电力系统自动化B 大学高校课程教学大纲

电力系统自动化B

（PowerSystemAutomationB）

课程编号:05311160

学分：2.0

学时：24（其中：讲课学时：20实验学时：4上机学时：0）

先修课程：电机学、电子技术基础、电力工程基础、电力系统分析、自动控制理论

适用专业：电气工程及其自动化

教材：《电力系统自动化》（第六版），李先彬，中国电力出版社，2015.08

开课学院：电气信息工程学院

一、课程目标与性质

（一）课程性质

《电力系统自动化》是电气工程及其自动化专业的一门专业课，它建立在电路、电

机学、电力工程基础、电力系统分析等先修课程知识的基础上。通过本课程的学习，使

学生掌握电力系统中主要的电气自动装置及系统的基本原理及其在发电厂、变电站和在

输、配电网运行中的作用，掌握电网调度自动化系统的运行原理和功能结构，具备电力

系统自动化方面的基本知识和基本技能。本课程重视理论与实际的结合，通过实验、参

观实习及后续的电力系统课程设计来提高学生分析问题、解决问题的能力。

课程的具体目标如下：

（二）课程目标

《电力系统自动化》课程主要介绍电力系统自动装置及系统的基本原理以及它们在

电力系统中的作用。重点介绍同步电机并列操作、同步电机励磁系统、同步电机调速系

统及AGC、低频减载、以及电力系统调度自动化系统等。课程目标包括知识目标和能

力目标，具体如下：

课程目标1：掌握发电机自动准同期的基本原理；掌握发电机自动调节励磁系统基

本原理，自动调节励磁系统的动态特性；能够根据同步电机并列原理、同步电机励磁系

统基本原理等构建实验系统，进行实验验证。

课程目标2：掌握电力系统频率与有功控制的基本原理；掌握低频自动减负荷装置

基本原理；初步了解电力系统的自动系统的构成、基本功能及发展趋势。

课程目标3：能够根据电力系统自动装置及自动系统的基本原理，分析电力系统自

动装置在不正常状态下的调节作用；

课程目标4：能够针对电力系统不正常状态，根据电力系统自动装置及自动化系统

的基本原理分析问题和选择自动调节装置；

（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系

本课程支持的毕业要求指标点如下：

毕业要求指标点1-5.掌握电力传动系统、电力系统等方向的专业知识，能够用于

解决复杂电气工程问题的分析、建模和求解。

毕业要求指标点4-3.能够基于实验方案构建实验系统，安全的开展实验，提取有

效实验参数或数据。

呈目标

毕业要求漏点、课程目标1课程目标2课程目标3课程目标4

毕业要求1-5

毕业要求4-3

二、课程内容及要求

第一章绪论

（-）教学内容

1.自动化在电力系统安全、经济、优质运行中的作用；

2.电力系统自动化的基本内容；

3.电力系统的运行状态与调度控制。了解本课程的目的任务及学习方法。

（二）教学要求

1.了解本课程的性质、研究对象与基本任务。

2.掌握继电保护、自动装置及系统、电力系统调度员运行操作的时间框架。

3.了解继电力系统自动装置的发展史。

（三）重点与难点

1.重点

电力系统自动化装置及系统在电力系统中的作用。

2.难点

电力系统自动装置作用的时间框架。

第二章同步发电机的并列操作

（-）教学内容

1.并列操作及其重要性，两种并列方法一一准同期并列与自同期并列。

2.滑差电压的性质，准同期并列条件分析方法、准同期并列的整定计算。

3.自动准同期并列的基本原，自动准同期装置的基本构成，包括滑差检测、合闸部

分的工作原理及实现。

4.获得恒定越前时间的方法及典型电路；均频、均压部分的作用及工作原理。

（二）教学要求

1.能够根据给定的电压、频率及相角差等条件，分析是否满足同期并列要求；

2.具有根据脉动电压参数识别准同期并列条件的能力：

3.具有根据准同期并列的基本原理编写和调试准同期并列程序的能力；

（三）重点与难点

1.重点

同期并列的三个状态变量的检测方法。

2.难点

根据脉动电压检测同期并列的三个状态变量。

第三章同步发电机励磁控制系统及特性分析

（一）教学内容

1.励磁控制系统的主要任务及对励磁控制系统的基本要求。了解励磁控制系统的

构成、励磁方式分类。了解起励、灭磁、强励、强减；

2.励磁调节器基本构成，包括测量比较单元、综合放大单元、可控整流电路、同

步触发单元的基本工作原理及典型电路：

3.励磁调节器的静态工作特性、励磁控制系统的静态调节特性、电压调差系数，

调差功能的实现；

4.励磁调节器的动态工作特性及对电力系统运行的影响。

（二）教学要求

I.能够根据励磁系统工作原理构建励磁系统试验平台。

1.能够理解电力系统频率的动态特性；

2.掌握自动低频减载的基本工作原理和整定计算的原则。

（三）重点与难点

L重点

自动低频减载的基本工作原理和整定计算的原则。

2.难点

自动低频减载的整定计算的原则。

第六章电力系统的运行及调度自动化

（一）教学内容

1.电网的运行与调度控制、调度自动化的主要功能；

2.电网的分层调度控制，EMS的主要功能，了解调度自动化系统的现状与发展趋势。

（二）教学要求

I.能够理解电网的运行与调度控制、调度自动化的主要功能；

2.能够理解电网的分层调度控制和EMS的主要功能，了解调度自动化系统的现状

与发展趋势。

（三）重点与难点

L重点

电网的分层调度控制和EMS的主要功能。

2.难点

EMS的主要功能。

三、本课程开设的实验项目

（-）实验项目

编号实验项目名称学时类型要求支撑的课程目标

1同步发电机励磁控制实验2综合性必做课程目标1

2同步发电机准同期并列实验2综合性必做课程目标1

实验一、同步发电机励磁控制实验

1、实验目的

1）加深理解同步发电机励磁调节原理和励磁控制系统的基本任务;

2）了解自并励励磁方式和它励励磁方式的特点；

3）熟悉三相全控桥整流、逆变的工作波形；观察触发脉冲及其相位移动；

4）了解微机励磁调节器的基本控制方式；

5）掌握励磁调节器的基本使用方法。

2、实验主要内容

1）不同a角（控制角）对应的励磁电压波形。观测对应的Q角（调节器对应的显

示参数为“CC”），同时通过接在Ud+、Ud-之间的示波器观测全控桥输出电压波形，并

由电压波形估算出a角，另外利用数字万用表测出电压Ufd和U值将以上数据记入表

格；

2）恒&方式起励，改变机组转速45Hz〜55HZ,观察机组自动起励建压以及整个起

励过程；记录频率与发电机电压、励磁电流、控制角Q的关系数据；

3）它励恒L,方式，开机建压不并网，改变机组转速45Hz〜55HZ,记录频率与发电

机电压、励磁电流、控制角a的关系数据-

3、重难点

1）三相可控桥对触发脉冲有什么要求？

2）比较各种励磁方式和各种控制方式对电力系统安全运行的影响。

实验二、同步发电机准同期并列实验

1、实验目的

1）加深理解同步发电机准同期并列原理，掌握让同期并列条件；

2）掌握微机准同期控制器及模拟式综合整步表的使用方法；

3）熟悉同步发电机准同期并列过程；

4）观察、分析有关波形。

2、实验主要内容

1）机组启动与建压；

2）操作调速器上的增速或减速按钮调整机组转速，记录微机准同期控制器显示的发

电机和系统频率；

3）操作励磁调节器上的增磁或减磁按钮调节发电机端电压，观察并记录不同电压差

方向、不同电压差大小时的模拟式电压平衡表指针的偏转方向和偏转角度的大小的对应

关系；

4）用示波器测量并记录各波形;

5）观察手动准同期、半自动准同期、全自动准同期的现象以及记录数据。

3、重难点

1）相序不对（如系统侧相序为A、B、C、为发电机侧相序为A、C、B）,能否并列？为

什么？

2）准同期并列与自同期并列，在本质上有何差别？如果在这套机组上实验自同期并

列，应如何操作？

注：本课程为专业课，实验类型主要包括验证性和综合性实验，均需要提交实验报

告，实验报告主要包括实验目的，要求和内容，数据的分析以及思考题的回答。实验评

价内容和评分细则参见附录1。

四、学时分配及教学方法及对指标点的支撑

学时分配

支撑的课程

章教学方法

课堂实上课程小目标

教学验机实践计

20课程目标1、

第一章绪论2讲授、案例、讨论

2、3、4、5

第二章同步发电机的自动准同42课程目标1

6讲授、自学、实验

期并列

第三章同步发电机励磁控制系52讲授、案例、自学、课程目标1

7

统及特性分析实验

第四章频率和有功功率的自动40课程目标2

4讲授、探究、自学

控制

第五章自动低频减载404讲授、探究、自学课程目标3

第六章电力系统的运行及调度10

1讲授、探究、自学课程目标4

自动化

4

合计2024

五、课程考核

课程考核方式包括期末考试、平时及作业情况考核（其中包括笔记、大作业等）和

实验情况考核。期末考试采用闭卷笔试。

考核方式对指标点支

考核要求考核权重备注

或途径持

课后完成10个习题，主要考核学生对每根据平

平时作业15%1-5,4-3

节课知识点的复习、理解和掌握度，计算时作业

全部作业的平均成绩再按15%计入总成得分取

绩；可让学生查阅资料，了解本课程相关平均值

技术发展情况，并根据自身发展需要，自

主学习；

完成2个实验，主要训练学生应用所学知评分细

实验识构建实验系统，并进行实验的能力，最15%4-3则见附

后按15%计入课程总成绩。录1

试卷题型包括填空题、选择题、判断改错

题、分析题和综合应用题5大类，以卷面

成绩的70%计入课程总成绩。其中考核电

期末考试70%1-5,4-3

力系统自动化装置原理及应用基础知识

及应用能力的题占90%以及构建试验能

力占10%。

六、参考书目及学习资料

1.《电力系统自动装置原理》，杨冠城主编，中国电力出版社，第四版。

2.《电力系统自动控制与装置》，孙雅明主编，水利电力出版社，1990年。

4.《电力系统计算机调度自动化》，提兆旭、陈赤培，上海交通大学出版社，1995年。

5.《电力系统自动化》，路甬祥编著，电力工业出版社，1980年。

6.《大电网系统技术》，王梅义，吴竞昌，蒙定中著，中国电力出版社，1995年

7.《复杂配电网简化分析与优化》，刘建，毕鹏翔，董海鹏编著，中国电力出版社，2002o

七、大纲说明

1.主要采用多媒体教学手段，主要知识点板书与多媒体相结合，多种教学手段综合

运用。

2.课后共需完成大约10道习题作业，以评价学生对所学内容的理解和应用情况。

建议利用网络教学平台自学相关内容。

制定人：陈武晖，康梅

审定人：孙宇新

批准人：高国琴

2017年9月20日

附录1:实验考核方式及评分细则

本实验以考查为主，考核的内容包括实验过程的表现（其中包含分析与解决问题的

能力）、实验报告的质量等。分析与解决问题的能力采用提问和现场操作的方式进行。

实验成绩中出勤、预习占10%,实验过程表现占60%、实验报告及思考题占30%。

对应的毕业

成绩组成考核/评价环节分值考核/评价细则