《電力系統(tǒng)自動(dòng)化A》教學(xué)大綱

《電力系統(tǒng)自動(dòng)化A》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：05153101課程性質(zhì)：專業(yè)選修課學(xué)分：3學(xué)分學(xué)時(shí)：48學(xué)時(shí)（理論44學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)4學(xué)時(shí)）先修課程：自動(dòng)控制原理、電力系統(tǒng)分析、發(fā)電廠電氣部分后續(xù)課程：無適用專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化開課單位：電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院一、課程說明《電力系統(tǒng)自動(dòng)化》是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的一門專業(yè)選修課。本課程主要講授發(fā)電機(jī)自動(dòng)并網(wǎng)、發(fā)電機(jī)自動(dòng)勵(lì)磁、發(fā)電廠自動(dòng)調(diào)頻、電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化、配電網(wǎng)自動(dòng)化、變電站自動(dòng)化等電力系統(tǒng)常用自動(dòng)化設(shè)備的工作原理、運(yùn)行特性，為以后從事相關(guān)技術(shù)工作打下必要的基礎(chǔ)。本課程注重基本理論知識(shí)的深入學(xué)習(xí)，掌握主要電力自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行機(jī)理，為學(xué)生從事電力系統(tǒng)自動(dòng)控制裝置的安裝、調(diào)試、運(yùn)行、維護(hù)提供知識(shí)和技術(shù)支撐；培養(yǎng)運(yùn)用理論知識(shí)解決生產(chǎn)實(shí)際中問題的能力，為設(shè)計(jì)、研發(fā)電力系統(tǒng)自動(dòng)控制裝置和解決電力系統(tǒng)復(fù)雜運(yùn)行工程問題奠定基礎(chǔ)。二、課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：掌握電力系統(tǒng)常用自動(dòng)化設(shè)備的構(gòu)成、工作原理、性能及運(yùn)行特性。課程目標(biāo)2：使學(xué)生具備一定電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備的設(shè)計(jì)、運(yùn)行、維護(hù)、安裝、調(diào)試能力，以及綜合運(yùn)用專業(yè)技術(shù)知識(shí)解決實(shí)際工程技術(shù)問題的能力。課程目標(biāo)3：培養(yǎng)學(xué)生具有學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力及團(tuán)隊(duì)精神，具有使學(xué)生明確電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備對(duì)電網(wǎng)供電安全所肩負(fù)的重大責(zé)任，從而增強(qiáng)其責(zé)任感，培養(yǎng)其嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作作風(fēng)和吃苦耐勞的工作精神，使其具有工程技術(shù)人員的素質(zhì)修養(yǎng)。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《電力系統(tǒng)自動(dòng)化》課程教學(xué)目標(biāo)對(duì)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)支撐強(qiáng)度1.工程知識(shí)1.4能夠?qū)㈦姎夤こ碳捌渥詣?dòng)化專業(yè)知識(shí)用于復(fù)雜電氣工程問題解決方案的比較與優(yōu)化。課程目標(biāo)1：掌握電力系統(tǒng)常用自動(dòng)化設(shè)備的構(gòu)成、工作原理、性能及運(yùn)行特性。課程目標(biāo)2：使學(xué)生具備一定電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備的設(shè)計(jì)、運(yùn)行、維護(hù)、安裝、調(diào)試能力，以及綜合運(yùn)用專業(yè)技術(shù)知識(shí)解決實(shí)際工程技術(shù)問題的能力。M2.問題分析2.2能夠運(yùn)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，分析并表達(dá)復(fù)雜電氣工程問題的特性，獲得多種解決方案。課程目標(biāo)2：使學(xué)生具備一定電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備的設(shè)計(jì)、運(yùn)行、維護(hù)、安裝、調(diào)試能力，以及綜合運(yùn)用專業(yè)技術(shù)知識(shí)解決實(shí)際工程技術(shù)問題的能力。課程目標(biāo)3：培養(yǎng)學(xué)生具有學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力及團(tuán)隊(duì)精神，具有使學(xué)生明確電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備對(duì)電網(wǎng)供電安全所肩負(fù)的重大責(zé)任，從而增強(qiáng)其責(zé)任感，培養(yǎng)其嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作作風(fēng)和吃苦耐勞的工作精神，使其具有工程技術(shù)人員的素質(zhì)修養(yǎng)。H4.研究4.1能夠?qū)﹄姎夤こ滔嚓P(guān)的物理現(xiàn)象、系統(tǒng)特性進(jìn)行研究和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。課程目標(biāo)2：使學(xué)生具備一定電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備的設(shè)計(jì)、運(yùn)行、維護(hù)、安裝、調(diào)試能力，以及綜合運(yùn)用專業(yè)技術(shù)知識(shí)解決實(shí)際工程技術(shù)問題的能力。課程目標(biāo)3：培養(yǎng)學(xué)生具有學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力及團(tuán)隊(duì)精神，具有使學(xué)生明確電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備對(duì)電網(wǎng)供電安全所肩負(fù)的重大責(zé)任，從而增強(qiáng)其責(zé)任感，培養(yǎng)其嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作作風(fēng)和吃苦耐勞的工作精神，使其具有工程技術(shù)人員的素質(zhì)修養(yǎng)。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配1.理論部分理論部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配見表2。表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)理論學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)1.電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置和系統(tǒng)的軟硬件原理1.1電力系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展1.2電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法及電磁兼容1.3電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置和系統(tǒng)的硬件原理1.4電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置和系統(tǒng)的軟件算法原理教學(xué)要求：使學(xué)生了解電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法及電磁兼容；使學(xué)生理解電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置和系統(tǒng)的硬件原理；使學(xué)生理解電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置和系統(tǒng)的軟件算法原理。重點(diǎn)：自動(dòng)裝置和系統(tǒng)的硬件原理、軟件算法原理。難點(diǎn)：自動(dòng)裝置和系統(tǒng)的硬件原理、軟件算法原理。41、2、32.同步發(fā)電機(jī)的自動(dòng)準(zhǔn)同期并列2.1并列操作的概念及分類2.2準(zhǔn)同期并列的基本原理2.3微機(jī)型自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置2.4電網(wǎng)之間的準(zhǔn)同期并列教學(xué)要求：使學(xué)生熟練掌握準(zhǔn)同期并列的基本原理；掌握恒定越前時(shí)間并列裝置；熟系數(shù)字式并列裝置原理。重點(diǎn)：自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置的工作原理和參數(shù)整定。難點(diǎn)：自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置參數(shù)整定計(jì)算；恒定越前時(shí)間并列裝置原理。621、2、33.同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)及特性分析3.1概述3.2同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁控制系統(tǒng)3.3勵(lì)磁調(diào)節(jié)器3.4同步發(fā)電轉(zhuǎn)子磁場的強(qiáng)勵(lì)與滅磁3.5勵(lì)磁控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)特性3.6勵(lì)磁控制系統(tǒng)穩(wěn)定性3.7低頻振蕩與電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）教學(xué)要求：使學(xué)生掌握同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)；使學(xué)生掌握勵(lì)磁系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子磁場的建立和滅磁過程；使學(xué)生熟練掌握勵(lì)磁調(diào)節(jié)器原理；使學(xué)生了解勵(lì)磁系統(tǒng)穩(wěn)定器、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的作用和工作原理；使學(xué)生了解電力系統(tǒng)穩(wěn)定器重點(diǎn)：同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)；勵(lì)磁調(diào)節(jié)器原理。難點(diǎn)：勵(lì)磁系統(tǒng)穩(wěn)定器。81、2、34.電力系統(tǒng)頻率及有功功率的自動(dòng)調(diào)節(jié)與控制4.1電力系統(tǒng)的頻率特性4.2調(diào)速器及頻率調(diào)節(jié)特性4.3電力系統(tǒng)調(diào)頻與自動(dòng)發(fā)電控制4.4電力系統(tǒng)自動(dòng)低頻減載教學(xué)要求：使學(xué)生掌握電力系統(tǒng)頻率特性；掌握調(diào)頻與調(diào)頻方程式；熟系電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配和自動(dòng)調(diào)頻；掌握電力系統(tǒng)低頻減載。重點(diǎn)：電力系統(tǒng)頻率特性和自動(dòng)調(diào)頻；電力系統(tǒng)低頻減載。難點(diǎn)：電力系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)頻。621、2、35.變電站綜合自動(dòng)化5.1變電站綜合自動(dòng)化的概念5.2變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能5.3變電站綜合自動(dòng)化的結(jié)構(gòu)形式5.4變電站電壓、無功綜合控制子系統(tǒng)5.5變電站備用電源自動(dòng)投入裝置5.6變電站故障錄波裝置5.7自動(dòng)調(diào)諧消弧線圈控制裝置5.8小電流接地故障選線裝置5.9變電站綜合自動(dòng)化設(shè)計(jì)實(shí)例教學(xué)要求：使學(xué)生理解變電所綜合自動(dòng)化結(jié)構(gòu)、形式、功能；使學(xué)生理解變電站無功電壓控制的原理；了解自動(dòng)調(diào)諧消弧線圈控制裝置與小電流接地故障選線裝置；了解變電站綜合自動(dòng)化設(shè)計(jì)。重點(diǎn)：變電所綜合自動(dòng)化結(jié)構(gòu)；無功電壓控制原理。難點(diǎn)：小電流接地選線。61、2、36.電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化6.1概述6.2電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)6.3電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治?.4電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)6.5電力系統(tǒng)靜態(tài)安全分析教學(xué)要求：使學(xué)生理解遠(yuǎn)方終端RTU概念；了解數(shù)據(jù)通信的通信規(guī)約；了解調(diào)度中心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；理解自動(dòng)發(fā)電控制原理；了解電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)。重點(diǎn)：電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)。難點(diǎn)：電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)。41、2、37.配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)與遠(yuǎn)程抄表計(jì)費(fèi)系統(tǒng)7.1配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)7.2配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的組成7.3配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的通信方式7.4配電網(wǎng)故障定位及隔離技術(shù)7.5配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)例7.6遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表計(jì)費(fèi)系統(tǒng)和負(fù)荷控制教學(xué)要求：使學(xué)生熟系配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)功能和結(jié)構(gòu)；掌握配電網(wǎng)故障定位及隔離技術(shù)；了解遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表計(jì)費(fèi)系統(tǒng)和負(fù)荷控制；了解配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。重點(diǎn)：配電網(wǎng)故障定位及隔離技術(shù)。難點(diǎn)：配電網(wǎng)故障定位及隔離技術(shù)。61、2、39.智能電網(wǎng)與智能變電站9.1智能電網(wǎng)9.2智能變電站9.3IEC61850標(biāo)準(zhǔn)9.4智能一次設(shè)備教學(xué)要求：使學(xué)生了解變智能電網(wǎng)和解智能變電站的概念。重點(diǎn)：智能變電站結(jié)構(gòu)。41、2、3合計(jì)4442.實(shí)驗(yàn)部分實(shí)驗(yàn)部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配見表3。表3實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)1.發(fā)電機(jī)并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：發(fā)電機(jī)頻率、電壓調(diào)節(jié)；發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)操作。實(shí)驗(yàn)要求：理解發(fā)電機(jī)的電壓與勵(lì)磁調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)速與頻率調(diào)節(jié)的關(guān)系，并通過手動(dòng)并網(wǎng)裝置熟系發(fā)電機(jī)并網(wǎng)過程。222.電力系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：電力系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)要求：理解一次調(diào)頻和二次調(diào)頻的工原理，加深學(xué)生對(duì)系統(tǒng)頻率和有功功率平衡之間的密切關(guān)系的理解。22合計(jì)44五、教學(xué)方法及手段本課程以課堂講授為主，結(jié)合討論、案例、視頻資源、實(shí)驗(yàn)、在線課程等教學(xué)手段完成課程教學(xué)任務(wù)和相關(guān)能力的培養(yǎng)。使學(xué)生比較全面地掌握電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備的基本工作原理、調(diào)試方法以及裝置的設(shè)計(jì)方法，并且學(xué)習(xí)自動(dòng)化設(shè)備對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行影響的分析方法，為設(shè)計(jì)、研發(fā)電力系統(tǒng)自動(dòng)控制裝置，解決電力系統(tǒng)復(fù)雜運(yùn)行工程問題奠定基礎(chǔ)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中，通過啟發(fā)式教學(xué)、討論式教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備的基本理論、基本知識(shí)和基本技能。培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)際動(dòng)手能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。六、課程資源1.推薦教材：（1）李巖松.電力系統(tǒng)自動(dòng)化(第一版)[M].北京:中國電力出版社,2014.2.參考書：（1）王葵.電力系統(tǒng)自動(dòng)化(第三版)[M].北京:中國電力出版社,2012.（2）張恒旭.電力系統(tǒng)自動(dòng)化[M].北京:中國電力出版社,2012.（3）楊冠城.電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置(第六版)[M].北京:中國電力出版社,2021.3.期刊：（1）電力系統(tǒng)自動(dòng)化,國電自動(dòng)化研究院主辦（2）電力自動(dòng)化設(shè)備,南京電力自動(dòng)化研究所有限公司主辦（3）電網(wǎng)技術(shù),國家電網(wǎng)公司主辦（4）IEEETransactionsonIndustrialElectronics,US（5）IEEETransactionsonPowerElectronics,US4.網(wǎng)絡(luò)資源：（1）華北電力大學(xué)中國大學(xué)慕課在線開放課程《電力系統(tǒng)自動(dòng)化》./course/NCEPU-1205936803.（2）上海交通大學(xué)中國大學(xué)慕課在線開放課程《電力系統(tǒng)自動(dòng)化》./course/SJTU-1206044801?from=searchPage.（3）太原理工大學(xué)大型發(fā)電機(jī)勵(lì)磁虛擬仿真實(shí)驗(yàn)./vlab/dxfdj.html.七、課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐課程成績由過程性考核成績和期末考核成績兩部分構(gòu)成，具體考核/評(píng)價(jià)細(xì)則及對(duì)課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見表4。表4課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評(píng)價(jià)細(xì)則課程目標(biāo)123過程性考核階段測(cè)試10（1）根據(jù)階段測(cè)試情況進(jìn)行考核，滿分100分；（2）以平時(shí)考核成績乘以其在總評(píng)成績中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績?！獭?5線上課程10（1）根據(jù)線上課程完成情況進(jìn)行考核，滿分100分；（2）以平時(shí)考核成績乘以其在總評(píng)成績中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績?！獭獭?33實(shí)驗(yàn)10（1）根據(jù)每個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)操作完成情況和實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量單獨(dú)評(píng)分，滿分100分；（2）每次實(shí)驗(yàn)單獨(dú)評(píng)分，取各次實(shí)驗(yàn)成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績；（3）以實(shí)驗(yàn)成績乘以其在總評(píng)成績中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績?！?0作業(yè)10（1）主要考核學(xué)生對(duì)各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次作業(yè)單獨(dú)評(píng)分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績；（3）以作業(yè)成績乘以其在總評(píng)成績中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績。√√√442期末考核60（1）卷面成績100分，以卷面成績乘以其在總評(píng)成績中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績。（2）主要考核同步發(fā)電機(jī)的自動(dòng)準(zhǔn)同期并列、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)及特性分析、電力系統(tǒng)頻率及有功功率的自動(dòng)調(diào)節(jié)與控制、變電站綜合自動(dòng)化、配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)等內(nèi)容。（3）考試題型為：選擇題、填空題、判斷題、簡答題和綜合計(jì)算題等?！獭獭?52510合計(jì)：100分384715八、考核與成績?cè)u(píng)定1.考核方式及成績?cè)u(píng)定考核方式：本課程主要以線上課程、階段測(cè)試、實(shí)驗(yàn)、作業(yè)、期末考試等方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核評(píng)價(jià)?？己嘶疽螅嚎己丝偝煽冇善谀┛荚嚦煽兒瓦^程性考核成績組成。其中：期末考試成績?yōu)?00分（權(quán)重60%），試題類型為選擇題、填空題、判斷題、簡答題和綜合計(jì)算題等類型，試卷中基本知識(shí)、基本理論、基本技能的試題分值不超過50%，計(jì)算題、綜合分析題不低于50%；課堂活動(dòng)、階段測(cè)試、實(shí)驗(yàn)、作業(yè)等過程性考核成績?yōu)?00分（權(quán)重40%）；期末考試和過程性考核分值分配應(yīng)與教學(xué)大綱各章節(jié)的學(xué)時(shí)基本成比例。2.過程性考核成績的標(biāo)準(zhǔn)過程性考核方式重點(diǎn)考核內(nèi)容、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見表5。表5過程性考核方式評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60課堂活動(dòng)25全部完成課堂任務(wù)，積極參與課堂活動(dòng)。較好完成課堂任務(wù)，參與課堂活動(dòng)較積極。基本完成課堂任務(wù)，能夠參與課堂活動(dòng)。勉強(qiáng)完成課堂任務(wù)，參與課堂活動(dòng)不夠積極。不能完成課堂任務(wù)，很少參與課堂活動(dòng)。階段測(cè)試25取階段測(cè)試的平均值。取階段測(cè)試的平均值。取階段測(cè)試的平均值。取階段測(cè)試的平均值。取階段測(cè)試的平均值。作業(yè)25作業(yè)完整，思路清晰，準(zhǔn)確率大于90%，字跡工整。作業(yè)完整，準(zhǔn)確率大于80%，字跡工整。不交作業(yè)2次以內(nèi)，準(zhǔn)確率大于70%。不交作業(yè)