《电力系统暂态分析》课程教学大纲

《电力系统暂态分析》

TransientStateAnalysisof(PowerSystem

福州大学电专工程与自动化学院

电力工程条

《电力系统暂态分析》课程教学大纲

适用专业：电力系统及其自动化课程类型：专业课总学时：52+4

编制单位（或执笔者）：电气工程与自动化学院电力工程系杨耿杰教授

一、课程的地位、性质和任务

《电力系统暂态分析》课程是电力系统及其自动化专业及相近专业的核心专业课

程。通过课程学习使学生能够掌握电力系统故障和稳定的基本理论和工程计算方法，

为学习发电厂电气部分、电力系统继电保护、电力系统自动化等专业课程做专'也知识

准备，并为将来从事电力系统工作打下坚实基础。

二、课程教学的目的和要求

通过课程教学使学生掌握同步发电机电磁暂态过程的基本理论；掌握故障的基本

知识和序参数、序网的概念；掌握电力系统故障分析的实用计算方法；初步学会分析

电力系统复杂故障；掌握电力系统机电暂态过程的基本概念；学会运用小干扰法分析

电力系统静态稳定性；掌握简单电力系统静态稳定和暂态稳定的计算方法；初步学会

分析复杂电力系统的稳定性。

三、本课程与其他课程的关系

先修课程：高等数学，电路与磁路，电机学，自动控制理论，电力系统稳态分

析；

后续课程：发电厂电气部分，电力系统继电保护，电力系统自动化。

四、课时分配表

章节绪论第一章第二章第三章第三章第五章第六章第七章

I学时数I4II478I07

五、教学内容和基本要求

绪论（1学时）

第一章电力系统故障分析的基本知识（4学时）

知识点：故障类型及危害，标幺值，无限大功率电源供电的三相短路电流分析,

冲击电流（冲击系数）和最大有效值电流的概念。

第二章同步发电机突然三相短路分析（11学时）

知识点：同步发电机原始方程，坐标变换和派克方程，同步发电机的电动势、

电抗和等值电路，应用同步发电机基本方程的拉式运.算形式分析突然三相短路电流，

同步发电机三相短路物理过程分析，强行励磁对短路暂态过程的影响（自学）。

难点：应用同步发电机基本方程的拉式运算形式分析突然三相短路电流，同步

发电机三相短路物理过程分析。

第三章电力系统三相短路的实用计算（4学时）

知识点：短路电流周期分量初始值的计算，应用运算曲线求任意时刻短路点的

短路电流周期分量。

第四章电力系统元件各序参数和等值电路（7学时）

知识点：对称分量法和序阻抗的概念，同步发电机、异步电动机、变压器及输

电线路的序阻抗，电力系统各序网的构成。

难点：自耦变压器的零序阻抗和零序等值电路，电力系统各序网的构成。

第五章简单不对称故障分析计算（8学时）

知识点：横向不对称故障的分析计算，短路点过渡阻抗对横向不对称故障的影

响，纵向不对称故障的分析计算，非故障处电流的计算。

第六章电力系统静态稳定（10学时）

知识点：电力系统稳定的含义、分类及判别稳定的方法，简单电力系统的静态

稳定，同步发电机转子运动方程，同步发电机电磁转矩，小干扰法分析简单电力系统

的静态稳定，自动调节励磁对静态稳定的影响，多机系统静态稳定性的近似分析（自

学），提高静态稳定的措施。

难点：自动调节励磁对静态稳定的影响。

第七章电力系统济态稳定（7学时）

知识点：简单电力系统的暂态稳定，自动调节装置对暂态稳定的影响，复杂系

统暂态稳定的计算（自学），提高暂态稳定性的措施。

难点：复杂系统哲态稳定的计算（自学）。

六、建议教材和教学参考书

教材：杨耿杰，张嫣.《电力系统暂态分析》讲义

参考书

[1]何仰赞，温增银.电力系统分析（上册、下册）（第三版）.武汉:华中科技大

学出版社,2002年.

[2]李光琦.电力系统暂态分析（第三版）.北京:中国电力出版社,2007年.

[3]陈贻,蒋平,万秋兰,高山.电力系统分析.北京：中国电力出版社,2005年.

[4]刘天琪,邱晓燕.电力系统分析理论.北京:科学出版社,2005年.

[5]周荣光.电力系统故障分析.北京:清华大学出版社，1988年.

[6]刘万顺.电力系统故障分析.北京：中国电力出版社,2003年.

[7]陈亚民.电力系统计算程序及其实现.北京：中国水利电力出版社，1995年

[8]韦钢.电力系统分析要点与习题.北京：中国电力出版社,2004年.

[9]杨淑英.电力系统分析同步训练.北京：中国电力出版社,2004年.

[10]徐政.电力系统分析学习指导.北京:机械工业出版社,2003年.

[11]杨淑英，邹永海.电力系统分析复习指导与习题精解（第二版），北京：中国

电力出版社,2008年.

七、考试方式

笔试。闭卷、开卷或半开卷

八、需要说明的问题

无

绪论

一、引言

电力系统是一个由发电机、变压器、输电线路、用电设备（负

荷）等元件连接组成的复杂的运动系统。它有两种基本的运动（或

运行）状态，即稳态和暂态。

电力系统的运行状态由运行参量（如电压、电流、须率、功率

以及电动势相量间的角位移等）来描述。或者说，运行参量定量地

确定系统的运行状态。

元件参数直接影响运行参量的大小。元件参数（如电阻、电抗、

电导、电纳、阻抗、变压器变比、时间常数和放大倍数等）由元件

的物理性质决定，代表元件的特性。

二、电力系统的两种运行状态

・电力系统稳态：电力系统正常的、三相对称运行状态。其运

行参量持续在某一平均值附近变化，由于变化很小，可以近似认定

为常数。其运行的特性一般用代数方程描述。

・电力系统暂态：电力系统从一种稳定运行状态向另一种稳定

运行状态的过渡过程。过渡过程中运行参量可能发生较大变化。其

运行的特性一般用微分方程描述。

三、暂态过程产生的原因

电力系统运行中的各种扰动造成的。常见的有短路、断线故障，

投切元件（包括发电机、变压器、负荷）等。其中短路故障是最严

重的扰动。

U!、暂态过程中运行参量的变化可能对系统造成的

危害

由于断路器操作引起的过电压可能危及设备的绝缘；短路故

障引起比正常值大得多的短路电流，其热效应和电动力可能损坏设

备，而且短路故障改变了网络结构，从而改变了各发电机组的输出

功率，造成各发电机组输入功率和输出功率不平衡，可能引起发电

机组相互之间失去同步，导致系统解列，甚至造成电力系统大面积

停电事故。因而，必须对电力系统的各种暂态过程进行分析研究，

以确保电力系统安全稳定运行。

五、暂态过程的分类

・波过程：与运行操作（如开关动作）及雷击时的过电压有关,

涉及电流、电压波的传播。过程最短（微秒〜毫秒级）。——高电压

工程

・电磁暂态过程：与短路（断线）等故障有关，涉及工频电流、

电压幅值随时间的变化。持续时间较波过程长（毫秒〜秒级）——

故障分析

・机电暂态过程：与系统振荡、稳定性破坏、异步运行等有关,

涉及功率、功率角、旋转电机转速等随时间的变化，过程持续时间

较长（秒〜分钟级）——稳定分析

六、课程简介

・电力系统故障的基本概念

・电力系统三相短路电流的分析计算

・电力系统不对称短路电流的分析计算

・电力系统的静态稳定

・电力系统的暂态稳定

七、课程特点

分析故障后系统中电压和电流的变化，但不涉及角位移、角速

度等机械量称为电磁暂态过程（故障分析）。

分析故障后发电机、电动机的机械转矩和电磁转矩之间的不平

衡的暂态过程称为机电暂态过程（稳定分析）。

本课程主要研究电力系统发生故障后的电磁暂态过程和机电暂

态过程。要分析研究电力系统在暂态过程中各元件的模型、尤其是

发电机的暂态过程和数学描述方法及不对称故障时各元件的序参

数、序网图都有一定的难度，在学习中应特别注意掌握暂态过程的

物理本质，也要掌握工程计算的基本方法和相应的假设。

八、课程的地位和教学目的

本课程是电力系统