《電力系統(tǒng)分析》教學(xué)大綱 (一)

《電力系統(tǒng)分析》課程教學(xué)大綱

課程編碼：AL042480

課程性質(zhì)：專業(yè)核心課程

適用專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化

學(xué)時(shí)學(xué)分：48學(xué)時(shí)3學(xué)分

所需先修課：電路原理、電磁場(chǎng)理論、電機(jī)學(xué)

一、課程說明

1.課程簡(jiǎn)介

本課程是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)核心課程。主要學(xué)習(xí)電力系統(tǒng)基本

概念、結(jié)構(gòu)及組成，電力系統(tǒng)等值電路數(shù)學(xué)模型及參數(shù)計(jì)算，電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)

埋論分析與計(jì)算、電力系統(tǒng)機(jī)電暫態(tài)埋論分析與計(jì)算、電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)埋論分析與

計(jì)算等內(nèi)容。該課程的先修課是高等數(shù)學(xué)、電路理論、電磁場(chǎng)理論和電機(jī)學(xué)等，

這些課程的學(xué)習(xí)，為本課程奠定數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)。本課程開設(shè)的目的是為后續(xù)電力

系統(tǒng)繼電保護(hù)、電力系統(tǒng)自動(dòng)化、電氣工程建模與仿真等課程以及綜合性實(shí)踐、

畢業(yè)設(shè)計(jì)等教學(xué)環(huán)節(jié)奠定必要的理論知識(shí)與實(shí)踐能力基礎(chǔ)。

2.教學(xué)目標(biāo)要求

本課程的教學(xué)目標(biāo)：

1）使學(xué)生對(duì)電力系統(tǒng)的組成和運(yùn)行情況有一般性的了解；

2）使學(xué)生深入了解和掌握電力系統(tǒng)各主要元件的特性、數(shù)學(xué)模型和相互關(guān)

系，學(xué)會(huì)電力系統(tǒng)分析和計(jì)算的基本原理和方法，為進(jìn)一步研究電力系統(tǒng)分析和

運(yùn)行問題提供良好的基礎(chǔ)；

3）使學(xué)生學(xué)會(huì)電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)分析的基本原理和方法，并使學(xué)生在電

力系統(tǒng)方面的工程計(jì)算能力及分析和解決問題的能力得到訓(xùn)練和培養(yǎng)；

4）使學(xué)生對(duì)應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行電力系統(tǒng)分析和計(jì)算有一定程度的了解。

3.教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)

■八占、、.?

1）理解電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析基本概念

掌握電力網(wǎng)絡(luò)各元件的等值電路和參數(shù)計(jì)算；掌握簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)人工潮流計(jì)算方

法；理解無功平衡電壓調(diào)整以及有功平衡頻率調(diào)整。

2）理解電力系統(tǒng)暫態(tài)分析基本概念

理解同步發(fā)電機(jī)的基本方程；掌握電力系統(tǒng)對(duì)稱及不對(duì)稱三相短路實(shí)用計(jì)

1

算；理解電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定概念及常規(guī)分析過程。

難點(diǎn)：

1）復(fù)雜電力系統(tǒng)潮流的計(jì)算機(jī)算法，包括Gauss-Seidel,Newton-Raphson,

P-Q等算法的機(jī)理及特點(diǎn)；

2）理解電力系統(tǒng)中有功功率最優(yōu)分配及無功最優(yōu)分布原則；

3）理解同步發(fā)電機(jī)三相短路電磁暫態(tài)物理過程；

4）利用小干擾法分析電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性。

4.學(xué)時(shí)分配表

理論課學(xué)時(shí)

次序教學(xué)內(nèi)容

數(shù)

第一部分電力系統(tǒng)的基本概念4

第二部分電網(wǎng)各元件的參數(shù)和等值電路6

第三部分電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算8

第四部分電力系統(tǒng)的無功功率平衡和電壓調(diào)整2

第五部分電力系統(tǒng)的有功功率平衡和頻率調(diào)整2

第六部分電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行2

第七部分同步發(fā)電機(jī)的基本方程3

第八部分電力系統(tǒng)短路暫態(tài)過程分析與計(jì)算12

電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問題概述和發(fā)電機(jī)的機(jī)電

第九部分9

特性

總計(jì)48

5.主要教法、學(xué)法

本課程以課堂講授為主、自學(xué)和討論為輔的方式開展教學(xué)，著重對(duì)學(xué)生的分

析問題能力、理論綜合能力等方面的培養(yǎng)。

6.考核方式及標(biāo)準(zhǔn)

1）考核目的：

考核學(xué)生對(duì)電機(jī)學(xué)的基本知識(shí)、基本理論、工程設(shè)計(jì)計(jì)算方法等的理解和掌

握程度，促進(jìn)學(xué)生提高分析和解決問題的能力。

2）考核形式：

閉卷筆試。

3）主要考核內(nèi)容：

電力系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)、接線方式、電壓等級(jí)、中性點(diǎn)運(yùn)行方式；電力系統(tǒng)等效

數(shù)學(xué)模型、標(biāo)幺值計(jì)算；電壓降落、功率損耗及簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)潮流分布；電力系統(tǒng)計(jì)

算機(jī)潮流計(jì)算的數(shù)學(xué)模型；電力系統(tǒng)調(diào)頻基本過程、經(jīng)濟(jì)調(diào)度、互聯(lián)系統(tǒng)頻率調(diào)

2

整；電力系統(tǒng)調(diào)壓及最優(yōu)分布基本原理；同步電機(jī)原始方程，派克變換，次暫態(tài)、

暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)參數(shù)及等值電路；電力系統(tǒng)各種短路故障等效模型的建立；電力系統(tǒng)

穩(wěn)定性基本原理及分析方法。

4）考核題型：

填空，選擇，簡(jiǎn)答，計(jì)算。

5）成績(jī)?cè)u(píng)定：

考試成績(jī)占總成績(jī)的70%,其他（包括考勤、作業(yè)、討論等）成績(jī)占總成績(jī)

的30%。

二、各部分教學(xué)綱要

第一部分電力系統(tǒng)的基本概念（4學(xué)時(shí)）

教學(xué)目標(biāo)

對(duì)電力系統(tǒng)的組成和生產(chǎn)過程、電力系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)和基本要求、負(fù)荷及其

變化規(guī)律等有基本的了解。掌握電力系統(tǒng)接線方式和電壓等級(jí)、中性點(diǎn)接地方式。

7解我國電力工業(yè)及電力系統(tǒng)基本情況。

本部分重點(diǎn)

電力系統(tǒng)基本組成及結(jié)構(gòu)，電能生產(chǎn)過程，電力系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)和基本要求；

電力系統(tǒng)接線方式及電壓等級(jí)；電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式、負(fù)荷變化規(guī)律。

本部分難點(diǎn)

電力系統(tǒng)接線方式、電壓等級(jí)和中性點(diǎn)運(yùn)行

教學(xué)內(nèi)容

L電力系統(tǒng)的組成

2.電力系統(tǒng)運(yùn)行應(yīng)滿足的基本要求

3.電力系統(tǒng)的接線方式、電壓等級(jí)以及中性點(diǎn)運(yùn)行方式

4.電力系統(tǒng)的負(fù)荷

5.電力系統(tǒng)分析課程的主要內(nèi)容

第二部分電網(wǎng)各元件的參數(shù)和等值電路（6學(xué)時(shí)）

教學(xué)目標(biāo)

了解發(fā)電機(jī)和負(fù)荷的數(shù)學(xué)模型。掌握輸電線路參數(shù)的計(jì)算方法和等值電路、

變壓器參數(shù)的計(jì)算方法和等值電路、多電壓等級(jí)電力網(wǎng)絡(luò)等值電路的形成和計(jì)

算。

本部分重點(diǎn)

掌握輸電線路參數(shù)的計(jì)算方法和等值電路，變壓器參數(shù)計(jì)算方法和等值電

路，多電壓等級(jí)電力網(wǎng)等值電路的形成和計(jì)算。

本部分難點(diǎn)

各元件等值電路模型。

3

必要性、各種無功電源及其特點(diǎn)。了解電壓管理和電壓調(diào)整的必要性。熟練掌握

電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償和電壓調(diào)整措施的原理、特點(diǎn)和計(jì)算方法。了解無功功率最優(yōu)

分布的基本原理和方法。

本部分重點(diǎn)

無功功率與電壓之間的關(guān)系、無功平衡與備用容量的要求及特點(diǎn)、無功補(bǔ)償

和電壓調(diào)整的方法與相關(guān)計(jì)算。

本部分難點(diǎn)

無功電壓與無功最優(yōu)分布基本原理和方法。

教學(xué)內(nèi)容

1.電力系統(tǒng)的無功功率平衡

2.電壓調(diào)整的基本概念

3.發(fā)電機(jī)調(diào)壓

4.改變變壓器變比調(diào)壓

5.利用無功功率補(bǔ)償調(diào)壓

第五部分電力系統(tǒng)的有功功率平衡和頻率調(diào)整（2學(xué)時(shí)）

教學(xué)目標(biāo)

了解電力系統(tǒng)有功功率與頻率之間的關(guān)系、有功功率平衡及備用容量要求的

必要性，各類發(fā)電廠的運(yùn)行特點(diǎn)和合理組合。了解經(jīng)濟(jì)功率分布的基本原理和計(jì)算

方法。掌握負(fù)荷和發(fā)電機(jī)的功-頻靜態(tài)特性及其應(yīng)用方法。掌握一次調(diào)頻、二次

調(diào)頻和聯(lián)絡(luò)線調(diào)頻的基本概念和計(jì)算方法。了解負(fù)荷-頻率控制的基本原理。

本部分重點(diǎn)

有功功率與頻率之間的關(guān)系、有功平衡與備用容量的要求及特點(diǎn)，調(diào)頻原理、

方法及分類。

本部分難點(diǎn)

頻率調(diào)整的基本過程、經(jīng)濟(jì)調(diào)度、互聯(lián)系統(tǒng)頻率調(diào)整。

教學(xué)內(nèi)容

1.電網(wǎng)中的能量損耗

2.火電廠有功功率負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配

3.水、火電廠間有功功率負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配

4.無功功率負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配

第六部分電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行（2學(xué)時(shí)）

教學(xué)目標(biāo)

了解電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基本概念，分析影響電能損耗因素，降低電能損耗

5

措施。

本部分重點(diǎn)

能量損耗計(jì)算、電廠間功率分配原則及方法。

本部分難點(diǎn)

各電廠間功率經(jīng)濟(jì)分配的數(shù)學(xué)模型。

教學(xué)內(nèi)容

1.電網(wǎng)中的能量損耗

2.火電廠有功功率負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配

3.水、火電廠間有功功率負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配

4.無功功率負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配

第七部分同步發(fā)電機(jī)的基本方程（3學(xué)時(shí)）

教學(xué)目標(biāo)

初步掌握同步發(fā)電機(jī)的原始方程、派克變換、基本方程和向量圖；次暫態(tài)、

暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)參數(shù)及等值電路。

本部分重點(diǎn)

同步發(fā)電機(jī)基本方程的建立，派克變換過程，暫態(tài)等值電路。

本部分難點(diǎn)

同步發(fā)電機(jī)的基本方程及應(yīng)用。

教學(xué)內(nèi)容

1.同步發(fā)電機(jī)的原始方程

2.dq0坐標(biāo)系統(tǒng)的同步電機(jī)方程

3.同步電機(jī)的對(duì)稱穩(wěn)態(tài)運(yùn)行

第八部分電力系統(tǒng)短路暫態(tài)過程分析與計(jì)算（12學(xué)時(shí)）

教學(xué)目標(biāo)

掌握短路、無限大系統(tǒng)的概念，理解無限大系統(tǒng)三相短路參數(shù)的變化過程與

計(jì)算；理解同步發(fā)電機(jī)三相短路電磁暫態(tài)物理過程，次暫態(tài)、暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)等值電

路與計(jì)算；掌握標(biāo)幺值計(jì)算方法。

掌握無窮大電源供電的電力系統(tǒng)三相短路電流分析和計(jì)算方法；掌握電力系

統(tǒng)三相短路電流的實(shí)用計(jì)算方法。

掌握復(fù)雜電力系統(tǒng)簡(jiǎn)單不對(duì)稱短路時(shí)短路點(diǎn)和非短路點(diǎn)電流、電壓的計(jì)算原

理和方法；理解各序分量經(jīng)變壓器的相位移機(jī)電壓、電流向量圖的繪制；了解非

金屬性短路和復(fù)雜故障分析方法。

掌握各元件負(fù)序和零序參數(shù)的計(jì)算原理和方法以及序網(wǎng)絡(luò)的形成方法。

本部分重點(diǎn)

無限大系統(tǒng)二相短路沖擊電流，標(biāo)幺值計(jì)尊方法。二相暫念短路電流計(jì)算、

6

短路電流運(yùn)算曲線使用方法。對(duì)稱分量法在解決不對(duì)稱短路計(jì)算中的應(yīng)用，正序

等效定則的原理與使用方法；變壓器對(duì)各序分量的移相作用。對(duì)稱分量法的概念

及使用方法、同步機(jī)、變壓器、線路三種元件的正、負(fù)、零三序阻抗特點(diǎn)及計(jì)算、

復(fù)合序網(wǎng)絡(luò)的制訂原則。

本部分難點(diǎn)

同步發(fā)電機(jī)三相短路暫態(tài)電磁變化物理過程；次暫態(tài)、暫態(tài)短路電流分析過

程：正序等效定則的具體運(yùn)用、變壓器移相作用原理：靜止設(shè)備與旋轉(zhuǎn)設(shè)備序阻

抗的區(qū)別、變壓器零序阻抗與接線組別的關(guān)系、綜合序網(wǎng)絡(luò)制訂。

教學(xué)內(nèi)容

1.短路的一般概念

2.無限大功率電源供電系統(tǒng)的三相短路

3.同步發(fā)電機(jī)突然三相短路的物理分析

4.對(duì)稱分量法在不對(duì)稱短路計(jì)算中的應(yīng)用

5.電力系統(tǒng)各序網(wǎng)絡(luò)的制訂

6.不對(duì)稱短路時(shí)網(wǎng)絡(luò)中電流和電壓的分布計(jì)算

7.非全相斷線的分析計(jì)算

第九部分電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問題概述和發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性（9學(xué)時(shí)）

教學(xué)目標(biāo)

理解電力系統(tǒng)機(jī)電暫態(tài)的概念，掌握同步機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程及電力系統(tǒng)的功率

特性，理解多機(jī)系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)功率特點(diǎn)。掌握簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的小干擾

分析方法；了解提高靜態(tài)穩(wěn)定性的主要措施及原理。

掌握簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性分析的分段計(jì)算法和改進(jìn)歐拉法；掌握等面積

定則及其適用范圍。了解提高暫態(tài)穩(wěn)定性的主要措施及其原理。

本部分重點(diǎn)

電力系統(tǒng)機(jī)電暫態(tài)特點(diǎn)、同步機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程、自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的工作過程

及原理；電力系統(tǒng)小干擾分析方法分析過程、提高靜態(tài)穩(wěn)定行的措施；電力系統(tǒng)

暫態(tài)穩(wěn)定性分析與計(jì)算、暫態(tài)