电力系统分析(三大)

课程发展历史沿革“电力系统分析”课程是电气工程及其自动化专业的学位课程，也是电力类相关专业的主要课程。本课程具有很强的理论性和较强的实践性，注重理论与实践的密切结合。通过该课程的学习，培养学生的电力系统规划、设计、运行与运营的背景知识，同时也是学习后续专业课程的基础。我校自1988年开设电力系统及其自动化专业以来，“电力系统分析”就是本专业的重点课程。第一期教材选用的是华中科技大学何仰赞教授编写的《电力系统分析》上、下册，全国优秀教材。为了适应专业发展的需要，后来选用中国电力出版社出版的由东南大学陈珩老师编写的《电力系统稳态分析》，和西安交通大学李光琦老师编写《电力系统暂态分析》教材。目前选用的是《电力系统分析》，夏道止，中国电力出版社，普通高等教育“十五”国家级规划教材，2008年9月（第二版）。由于课程的重要性，自从开设本课程以来，我们一直配备本学科的骨干教师担任该课的教学工作，选用全国优秀教材。进入90年代，本课程的建设驶入了快速发展的轨道，并形成了重视教学改革、狠抓教学质量的优良传统，经历了从学校重点课程→校级优质课程→校级精品课程→省级精品课程的建设。在教学观念、教师队伍、教学内容、教学方法、教学手段、实验教学等方面进行了全面改革研究与实践，并取得较好的教学效果，为本专业其他课程的建设起到了示范作用。2003年，我校“电气工程及其自动化”专业立项为湖北省品牌专业建设项目，以此为契机，我们将《电力系统分析》课程建设融入到品牌专业建设之中，对课程的理论教学内容和实践建学内容进行了改革，将实践教学分为课程实验和综合实验两大部分，课程实验重在课程基本理论的验证和提高学生对于基本理论的理解和运用能力，综合实验重在以《电力系统分析》课程内容为纽带，进行综合设计性、操作性实验，提高学生综合运用专业知识的能力和综合实践能力。在原有部级重点实验室“水电站仿真实验室”的基础上，进一步建设了“电力系统综合设计实验室”、“电力系统综合自动化实验室”、“电力系统继电保护综合实验室”，为本课程的课程实验和综合实验提供了先进的实验环境。2008年，本专业被批准为湖北省品牌专业和国家特色专业建设点，《电力系统分析》课程建设发挥了重要作用。课程内容设计一、本课程在专业培养目标中的定位与课程目标二、知识模块顺序及其对应的学时三、课程的经典与现代内容、重点与难点内容的处理四、科研及教研成果引入教学五、课程教学大纲六、课程考试大纲一、本课程在专业培养目标中的定位与课程目标1、学校的办学定位、人才培养目标和生源情况（1）三峡大学的办学定位是:建设全国一流省属综合性大学。（2）人才培养目标是：培养德智体美全面发展，知识、能力、素质协调进步，具有广泛社会适应性和市场竞争力，面向经济建设和社会发展第一线的高素质、强能力的应用型专业人才。（3）生源情况：学校面向全国招生，近年来各专业录取线至少高于各省属二批本科录取分数线10分以上，第一志愿录取率100％，录取比例在1：1.2以上。电气工程及其自动化等特色专业录取线高于各省属二批本科录取分数线20分以上，录取比例1：10。2、本课程在专业培养中的定位与课程目标专业及课程背景：我校电气工程及其自动化专业是湖北省品牌专业和国家特色专业建设点。多年来，本专业以社会需求为导向，以水电为特色，以“高素质、强能力、应用型”为目标，进行了系统的电气工程及其自动化专业水电特色本科应用型人才培养模式改革与实践，在教师队伍、人才培养方案、专业课程体系、实践教学体系、专业教学条件、学生社会实践及课外科技活动等方面进行了全面建设，提高了人才培养质量。本专业培养的学生既能就业于电力工业主战场，也能服务其它行业的相关电气工程领域，享有良好的社会声誉，就业率始终保持在96%以上。课程建设是专业建设的核心内容。近五年来，我们以电力工业的发展需求为导向，以精品课程建设为龙头，以“高素质、强能力、应用型”为人才培养目标，进行了系统的专业课程体系建设，其中《电力系统分析》、《电子技术基础》和《电路》三门专业基础课程被批准为湖北省精品课程。《电力系统分析》课程重点解决了教学改革观念、教学内容、实践教学、教学方法及教学手段改革等4个关键问题。其中，实践教学改革体现了本课程建设的鲜明特色。《电力系统分析》在电气工程及其自动化专业的专业基础课与专业课之间架起一座重要的桥梁，起到承上启下的作用，它本身是一门专业基础课，又具备专业课的性质。因而，本课程教学质量的好坏，直接影响到后续专业课的教学。本课程的教学目标：（1）通过本课程的学习，使学生系统地获得电力系统规划、设计、运行与运营所必备的电力系统计算、电力系统运行调整与控制的基本知识。包括电力系统基本元件模型的建立、电力系统潮流计算、电力系统短路计算、电力系统稳定计算、电力系统有功功率与频率调整、电力系统无功功率与电压调整、电力系统经济运行基本理论等。（2）培养学生的工程意识和工程应用能力。从本课程开始，学生正式开始接受电力工业建设与运营的基础理论与实践知识。首先需要解决工程课程的学习方法问题，二是培养工程思想方法问题。关键在于工科课程的理论与实践的紧密结合，解决的是工程实际问题。引导学生注意自己的角色模拟或角色转换，把自己置身于工程实际之中，想象自己是工程师，如何分析解决实际问题。把理论的严密性和工程的规范实用性等结合起来，培养工程思维方法。这也是后续专业课学习所必须具备的学习方法和思维方法。（3）提高学生的综合素质和创新能力。人才的培养目标必须通过每一个教学环节来具体实现。在电力系统分析课程中，通过知识点的来龙去脉，介绍我们的前辈和现代工程技术人员所做的艰辛和富于创造性的努力，激发学生的使命感和创造性的学习热情，通过理论与实践教学的各个环节，在教学过程中不断地积累和提高学生的综合素质和创新能力。二、知识模块顺序及对应的学时《电力系统分析》课程的知识体系在大的层次上可分为电力系统稳态分析和电力系统暂态分析。如下表所示，在第二层次上可进一步分为若干个模块。表《电力系统分析》知识模块顺序及对应的学时模块层次一模块层次二学时讲授学时实验学时课程介绍课程特点，课程体系，学习方法等2电力系统稳态分析电力系统元件模型88电力系统潮流计算10122电力系统有功与频率调整66电力系统无功与电压调整66电力系统经济运行基础66电力系统暂态分析电力系统同步电机模型66电力系统对称短路计算66电力系统不对称短路计算10102电力系统静态稳定计算882电力系统暂态稳定计算442其中，表格中模块从上到下的顺序为教学执行顺序，讲授学时包含习题课学时，由授课教师在课程教学进度表中具体安排并执行。说明：课堂教学72学时，实验教学8学时。综合实验单列，专门开设综合实验课：电力系统综合自动化实验1周，电力系统继电保护综合实验1周，水电站仿真培训实验1周。三、课程的经典与现代内容、重点与难点内容及处理1、经典与现代内容的处理《电力系统分析》内容既要反映电力系统设计、运行与控制的基础知识，也要反映现代电力工业的发展现状及电气工程学科发展趋势中所涉及的关键技术、设备、运营体制等基本内容，对于这部分内容的处理是进行《电力系统分析》课程内容改革的关键所在。经过研究与探索，针对不同内容，我们采用了两种处理方式：直接法和间接法。直接法是将已经淘汰的内容直接从教学大纲中剔除，将现代新出现的基本内容直接引入到教学内容之中；间接法则是将过时的内容减少其教学学时，调整其在整个知识体系中的位置，或在相关内容教学作适当引申、扩展。作为现代电力系统中要处理的这方面的问题主要包括：1）剔除原有电力系统短路电流的手算方法，而将其中有关电力网络等值的概念作适当介绍。2）电力市场运行机制的推广对电力系统教学内容的影响有：电力系统潮流计算的用途除了传统的规划、设计、调度外，还应涉及到网损的追踪计算，电力系统潮流控制的概念等；同时应适当介绍现代配网潮流计算的特点。3）现代电力电子技术（如FACTS装置）的应用：潮流控制，系统稳定性能的改善，电压及无功控制等；4）电力市场及大区电网互联：电力系统频率过程及其调整控制方式，电网互联后联络线潮流特点、系统的频率稳定特点等。在实施过程中，以国家优秀教材为蓝本，以我们对新旧内容的处理方法为指导，制定《电力系统分析》的教学大纲，教学过程中，进行相关内容的调整。这种调整每年进行一次，以便及时跟上电力工业的发展步伐。2、重点与难点内容的处理1）《电力系统分析》课程的重点内容（1）电力系统潮流概念及基本计算；（2）电力系统短路计算的序量法；（3）电力系统稳定概念及简单计算；（4）电力系统频率调整基本原理；（5）电力系统电压调整基本原理。2）《电力系统分析》课程的难点内容（1）电力系统潮流概念及建模过程；（2）同步电机模型；（3）电力系统不对称短路计算的序网形成；（4）电力系统频率过程及其调整；（5）电力系统稳定概念。3）处理办法：针对本课程涉及内容广、学时有限、理论性与实践性强的特点，对于应用型人才的培养我们从以下几个方面解决本课程的重点、难点问题。（1）重点内容是本课程必须掌握的内容，教学过程中要精讲、细讲，重在突出基本概念、基本原理。（2）难点内容的处理有两种方式。既是难点又是重点的内容，强调基本概念和原理。是难点但不是重点地内容，以够用为度。（3）教学方法。重、难点的处理，关键在对于不同的问题采用不同的教学方法。我们主要采用启发式教学方法，精心设计各种教学案例，科学提出启发线索，逐步引导，高效率解决问题。重视对学生的电气工程思维方法的训练。四、科研及教学研究成果引入教学1、科研成果引入教学：1）水电站仿真（部级）重点实验室：本专业教师经过多年的努力，建成了国家电力公司部级重点实验室建设项目，同时也是“211”工程建设项目“水电站仿真实验室”，实现了面向“全站、全范围、全过程”的水电站生产过程仿真，再现了水电站的正常运行、异常运行和事故工况下的水电站动态过程，提供了与真实水电站中央控制室相似的操作环境。该成果于2000年通过部级验收，达到国内领先水平，是我校“电气工程及其自动化专业”教师、学生的科研和实践环境。2）电力系统综合分析程序:将中国电力科学研究院研发的大型电力系统综合分析程序(PSASP)引入到《电力系统分析》的课程实验、课程设计、毕业设计的教学环节中。3）先进的电力系统综合自动化实验装置：引入武汉华大电自公司研发的PS-5G电力系统微机监控试验台一台及WDT-III电力系统综合自动化教学试验系统三套，建成了本专业的电力系统综合自动化实验室，是本专业教师和学生的学习和研究环境。4）先进的现场实习环境：我校与三峡电厂、葛洲坝电厂、清江电厂等大型水电站签订了长期合作协议，将这些电厂作为我校学生的专业实习基地。在这些电厂，特别是世界第一大水电站三峡电站具有先进的设备、先进的管理等，是学生接触新技术、新设备、新的管理理念的良好场所。2、教研成果应用于教学1）湖北省高等学校教学成果一等奖：湖北省省级教学研究成果“水电站仿真培训实验教学体系研究与实践”，于2004年6月通过省级鉴定，鉴定委员会认为该成果达到国内领先水平，并获得2005年湖北省高等学校教学成果一等奖。在该项目的建设成果中，重点体现了《电力系统分析》课程内容在水电站及其连接电网系统中的应用，如水电站的出力调节、频率控制、故障及保护、稳定与控制等都是《电力系统分析》课程的核心内容。2）三峡大学教学成果一等奖：湖北省教学研究项目“电气工程及其自动化品牌专业建设的研究与实践”获得2008年三峡大学教学成果一等奖，并推荐申报省教学成果一等奖。该成果中系统地研究并实践了省品牌专业的人才培养模式、人才培养目标、人才培养方案、课程建设、实践教学体系等，取得了良好的教学效果。3）2008年本专业被批准为湖北省品牌专业和国家特色专业建设点：省品牌专业和国家特色专业建设中，以精品课程建设为龙头，带动整个专业课程体系建设，并对其他专业课程建设具有良好的示范辐射作用。五、《电力系统分析》课程教学大纲课程名称：电力系统分析课程编号：CN101130A学——分：5总_学_时：80适用专业：电气工程及其