电力系统分析基础教案2006073021页

1、电力系统分析基础（双语） Fundamentals of Power System Analysis课程编号00200290总学时64总学分4先修课程电路理论电机学工程电磁场适合专业电气工程及其自动化所属院系部电气与电子工程学院所属教研室电力系统教研室目录第 1 讲 Chapter 1 Introduction1第 2 讲 Chapter 1 Introduction2第 3 讲 Chapter 1 Introduction3第 4 讲 Chapter 2 Fundamentals4第 5 讲 Chapter 2 Fundamentals5第 6 讲 Chapter 2 Fundamental

2、s6第 7 讲 Chapter 3 Power Transformers7第 8 讲 Chapter 3 Power Transformers8第 9 讲 Chapter 3 Power Transformers9第 10 讲 Chapter 3 Power Transformers10第 11 讲 Chapter 3 Power Transformers11第 12 讲 Chapter 4 Transmission Line Parameters12第 13 讲 Chapter 5 Transmission Line: Steady-State Operation13第 14 讲 Chapt

3、er 5 Transmission Line: Steady-State Operation14第 15 讲 Chapter 5 Transmission Line: Steady-State Operation15第 16 讲 Chapter 5 Transmission Line: Steady-State Operation16第 17 讲 Chapter 5 Transmission Line: Steady-State Operation17第 18 讲 Chapter 5 Transmission Line: Steady-State Operation18第 19 讲 Chapt

4、er 6 Power Flows19第 20 讲 Chapter 6 Power Flows20教案执笔：艾欣 刘诗圣教案审核：制定日期：2006-8-5第 1 讲 Chapter 1 Introduction一、 教学目标介绍电力系统形成和发展的历史；介绍电力系统的现状和未来；介绍电力系统的基本结构、主要设备、运行特点和基本要求等；介绍本课程的内容、基本要求等。二、 教学重点掌握电力系统的基本概念和学习方法。三、 教学难点适应双语教学。四、 教学内容和要点1、 电力系统的形成和发展简史2、 国内外电力系统的现状和未来的发展趋势3、 传统电能生成方式、新能源发电方式4、 基于SCADA/EMS

5、的能量管理系统5、 基于PMU/WAMS的广域相量测量系统6、 各种输电方式：交流输电、直流输电、FACTS、多相输电、变频输电、超导输电等7、 电能生产过程中的能量转换形式8、 电力系统、电力网的基本结构和主要设备9、 电气接线图和地理接线图10、 电力系统的基本特点11、 对电力系统生产的基本要求12、 电能质量13、 选择交流50(60)Hz的原因？五、 采用的教学方法和手段教学方法（如：讲述法、讨论法、实验法等）：讲述教学手段（如：挂图、模型、仪器、投影、幻灯等）：板书参考资料：清华大学精品课网站；华北电力大学精品课网站附件：教材；习题集；教学大纲；教学日历；学生名单；PW软件；ppt

6、课件第 2 讲 Chapter 1 Introduction六、 教学目标第一章的阅读和理解。七、 教学重点掌握电力系统的基本概念和学习方法。八、 教学难点适应双语教学。九、 教学内容和要点1 什么是“有备用结线”？什么是“无备用结线”？各有几种形式？2 我国电力系统中性点的运行方式是什么？3 什么是“消弧线圈”？作用原理是什么？4 什么是线路的经济输送功率和输送距离？567十、 采用的教学方法和手段教学方法（如：讲述法、讨论法、实验法等）：讲述教学手段（如：挂图、模型、仪器、投影、幻灯等）：板书参考资料：清华大学精品课网站；华北电力大学精品课网站附件：教材；习题集；教学大纲；教学日历；学生名

7、单；PW软件；ppt课件第 3 讲 Chapter 1 Introduction十一、 教学目标第一章的阅读和理解。十二、 教学重点掌握电力系统的基本概念和学习方法。十三、 教学难点适应双语教学。十四、 教学内容和要点1 这是第3次课，2006年8月29日2 继续讲第一章，这是第一章的最后一次课。3 发给学生一个意见本，及时了解学生对课程的意见。4 第4次课由刘诗圣教授主讲5十五、 采用的教学方法和手段教学方法（如：讲述法、讨论法、实验法等）：讲述教学手段（如：挂图、模型、仪器、投影、幻灯等）：板书参考资料：清华大学精品课网站；华北电力大学精品课网站附件：教材；习题集；教学大纲；教学日历；学生

8、名单；PW软件；ppt课件第 4 讲 Chapter 2 Fundamentals一、 教学目标Introduce the concept of phasor, instantaneous power in single-phase AC circuit, and complex power二、 教学重点Understand the basic concepts and fundamentals of mathematics that are used to represent single-phase and three-phase AC circuits. 三、 教学难点适应双语教学。四、

9、 教学内容和要点1. How to represent a steady state sinusoidal waveform?2. Phasor and its applications3. Instantaneous power and average power4. Power for different loads: resistive, capacitive, inductive, and general (RLC)5. Active and Reactive Power and their meanings6. Complex Power7. Definition of Power

10、absorption(consumption) and production(generation)8. Power Factor and Power Factor Angle五、 采用的教学方法和手段教学方法（如：讲述法、讨论法、实验法等）：讲述教学手段（如：挂图、模型、仪器、投影、幻灯等）：板书参考资料：清华大学精品课网站；华北电力大学精品课网站附件：教材；习题集；教学大纲；教学日历；学生名单；PW软件；ppt课件第 5 讲 Chapter 2 Fundamentals一、 教学目标Introduce the concept of network equations and Balance

11、d Three-Phase Circuits.二、 教学重点Understand how to build the admittance matrix. Familiarize with different voltage, current, and load definition for balanced three-phase AC circuits.三、 教学难点适应双语教学。四、 教学内容和要点1. How to build an admittance matrix for a given system?2. Balanced Three-Phase System and its de

12、finition3. Line to line and line to neutral voltage4. Line current and line to line current5. Y-connected and Delta-connected load6. Equivalent Line to neutral diagram五、 采用的教学方法和手段教学方法（如：讲述法、讨论法、实验法等）：讲述教学手段（如：挂图、模型、仪器、投影、幻灯等）：板书参考资料：清华大学精品课网站；华北电力大学精品课网站附件：教材；习题集；教学大纲；教学日历；学生名单；PW软件；ppt课件第 6 讲 Chap

13、ter 2 Fundamentals一、 教学目标Introduce the concept of instantaneous and complex power for balanced three-phase Circuits.二、 教学重点Understand and acquire the ability to analyze instantaneous and complex power for balanced three-phase generators, motors, and loads.三、 教学难点适应双语教学。四、 教学内容和要点1. Instantaneous pow

14、er for balanced three-phase generators2. Instantaneous power for balanced three-phase motors and impedance loads3. Complex power for balanced three-phase generators4. Complex power for balanced three-phase motors5. Complex power for balanced three-phase motors6. Complex power for balanced three-phas

15、e Y- and Delta-connected impedance load7. Advantage of balanced three-phase versus single-phase systems五、 采用的教学方法和手段教学方法（如：讲述法、讨论法、实验法等）：讲述教学手段（如：挂图、模型、仪器、投影、幻灯等）：板书参考资料：清华大学精品课网站；华北电力大学精品课网站附件：教材；习题集；教学大纲；教学日历；学生名单；PW软件；ppt课件第 7 讲 Chapter 3 Power Transformers一、 教学目标Introduce the concept of ideal tr

16、ansformer and Equivalent Circuit for Practical Transformer.二、 教学重点Understand the characteristics of ideal transformer and acquire the ability to understand, differentiate, and use the equivalent circuits of different form for practical transformer.三、 教学难点适应双语教学。四、 教学内容和要点1. The important attributes

17、of ideal transformers2. Voltage, current, and power relationship between primary and secondary windings of ideal transformer3. How to model non ideal aspects of practical transformers4. Different equivalent circuits for practical transformer, from the typical model to the simplest one5. How to deriv

18、e equivalent circuit of practical transformer from short circuit and open circuit tests五、 采用的教学方法和手段教学方法（如：讲述法、讨论法、实验法等）：讲述教学手段（如：挂图、模型、仪器、投影、幻灯等）：板书参考资料：清华大学精品课网站；华北电力大学精品课网站附件：教材；习题集；教学大纲；教学日历；学生名单；PW软件；ppt课件第 8 讲 Chapter 3 Power Transformers一、 教学目标Introduce the concept of Per Unit System, its app

19、lications and examples.二、 教学重点Understand the Per Unit System and how to use the Per Unit System through various examples.三、 教学难点适应双语教学。四、 教学内容和要点1. What is the Per Unit System?2. Why use the Per Unit System?3. How to select base values of the Per Unit System?4. How Per Unit System is used in the Ana

20、lysis of Power System?5. Examples of the Per Unit System五、 采用的教学方法和手段教学方法（如：讲述法、讨论法、实验法等）：讲述教学手段（如：挂图、模型、仪器、投影、幻灯等）：板书参考资料：清华大学精品课网站；华北电力大学精品课网站附件：教材；习题集；教学大纲；教学日历；学生名单；PW软件；ppt课件第 9 讲 Chapter 3 Power Transformers一、 教学目标Introduce the concept of Three Phase Transformer connections, its possible phase

21、 shift, and Per Unit Equivalent Circuit for two winding transformer.二、 教学重点Understand how three phase transformers are connected, possible phase shift caused by Y/Delta transformer, and Per Unit Equivalent Circuit for three phase transformer.三、 教学难点适应双语教学。四、 教学内容和要点1. Different connection possibilit

22、ies for three phase transformer2. Phase shift caused by Y/Delta three phase transformer3. The standard of labeling and connecting three phase transformer4. How to derive and use the Per Unit Equivalent Circuit for three phase transformer五、 采用的教学方法和手段教学方法（如：讲述法、讨论法、实验法等）：讲述教学手段（如：挂图、模型、仪器、投影、幻灯等）：板书参

23、考资料：清华大学精品课网站；华北电力大学精品课网站附件：教材；习题集；教学大纲；教学日历；学生名单；PW软件；ppt课件第 10 讲 Chapter 3 Power Transformers一、 教学目标Introduce the concept of Three Winding Transformers and Autotransformers.二、 教学重点Understand the basics of three winding transformer and autotransformer. Acquire the ability to develop the equivalent

24、circuit for three winding transformer and know the applications of autotransformers三、 教学难点适应双语教学。四、 教学内容和要点1. Why use three winding transformers?2. Tests that can yield equivalent circuit for three phase transformer.3. What is an autotransformer and its unique characteristics4. Applications of autot

25、ransformers五、 采用的教学方法和手段教学方法（如：讲述法、讨论法、实验法等）：讲述教学手段（如：挂图、模型、仪器、投影、幻灯等）：板书参考资料：清华大学精品课网站；华北电力大学精品课网站附件：教材；习题集；教学大纲；教学日历；学生名单；PW软件；ppt课件第 11 讲 Chapter 3 Power Transformers一、 教学目标Introduce the concept of Off Nominal Turn Ratio transformers and examples for transformers.二、 教学重点Understand the fundamental

26、s of off nominal turn ratio transformers, their usage, and applications. Explain various examples for transformer applications.三、 教学难点适应双语教学。四、 教学内容和要点1. What is off nominal turn ratio transformer?2. Why use an off nominal turn ratio transformer?3. Equivalent circuit for off nominal turn ratio trans

27、former4. Transformer examples五、 采用的教学方法和手段教学方法（如：讲述法、讨论法、实验法等）：讲述教学手段（如：挂图、模型、仪器、投影、幻灯等）：板书参考资料：清华大学精品课网站；华北电力大学精品课网站附件：教材；习题集；教学大纲；教学日历；学生名单；PW软件；ppt课件第 12 讲 Chapter 4 Transmission Line Parameters一、 教学目标Introduce the fundamentals of transmission line parameters: resistance, inductance, capacitance,

28、 their calculations and design considerations.二、 教学重点Understand transmission line circuit parameters: resistance, inductance, and capacitance. How design affects these circuit parameters?三、 教学难点适应双语教学。四、 教学内容和要点1. Design consideration of transmission line2. Resistance of conductor used in transmissi

29、on line3. Inductance calculation of transmission line with different designs4. capacitance calculation of transmission line with different designs五、 采用的教学方法和手段教学方法（如：讲述法、讨论法、实验法等）：讲述教学手段（如：挂图、模型、仪器、投影、幻灯等）：板书参考资料：清华大学精品课网站；华北电力大学精品课网站附件：教材；习题集；教学大纲；教学日历；学生名单；PW软件；ppt课件第 13 讲 Chapter 5 Transmission L

30、ine: Steady-State Operation一、 教学目标Introduce the ABCD network analytical method and differential equations for transmission lines.二、 教学重点Acquire the ability to use ABCD network analytical method for analyzing transmission line and understand the governing differential equations for transmission lines

31、.三、 教学难点适应双语教学。四、 教学内容和要点1. Steady State operation of transmission line2. ABCD network method and its applications on transmission lines3. Medium and short line approximation4. Differential equations that governs the operation of transmission lines五、 采用的教学方法和手段教学方法（如：讲述法、讨论法、实验法等）：讲述教学手段（如：挂图、模型、仪器、

32、投影、幻灯等）：板书参考资料：清华大学精品课网站；华北电力大学精品课网站附件：教材；习题集；教学大纲；教学日历；学生名单；PW软件；ppt课件第 14 讲 Chapter 5 Transmission Line: Steady-State Operation一、 教学目标Introduce the equivalent circuit for transmission lines and lossless line representations and critical concepts associated with lossless lines.二、 教学重点Acquire the ab

33、ility to use ABCD network analytical method for analyzing transmission line and understand the governing differential equations for transmission lines.三、 教学难点适应双语教学。四、 教学内容和要点1. Difference between equivalent and nominal circuit for transmission lines2. When equivalent circuit can be used?3. Equivale

34、nt circuit for long transmission line4. Surge impedance, ABCD parameters, Equivalent circuit, wavelength, surge impedance loading, and voltage profile of lossless lines.五、 采用的教学方法和手段教学方法（如：讲述法、讨论法、实验法等）：讲述教学手段（如：挂图、模型、仪器、投影、幻灯等）：板书参考资料：清华大学精品课网站；华北电力大学精品课网站附件：教材；习题集；教学大纲；教学日历；学生名单；PW软件；ppt课件第 15 讲 C

35、hapter 5 Transmission Line: Steady-State Operation一、 教学目标Introduce the concept of the maximum power flow and Line Loadability of transmission lines.二、 教学重点Acquire the understanding of the maximum power flow through a transmission lines and their Line loadability characteristics.三、 教学难点适应双语教学。四、 教学内容

36、和要点1. What is the maximum power flow through a transmission line?2. What is the line loadability?3. How design of transmission line is affected by the maximum power flow and line loadability?五、 采用的教学方法和手段教学方法（如：讲述法、讨论法、实验法等）：讲述教学手段（如：挂图、模型、仪器、投影、幻灯等）：板书参考资料：清华大学精品课网站；华北电力大学精品课网站附件：教材；习题集；教学大纲；教学日历；学

37、生名单；PW软件；ppt课件第 16 讲 Chapter 5 Transmission Line: Steady-State Operation一、 教学目标Introduce the techniques of reactive compensation for transmission lines.二、 教学重点Acquire the understanding of the need for reactive compensation, different ways to implement it for transmission lines, and examples.三、 教学难点适

38、应双语教学。四、 教学内容和要点1. Why we need to reactively compensate the transmission line?2. How to use shunt reactive compensation to improve transmission line voltage regulation?3. How to use series capacitive compensation to increase transmission line loadability?五、 采用的教学方法和手段教学方法（如：讲述法、讨论法、实验法等）：讲述教学手段（如：挂图

39、、模型、仪器、投影、幻灯等）：板书参考资料：清华大学精品课网站；华北电力大学精品课网站附件：教材；习题集；教学大纲；教学日历；学生名单；PW软件；ppt课件第 17 讲 Chapter 5 Transmission Line: Steady-State Operation六、 教学目标Introduce the techniques of reactive compensation for transmission lines.七、 教学重点Acquire the understanding of the need for reactive compensation, different wa

40、ys to implement it for transmission lines, and examples.八、 教学难点适应双语教学。九、 教学内容和要点5.5 Maximum Power Flow5.6 Line Loadability十、 采用的教学方法和手段教学方法（如：讲述法、讨论法、实验法等）：讲述教学手段（如：挂图、模型、仪器、投影、幻灯等）：板书参考资料：清华大学精品课网站；华北电力大学精品课网站附件：教材；习题集；教学大纲；教学日历；学生名单；PW软件；ppt课件第 18 讲 Chapter 5 Transmission Line: Steady-State Operation十一、 教学目标Introduce the techniques of reactive compensation for transmission lines.十二、 教学重点Acquire the understanding of the need for reactive compensation, different ways to implement it for transmission lines, and examples.十三、 教学难点适应双语教学。十四、 教学内容和要点5.7 Reacti