《电气工程基础》课程教学大纲

《电气工程基础》教学大纲课程名称：电气工程基础（FundamentsofElectricPowerEngineering）课程编号：1502ZY021 课程类别：专业基础-选修学 分：2分总学时：32学时，其中，理论学时：28学时；实验学时：4学时适用专业：自动化先修课程：电路原理、电机与拖动唐桃波一、课程性质本课程是自动化专业的限选课，具有很强的工程性和实践性。通过本课程学习，学生能够对有关电气工程问题有较系统的认识和了解；学生能深入了解电气工程中主要电力设备的特性、数学模型、相互关系及试验方法，为进一步掌握和研究电气工程规划、设计和运行等问题打下良好的基础；学生能学会电力系统稳态分析的基本原理和方法，了解电厂、变电所电气部分及监控系统的组成和运行特性、掌握电气工程中绝缘与过电压的知识和原理；学生能在电气工程计算能力和分析解决问题能力上得到训练和培养；学生能应用计算机进行电气工程问题分析和计算的方法有一定程度掌握。二、课程目标（一）育人目标从培养学生的辩证思维方式，爱国教育、社会责任、人生领悟、民族自信等方面入手，将育人要素和嵌入式系统专业知识融合到课堂中教学，凝聚学生对社会主义核心价值观的共识。通过科学家故事学习科学精神，通过课程概念原理学习系统论、工程论、科学思维，利用身边的嵌入式系统应用实例培养学生爱国主义情怀，师生互动进行“三观”教育和学习方法指导，培养学生的专业素质和职业道德，全面提高学生缘事析理、明辨是非的能力，培养学生成为德才兼备、全面发展的人才。（二）知识和能力目标1、能够应用数学、物理和自动控制的基本理论，结合相关文献，识别、表达和分析自动化领域复杂工程问题，以获得对相应复杂工程问题的深刻认识并得出有效结论。（毕业要求2.2）2、掌握针对自动化领域复杂的工程问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，包括对自动化领域复杂工程问题的预测与模拟，并理解其局限性。（毕业要求5.2）课程目标与毕业要求指标点对应关系课程目标毕业要求指标点课程目标1指标点2.2：能认识到解决自动化工程应用问题有多种方案，能通过模型研究、文献研究分析寻求最优解决方案。课程目标2指标点5.2：能针对自动化领域复杂工程问题，选择使用仿真软件、软硬件设计开发平台等工具，完成硬件电路、软件算法、机械结构的设计和仿真计算。三、基本要求本课程详细介绍了建立电力系统数学模型的方法、运用状态空间分析法定量和定性分析电力系统的基本理论、基本方法等。教学过程中要注意与先修课程基础知识的联系，掌握高等数学、线性代数的基本知识，具有良好的数学知识储备。学生通过本课程的学习，应熟练掌握电力系统数学模型的建立和求解方法；理解电力系统暂态和稳态的含义，熟练掌握电力系统暂态和稳态分析与计算。使学生能够正确理解和运用课程的基本概念和理论，掌握一套较完整的分析，设计电气工程系统方法。培养学生分析电力系统设计实际工程应用中功能复杂、性价比高的电力系统的能力，为学习后续专业课程及从事自动化控制领域的工作打下坚实的理论基础。四、教学内容分章节说明教学内容，课时安排，融入思政元素，并说明教学重点与难点、主要教学模式（包括授课、演示、自学、实验、课堂讨论、大作业等）以及对应的知识、能力要求。章节教学内容学时思政元素教学模式对应课程目标1电力工程基础概述2可对国内外电气工程技术发展历程中的重要事件和典型人物进行分析解读,激发学生的爱国情怀和专业认同感，定位自己的社会责任，从而明确本课程学习的目标。课堂授课，课后练习1题22电力网的参数计算和等值电路6结合国内自主电气设备的架构、性能、生产等现状，分析与国外差距，让学生有危机感，增强学生奋发图强的信心。课堂授课，课堂讨论、课后练习3题13电力系统稳态分析8在电力系统稳态系统应用中，各类电气设备在国内的生产、市场现状如何，让学生养成经常关注最新发电、输电与配电系统的习惯。课堂授课，课堂讨论、课后练习3题24发电厂和变电站的一次系统8分析国内外多种发电厂与变电站一次系统的应用现状，促进学生对知识产权、产业政策、系统安全、自主创新等方面的理解。课堂授课，演示、讨论、课后练习2题15发电厂和变电站的二次系统4分析国内外多种发电厂与变电站二次系统的应用现状，促进学生对知识产权、产业政策、系统安全、自主创新等方面的理解。课堂授课，演示、讨论、课后练习1题1/2第一章电力工程基础概述1、电力工业在国民经济中的地位2、电力网、电力系统和动力系统的划分3、发电厂4、电力网5、电力系统6、我国电力工业的现状和发展前景本章重点：了解电力网、电力系统和动力系统的划分及各设备额定电压的确定原则掌握各设备额定电压的确定原则能力：能够将电气工程的基本概念、性能要求用于分析电力系统的复杂工程问题。第二章电力网的参数计算和等值电路1、线路结构、架空线路参数计算和等值电路2、变压器的参数计算和等值电路3、输电线路导线截面的选择4、标幺制本章重点：掌握电力变压器的等值电路及参数计算；掌握双绕组变压器参数的计算方法及Γ型等值电路；架空线路参数的物理意义、影响因素及等值电路；理解组变压器参数的计算及等值电路能力：能够掌握输电线路与电力变压器的参数计算与等值电路第三章电力系统稳态分析1、电力系统的潮流计算2、电力系统的频率与有功功率3、电力系统的电压与无功功率4、电力系统经济运行本章重点：掌握电压降落、电压损耗、电压偏移等基本概念；线路和变压器中的功率损耗和电压降落的计算；开式网络的潮流计算方法；一次调频、二次调频的过程及特点；各种无功电源及其特点；中枢点调压方式及电压调整的基本原理；各种无功补偿和调压措施的原理以及调压的计算方法；网损率的概念；降低网损的技术措施；了解开式网络的潮流计算方法；简单闭式网和电磁环网的潮流计算方法；一次调频、二次调频的过程及特点；各种无功补偿和调压措施的原理以及调压的计算方法能力：能力：能够结合电气工程的性能指标，对电力系统的潮流进行计算，解决电力系统的复杂工程问题。第四章发电厂和变电站的一次系统1、概述、电气主接线的基本要求、基本形式和实例2、电气主接线的基本形式和实例、高压电器3、互感器4、低压电器本章重点：掌握发电厂和变电站的一次系统的定义、电气主接线的基本形式和实例。了解互感器和低压电器的参数和选型及校验方法。能力：从电力一次系统的数学模型出发，分析电力系统的主接线。第五章发电厂和变电站的二次系统1、发电厂和变电站的二次系统概述2、控制与信号系统本章重点：掌握发电厂和变电站的二次系统的基本概念；看懂二次接线图，熟悉其常用的文字及图形符号；了解控制和信号回路常用的低压电器。能力：从电力二次系统的数学模型出发，分析发电厂和变电站的二次系统各种控制策略，使电力系统二次系统的各项性能指标得到满足和优化。五、实验与学时分配实验项目与类型序号实验项目学时实验性质支撑课程目标支撑毕业要求指标点演示验证综合设计1同步发电机准同期并列实验4√1、22.2、5.2实验一、同步发电机准同期并列实验目的要求掌握同步发电机准同期并列原理，掌握同步发电机准同期并列过程。主要实验仪器及材料WDT-III电力系统综合自动化实验台掌握要点掌握微机准同期控制器并列。实验内容手动准同期操作；半自动准同期并列操作；全自动准同期并列操作。六、教学方法本课程是一门理论性、实践性很强的专业课程。为了提高教学质量，增强学生分析问题和解决问题的能力，本课程的教学采用课堂教学、课后作业、实验等相结合的教学方式方法，达到使学生掌握电气工程及其系统知识的教学目标。主要教学环节包括课堂教学、习题练习以及课后自学。课堂教学与互动讨论课堂教学以“互动式”方法为主导，在这一教学环节，学生以听课为主，并参与讨论，采用多媒体和板书相结合的教学手段，并辅以程序实例演示和教学，以此提高课堂效率。课后作业和自学课堂上，教师会有针对性的提出作业要求。通过作业达到了加深理解、增强学生看电力系统主接线的目的，同时开展作业分析、精选精讲作业的重点难点。给学生推荐网络教学资源:国家级精品课程、国内/国际名校视频公开课，让学生开阔眼界，共享优质教学资源，培养学生自主学习的意识和能力。实验教学电气工程基础是一门实践性很强的课程。为了加深学生对理论教学内容的理解、训练学生的动手能力和观察能力。本课程配合理论学习，安排有4学时的实验。实验课要求学生在教师的指导下，能独立完成相关实验，达到预期工程实践能力的培养。七、考核与评价方式及标准考核标准与成绩评定课程考核由平时成绩、独立作业两个部分进行成绩评定。平时成绩（百分制），包括课堂测验、作业、实验等。平时成绩评价标准基本要求评价标准优秀（0.9-1）良好（0.7-0.89）合格（0.6-0.69）不合格（0-0.59）能够运用电力系统能够熟练运用电力系统的原理知识，建立电力系统潮流计算、短路计算和稳定性计算的数学模型，并正确求解。能够熟练计算、分析及判断电力系统不同工况下的运行状态，发现影响电力系统运行的关键因素。能够解决一个电力系统运行和控制的工程问题，设计并实现电力系统仿真计算能够运用电力基本能够运用不能运用电力的原理知识表达电系统的原理知电力系统的原系统的原理知力系统规划、运行与识，建立电力系理知识，建立电识，建立电力系控制方面的工程问统潮流计算、短力系统潮流计统潮流计算、短题，建立电力系统潮路计算和稳定算、短路计算和路计算和稳定流计算、短路计算和性计算的数学稳定性计算的性计算的数学稳定性计算的数学模型，并正确求数学模型，结果模型，并正确求模型，并正确求解。解。可能有错误。解。结合工程问题，运用能够计算、分析基本能够计算、不能计算、分析电力系统分析的原及判断电力系分析及判断电及判断电力系理知识，计算、分析统不同工况下力系统不同工统不同工况下及判断电力系统不的运行状态，发况下的运行状的运行状态，发同工况下的运行状现影响电力系态，发现影响电现影响电力系态，发现影响电力系统运行的关键力系统运行的统运行的关键统运行的关键因素。因素。基本能够解关键因素。能够因素。无法解决能基于电力系统计算的基本理论，根据电力系统运行的特征和基本要求，针对一个电力系统运行和控制的工程问题，设计并实现电力系统仿真计算，分析仿真计算结果决一个电力系统运行和控制的工程问题，设计并实现电力系统仿真计算解决一个电力系统运行和控制的工程问题，但设计电力系统仿真计算有困难一个电力系统运行和控制的工程问题实验成绩评价标准基本要求评价标准优 秀 （ 0.9-1）良好（0.7-0.89）合格（0.6-0.69）不合格（0-0.59）目能够根据实验全部完成实验大纲要求的全部完成实验大纲要能全部完成实不能全部完成标大纲要求完成实验内容，能对部分实验求的实验内容；实验验大纲要求的实验大纲要求1实验项目1，内容进行创新；实验方法方法正确，实验每个实验内容；实验的实验内容；、理解实验步正确，实验过程及现象完过程、现象记录完整，方法正确；实验实验方法错2骤、实验过程、整，实验结果正确；实验实验有结果；实验报报告格式规范，误，实验结果实验方法，记报告格式规范，过程详细，告格式规范，过程清过程清楚，独立不正确，实验录实验现象，独立完成，有深刻的实验楚，独立完成，有实完成。报告抄袭。分析实验结心得。验心得。果。独立作业（百分制），题型包括：简答题、分析题、设计与应用等。课程独立作业考核内容与评价标准评价标准比基本要求例（%优秀（0.9-1）良好（0.7-0.89）合格（0.6-0.69）不合格（0-0.59））目标1能够运用电能够熟练运用电能够运用电力基本能够运用不能运用电力系力系统的原力系统的原理知系统的原理知电力系统的统的原理知识，理知识表达识，建立电力系识，建立电力系原理知识，建建立电力系统潮电力系统规统潮流计算、短统潮流计算、短立电力系统流计算、短路计划、运行与路计算和稳定性路计算和稳定潮流计算、短算和稳定性计算控制方面的计算的数学模性计算的数学路计算和稳的数学模型，并工程问题，建立电力系型，并正确求解。模型，并求解基本正确。定性计算的数学模型，结正确求解。30统潮流计果可能有错算、短路计误。算和稳定性计算的数学模型，并正确求解。目标2结合工程问能够熟练计算、能够计算、分析基本能够计不能计算、分析题，运用电分析及判断电力及判断电力系算、分析及判及判断电力系统力系统分析系统不同工况下统不同工况下断电力系统不同工况下的运的原理知的运行状态，发的运行状态，发不同工况下行状态，发现影识，计算、现影响电力系统现影响电力系的运行状态，响电力系统运行分析及判断运行的关键因统运行的关键发现影响电的关键因素电力系统不同工况下的素。因素。力系统运行的关键因素。70运行状态，发现影响电力系统运行的关键因素。注：该表格中的比例为课程独立作业成绩比例。成绩评定为：独立作业成绩*70%+平时成绩*30%