电力系统自动化-电力系统自动化-《电力系统自动化》课程教学大纲

1、课程编号电力系统自动化课程教学大纲Power System Automation：130201021学时：32学分：2.0适用对象：先修课程：电气工程及其自动化专业电力系统分析，自动控制原理，电力电子技术等一、课程的性质和任务 （四号黑体加粗，描述文字用四号小宋体（下同 ）本课程是电气工程及其自动化专业一门学科方向类必修课程。电力系统自动化是保证电 力系统安全、优质、经济运行的综合性技术，涉及电力系统运行理论、自动控制理论、计算 机控制技术、网络通信技术等多方面的知识，包括发电机励磁自动控制、发电厂自动化、电 网调度自动化、配电网自动化、变电站自动化等，是自动控制技术、信息技术在电力系统中 的

2、应用，已经成为电气工程类专业学生必备的专业知识之一。该课程可以支撑电气工程及其 自动化专业毕业要求 2（问题分析）、3（设计开发解决方案）、4（研究）的达成。本课程 的主要任务是：1、 使学生对电力系统相关问题形成较为系统的认识和理解；2、 使学生掌握发电机自动励磁控制的基本原理和方法，深入了解发电机同步并列的条件 与过程，以及自动准同期装置的工作原理，分析在电力系统运行过程中不满足并列条件对电 网产生何种影响，为分析复杂工程问题奠定基础。3、 使学生了解电力系统频率调整及电压调整的基本问题，掌握电力系统功频特性、自动 发电控制、经济调度的原理和方法，掌握电力系统电压控制措施，为进一步分析和研

3、究电力 系统运行问题打下良好的基础；1、 使学生掌握电力系统自动化的基本工作原理、装置的调试方法以及装置的设计方法， 并且学习自动装置对电力系统运行影响的分析方法，为设计、研发电力系统自动控制装置和 解决电力系统复杂运行工程问题奠定基础。二、教学目的与要求本课程的教学目的是使学生掌握电力系统自动化的基本知识，熟悉电网调度自动化、配 电网自动化、变电站自动化的相关问题，训练和培养学生独立思考、解决电力系统实际复杂 工程问题的能力。1具体要求如下：1、 掌握发电机同步并列的条件，以及自动准同期装置的工作原理。2、 掌握发电机励磁系统特性、自动调节励磁系统的工作原理，以及自动调节励磁系统的 动态特性

4、。3、 掌握电力系统频率及有功功率的自动调节技术和电力系统电压调整和无功功率控制技 术。4、 掌握按频率自动减负荷的工作原理。5、 初步掌握电力系统调度自动化、电力系统在线安全分析及稳定性在线分析的方法。 6、了解配电管理系统（DMS）、变电所综合自动化和数字变电所构成与作用。2.问题分析：能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决电气工程问题，能运用 所学的数学、自然科学和电气工程知识，识别、表达、并通过文献研究分析复杂电气工程问 题，以获得有效结论。指标点 2-1 理解电路理论与电子技术等基本知识及相关实践方法。指标点 2-2 掌握与电气工程相关的工程基础知识及相关实践能力。指标点

5、2-3 具有电力系统及其自动化学科的基本理论知识和实践能力。指标点 2-4 具有识别、表达和分析解决电气工程实际复杂工程问题的基本能力。 指标点 2-5 能分析电气工程实际复杂工程问题的影响因素，证实解决方案的合理性。3.设计/开发解决方案：能够设计针对复杂电气工程问题的解决方案，设计满足特定需求的系 统，并能够在设计中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。指标点 3-1 掌握电气新技术和新设备研究、开发和设计的基础知识指标点 3-2 掌握电气工程基本的创新方法，具有创新意识和创新态度指标点 3-3 针对电气工程问题，能够将各设计单元进行组合和协调，组成具有创新意识 的

6、满足特定需求系统指标点 3-4 根据自己的设计，能够分析并阐明自己设计的合理性、局限性和后续的改进 措施指标点 3-5 设计过程中能够综合考虑经济、环境、法律、安全、健康、伦理等制约因素 4.研究：能够基于科学原理并采用科学方法对复杂电气工程问题进行研究，包括设计实验、 分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。指标点 4-1 具备电气工程专业必须的分析、设计等基本技能，能够基于科学原理，独立完成2实验方案的设计。指标点 4-2 能够按照实验方案，设计合理的实验步骤，正确操作实验仪器和装置，安全完成 实验过程。指标点 4-3 能够理解实验结果，解释实验数据、并通过信息综合得到合理有效的

7、结论。三、教学内容第一章概述 & 第二章电力系统自动装置和系统的软硬件原理（ 2 学时）1教学重点和难点：电力系统自动装置和系统的设计方法及电磁兼容2 教学基本要求：（1） 熟练掌握电力系统自动装置和系统的设计方法及电磁兼容（2） 掌握电力系统自动装置和系统的硬件原理（3） 掌握电力系统自动装置和系统的软件算法原理3 教学基本内容：2.1 电力系统自动装置和系统的设计方法及电磁兼容2.2 电力系统自动装置和系统的硬件原理2.3 电力系统自动装置和系统的软件算法原理4 教学建议：采用多媒体教学与研讨；学生课堂重点讲述电力系统自动装置和系统的设计方法及电磁兼容 第三章 同步发电机的自动准同

8、期并列（ 6 学时）1. 教学重点和难点：自动准同期装置的工作原理2. 教学基本要求：（1） 熟练掌握准同期并列的基本原理（2） 掌握恒定越前时间并列装置（3） 掌握数字式并列装置3. 教学基本内容：3.1 并列操作的概念及分类3.2 准同期并列的基本原理3.3 微机型自动准同期装置33. 4 电网之间的准同期并列3. 教学建议：教师提前布置任务以及提供查阅文献资料清单；采用多媒体教学与研讨；学生课堂重点讲述原理和 如何实现功能要求（如何设计电路）；课后要进行装置实现与测试。第四章同步发电机励磁控制系统及特性分析1. 教学重点和难点：（1） 同步发电机励磁系统（2） 励磁调节器原理及励磁系统稳

9、定器2. 教学基本要求：（1） 熟练掌握同步发电机励磁系统（2） 熟练掌握励磁系统中转子磁场的建立和灭磁（3） 熟练掌握励磁调节器原理（4） 掌握励磁系统稳定器（5） 掌握电力系统稳定器3. 教学基本内容：4. 1 概述4.2 同步发电机的励磁控制系统4.3 励磁调节器4.4 同步发电转子磁场的强励与灭磁4.5 励磁控制系统的调节特性4.6 励磁控制系统稳定性4.7 低频振荡与电力系统稳定器(PSS)4. 教学建议：教师提前布置任务以及提供查阅文献资料清单；采用多媒体教学与研讨；学生课堂重点讲述励磁调节器原理和如何进行励磁调节器电路设计，重点讲述励磁系统稳定器原理和如何进行励磁系统稳定器电路设

10、 计；课后要进行装置实现与测试。第五章1. 教学重点和难点：电力系统频率及有功功率的自动调节与控制（1） 电力系统频率特性（2） 电力系统的经济负荷分配 2. 教学基本要求：4（1） 熟练掌握电力系统频率特性（2） 熟练掌握调频与调频方程式（3） 掌握电力系统的经济负荷分配和自动调频（4） 掌握电力系统低频减载3. 教学基本内容：5.1 电力系统的频率特性5.2 调速器及频率调节特性5.3 电力系统调频与自动发电控制5.4 电力系统自动低频减载4. 教学建议：教师提前布置任务以及提供查阅文献资料清单；采用多媒体教学与研讨；学生课堂重点讲述电力系统 调频与自动发电控制。第六章变电站综合自动化1.

11、 教学重点和难点：（1） 自动调谐消弧线圈控制装置（2） 变电站综合自动化设计2. 教学基本要求：（1） 掌握变电所综合自动化结构、形式、功能（2） 掌握自动调谐消弧线圈控制装置与小电流接地故障选线装置 （3）掌握变电站综合自动化设计3. 教学基本内容：6.1 变电站综合自动化的概念6.2 变电站综合自动化系统的功能6.3 变电站综合自动化的结构形式6.4 变电站电压、无功综合控制子系统6.5 变电站备用电源自动投入装置6.6 变电站故障录波装置6.7 自动调谐消弧线圈控制装置6.8 小电流接地故障选线装置6.9 变电站综合自动化设计实例54. 教学建议：教师提前布置任务以及提供查阅文献资料清

12、单；采用多媒体教学与研讨；学生课堂重点讲述变电站综合自动化设计和如何进行自动调谐消弧线圈控制装置与小电流接地故障选线装置设计；课后要进行装置实 现与测试。第七章电力系统调度自动化1. 教学重点和难点：（1） 电力系统调度自动化系统（2） 电力系统状态估计2. 教学基本要求：（1） 熟练掌握远方终端 RTU（2） 了解数据通信的通信规约（3） 了解调度中心的计算机系统（1） 熟练掌握自动发电控制（2） 熟练掌握电力系统状态估计3. 教学基本内容：7.1 概述7.2 电力系统调度自动化系统7.3 电力系统网络拓扑分析7.4 电力系统状态估计7.5 电力系统静态安全分析4. 教学建议：教师提前布置任

13、务以及提供查阅文献资料清单；采用多媒体教学与研讨；学生课堂重点讲述电力系统 调度自动化系统和电力系统状态估计。第八章配电网自动化系统与远程抄表计费系统1. 教学重点和难点：（1） 配电网故障定位及隔离技术（2） 远程抄表与计费系统2. 教学基本要求：（1） 熟练掌握配电网自动化系统（2） 熟练掌握配电网故障定位及隔离技术（3） 掌握远程自动抄表计费系统和负荷控制6（4）了解配电网自动化系统设计3. 教学基本内容：8.1 配电网自动化系统8.2 配电网自动化系统的组成8.3 配电网自动化系统的通信方式8.4 配电网故障定位及隔离技术8.5 配电网自动化系统实例8.6 远程自动抄表计费系统和负荷控

14、制4. 教学建议：教师提前布置任务以及提供查阅文献资料清单；采用多媒体教学与研讨；学生课堂重点讲述配电网故 障定位及隔离技术、远程自动抄表计费系统和负荷控制。第九章智能电网与智能变电站1. 教学重点和难点：（1） 智能电网（2） 智能变电站3. 教学基本要求：（1） 了解变智能电网（2） 了解智能变电站3. 教学基本内容：9.1 智能电网9.2 智能变电站9.3 IEC 61850 标准9.4 智能一次设备4. 教学建议：教师提前布置任务以及提供查阅文献资料清单；采用多媒体教学与研讨；学生课堂重点讲述智能电网 和智能变电站。四、教学环节与学时分配序号教学内容总学时讲课其实验中上机其他课外辅导/

15、 课外实践备注1第一章 概述 0.5 0.572第二章 电力系统自动 装置和系统的软硬件原 理1.5 1.534第三章 同步发电机的 自动准同期并列 第四章 同步发电机励 磁控制系统及特性分析61168 35第五章 电力系统频率 及有功功率的自动调节 与控制11 8 367第六章动化第七章自动化变电站综合自电力系统调度666689第八章 配电网自动化 系统与远程抄表计费系 统第九章 智能电网与智 能变电站4 42 2（表格内容为五号楷体）五、教学中应注意的问题：（没有请填写无）无六、实验/实践内容：见电力系统自动化课程实验大纲七、考核方式：见电力系统自动化课程考试大纲八、教材及主要参考书：1、选用教材：电力系统自动化李岩松主编