《電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析》教學(xué)大綱

電力條統(tǒng)穩(wěn)忐分析課程教學(xué)大綱

一、課程的基本信息

適應(yīng)對象：電氣工程及其自動化

課程代碼：54E00715

學(xué)時分配：60=52理論+8實驗

賦予學(xué)分：3.5學(xué)分

先修課程：高等數(shù)學(xué)、電路分析、電磁場、自動控制原理、電機(jī)學(xué)

后續(xù)課程：電力系統(tǒng)自動化技術(shù)、繼電保護(hù)原理、高電壓技術(shù)、發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)、電力

市場等

二、課程性質(zhì)與任務(wù)

本課程的授課對象是電氣工程及其自動化專業(yè)本科生，屬于該專業(yè)的必修核心課程。本課

程有獨立完整的知識體系，開設(shè)該課程的基本目的除了讓學(xué)生了解掌握關(guān)于電力系統(tǒng)的基本知

識外，還在于為后續(xù)各專業(yè)課程提供有關(guān)電力系統(tǒng)物理規(guī)律的背景知識和基本分析方法，它是

學(xué)習(xí)本專業(yè)其它專業(yè)課程的基礎(chǔ)。

三、教學(xué)目的與要求

課程主要講授電力系統(tǒng)的基本概念、電力系統(tǒng)各元件的特性和數(shù)學(xué)模型，電力系統(tǒng)的潮流

計算和控制，以及電力系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)和優(yōu)化。使學(xué)生在掌握電力系統(tǒng)的基本概念、基本原理

和基本方法的同時，了解國內(nèi)外本學(xué)科先進(jìn)科學(xué)技術(shù)和發(fā)展方向，為后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)奠定良

好的專業(yè)基礎(chǔ)。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)掌握以下內(nèi)容：1、了解電力系統(tǒng)的組成、運(yùn)行特點

等基本知識；2、掌握電力系統(tǒng)各元件的等值電路和參數(shù)計算；3、掌握電力系統(tǒng)潮流的計算方

法，明確各物理量之間的關(guān)系；4、掌握電力系統(tǒng)調(diào)頻和調(diào)壓的方法及其適用范圍；5、使學(xué)生

在工程分析計算和解決實際問題的能力上得到訓(xùn)練和培養(yǎng)。

四、教學(xué)內(nèi)容與安排

（一）課時分配

課時安排如卜表。

3簡單電力網(wǎng)絡(luò)的計算

10212

和分析

4紀(jì)雜電力系統(tǒng)潮流的

102315

計算機(jī)算法

,電力系統(tǒng)的仃功功率

8311

和頻率調(diào)整

6電力系統(tǒng)的無功功率

628

和電壓調(diào)整

合計4822860

注：以上學(xué)時分配為建議學(xué)時，任課教師課根據(jù)實際教學(xué)情況調(diào)整各章節(jié)學(xué)時。

(-)教學(xué)內(nèi)容

1、理論教學(xué)內(nèi)容(共52學(xué)時)

第1單元電力系統(tǒng)的基本概念

【教學(xué)內(nèi)容】

電力系統(tǒng)概述，電力系統(tǒng)的額定電壓和額定頻率，電力系統(tǒng)運(yùn)行的特點及基本要求，電力

系統(tǒng)的接線方式。

【教學(xué)重點與難點】

教學(xué)重點：電力系統(tǒng)的基本概念；電力系統(tǒng)的結(jié)線方式和電壓等級；電力系統(tǒng)中性點的運(yùn)

行方式。

教學(xué)難點：電力系統(tǒng)中性點的運(yùn)行方式。

【基本要求】

?了解國內(nèi)外電力系統(tǒng)發(fā)展概況；

?掌握動力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、電力網(wǎng)等基本概念；

?掌握電力系統(tǒng)的7個基本參量；

?了解電力系統(tǒng)地理結(jié)線圖和電氣結(jié)線圖；

?了解我國主要的電力系統(tǒng)。

【培養(yǎng)的能力】

掌握電力系統(tǒng)的基本參量和結(jié)線圖，對電力系統(tǒng)當(dāng)中的概念有清晰的認(rèn)識。

第2單元電力系統(tǒng)各元件的特性和數(shù)學(xué)模型

【教學(xué)內(nèi)容】

發(fā)電機(jī)組、變壓器、電力線路、負(fù)荷的特性和數(shù)學(xué)模型：電力網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型。

【教學(xué)重點與難點】

教學(xué)重點：發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行特性和數(shù)學(xué)模型；變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型；電力線路的參數(shù)

和簡化數(shù)學(xué)模型；標(biāo)幺俏。

教學(xué)難點：三繞組變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型；電力線路的參數(shù)和簡化數(shù)學(xué)模型。

【基本要求】

?掌握發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行特性和數(shù)學(xué)模型；

?掌握變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型：

?掌握電力線路的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型；

?掌握負(fù)荷的運(yùn)行特性和數(shù)學(xué)模型；

?了解電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型。

【培養(yǎng)的能力】

通過本單元的學(xué)習(xí)，使學(xué)生深入了解電力系統(tǒng)各元件的特性、數(shù)學(xué)模型及相互的關(guān)系，為

進(jìn)一步掌握和研究電力系統(tǒng)分析和運(yùn)行提供良好的基礎(chǔ)。

第3單元簡單電力網(wǎng)絡(luò)的計算和分析

【教學(xué)內(nèi)容】

電力線路和變壓器的電壓降落、能耗的計算方法；電力網(wǎng)的潮流分布；電力網(wǎng)潮流計算和

初步調(diào)整。

【教學(xué)重點與難點】

教學(xué)重點：電力線路和變壓器中的電壓降落、功率損耗和電能損耗的計算方法；簡單電力

網(wǎng)絡(luò)的逐段推算法計算電壓和傳輸功率；環(huán)網(wǎng)和兩端供電網(wǎng)的初步功率分布計算和功率分點的

確定以及潮流分布的計算。

教學(xué)難點：逐段推算法確定電壓和傳輸功率；環(huán)網(wǎng)及兩端供電網(wǎng)的分解：電磁環(huán)網(wǎng)的潮流

計算。

【基本要求】

?掌握電力線路和變壓器運(yùn)行狀況的計算和分析;

?掌握輻射形和環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的潮流計算方法；

【培養(yǎng)的能力】

通過本單元的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)能掌握簡單電力網(wǎng)絡(luò)中功率分布和電壓分布的手算方法，

第4單元復(fù)雜電力系統(tǒng)潮流的計算機(jī)方法

【教學(xué)內(nèi)容】

電力網(wǎng)絡(luò)方程的構(gòu)成；牛拉法計算電力系統(tǒng)潮流分布；P-Q分解法計算電力系統(tǒng)潮流。

【教學(xué)重點與難點】

教學(xué)重點：節(jié)點導(dǎo)納矩陣的形成與修改；節(jié)點的分類和功率方程；修正方程的形成及雅可

比矩陣的計算；牛頓-拉夫遜法計算潮流分布的步驟。

教學(xué)難點：考慮變壓器非標(biāo)準(zhǔn)變比時節(jié)點導(dǎo)納矩陣的形成和修改方法；牛頓-拉夫遜法計算

復(fù)雜電力系統(tǒng)潮流分布的數(shù)學(xué)模型。

【基本要求】

?掌握節(jié)點導(dǎo)納矩陣的形成與修改方法

?掌握電力網(wǎng)絡(luò)方程的約束條件；

?掌握牛拉法求解電力系統(tǒng)潮流的直角坐標(biāo)解法和極坐標(biāo)解法；

?了解P-Q分解法求解電力系統(tǒng)潮流；

【培養(yǎng)的能力】

通過本單元的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)能應(yīng)用計算機(jī)求解電力系統(tǒng)潮流分布，熟悉?門系統(tǒng)計算軟件。

第5單元電力系統(tǒng)的有功功率和頻率調(diào)整

【教學(xué)內(nèi)容】

電力系統(tǒng)的有功功率平衡和最優(yōu)分配；頻率調(diào)整的基本方法。

【教學(xué)重點與難點】

教學(xué)重點：有功功率變化和調(diào)整控制；能好特性、目標(biāo)函數(shù)及約束條件；有功負(fù)荷最優(yōu)分

配；聯(lián)合電力系統(tǒng)頻差及聯(lián)絡(luò)線上功率計算。

教學(xué)難點：水火電廠有功負(fù)荷最優(yōu)分配；調(diào)頻計算。

【基本要求】

?掌握電力系統(tǒng)有功功率平衡的概念

?掌握負(fù)荷預(yù)計的概念

?掌握電力系統(tǒng)有功負(fù)荷的最優(yōu)分布概念；

?等耗量微增率準(zhǔn)則及其應(yīng)用；

?一次、二次調(diào)頻計算。

【培養(yǎng)的能力】

通過本單元的學(xué)習(xí)，掌握有功平衡與調(diào)頻的關(guān)系及調(diào)頻方法；有功負(fù)荷的最優(yōu)分配方法。

第6單元電力系統(tǒng)的無功功率和電壓調(diào)整

【教學(xué)內(nèi)容】

電力系統(tǒng)的無功功率負(fù)荷及無功功率損耗，無功功率電源。電力系統(tǒng)的無功平衡，電力系

統(tǒng)的電壓管理。發(fā)電機(jī)調(diào)壓、改變變壓器變比調(diào)壓、利用無功功率補(bǔ)償調(diào)壓、按調(diào)壓要求改善

電路參數(shù)。電力系統(tǒng)綜合調(diào)壓。

【教學(xué)重點與難點】

教學(xué)重點：電力系統(tǒng)無功功率平衡；電力系統(tǒng)無功功率最優(yōu)分仙；電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整。

教學(xué)難點：無功功率電源的最優(yōu)分布與無功負(fù)荷最優(yōu)；電壓調(diào)整計算。

【基本要求】

?掌握無功負(fù)荷、無功損耗、無功電源、無功平衡等概念；

?掌握無功功率最優(yōu)分布的計算方法；

?掌握調(diào)壓的常見方法；

【培養(yǎng)的能力】

通過本單元的學(xué)習(xí)，掌握電力系統(tǒng)無功功率電源和無功功率平衡的概念及無功功率的最優(yōu)

分布方法；電力系統(tǒng)調(diào)壓的手段和計算方法。

（二）實踐教學(xué)內(nèi)容（共8學(xué)時）

⑴、簡單電力系統(tǒng)潮流計算（2學(xué)時）

知識：電力網(wǎng)絡(luò)各模型的建立，簡單電力網(wǎng)的潮流計算方法。

素質(zhì)：熟悉電力系統(tǒng)分析軟件PSASP的基本使用。

能力：能夠使用基本的電力系統(tǒng)分析軟件，熟悉電力系統(tǒng)各元件的數(shù)學(xué)模型，基本潮流分

析計算方法。

（2）、復(fù)雜電力系統(tǒng)潮流計算（3學(xué)時）

知識：復(fù)雜電力系統(tǒng)潮流計算的計算機(jī)方法。

素質(zhì)：應(yīng)用電力系統(tǒng)分析軟件完成復(fù)雜電力系統(tǒng)潮流分析

能力：能夠正確的建立復(fù)雜電力系統(tǒng)模型，運(yùn)用適當(dāng)?shù)挠嬎惴椒?，具備一定的程序編寫?/p>

力完成對復(fù)雜電力系統(tǒng)的潮流計算與分析。

（3）、電力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度計算（3學(xué)時）

知識：電力系統(tǒng)的有功平衡和無功平衡

素質(zhì)：應(yīng)用電力系統(tǒng)分析軟件完成復(fù)雜電力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度

能力：能夠正確的建立亞雜電力系統(tǒng)模型，運(yùn)用適當(dāng)?shù)挠嬎惴椒?，實現(xiàn)有功平衡與及調(diào)頻;

有功負(fù)荷的最優(yōu)分配方法，無功平衡及電壓調(diào)整。

五、教學(xué)設(shè)備和設(shè)施

多媒體教學(xué)設(shè)備

六、課外學(xué)習(xí)要求

（1）課外學(xué)習(xí)主要以習(xí)題為主，另外配合一部分實踐加強(qiáng)對理論知識的理解和掌握。作業(yè)

部分的具體要求是：

①每次課后留習(xí)題若干，書面完成，每周或每兩周交一次作業(yè)。

②每周安排一次答疑，也可根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)情況隨機(jī)質(zhì)疑。

③關(guān)聯(lián)幾章學(xué)習(xí)完畢后可進(jìn)行階段性小結(jié)，讓學(xué)生上交小結(jié)報告。

④學(xué)生課后復(fù)習(xí)和做作業(yè)學(xué)時與課堂教學(xué)學(xué)時比不得低于151。

（2）實驗部分主要是讓學(xué)生熟悉復(fù)雜電力系統(tǒng)建模的方法和解決計算復(fù)雜電力系統(tǒng)問題時

所用到的數(shù)學(xué)方法，熟練掌握科學(xué)計算語言包括常用的電力系統(tǒng)仿真軟件的使用。

七、教學(xué)方法

在講授課程的時候注意做到知識傳授、能力提高、素質(zhì)培養(yǎng)為一體。

本課程的突出特點是理論性較強(qiáng)但由F實際聯(lián)系緊密，授課時一定要注意概念清晰，思路

清晰，讓學(xué)生對電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行參數(shù)，特點，計算有全面的了解，輔助一定的電力系統(tǒng)仿

真軟件教學(xué)加深學(xué)生對問題的理解。

八、課程考核與評估

考核方式：閉卷筆試

成績評定：

期評成績=期末考試成績X70%+實驗成績X15%+