《电力系统分析C》教学大纲

《电力系统分析C》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：05143021课程性质：专业必修课学分：3.5学分学时：56学时（理论56学时）先修课程：电路原理、电机学等后续课程：电力系统继电保护适用专业：电气工程及其自动化开课单位：电气工程与自动化学院一、课程说明《电力系统分析C》是电气工程及其自动化专业的一门专业必修课。本课程主要介绍电力系统的构成和基本原理、电力系统元件参数计算、电网的潮流计算方法、短路计算方法、系统电压调节和频率调节方法以及系统运行的稳定性分析等内容，兼顾对新技术及其发展方向的介绍，为后续课程的学习和今后从事电力系统相关工作打下坚实的基础。二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：能够结合高等数学、电路原理、电机学等知识，掌握电力系统各元件的工作特性及数学模型；能够结合工程问题，运用电力系统分析的基本理论及电力系统仿真工具，对复杂电力系统进行建模及仿真分析。课程目标2：能够运用电力系统的基本分析方法，掌握潮流计算、频率调整、电压调整、短路计算和稳定性分析的相关知识，并熟悉电力系统的优化调整。课程目标3：能够理解“双碳目标”、“新型电力系统”背景下电力系统应用领域所面临的复杂工程问题及对社会、健康、安全、法律、文化的影响，培养具有扎实理论基础，较强实践能力和创新精神、严谨工程态度的电力人，具有终身学习的能力。三、课程目标与毕业要求《电力系统分析C》课程教学目标对电气工程及其自动化专业毕业要求的支撑见表1。表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑强度1.工程知识1.4能够将电气工程及其自动化专业知识用于复杂电气工程问题解决方案的比较与优化。课程目标1：能够结合高等数学、电路原理、电机学等知识，掌握电力系统各元件的工作特性及数学模型；能够结合工程问题，运用电力系统分析的基本理论及电力系统仿真工具，对复杂电力系统进行建模及仿真分析。H2.问题分析2.2能够运用数学、自然科学和工程科学的基本原理，分析并表达复杂电气工程问题的特性，获得多种解决方案。课程目标2：能运用电力系统的基本分析方法，掌握潮流计算、频率调整、电压调整、短路计算和稳定性分析的相关知识，并熟悉电力系统的优化调整。H3.设计/开发解决方案3.2能够根据特定需求，完成对复杂电气工程系统与单元（部件）的设计、调试与优化。课程目标3：能够理解“双碳目标”、“新型电力系统”背景下电力系统应用领域所面临的复杂工程问题及对社会、健康、安全、法律、文化的影响，培养具有扎实理论基础，较强实践能力和创新精神、严谨工程态度的电力人，具有终身学习的能力。M注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配1.理论部分理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点理论学时对应的课程目标1.电力系统的基本概念1.1电力系统概述1.2电力系统运行的特点和要求1.3电力系统的接线方式和电压等级1.4电力系统中性点的运行方式教学要求：了解电力系统的基本概念和发展历史，掌握电力系统运行特点和要求，掌握额定电压的确定，掌握电力系统的接线方式，掌握中性点的运行方式。重点：电力系统运行的特点、基本要求，额定电压的确定，中性点的运行方式。难点：额定电压的确定，中性点的运行方式。41、32.电力系统各元件的参数和等值电路2.1发电机、变压器、电力线路、负荷的参数和等值电路2.2简单电力系统的等值电路2.3标幺制教学要求：掌握发电机、变压器、线路、负荷、简单电力系统的参数和等值电路，掌握标幺制的概念及应用。重点：发电机、变压器、线路的参数和等值电路，标幺制。难点：电力系统的等值电路81、23.电力系统的潮流分布计算3.1开式电力网的潮流计算3.2简单闭式电力网的潮流计算3.3复杂电力系统潮流计算的计算机算法教学要求：掌握网络元件的电压降落和功率损耗计算，掌握开式、闭式网络的潮流“手算”方法，掌握节点导纳矩阵与统一潮流方程，理解功率方程迭代解法原理，掌握电力系统潮流计算机算法的数学模型及常用计算方法。重点：网络元件的电压降落和功率损耗，开式、闭式网络的潮流计算，牛顿-拉夫逊法潮流分布计算。难点：闭式网络的潮流计算，PQ分解法潮流分布计算。141、24.电力系统的有功功率和频率调整4.1频率调整的必要性4.2电力系统的有功功率平衡4.3电力系统的频率调整、4.4电力系统有功负荷的最优分配教学要求：理解频率调整的必要性，掌握电力系统的有功功率平衡，负荷、发电机的有功功率-频率静态特性，掌握一次调频、二次调频、调频厂的选择，掌握有功负荷的最优分配。重点：电力系统的有功功率平衡，一次调频，二次调频，有功负荷的最优分配。难点：联合电力系统调频计算。62、35.电力系统的无功功率和电压调整5.1电力系统的无功功率平衡5.2电力系统的电压管理与电压调整5.3电力系统无功负荷的最优分配教学要求：理解电压调整的必要性、无功负荷的最优分配，掌握电力系统的无功功率平衡、电压管理、电压调整措施。重点：电力系统的无功平衡，电压管理，电压调整。难点：电力系统的无功补偿。62、36.电力系统三相短路的分析与计算6.1电力系统故障概述6.2同步发电机的基本方程与派克变换6.3无限大功率电源供电的三相短路电流分析6.4电力系统三相短路电流的实用计算教学要求：了解故障类型，掌握短路的原因与分类，掌握同步发电机的基本方程及派克变换，掌握无限大功率电源供电的三相短路分析，掌握电力系统三相短路实用计算。重点：无限大功率电源供电的三相短路分析，电力系统三相短路电流实用计算。难点：同步发电机的基本方程81、27.电力系统不对称故障的分析与计算7.1对称分量法7.2电力系统元件的序参数和等值电路7.3电力系统的各序等值电路7.4各种不对称故障的分析计算教学要求：理解对称分量法，掌握电力系统元件各序参数和等值电路，会制定各序网络和复合序网；掌握不对称短路时网络中电流和电压的计算。重点：对称分量法，各序网络的构成，不对称短路时网络中电流和电压的计算，正序等效定则。难点：零序网络的制定，非故障处的电流和电压计算。81、28.电力系统的稳定性分析8.1电力系统稳定性的基本概念8.2电力系统的静态稳定性8.3电力系统的暂态稳定性教学要求：掌握静态稳定判据、提高静态稳定性的措施；掌握等面积定则的原理、提高暂态稳定性的措施。重点：提高电力系统静态稳定性和暂态稳定性的措施，等面积定则。难点：发电机转子运动方程。21、2合计56五、教学方法及手段本课程以课堂讲授为主，结合预习、讨论、案例、视频资源共享等教学手段完成课程教学任务和相关能力的培养。采用混合式、启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；以“少而精”为原则，精选教学内容，精讲多练；安排习题课，巩固课堂所学知识。六、课程资源1.推荐教材：（1）韦钢.电力系统分析基础[M].北京:中国电力出版社,2021.（2）苏小林.电力系统分析[M].北京:中国电力出版社,2019.（3）吴俊勇.电力系统分析[M].北京:清华大学出版社,2019.2.参考书：（1）陈珩.电力系统稳态分析[M].北京:中国电力出版社,2015.（2）方万良,李建华,王建学.电力系统暂态分析[M].北京:中国电力出版社,2017.（3）杨淑英.电力系统分析复习指导与习题精解[M].北京:机械工程出版社,2017.3.期刊：（1）中国电机工程学报,中国电机工程学会主办（2）电网技术,国家电网公司主办（3）电力系统自动化,国电自动化研究院主办（4）《IEEETransactionsonPowerSystems》,IEEE（5）《IEEETransactionsonElectronDevices》,IEEE4.网络资源：（1）爱课程网./home/（2）中国大学慕课网/七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩和期末考核成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表3。表3课程考核对课程目标的支撑考核环节占比考核/评价细则课程目标123过程性考核课堂表现12（1）根据课堂出勤情况和课堂回答问题情况等进行考核，满分100分；（2）以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√462阶段测验14（1）主要考核学生对各章节知识点的理解和掌握程度，满分100分；（2）每次阶段测验单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩；（3）以阶段测验成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√662作业14（1）主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程度，满分100分；（2）每次作业单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩；（3）以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√662期末考核60（1）卷面成绩100分，以卷面成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩；（2）主要考核电力系统的基本概念、电力系统元件的参数和等值电路、潮流计算、有功负荷的最优分配、频率调整、电压调整、短路电流计算、电力系统稳定性分析等内容等内容；（3）考试题型为：填空题、选择题、分析题和计算题等。√√√203010合计：100分364816八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以课堂表现、阶段测验、作业、期末考试等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：考核总成绩由期末试卷成绩和过程性考核成绩组成。其中：期末试卷成绩为100分（权重60%），试题类型为填空题、选择题、分析题和计算题等类型，试卷中基本知识、基本理论、基本技能的试题分值不超过50%，综合应用题、分析题不低于50%；课堂表现、阶段测验、作业等过程性考核成绩为100分（权重40%）；过程性考核和考试试题分值分配应与教学大纲各章节的学时基本成比例。2.过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表4。表4过程性考核方式评价标准考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60课堂表现30积极参与教学活动，踊跃回答问题，准确率大于90%。认真参与教学活动，回答问题准确率大于80%。偶尔参与教学活动，回答问题准确率大于70%。上课不认真，偶尔参与教学活动。上课不认真，不参与教学活动。作业35作业完整，思路清晰，准确率大于90%，字迹工整。作业完整，准确率大于80%，字迹工整。不交作业1次以内，准确率大于70%。不交作业2次以内，准