《电力系统暂态》教学大纲

《电力系统暂态》教学大纲大纲说明课程代码：0806532007总学时：44学时（讲课36学时，实验8学时）总学分：2学分课程类别：专业模块课、选修适用专业：电气工程及其自动化预修要求：电路理论、电机学、工程电磁场课程的性质、目的、任务：“电力系统暂态”课程是高等工科院校“电气工程及其自动化”专业的必修专业课程，其中电力系统的基本知识和等值网络、故障分析和稳定性是解决电力系统实际问题的主要内容，同时在教学中起承前启后的作用。本课程的教学目的是使学生对电力系统的基本知识有全面的了解；对电力系统中的故障情况、电力系统稳定性的问题有比较全面的认识，并能进行简单的分析；对应用数学方法和计算机解决电力系统有关问题有初步了解，以适应电力行业的发展变化。课程的基本要求：熟悉电力系统运行特点和要求，对各元件的特性、作用及相互关系有比较全面的认识；掌握各元件参数计算和建立等值网络；对电力系统中故障情况有所了解，掌握电力系统对称和简单不对称故障的分析、计算方法；了解电力系统静态、暂态稳定性的基本概念，并能对简单电力系统的稳定性进行分析。教学基本方式：本课程以课堂讲授为主，课堂教学将充分利用计算机技术，可利用电子教案，CAI课件，多媒体教学系统等进行教学；课内外学时比大约为1：1.5。本课程教学环节包括：课堂讲授、课外作业、课程大型作业等。通过各个教学环节重点培养学生的分析问题、解决问题的能力和自学能力。大纲的使用说明：本大纲适用于本科电气工程及其自动化专业，适宜在第三学年开课。本教学大纲所列内容大部分通过讲课教学环节完成，少数内容也可以通过其他教学环节和自学来完成。讲授內容可按学时作适当增删。大纲正文第一章电力系统概述学时：2学时基本要求：了解电力工业的地位和发展简史；掌握电力系统的组成和特点；发电厂的类型及其生产过程；电能的质量指标；理解掌握电力系统的接线方式和电压等级；电力系统中性点的运行方式。电力系统的负荷。电力线路的结构。交、直流远距离输电的基本概念。重点：电力系统的组成和特点、对电力系统运行的基本要求；电力系统的接线方式和电压等级；电力系统中性点的运行方式难点：电力系统中各元件额定电压的确定，交、直流远距离输电的基本概念。教学内容：第一节电力系统的组成和特点第二节电力系统的接线方式、电压等级第三节电力系统的负荷第四节电力系统中性点的运行方式第五节交、直流远距离输电的基本概念第二章电力网各元件的参数及等值电路学时：6学时基本要求：熟练掌握元件参数计算及等值电路的形成；了解元件参数标幺值及换算的基本概念；熟练掌握标幺制等值网络的形成方法。重点：元件参数计算及等值电路的形成。难点：不同电压等级网络中各元件参数的归算和标幺值的换算。教学内容：第一节电力线路及其结构第二节电力系统的等值计算第三节标幺制第四节各电压等级元件参数的归算第三章同步发电机及电力系统三相短路的分析和计算学时：10学时(讲课8学时，实验2学时)基本要求：电力系统短路故障概述。恒定电势源三相短路电流波形及物理过程的分析，短路冲击电流，短路电流有效值计算。同步发电机稳态运行方程，相量图及等值电路。同步发电机的暂态参数，无阻尼绕组同步发电机突然三相短路。同步发电机次暂态参数，有阻尼绕组同步发电机的突然三相短路。强行励磁对发电机短路暂态过程的影响。重点：恒定电势源三相短路的物理过程分析，短路冲击电流的概念；发电机稳态运行方程；暂态参数计算，无阻尼绕组同步发电机三相短路电流计算；次暂态参数计算，有阻尼绕组同步发电机三相短路电流计算难点：有阻尼绕组同步发电机三相短路电流计算;强行励磁对发电机短路暂态过程的影响。教学内容：第一节电力系统短路故障概述第二节恒定电势源三相短路电流的分析第三节同步发电机稳态运行方程，相量图及等值电路第四节有阻尼绕组同步发电机的突然三相短路分析第五节强行励磁对发电机短路暂态过程的影响第四章三相短路电流的实用计算学时：4学时基本要求：起始次暂态电流和冲击电流的实用计算。运算曲线的概念及应用。短路电流周期分量的近似计算。重点：起始次暂态电流和冲击电流的实用计算；短路电流计算曲线的应用。难点:短路电流周期分量的近似计算教学内容：第一节概述第二节起始次暂态电流和冲击电流的实用计算第三节运算曲线的概念及应用第四节短路电流周期分量的近似计算析说明：本章是该课程的重点之一，应使学生较好地掌握电力系统三相短路电流周期分量的计算方法，这对于电力系统运行方式分析、选择电气设备、整定继电保护等都是很重要的。第五章电力系统简单不对称故障的分析和计算学时：8学时(讲课6学时，实验2学时)基本要求：对称分量法和序阻抗概念。对称分量法在不对称短路中的应用。电力系统中输电线路、变压器、同步发电机、异步电动机的负序及零序参数。电力系统各序网络的建立。电力系统简单不对称短路的物理现象。单相短路接地，两相短路及两相短路接地故障的计算。复合序网和正序等效定则概念及应用。不对称短路时的电流、电压分布，对称分量经变压器后的相量关系。非全相断线的分析计算。简单故障的计算机计算方法和数学模型。重点：变压器的序阻抗；零序网络的建立；简单不对称故障的分析；复合序网和正序等效定则概念及应用。难点：不对称短路时的电流、电压分布，对称分量经变压器后的相量关系。教学内容：第一节对称分量法和序阻抗概念第二节对称分量法在不对称短路中的应用第三节不对称短路接地故障的计算第四节非全相断线的分析计算第五节简单故障的计算机计算方法和数学模型说明：本章是分析、计算电力系统不对称故障的基础，是本课程的重点之一。应重视培养学生手算的能力，计算机算法只介绍数学模型和计算框图，重点在于应用计算程序；断线故障分析作简单介绍。第六章电力系统运行稳定性的基本概念学时：2学时基本要求：电力系统稳定的概念，稳定问题的分类。发电机转子运动方程，简单电力系统的功率特性，同步发电机功率特性，自动励磁调节器对功率特性的影响。重点：发电机转子运动方程、静态稳定、暂态稳定的基本概念；简单电力系统的电磁功率特性；自动励磁调节器对功率特性的影响。难点：自动励磁调节器对功率特性的影响。教学内容：第一节电力系统稳定的概念第二节发电机转子运动方程第三节简单电力系统的功率特性第四节自动励磁调节器对功率特性的影响说明：简单电力系统的电磁功率以隐极机和凸极机为例分析。第七章电力系统的静态稳定性学时：6学时(讲课4学时，实验2学时)基本要求：静态稳定概念，简单电力系统的静态稳定。小干扰法原理及应用，自动励磁调节器对静态稳定的影响。静态稳定的实用判据，静态稳定储备。提高静态稳定的措施。重点：小干扰法原理及应用；自动励磁调节器对静态稳定的影响；静态稳定的实用判据，静态稳定储备。难点：稳定性判据的分析。教学内容：第一节简单电力系统的静态稳定第二节小干扰法原理及应用第三节简单系统稳定的判据及分析第四节提高稳定性的措施说明：复杂电力系统的静态稳定可介绍基本概念，静态稳定实际计算主要是储备系数计算，重点讲解几种主要的提高静态稳定性的措施。第八章电力系统的暂态稳定性学时：6学时(讲课4学时，实验2学时)基本要求：暂态稳定概念及基本假设。简单系统的暂态稳定分析。等面积定则和极限切除角概念。求解发电机转子运动方程的分段计算法和改进欧拉法。提高暂态稳定的措施。动态稳定的概念。异步运行再同步的概念。重点：等面积定则及应用；分段计算法，改进欧拉法。难点：求解发电机转子运动方程的分段计算法和改进欧拉法。教学内容：第一节暂态稳定概念及基本假设第二节简单系统的暂态稳定分析第三节等面积定则和极限切除角概念第四节提高暂态稳定的措施第五节动态稳定的概念第六节异步运行再同步的概念说明：复杂系统暂态稳定只作简单介绍。电力系统异步运行介绍基本概念。重点讲解几种主要的提高暂态稳定性的措施。本课程对学生自学的要求：本课程最显著的特点是理论必须联系实践。因此要求学生课前认真预习，记下疑点；课中积极参与，跟上进度；课后及时消化，独立完成作业。同学们应自主归纳各章基本内容，做好小结工作。课时数分配表：序号教学内容讲课实验小计1电力系统的基本概念222电力网各元件的参数及等值电路663同步发电机及电力系统三相短路分析计算82104三相短路电流的实用计算445电力系统简单不对称故障的分析和计算6286电力系统运行稳定性的基本概念227电力系统的静态稳定4268电力系统的暂态稳定426合计36844考核方式与要求：考试形式采用开卷、或闭卷、或半开卷方式，题型分为：填空、选择、改错、简答、计算；或采用大型作业的形式。推荐教材：李光琦电力系统暂态分析（第二版）北京：中国电力出版社,2003参考书目：夏道止.电力系统分析.北京.中国电力出版社,2003何仰赞温增银汪馥瑛周勤慧.电力系统分析.武汉：华中科技大学出版社，2004审核人：曹泰斌执笔人：刘青松参与讨论人员：曹泰斌、刘青松、侯锐《电力系统暂态》实验教学大纲课程代码：0806532007开课学期：6开课专业：电气工程及其自动化总学时/实验学时：44/8总学分/实验学分：2/0.25实验室名称：机电工程实验中心一、课程简介《电力系统暂态》课程是高等工科院校“电气工程及其自动化”专业的必修专业课程，其中电力系统的基本知识和等值网络、故障分析和稳定性是解决电力系统实际问题的主要内容，同时在教学中起承前启后的作用。本课程的教学目的是使学生对电力系统的基本知识有全面的了解；对电力系统中的故障情况、电力系统稳定性的问题有比较全面的认识，并能进行简单的分析；对应用数学方法和计算机解决电力系统有关问题有初步了解，以适应电力行业的发展变化。课程的基本要求：熟悉电力系统运行特点和要求，对各元件的特性、作用及相互关系有比较全面的认识；掌握各元件参数计算和建立等值网络；对电力系统中故障情况有所了解，掌握电力系统对称和简单不对称故障的分析、计算方法；了解电力系统静态、暂态稳定性的基本概念，并能对简单电力系统的稳定性进行分析。二、实验的地位、作用和目的实验是《电力系统暂态》课程的重要教学环节，通过实验，加深学生对课程内容的理解，掌握电力系统稳态分析的基本技能和实践操作能力。学生通过实际操作，从实验中观察到系统运行情况、故障现象和掌握正确处理的措施，加深对电力系统暂态及其相关的基础理论、基本知识的理解；掌握常用仪器和试验设备的使用方法，目的在于培养学生掌握基本的实验方法与操作技能。三、实验方式与基本要求1、由指导教师讲清实验的基本要求，实验所涉及到的硬件的使用和连接方法以及测试要求和注意事项。2、实验由演示型、和学生分组操作实验组成。学生完成实验并将实验结果交指导教师检查，符合要求后方可离开实验室。实验必须在学生掌握实验原理、了解实验要求的前提下，才能进入实验室，否则不能进行实验。培养学生学会根据实验目的，实验内容及实验设备拟定实验线路，选择所需仪表，确定实验步骤，测取所需数据，进行分析研究，验证所学理论，得出必要结论，从而完成实验报告。在整个实验过程中，必须集中精力，及时认真做好实验。以培养学生严肃认真的科学作风。四、报告与考核1、学生进行实验前，由指导教师点名并检查预习报告，预习报告符合要求方可实验。2、验后由指导教师验收，符合要求后学生方可离开实验室。学生应在实验报告中写出实验连接方法，分析实验结果。指导教师应根据学生动手能力及实验报告评定成绩五、设备及器材材料配置实验设备采用电力系统实验室各配电屏上进行。六、实验指导书及主要参考书教材：《电力系统暂态分析实验指导书》，自编主要参考书李光琦电力系统暂态分析（第二版）北京：中国电力出版社,2003夏道止.电力系统分析.北京.中国电力出版社,2003何仰赞温增银汪馥瑛周勤慧电力系统分析上、下.华中理工大学出版社,2005杨淑英.电力系统分析复习指导与习题精解.北京：中国电力出版社，2005七、实验项目与内容提要序号实验名称目的要求、内容提要（限20字）每组人数实验学时实验类型必做选做所在实验分室1电力系统三相短路实验三相对称短路、不对称短路22验证性必做电气工程实验室2单回路非全相运行实验一相断相、二项断相22验证性必做电气工程实验室3功率特性和功率极限