系统稳定性分析7002、 3、 4、 5六、考核方式及成绩评定标准1.课程考核方式：闭卷考试占40%,平时成绩占40%。平时成绩包括课堂表现15%、课程单元测试10%、 课程作业10%、课程专题5%；（说明：期末考试试卷卷面成绩如果低于40分，本课程总成 绩判定为不及格）备注：闭卷考试对应的课程目标的分配分数根据具体的试题可以进行适当调整支撑 毕业要求课程目标考核与评价方式合计平时成绩（40%）期末成绩（60%）课堂课程 单元测试课程表现（15%）作业（10%） （10%）专题（5%）闭卷考试课程目标155指标点1.2课程目标2123042指标点1.3课程目标3101828指标点2.2课程目标481220指标点2.4课程目标555总分占比40601002.课程考核评分标准七、参考书目:课程目标考核要求评分标准高于预期达到预期低于预期优秀良好合格不合格1、采用内生育德的思政建设理念，坚持 以课程为载体向树人的教育本质回归。在 教学过程中采用案例、研究性的教学手 法，实现“润物细无声的教学效果，力求 学生在接受课程教学过程后，能够实现提 升专业能力和科学素养。课堂表现543<32、针对具体的电力系统，能够运用数学、 电路、电机、电磁场的基本理论建立电力 系统潮流计算、短路计算和稳定性计算的 等值电路及数学模型，并能正确求解。课堂表现 课程作业 单元测试 期末考试38-4234-3725.2-33<25.23、能结合具体工程案例，运用物理学、 电磁场、电力系统分析的原理知识，分析 及判断电力系统在正常运行、小扰动及大 扰动等不同条件下的运行状态。课堂表现 课程作业 单元测试 期末考试26-2823-2516.8-22<16.84、运用电力系统稳态分析、故障分析和 稳定性分析的基本原理，根据所要解决的 具体电力系统工程问题，选择解决电力系 统频率控制、电压控制、经济运行、故障 分析、静态稳定性和暂态稳定性分析的合 适的数学模型。课堂表现 课程作业 单元测试 期末考试18-2016-1812-16-<125、能运用电力系统稳态分析、故障分析 和稳定性分析的基本原理，借助文献研 究，分析电力系统潮流计算、有功平衡、 无功平衡、短路过程、静态稳定性与暂态 稳定性过程的影响因素，对计算结果的有 效性进行分析和总结，发现影响电力系统 运行的关键因素。课程专题543<31 .电力系统分析，夏道止，北京：中国电力出版社，2018,第三版2 .电力系统分析，何仰赞，武汉：华中科技大学出版社，2016,第四版3 .陈 ffi,电力系统稳态分析（第四版），北京：中国电力出版社，2015.104 .方万良，电力系统暂态分析（第四版），北京：中国电力出版社，2017.07