电力系统稳态分析教学方案.doc

电力系统稳态分析教学方案一、课程性质本课程既是电气工程及其自动化专业的一门重要的专业课，也是本专业其它后续专业课程的基础。能否很好地掌握本门课程所介绍的知识对于电气工程及其自动化专业的学生至关重要。二、本课程与其他课程的联系与配合本课程应在学生学完“电路”、“线性代数”、“电磁场”等基础课程，“电机学”学完“变压器”、“同步电机”的基础上讲授。本专业的后续专业课程为“电力系统暂态分析”、“电力系统继电保护原理”、“发电厂电气设备”、“电力系统自动装置原理”、“高电压技术”等。三、本课程的主要内容及教学要求本课程在介绍电力系统的基本知识的基础上，主要讨论电力系统稳态情况下的分析计算。具体教学要求如下：1、掌握电力系统的基本概念、电能生产的特点、对电力系统的基本要求、电力系统的电压等级、电力系统的接线方式、电力系统中性点的运行方式；了解形成联合电力系统的目的和意义；了解我国电力系统发展的趋势和能源政策。2、掌握电力系统各元件的数学模型及元件参数的计算方法；掌握电力系统等值电路的绘制；掌握有名值计算和标幺值计算两种情况下电力系统元件参数的计算方法。3、掌握电力系统潮流分布的概念、辐射形电力系统潮流分布的特点及其计算方法、两端供电网的潮流分布的特点及其计算方法；掌握电力系统潮流调控的目的及各种调控方法的原理。掌握复杂电力系统潮流的网络化简计算法和电力系统潮流的计算机算法（高斯塞德尔潮流计算法、牛顿拉夫逊计算法和P-Q分解法）。4、掌握电力系统有功功率与电力系统频率的关系；掌握电力系统负荷波动的分类以及电力系统频率波动的分类；了解电力系统有功优化的内容；掌握电力系统各类发电厂的特点及发电厂的合理组合；掌握电力系统有功负荷合理分配的目的和分配原则；掌握电力系统频率调整的方法及调频厂的选择原则。5、掌握电力系统无功功率与电力系统电压水平的关系；掌握电力系统无功电源最优分布的目的和最优分布原则；掌握电力系统无功最优补偿的目的和最优补偿原则；掌握电力系统的调压方式、常用的调压措施及其计算。四、学生情况分析及相应措施电力04级学生基础较好，高考成绩绝大部分在第一批本科录取控制分数线之上,但由于本门课程是本专业学生的第一门专业课，根据过去多年从事本门课程教学的经验，学生还不适应专业课教学课时少、信息量大的教学特点，学习起来有一定难度，如不能把握好教学过程的适当安排，则无法保证良好的教学效果，并将对后续课程的教学产生严重影响，对本专业的人才培养质量造成严重后果。基于上述情况，教学中主要应采取以下措施：1、循序渐进，逐渐引导学生适应专业课教学的特点。在课程教学安排中，前面部分适当放慢速度，然后逐渐加快。2、教学中注意向学生介绍专业课学习的方法，引导学生从理论分析的思维方式转变到工程应用的思维方式。五、本课程教学的重点和难点及相应的教学方法措施1、教学重点1）电力系统的概念、电能生产的特点、对电能生产的基本要求以及电力系统的接线方式、电压等级、中性点的运行方式、联合电力系统的优越性等（即教材第一章内容），除中性点的运行方式外，难度都不很大，但它是“电力工程及其自动化”专业学生了解本专业研究对象的开始，对学生今后专业课的学习具有至关重要的作用。2）电力系统元件的数学模型、各电力元件的参数计算以及电力系统等值电路的画法、有名制和标幺制计算中系统参数的计算等（即教材第二章内容）是电力系统所有分析计算的基础，学生能否正确掌握这些知识，不仅对于本门课程后续内容的学习而且对于其它后续专业课程的学习都至关重要。3）辐射形网络和两端供电网的潮流分布计算就实际工程而言，实用意义不大，讲授它的目的在于通过帮助学生建立有关电力系统潮流分布的基本概念，所以它也是本课程的教学重点。尤其是两端供电网和多电压等级环网的潮流分布以及电力系统潮流调控的目的和各种调控方法的原理等尤为重要。电力系统的计算机潮流计算是电力系统广泛采用的潮流计算方法，本部分内容的重点是讲清电力系统的基本数学模型节点电压方程以及电力系统潮流计算中节点电压方程的特点，介绍电力系统潮流计算中，节点电压方程的各种迭代计算方法（高斯塞德尔潮流计算法、牛顿拉夫逊计算法和P-Q分解法）的原理、计算公式和原理框图。（教材第三、第四章内容）4）良好的电能质量和提高电力系统运行的经济性是都是对电力系统运行的基本要求，衡量电能质量的主要指标之一就是频率，而能源消耗更是影响电力系统运行经济性的重要指标，所以电力系统的有功功率平衡与系统频率的关系、电力系统负荷波动及频率波动分类以及针对各类频率波动所采用的频率调整措施是本课程的重要内容之一；特别是电力系统频率的三次调整（有功优化）更关系到电力系统的经济运行应给予特别重视。5）电力系统的电压水平是衡量电能质量的指标之一，而无功电源的合理分布和无功的最优补偿又关系到电力系统的经济运行，所以电力系统无功功率平衡与系统电压水平的关系、电力系统无功电源的最优分布、无功电源的最优补偿以及各种调压措施的分析计算都是本门课程的教学重点。2、教学难点：本课程的教学难点主要有：1） 中性点的运行方式（第一章）。2） 变压器的形等值电路；（第二章）3） 多电压等级环网的循环功率的计算及其性质；（第三章）4） 电力系统潮流分布的调整控制；（第三章）5） 牛顿拉夫逊潮流计算法；（第四章）6） 水、火系统中有功负荷的最有分配以及水煤换算系数、允许耗水量与水煤换算系数的关系等（第五章）7） 电力系统无功电源最优分布、电力系统无功最优补偿的意义及原则；（第六章）8） 最小补偿容量计算（第六章）。3、重点、难点的处理措施1） 第一章的教学难点中性点的运行方式，可以通过在课堂上详细讲授，并附以例题的讲解和作业练习的方法解决。至于本章的教学重点可以通过适当布置作业的方法加强学生的理解和掌握。2） 第二章的主要困难是“电机学”教学进度赶不上，教学中除不可缺少的内容进行补充外，有些内容如发电机的等值电路只介绍稳态分析中所用的等值电路，至于发电机运行极限和暂态分析中所用的等值电路，在以后用到时再讲。此外关于变压器形等值电路的意义可以通过例题对比的方式进行讲授，至于其等值模型的建立则通过复习变压器的阻抗变换的特点等来加深学生的理解。并针对本章的教学重点布置输电线路的参数计算和等值电路绘制、各类变压器参数计算和等值电路绘制方面的习题来加深学生的理解和掌握。3） 对于第三章、第四章的教学难点多电压等级的循环功率的计算及其性质、牛顿拉夫逊潮流计算法等，前者可以通过讲解例题、组织课堂讨论解决，后者可以通过加强其数学基础的复习来解决；至于本部分的重点内容除在讲课中予以强调外，还可以通过适当布置作业和指定学生阅读相关的参考书等手段来加深学生的理解和掌握。4） 对于第五章的教学难点“水、火系统中有功负荷的最有分配以及水煤换算系数、允许耗水量与水煤换算系数的关系等”则只能通过加强课堂教学、组织课堂讨论的方法来加深学生的理解来解决，至于电力系统有功功率平衡与系统频率的关系，频率的一次调整和二次调整的方法等可以通过在实验室做相关实验和布置适当的作业来来加深理解和掌握。5） 对于第六章的教学难点电力系统无功电源最优分布、电力系统无功最优补偿的意义及原则和最小补偿容量计算；前者通过加强课堂讲授、组织课堂讨论解决，后者通过加强作业练习来帮助学生掌握。至于电力系统无功功率平衡与系统电压水平的关系、各种调压措施的效果分析等等可以通过实验来加深理解和掌握。六、教学手段本课程图表很少，即使用到的一些图也是很简单的等值电路和分析用的相量图，根据过去经验本课程不适合采用多媒体教学手段，常规教学手段更有利于学生掌握理解本课程内容（如分析用的相量图边讲边画就比画出后讲解效果好）。为加深学生对教材内容的理解，提高学生分析解决工程实际问题的能力，对于发电机的运行特性和电压调整安排两次实验课教学。 七、总课时与教学安排、总课时54学时，课内教学50学时，实验4学时。2、教学安排说明： 1、 教材：电力系统稳态分析（第二版） 东南大学 陈珩 北京 中国电力出版社 2000年2、 参考书：电力系统分析（第二版） 于永源 北京 中国电力出版社 2004年电力系统分析学习指导 徐 政 北京 机械工业出版社 2003年中性点非有效接地电网的运行 上海交通大学 李福寿 北京 水电出版社 1993年电力网及电力系统王新学 北京 水电出版社 1985年电力系统稳态计算