大學(xué)科目《電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)》教案

電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)課程敬案

本門課

課程名稱電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)

程學(xué)分4本課程總學(xué)時(shí)：64

課程號(hào)0110305課序號(hào)其中：

課程屬性必修課（V）選修課（）實(shí)踐環(huán)節(jié)（）講課：64學(xué)時(shí)

實(shí)驗(yàn)：0學(xué)時(shí)

授課方式課堂講授（V）實(shí)踐課（）

授課對象年級(jí)3專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化

教材名稱出版社作者出版時(shí)間

電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)機(jī)械工業(yè)出版社李庚銀等2005

參考書出版社作者出版時(shí)間

基本教材和

主要參考書電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析水利電力出版社陳布1995

電力系統(tǒng)暫態(tài)分析水利電力出版社李光琦1995

電力系統(tǒng)分析（第二華中科技大學(xué)出版社何仰贊2002

版）

教學(xué)重點(diǎn)：

1.電力系統(tǒng)的組成和運(yùn)行；

2.電力系統(tǒng)主要元件的數(shù)學(xué)模型與參數(shù)計(jì)算；

3.電刀卷、筑潮況分布的物埋府點(diǎn)）恨計(jì)異的是不力法。

4.電力僚:統(tǒng)頻率和電壓的調(diào)整；

本課程教學(xué)

5.對稱前不對稱故障的基本分析:方法。

重點(diǎn)及難點(diǎn)1

教學(xué)難點(diǎn)：

1.電力保；統(tǒng)潮流分布的計(jì)算機(jī)算:基

2.水火廠.負(fù)荷最優(yōu)分配與調(diào)頻計(jì);算

3.無功隹L源最優(yōu)分布與調(diào)壓計(jì)算

4.對稱多卜量法與不對稱故障的分）析計(jì)算

院系、電氣工程學(xué)院

授課教師栗然職稱教授

教研室電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化教研室

注：表中（）選項(xiàng)請打“V

“電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)”課程敬案（1）

一、講授題目：電力系統(tǒng)的基本概念

二、教學(xué)目的：作為平臺(tái)課程，涉及的專業(yè)學(xué)生不同，應(yīng)在課程的開始全面介紹電力專

業(yè)的相關(guān)課程內(nèi)容，讓同學(xué)門對專業(yè)課程有個(gè)初步了解，以便選修相關(guān)課程。通過本章

內(nèi)容的講解，使學(xué)生對電力系統(tǒng)的組成及發(fā)展歷史和方向有一個(gè)比較全面的了解，引起

同學(xué)們對專業(yè)課程的興趣。

三、重點(diǎn)與難點(diǎn)：

重點(diǎn)：

1）介紹電能變換和電源構(gòu)成。

2）介紹新能源技術(shù)及我國電網(wǎng)的發(fā)展藍(lán)圖。

3）理解同一標(biāo)稱電壓下，不同電氣設(shè)備的額定電壓有可能不同。

4）熟悉中性點(diǎn)接地方式及運(yùn)行特點(diǎn)。

難點(diǎn)：

1）小電流接地系統(tǒng)的特點(diǎn)與運(yùn)行。

四、教學(xué)手段：本章的內(nèi)容比較多，單純地靠板書無法給同學(xué)們一個(gè)深刻的印象，應(yīng)采

用多媒體等輔助教學(xué)手段，引入大量的圖片來講解。

五、教學(xué)過程、時(shí)間分配：

教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)數(shù)

電力專業(yè)的相關(guān)課程內(nèi)容介紹0.5

電力系統(tǒng)的組成、運(yùn)行特點(diǎn)和要求0.5

電能變換和電源構(gòu)成0.5

教學(xué)過程

新能源技術(shù)及我國電網(wǎng)的發(fā)展籃圖0.5

時(shí)間分配

電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)1.0

電力系統(tǒng)接線及中性點(diǎn)接地方式1.0

電力系統(tǒng)的負(fù)荷曲線及電能質(zhì)量2.0

合計(jì)60

六、實(shí)驗(yàn)：無

七、習(xí)題：習(xí)題集1-1、1-2

課時(shí)單元：1

（一）、教學(xué)內(nèi)容

1-1電力工業(yè)概況

1831年法拉第電磁感應(yīng)定律，為發(fā)電機(jī)的發(fā)明創(chuàng)造了前提條件。

1875年法國巴黎火車站

1879年第一座試臉電廠

1882年愛迪生小型電力系統(tǒng)pearlstreet有6臺(tái)直流發(fā)電機(jī),59個(gè)用戶，電壓等級(jí)1K）kV。

1884年，出現(xiàn)變壓器

1889年波特蘭

1897年猶他州

交流最高電壓等級(jí)1050kV,出現(xiàn)在前蘇聯(lián)和巴西，直流最高等級(jí)為±500kV,電網(wǎng)規(guī)

模不斷擴(kuò)大，如美加同一電網(wǎng)。

描述電網(wǎng)的主要參數(shù)：

1.總裝機(jī)容量。電力系統(tǒng)的總裝機(jī)容量指該系統(tǒng)中實(shí)際安裝的發(fā)電機(jī)組額定有功功率的

總和，以千瓦（kW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）計(jì)。

2.年發(fā)也量。指該系統(tǒng)所■有發(fā)電機(jī)組全年實(shí)際發(fā)出電能的總和，以兆瓦?時(shí)（MW?h）、

吉瓦?時(shí)（GW?h）太瓦?時(shí)（TW?h）計(jì)。

3.最大負(fù)荷。指規(guī)定時(shí)間，如一天、一月或一年內(nèi)，電力系統(tǒng)總有功功率負(fù)荷的最大值，

以千瓦（kW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）計(jì)。

4.額定頻率。按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，我國所有交流電力系統(tǒng)的額定頻率均為50Hz。

5.最高電壓等級(jí)。同一電力系統(tǒng)中電力線路往往有幾種不同電壓等級(jí)。所謂最高電壓等

級(jí)，是指該系統(tǒng)中最高電壓等級(jí)電力線路的額定電壓，以千伏（kV）計(jì)。

6.地理接線圖。電力系統(tǒng)的地理接線圖主要顯示該系統(tǒng)中發(fā)電廠、變電所的地理位置，

電力線路的路徑，以及它們相互間的連接。

7.電氣接線圖。電力系統(tǒng)的電氣接線圖主要顯示該系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)、變壓器、母線、斷路

器、電力線路之間的電氣接線。

1-2我國電力工業(yè)和電力系統(tǒng)簡介

一\基本發(fā)展史

1882年，英國人在中國成立了上海電氣公司。

1911年，楊樹浦發(fā)電廠動(dòng)工，1913年開始發(fā)電，到1924年，共有12臺(tái)發(fā)業(yè)機(jī)，裝機(jī)

121MWo

1949年以前，有220kV,154kV等電壓等級(jí)。

1981年，建成平頂山一武漢，我國第一條500kV交流輸電線路。

1989年，建成第一條±500kV高壓直流輸電線路，葛洲壩一上海。

二、我國主要電力系統(tǒng)簡介

至今，已建成的跨省電力系統(tǒng)有五個(gè)，即華東系統(tǒng)、東北系統(tǒng)、華中系統(tǒng)、華北系統(tǒng)和

西北系統(tǒng)。另外，還有南方電網(wǎng)、川渝電網(wǎng)、山東電網(wǎng)、福建電網(wǎng)、海南電網(wǎng)、西藏電

網(wǎng)、新強(qiáng)電網(wǎng)和臺(tái)灣電網(wǎng)。

1-3電力系統(tǒng)的基本特點(diǎn)要求

一、電力系統(tǒng)特點(diǎn)

1.電能不能大量存儲(chǔ)。發(fā)電、變電、輸電和用電同時(shí)進(jìn)行。

2.電力系統(tǒng)暫態(tài)過程非常短。

3.電力系統(tǒng)的發(fā)展和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展密切相關(guān)。

4.電力系統(tǒng)電能質(zhì)量要求高，對電壓、頻率、波形都有嚴(yán)格的國家標(biāo)準(zhǔn)。

二、對電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求

1.保證可靠持續(xù)運(yùn)行的基本要求。

2.保證良好的電能質(zhì)量。

3.保證系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

綜上所述，對電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求就是向用戶提供優(yōu)質(zhì)、可靠、經(jīng)濟(jì)的電能。

（二）、教學(xué)手段

板書和多媒體結(jié)合，引入大量的圖片來講解"啟發(fā)學(xué)生使用網(wǎng)上電子資源，查閱與授課

內(nèi)容相關(guān)的資料，拓寬知識(shí)面。

（三）、板書設(shè)計(jì)

由于多媒體要占去一半黑板，板書只寫要點(diǎn)內(nèi)容，避免在黑板上抄寫大量的與課本相同的

內(nèi)容，浪費(fèi)課堂時(shí)間。

（四）、作業(yè)

1.調(diào)研或杳閱文獻(xiàn)了解我國電力系統(tǒng)最新發(fā)展，并撰寫相關(guān)論文。

2.了解美加8.14大停電的原因、過程、危害及啟示。

3.習(xí)題集1-1

課時(shí)單元：2

（一）、教學(xué)內(nèi)容

1-4電力系統(tǒng)的接線方式

一、電力系統(tǒng)的接線形式

1.無備用接線方式：負(fù)荷只能從一個(gè)電源獲得電能一開式接線，主要優(yōu)點(diǎn)在于簡單、經(jīng)濟(jì)、

運(yùn)行方便，主要缺點(diǎn)是供電可靠性差。

2.有備用接線方式：負(fù)荷可以從兩個(gè)或兩個(gè)以上電源獲得電能一閉式接線。有兩端供電、

環(huán)式、鏈?zhǔn)降?。?yōu)點(diǎn)在于供電可靠性和電壓質(zhì)量高，缺點(diǎn)是不夠經(jīng)濟(jì)。

二、電壓等級(jí)

1.我國規(guī)定的額定電壓等級(jí)有（單位：KV）

用電設(shè)備交流發(fā)電機(jī)線電壓變壓器一次繞組變壓器二次繞組

33.153及3.153.15及3.3

66.36及6.36.3及6.6

1010.51C及10.510.5及11.0

—15.7515.75—

353538.5

110110121

220220242

330330363

500500550

額定電壓的確定

1）輸電線路的額定電壓等于我國規(guī)定的額定電壓等級(jí)。

2）發(fā)電機(jī)的額定電壓比用電設(shè)備的額定電壓高5%o

3）變壓器一次繞組額定電壓等于用電設(shè)備的額定電壓，二次繞組額定電壓高

于用電設(shè)備的額定電壓的10%倍。特殊：與發(fā)電機(jī)直接相連的升壓變壓器一

次繞組電壓與發(fā)電機(jī)相等；直接與用電設(shè)備相連的變壓器二次繞組電壓比用

電設(shè)備的頷定電壓高5%。

原因：1）輸電線路有10%的電壓降落。發(fā)電機(jī)、變壓器有5%的電壓降落。

2）用電設(shè)備的電壓偏移要求不超過±5%。

例：標(biāo)出圖中各設(shè)備的額定電壓？（注：圖中所注電壓是線路的額定電壓）

2.不同電壓等級(jí)的適用范圍

根據(jù)SRI,輸送一定功率時(shí)，電壓高，電流小，材料投資少，絕緣投資大;

電壓低，電流大，絕緣投資少，材料投資大。

所以，輸送一定的功率有一個(gè)合適的也壓。

低壓網(wǎng)：1KV以下；中壓網(wǎng)：1KV-1OKV：高壓網(wǎng)：35KV?330KV;

超高壓網(wǎng)：

三.電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式

1）小電流接地系統(tǒng)

中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，如果發(fā)生單相接地故障，非故障相電壓升高至原來的有倍,

對絕緣要求高（不適應(yīng)電壓等級(jí)高的系統(tǒng)，適用于llOkV以下系統(tǒng)）。

2）大電流系統(tǒng)

中性點(diǎn)接地：11OkV及以上系統(tǒng)

1-5電力系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢

1.高參數(shù)：高溫、高壓、超臨界、單機(jī)容量

2.大容量遠(yuǎn)距離高壓輸電、大系統(tǒng)互聯(lián)

3.高度自動(dòng)化

4.電力市場化

5.分布式發(fā)電

1-6電力學(xué)科范疇及本課程主要內(nèi)容

（二）、教學(xué)手段

板書和多媒體結(jié)合，引入大量的圖片來講解啟發(fā)學(xué)生到室外多觀察。通過反問的形式

啟發(fā)學(xué)生思考。

（三，板書設(shè)計(jì)

由于多媒體要占去一半黑板，板書只寫要點(diǎn)內(nèi)容。電壓等級(jí)表格要一直留在黑板上，以便

隨時(shí)察看。

（四）、作業(yè)

習(xí)題集1-2

課時(shí)單元：3

（一）、教學(xué)內(nèi)容

一、日有功負(fù)荷曲線

負(fù)荷低谷；尖峰負(fù)荷；最大負(fù)荷％ax，最小負(fù)荷％”；基本負(fù)荷的概念。

二、年最大負(fù)荷曲線

它反映從年初到年終整個(gè)一年內(nèi)的逐月（或逐日）綜合最大負(fù)荷的變化規(guī)律。

三、年持續(xù)負(fù)荷曲線

年持續(xù)負(fù)荷曲線是根據(jù)全年的負(fù)荷變化按照其大小及在一年中累計(jì)的持續(xù)運(yùn)行時(shí)間排列

組成的，電能W:

(?8760

W二1Pdt

(?876()

W_1pdt

的物理意義為：當(dāng)用戶始終保持最大負(fù)荷％a、運(yùn)行時(shí)，經(jīng)過Zna'h所消耗的電能恰好

等于其全年的實(shí)際總耗電量?？梢园词絽n二臬八匕八近似地求出該負(fù)荷全年使用的電能。這

種方法在電網(wǎng)計(jì)算時(shí)是常用的。

根據(jù)需要，有時(shí)還需要制定日無功負(fù)荷曲線、日電壓變化曲線、月最大負(fù)荷曲線等。

（二）、教學(xué)手段

板書和多媒體結(jié)合，引入圖片來講解。

（三）、板書設(shè)計(jì)

板書只寫要點(diǎn)內(nèi)容。。

（四）、作業(yè)

“電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)”課程敬案（2）

一、講授題目：電力網(wǎng)元件參數(shù)和等值電路

二、教學(xué)目的：使學(xué)生深入了解電力系統(tǒng)各主要元件的特性、數(shù)學(xué)模型及相互的關(guān)系，

為進(jìn)一步掌握和研究電力系統(tǒng)分析和運(yùn)行問題提供良好的基礎(chǔ)。

三、重點(diǎn)與難點(diǎn)：

重點(diǎn)：

D物理模型推導(dǎo)出數(shù)學(xué)模型，理解各元件的參數(shù)含義。

2）變壓器容量比不同時(shí)的折算問題。

3）端部等值的變壓器模型。（此部分在潮流的計(jì)算機(jī)算法中應(yīng)用，放到第四女中講解）

4）等值電路繪制中的歸算與標(biāo)幺值問題。

難點(diǎn)：

1）等值電路中參數(shù)歸算與標(biāo)幺值計(jì)算

四、教學(xué)手段：本章的公式比較多，但不需要死記，應(yīng)由物理模型推導(dǎo)出數(shù)學(xué)公式，充分

理解各元件的參數(shù)含義。并能通過公式解釋一些現(xiàn)象（為什么分裂導(dǎo)線能降低電抗？、變壓

器線圈的排列形式？、變壓器并列運(yùn)行的條件？等）。

五、教學(xué)過程、時(shí)間分配：

教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)數(shù)

電力系統(tǒng)的輸電方式0.5

電力線路的結(jié)構(gòu)0.5

線路的參數(shù)1

教學(xué)過程

變壓器的參數(shù)2

時(shí)間分配

端部等值的變壓器模型1

電力系統(tǒng)的等值電路2

習(xí)題1

合計(jì)8

六、實(shí)驗(yàn)：無

七、習(xí)題：習(xí)題集2-1-2.27-6、2-2-1.2-2-2.2-2-3.2-2-4.2-2-5、2-3-1、2-3-2.

241、2-4-3

課時(shí)單元：4

(一)、教學(xué)內(nèi)容

2-3電力線路的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型

一、電力線路的結(jié)構(gòu)

電力線路按結(jié)構(gòu)可分為架空線路和電纜線路。

架空線路是由導(dǎo)線、避雷線、桿塔、絕緣子和金具構(gòu)成。它們的作用。

1.導(dǎo)線和避雷線

導(dǎo)線和避雷線除了要求有良好的導(dǎo)電性能外，還必須具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和耐化學(xué)腐蝕

的能力。目前常用的導(dǎo)線材料有鋁、銅、鋼、鋁合金。廣泛采用鋼芯鋁絞線LGJ.,為了減小

電暈損耗或線路電抗，對電壓在220kV以上的輸電線還常常采用分裂導(dǎo)線或擴(kuò)徑導(dǎo)線。

2.桿塔

按受力的特點(diǎn)分為直線桿塔、耐張桿塔、轉(zhuǎn)角桿塔和直線轉(zhuǎn)角桿塔、終端桿塔、換位桿

塔及跨越桿塔等；架空線路的三相導(dǎo)線的換位.

3.絕緣子

絕緣子是用來支持和懸掛導(dǎo)線并使之與桿塔絕緣的。架空線路上所用的絕緣子主要有針

式和懸式兩種，在個(gè)別情況下也有用竟橫擔(dān)絕緣子等型式。

4.金具

架空線路的金具有懸垂線夾、耐張線夾、接續(xù)金具、聯(lián)結(jié)金具、保護(hù)金具等幾大類。

二、電纜的結(jié)構(gòu)

電纜線路的造價(jià)比架空線路要高，電壓愈高，兩者的差價(jià)也愈大。另外，電纜線路的故

障點(diǎn)的確定和檢修比架空線路要復(fù)雜得多。優(yōu)點(diǎn)，如不需要在地面上架設(shè)桿塔，節(jié)省土地占

用面積；供電可靠，極少受外力破壞和氣象條件的影響；對人身較安全等。

1.電纜的構(gòu)造

電纜的構(gòu)造一般包括導(dǎo)體、絕緣層和保護(hù)包皮三部分。

二、電力線路的阻抗

1.電阻

直流電路中導(dǎo)體的電阻可按下式計(jì)算：R=2l

S

修正以后的電阻率，應(yīng)考慮到下面三個(gè)因索：

(1)線線中線股的實(shí)際長度要比導(dǎo)線的長度長2%-3%0

⑵導(dǎo)線和電纜的實(shí)際截面比額定截面要小。

（3）集膚效應(yīng)。

電阻一般查表。

^=r2（）[1+6/（/-20）]（2-3）

2.線路的電抗

陽=24（4.6總3+多）乂10一4

其中。,“二沙也。〃?！盀槿鄬?dǎo)線的幾何平均距離，簡稱幾何均距（5或mm）,

如將/二50,4二1代人，可得：=0.14451g-^+0.0157

分裂導(dǎo)線減小了每相導(dǎo)線的電抗。

+包

%=0.14451g(2-7)

雙回輸電線路的總電抗為單回線并聯(lián)。

3.線路的電導(dǎo)

由沿絕緣子的泄漏電流和電暈現(xiàn)象決定。電暈現(xiàn)象，電暈的危害。

線路的電導(dǎo)=^-x10'3

(2-10)

75X

4.線路的電納仇=2用G=—xIO"(2-12)

1g%

r

（二）、教學(xué)手段

板書和多媒體結(jié)合，引入大量的圖片來講解。啟發(fā)學(xué)生到室外多觀察如分裂導(dǎo)線的形狀、

絕緣子的形狀等。

（三）、板書設(shè)計(jì)

主要多媒體課件。

（四）、作業(yè)：習(xí)題集2-1-1、27-2、2-1-6

課時(shí)單元：5

（一）、教學(xué)內(nèi)容

2-2變壓器的參數(shù)和教學(xué)模型

一、雙繞組變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型

1.電阻

R（注意單位的變換）

r1000SJ

2.電抗

￡、吆-乙％小

X

T?100100S'

3.電導(dǎo)

「一綜

「100叫

4.電納

R/。％SN

n=------------丁

T/100U；

主要介紹參數(shù)的推導(dǎo)過程。

（二）、教學(xué)手段

以板書為主。復(fù)習(xí)變壓器短路實(shí)驗(yàn)和空載實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，引深到參數(shù)計(jì)算。

（三）、板書設(shè)計(jì)

簡要畫出變壓器實(shí)驗(yàn)的示意圖，準(zhǔn)確畫出雙繞組變壓器等值電路圖，一直留在黑板上，便

于參數(shù)講解。

（四）、作業(yè)：習(xí)題集2-2-1、2-2-2

課時(shí)單元：6

（一）、教學(xué)內(nèi)容

二、三繞組變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型

三繞組變壓器三繞組的容量比有不同的組合，且各繞組在鐵芯上的排列又有不同方式，所以

存在一些歸算問題。

（一）容量比100/100/100

1.電阻

氏=5(%-2)+々(3-1)-%-3))

42=5(4(1-2)+吊(2-3)-&(3-1))

久3=5(&2-3)+號(hào)(3-1)-鼻(1-2))

短路損耗之、鼻2、%由銘牌給出

則按與雙繞組變壓器相似的公式計(jì)算各繞組電阻

二P&

1000S,：

RT2=

1000S；

RT3=

lOOOS；,

2.電抗

由各繞組兩兩之間的短路電壓〃H-2)%、〃(27)%、“(37)%求出各繞組的短路電壓

％=：%-U-%)

%％=；(%。-2)%+Ukg、%-^(3-1)%)

%%=30g%+%3.D%-4g)%)

再按與雙繞組相似的計(jì)算公式求各繞組的電抗

二4%心

711000S;

二九％人

721000S：

二九％重

7310005；

導(dǎo)納的計(jì)算與雙繞組相同。

(二)、容量比100/100/50

2

Pk(l-3)=P'k(l-3)(IN/IN/2)=4P\(l-3)

2

Pk(2-3)=P'k(2-3)(IN/IN/2)=4P'k(2-3)

有時(shí)，電壓也未歸算，則：

Uk（i-3）%=U\（i-3）%（IN/IN/2）=2U'k53）%

Uk（2.3）%=U'k（2-3）%（IN/IN/2）=2U'k（2-3）

注意:

1、有時(shí)廠家給出的數(shù)據(jù)是已經(jīng)折算好的，不必再折算。

2、新標(biāo)準(zhǔn)中廠家僅提供一個(gè)最大短路損耗Pkmax。

R^7(50%)=2氏7(]00%)

2000S2

3、三繞組變壓器按其三個(gè)繞組在鐵芯上排列方式的不同，有兩種不同的結(jié)構(gòu)，即升壓結(jié)構(gòu)和

降壓結(jié)構(gòu)。

三、自耦變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型

就端點(diǎn)而言，自耦變壓器完全等同于普通變壓器（畫圖），而自耦變壓器的實(shí)驗(yàn)也和普通

變壓器相同，故自耦變壓器的參數(shù)計(jì)算和等值電路和普通變壓器相同。

特殊的是容量歸算問題：因?yàn)樽择钭儔浩鞯牡谌@組的容量總小于變壓器的額定容量。有時(shí)

廠家提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中不僅短路損耗2甚至電壓百分值"％也是未經(jīng)歸算的數(shù)值，因此也需

要?dú)w算。

（二）、教學(xué)手段

板書和多媒體結(jié)合，引入大量的圖片來講解。啟發(fā)學(xué)生到室外多觀察如分裂導(dǎo)線的形狀、

絕緣子的形狀等。

（三）、板書設(shè)計(jì)

簡要畫出變壓器實(shí)驗(yàn)的示意圖，準(zhǔn)確畫出三繞組變壓器等值電路圖，一直留在黑板上，便

于參數(shù)講解。電阻和電抗的計(jì)算公式對比寫，以便觀察區(qū)別。

（四）、作業(yè)：習(xí)題集2-2-3、2-2-4.2-2-5

課時(shí)單元：7

（一）、教學(xué)內(nèi)容

2-5電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型

一、標(biāo)么制及其應(yīng)用

1.有名制和標(biāo)么制

標(biāo)么制的定義、優(yōu)點(diǎn)。

a:線電壓和相電壓的標(biāo)么值數(shù)值相等。

b.三相功率和單相功率的標(biāo)么值數(shù)值相等。

五個(gè)基準(zhǔn)值中只有兩個(gè)可以任意選擇，其余三個(gè)派生。通常是，先選定三相功率和線電

壓的基準(zhǔn)值&.4。然后求出每相阻抗、導(dǎo)納和線電流的基準(zhǔn)值。

2.基準(zhǔn)值之間的標(biāo)么值換算

對于不同基準(zhǔn)值之間的標(biāo)么值要進(jìn)行換算，例如，某發(fā)電機(jī)的同步電抗標(biāo)么值4*是以

電機(jī)自身的S”、為基準(zhǔn)，若待計(jì)算的電力網(wǎng)絡(luò)基準(zhǔn)為SB、心,則必須對其進(jìn)行歸算

B

3.標(biāo)么值的電壓級(jí)歸算

兩條途徑：

（1）將網(wǎng)絡(luò)各元件阻抗、導(dǎo)納以及網(wǎng)絡(luò)中各點(diǎn)電壓、電流的有名值都?xì)w算到同一電壓級(jí)

——基本級(jí)，然后除以與基本級(jí)相對應(yīng)的阻抗、導(dǎo)納、電壓、電流基準(zhǔn)值

（2）是將未經(jīng)歸算的各元件阻抗、導(dǎo)納以及網(wǎng)絡(luò)中各點(diǎn)電壓、電流的有名值除以由基本

級(jí)歸算到這些量所在電壓級(jí)的阻抗、導(dǎo)納、電壓、電流基準(zhǔn)值。

（二）、教學(xué)手段

以板書為主。用人的高度比較的例子說明多電壓級(jí)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)幺值歸算的必要性。

（三）、板書設(shè)計(jì)

有名值和標(biāo)幺值的參數(shù)計(jì)算對比寫，標(biāo)么值的電壓級(jí)歸算方法只寫要點(diǎn)?；鶞?zhǔn)值的歸算要

詳細(xì)寫出過程。

（四）、作業(yè)：

習(xí)題集231、232、2-4-1、2-4-3

《電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)》課程教案（3）

一、講授題目：簡單電力網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)態(tài)分析和計(jì)算

二、教學(xué)目的：

使學(xué)生掌握簡單電力網(wǎng)絡(luò)中功率分布和電壓分布的手算方法。

三、重點(diǎn)與難點(diǎn)：

重點(diǎn)：1、電力線路和變壓器中的電壓降落、功率損耗和電能損耗的計(jì)算方法；

2、對簡單輻射形網(wǎng)絡(luò)，在已知條件不同時(shí)，用逐段推算法確定節(jié)點(diǎn)電壓和傳輸功率的

方法；

3、環(huán)網(wǎng)和兩端供電網(wǎng)初步功率分布的計(jì)算及功率分點(diǎn)的確定；

4、環(huán)網(wǎng)及兩端供電網(wǎng)的分解及潮流分布的計(jì)算。

難點(diǎn)：1、對簡單輻射式網(wǎng)，當(dāng)已知的功率和電壓不是同一節(jié)點(diǎn)的時(shí)（如：已知首端功率和末

端電壓），用逐段推算法確定其他節(jié)點(diǎn)電壓和傳輸功率的方法；

2、環(huán)網(wǎng)及兩端供電網(wǎng)的分解；

3、電磁環(huán)網(wǎng)的潮流計(jì)算。

四、教學(xué)手段：

1、對基本元件（電力線路和變壓器）的電壓降落和功率損耗的計(jì)算方法進(jìn)行詳細(xì)講解，

并對計(jì)算公式進(jìn)行歸納和總結(jié)，為后續(xù)簡單電力網(wǎng)潮流分布的計(jì)算打下基礎(chǔ)；

2、在學(xué)生掌握了簡單輻射形網(wǎng)絡(luò)潮流分布計(jì)算方法后，對環(huán)網(wǎng)和兩端供電網(wǎng)潮流計(jì)算方

法的講解，采用先講解總體思路，接著提出需解決的問題，最后解決問題的方法（思

路：將環(huán)網(wǎng)和兩端供電網(wǎng)分解為輻射形網(wǎng)絡(luò)：提出問題：如何分解？解決方法：求初

步功率分布，找功率分點(diǎn)），使學(xué)生有一個(gè)清晰的思路，加深理解；

3、對于難點(diǎn)問題，采用簡單舉例的方法幫助學(xué)生理解。

五、教學(xué)過程、時(shí)間分配:

教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)數(shù)

電力線路和變壓器中的電壓降落、功率損耗和電能損

耗的計(jì)算方法2

電力線路的運(yùn)行特性分析，輻射形網(wǎng)絡(luò)中潮流分布的

教學(xué)過程計(jì)算2

兩端供電網(wǎng)中初步功率分布的計(jì)算，功率分點(diǎn)，兩端

時(shí)間分配供電網(wǎng)的分解及潮流分布的計(jì)算2

單電壓等級(jí)環(huán)形網(wǎng)的潮流計(jì)算，電磁環(huán)網(wǎng)的潮流計(jì)算

及復(fù)雜電力網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)變換原理及方法2

合計(jì)8

六、實(shí)驗(yàn)：無

七、習(xí)題:習(xí)題集3-1“、3-123?1?4、3-2-6、3-2-7、3-2-9、3-2-14、3-2-15

課時(shí)單元：8

（一）、教學(xué)內(nèi)容

3-1簡單電力線路運(yùn)行狀況的計(jì)算和分析

一、電力線路運(yùn)行狀況的計(jì)算

1、電力線路的電壓降落和功率損耗

可以運(yùn)用電路原理求解電流、電壓等，但要進(jìn)行復(fù)數(shù)運(yùn)算，不利于手算，手算時(shí)盡量避免

復(fù)數(shù)運(yùn)笄.以下公式采用相電壓和單相功率推導(dǎo)，然后拓展到線電壓和三相功率V

?1。1）

\Sy2=-GUi--jBU}

1=&+42=8+咫

AmPf+Q：2H2+Q；2

△S二二一爐-R+J-.2-X="?+jbQ：

S；=S^ASz=P；+jQ；

-1,1,

ASVI=-GU^--jBU；=\PyX-J\Q>,

耳=:+店.=6+/Q

取。2與實(shí)軸重合。則由

…+圉z

可得q=%+寶紇/+?。┒?+型泮)+—

叱3…；吐旦j

再令〃2+

u2

將上式改寫為巧=（U2+AC/）+jSU

則又可得U1=J(又2+AU)2+(H/)2

演J

5=fgT

U2+\U

如果已知始端電壓和始端功率求末端電壓和功率則從左向右推導(dǎo)。（1）功率損耗的公式不

變，功率逐級(jí)相減。（2）電壓損耗的公式如下。（3）相量圖不同。

注意：（1）以上公式完全適用于三相系統(tǒng)。

（2）電壓計(jì)算公式中，使用同一點(diǎn)的電壓和功率。

電壓降落：bU+jSU

電壓*員4毛：u.-u2

電壓偏移：U「UNX］（）（）%、土烏1x100%

討論。

（二，教學(xué)手段

以板書為主，根據(jù)電壓損耗的公式討論影響電壓的因素。討論電壓損耗、電壓降落、電

壓偏移的區(qū)別。

（三）、板書設(shè)計(jì)

寫明復(fù)功率的計(jì)算公式。詳細(xì)寫出各支路功率和電壓降落的推導(dǎo)過程，對比繪出不同參考

向量下的始末端電壓向量圖。

（四）、作業(yè)：

習(xí)題集3-1-1、3-1-2、3-1-4

課時(shí)單元：9

（一）、教學(xué)內(nèi)容

2、電力線路的電能損耗

（1）精確的計(jì)算方法

卬二小?工Rx/++?/w,+X,

（2）查表法

由最大負(fù)荷損耗時(shí)間7max與最大負(fù)荷時(shí)的功率損耗A%ax求得，即％=Xrmax

（3）經(jīng)臉公式1匕年負(fù)荷損耗率X8760

三、變壓器的電壓降落、功率損耗

0*2,Q!2

國=-匕g+陽）

U2

…+?…+產(chǎn)3

}2

u2u2

ASyT=（GT+jBT）U;

變壓器勵(lì)磁支路的無功功率與線路支路的無功功率符號(hào)相反。

1.變壓器的功率損耗

方法一：同線路計(jì)算

阻抗支路中的功率損耗ASz

△嬴=物Z=等⑹+5g（374）

勵(lì)磁支路中的功率損耗△SyT為

『)=「

ASyT=U：YT=Uj(GT+jBU；GT+jU；B=\PyT+\QyT(3-15)

方法二：直接由變壓器銘牌上的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。

當(dāng)變壓器實(shí)際運(yùn)行并非在額定的條件下，通過變壓器的功率為2時(shí)，則變壓器的功率損

耗可按下式計(jì)算

?qq

△Sr=bPyT+j^Qyr+[A^T(——)*+yA2zr(—)'l

NN(3-19)

100J1001000sjJ100S'5」

對n臺(tái)并列運(yùn)行的變壓器，其功率損耗為：

?c.S?

2

ASr=n(\PxT+jAQvr)+n[^P/T(——)+j^QZT(——y]

咻nSN

2.變壓器的電壓降落

類似于線路電壓降落，可列出變壓器阻抗支路中電壓降落的縱分量和橫分量為

△U『=P；RT+Q；X,

U?

3U二P；X「QB

Tu?

3.變壓器的電能損耗

推廣到n臺(tái)變壓器中的電能損耗

=nx8760+77

10001000nSN

(二，教學(xué)手段

以板書為主，對比輸電線路的電壓降落和功率損耗得出。

(三，板書設(shè)計(jì)

變壓器電壓降落和功率損耗的簡化計(jì)算公式只寫兩個(gè)參數(shù)的計(jì)算公式，其余看教材。其余

部分寫要點(diǎn)。

(四)、作業(yè)：

習(xí)題集3-1-5、3-1-6、3-1-14、3-1-15、3-1-16

課時(shí)單元：9

（一）、教學(xué)內(nèi)容

3-2輻射網(wǎng)絡(luò)和環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的潮流分布

一、簡單輻射網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算

1）已知同一端的功率和電壓，求另一端功率和電壓；方法為從已知功率、電壓端,

齊頭并進(jìn)逐段求解功率和電壓，如下圖所示

]2345（已知）

求功率求功率求功率S4（已知）

求電壓求電壓求電壓計(jì)算起點(diǎn)

<-------<-------<-------

2）已知始端電壓、末端功率，求始端功率、末端電壓（以此居多）：或已知末端電壓、

始端功率，求末始功率、始端電壓。求解方法總結(jié)為“一來、二去”共兩步來逼

近需求解的網(wǎng)絡(luò)功率和電壓分布。一來即：設(shè)所有未知電壓節(jié)點(diǎn)的電壓為線路額

定電壓，從已知功率端開始逐段求功率，直到推得已知電壓點(diǎn)得功率；二去即：

從已知電壓點(diǎn)開始，用推得的功率和已知電壓點(diǎn)的電壓，往回逐段向未知電壓點(diǎn)

求電壓。在計(jì)算中，上述過程一般只需要做一次。但當(dāng)一次“來、去”完畢后，

此電壓與初始假設(shè)電壓相差較大時(shí)，可再一次假設(shè)未知電壓節(jié)點(diǎn)的電壓值為剛剛

計(jì)算得到的節(jié)點(diǎn)4電壓值，繼續(xù)進(jìn)行“來、去”計(jì)算，直到前后兩次同一點(diǎn)的電

壓值相差不大。

例題講解。

（二）、教學(xué)手段

以板書為主，結(jié)合具體實(shí)例著重講解已知不同端點(diǎn)電壓和功率時(shí)潮流計(jì)算的方法。

（三，板書設(shè)計(jì)

畫出己知不同端點(diǎn)電壓和功率時(shí)潮流計(jì)算所使用的“一來、二去”的示意圖，不必寫計(jì)

算過程的詳細(xì)步驟，主要寫求解思路。

（四）、作業(yè)：

習(xí)題集3-2-2、3-2-3

課時(shí)單元：10

(一)、教學(xué)內(nèi)容

環(huán)網(wǎng)計(jì)算

(D化簡網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算出各節(jié)點(diǎn)的運(yùn)算負(fù)荷或運(yùn)算功率，從電源點(diǎn)將環(huán)網(wǎng)解開。

(2)忽略功率損耗，進(jìn)行初步功率分布計(jì)算

C=TJ]=U,sZsi+j"”+=

"a1°].芽育**分

Z12+Z23+Z3]Z12+Z23+Z3]

設(shè)忽略網(wǎng)絡(luò)中的功率損耗

S23=Sa~S2

S3,=S23-S3

打開網(wǎng)絡(luò)。

同理，由力矩法，以1'為支點(diǎn)可求得，,

?二司小目心+4)

b???

Z12+Z23+231

(3)找出功率分點(diǎn)，使兩端供電網(wǎng)拆成兩個(gè)輻射網(wǎng)

有功功率分點(diǎn)和無功功率分點(diǎn)的含義。有功功率分點(diǎn)標(biāo)以▼,無功功率分點(diǎn)標(biāo)以▽,有

功功率分點(diǎn)和無功功率分點(diǎn)不一定相同。

(4)按輻射網(wǎng)的計(jì)算步躲進(jìn)行潮流計(jì)算

S3，31+§2(，3l+，23)_XS，m

均一網(wǎng)的計(jì)算。S=

a4

/12+/23+/3)

三、兩端供電網(wǎng)的功率分布計(jì)算

Ja-UNla-；：；

Z12+Z23+Z31

區(qū)生"孕土沁￡為自然功率；,6,.為強(qiáng)制功率,方向與川的取向有關(guān)。

其中

Z]z+Z23+Z3]Z12+Z23+Z3]

四、環(huán)網(wǎng)中變壓器不匹配時(shí)循環(huán)功率的計(jì)算

如果環(huán)網(wǎng)中兩個(gè)變壓器的變比不同，則網(wǎng)絡(luò)空載且開環(huán)運(yùn)行時(shí)，開口兩側(cè)將有電壓差，閉環(huán)

運(yùn)行時(shí)有循環(huán)功率。

(二)、教學(xué)手段

以板書為書，結(jié)合具體實(shí)例著重講解環(huán)網(wǎng)怎樣打開及怎樣拆開為輻射網(wǎng)的方法。

（三）、板書設(shè)計(jì)

詳細(xì)畫出環(huán)網(wǎng)解開的示意圖，不必寫計(jì)算過程的詳細(xì)步驟，主要寫求解思路。

（四）、作業(yè)：

習(xí)題集3?2-6、3-2-7、3-2-9、3-2-14、3-2-15

《電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)》課程教案（4）

一、講授題目：電力系統(tǒng)潮流的計(jì)算機(jī)算法

二、教學(xué)目的：

使學(xué)生掌握應(yīng)用計(jì)算機(jī)計(jì)算電力系統(tǒng)潮流分布方法。

三、重點(diǎn)與難點(diǎn)：

重點(diǎn)：1、節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的形成與修改；

2、節(jié)點(diǎn)的分類和功率方程；

3、修正方程的形成及雅克比矩陣的計(jì)算；

4、牛頓一拉夫遜法計(jì)算潮流分布的步驟。

難點(diǎn)：1、考慮變壓器非標(biāo)準(zhǔn)變比時(shí)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的形成和修改方法；

2、牛頓―拉夫遜法計(jì)算復(fù)雜電力系統(tǒng)潮流分布的數(shù)學(xué)模型。

四、教學(xué)手段

1、詳細(xì)分析變壓器的口形等值電路，使學(xué)生對口形等值電路的端口條件及工作原理有深

入的理解，則根據(jù)變壓器的n形等值電路可計(jì)算出相應(yīng)節(jié)點(diǎn)的自導(dǎo)納和互導(dǎo)納；

2、對于難點(diǎn)2,采用從簡單到難，逐步深入的講解方法，即：首先介紹牛頓一拉夫遜法

求解一維非線性方程的方法，然后將該方法推廣于多變量非線性方程組，接著形成潮

流計(jì)算非線性方程組，最后用牛頓一拉夫遜法對其求解。

五、教學(xué)過程、時(shí)間分配:

教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)數(shù)

節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的形成與修改2

功率方程、節(jié)點(diǎn)分類和約束條件，牛頓一拉夫遜法的

教學(xué)過程基本原理，2

時(shí)間分配牛頓一拉夫遜法計(jì)算潮流分布的直角坐標(biāo)法2

牛頓一拉夫遜法計(jì)算潮流分布的極坐標(biāo)法，P-Q分解

法計(jì)算潮流分布的步驟2

合計(jì)8

六、實(shí)驗(yàn)：

有條件的學(xué)生可以編寫采用牛頓一拉夫遜法計(jì)算電網(wǎng)潮流分布的計(jì)算機(jī)程序。

七、習(xí)題：習(xí)題集4-1-2、4-1-3、4-1-5、4-2-3、4-2-4

課時(shí)單元：11

(一)、教學(xué)內(nèi)容

準(zhǔn)備知識(shí)：變壓器等值模型。

V=—!—=A

“Z/K.K.

K.-l1K*-l

>10=——?虧

l—K.1\-K.

%。一K：刀二K：為

一、潮流計(jì)算的數(shù)學(xué)模型

1.節(jié)點(diǎn)電壓方程

(1)自、互導(dǎo)納的物理意義

?,

自導(dǎo)