《电力系统基础》课程教学大纲

1、电力系统基础课程教学大纲课程名称：电力系统基础课程代码：ELEA3041英文名称：Electric Power System Basics课程性质：专业必修课程学分/学时：3学分/54学时(45+9)开课学期：第5学期适用专业：电气工程及其自动化先修课程：普通物理、工程电磁场、电机原理与电机拖动后续课程：供配电技术、电力系统与继电保护一、课程性质和教学目标（在人才培养中的地位与性质及主要内容，指明学生需掌握知识与能力及其应达到的水平）课程性质：本课程是电气工程及其自动化专业的必修专业课程。除了课程本身的目的和任务以外，它还是学习其它专业课的重要基础。教学目标：本课程的目的和任务是使学生了解电力

2、系统的组成和运行情况，掌握电力系统各主要元件的特性、数学模型和相互关系，学会电力系统分析和计算的基本原理和方法，为进一步研究电力系统分析和运行问题提供良好的基础，并使学生在电力系统方面的工程计算能力及分析和解决问题的能力得到训练和培养。本课程的具体教学目标如下：熟悉电力系统的有关基本概念，了解发电机和负荷的数学模型，培养学生将实际问题建成数学模型的能力。掌握电力系统稳态运行的潮流计算及计算方法；掌握电力系统电压调整、频率调整的方法和计算；了解电力系统静态、暂态稳定的基本概念及分析方法。培养学生利用所学知识进行电力系统建设方案的设计。掌握同步发电机及电力系统三相短路的分析和计算；掌握电力系统简单

3、不对称故障的分析计算。4掌握潮流计算的计算机算法编写、调试和验证。能够对一实际系统编写程序进行潮流计算，分析计算结果并选择最优方案。掌握线路和变压器中的电压降落、功率损耗的计算方法及应用；掌握电力系统无功补偿和电压调整措施的原理、特点和计算方法及应用。教学目标与毕业要求的对应关系：毕业要求指标点课程目标对应关系说明毕业要求1：工程知识1-3 掌握电路原理、电子技术的基础知识，具有强弱电系统电气分析和设计的能力教学目标1要求学生掌握电力系统的基本概念，了解基本参数的含义及数学模型，掌握根据实际问题建立数学模型的方法。教学目标2要求学生掌握电力系统稳态运行时潮流计算及计算方法，电压、频率调整方法，

4、会对电力系统运行状况进行分析。教学目标3要求学生掌握同步发电机及电力系统三相短路的分析和计算；掌握电力系统简单不对称故障的分析计算。会对电力系统短路故障进行分析计算。毕业要求2：问题分析2-3 能运用基本原理，分析一个复杂工程问题的影响因素、关键环节，并证实解决方案的合理性教学目标4要求学生利用所学知识完成电力系统课程设计，重点是利用潮流计算比较设计方案，进行短路计算，分组完成设计报告。二、课程教学内容及学时分配（含课程教学、自学、作业、讨论等内容和要求，指明重点内容和难点内容。重点内容：；难点内容：）电力系统的基本概念（3学时）（支撑教学目标1）1.1 电力系统概述1.2 电力系统运行的特点

5、和要求1.3 电力系统的接线方式和电压等级1.4 电力系统中性点的运行方式目标及要求：对电力系统的组成和生产过程、电力系统运行的特点和基本要求、负荷及其变化规律等有基本的了解。掌握电力系统接线方式和电压等级、中性点接地方式。了解我国电力工业及电力系统基本情况。电力网元件参数和等值电路（4学时）（支撑教学目标1）2.1 电力系统各元件的参数和数学模型2.2 简单电力系统的等值网络目标及要求：1）了解发电机和负荷的数学模型。2）掌握输电线路参数的计算方法和等值电路、变压器参数的计算方法和等值电路、多电压等级电力网络等值电路的形成和计算。3）掌握标幺值计算方法。简单电力系统的潮流分布计算（6学时）（

6、支撑教学目标2）电力线路运行状况的分析与计算变压器运行状况的分析与计算辐射形网的潮流分布计算环形网中的潮流分布计算电力网络的简化方法电力网络潮流的调整控制目标及要求：1）熟练掌握线路和变压器中的电压降落、功率损耗的计算方法。2）掌握电能损耗的计算方法。3）了解线路和变压器中有功功率与两端电压相位差及无功功率与电压之间存在密切关系的原理。4）掌握辐射形、环形、两端供电网中功率分布和电压分布的计算方法。5）熟练掌握线路和变压器中的电压降落、功率损耗的计算方法，掌握电能损耗的计算方法。6）了解环形电力网中功率强制分布的原理和方法。复杂电力系统潮流分布的计算机算法（8学时）（支撑教学目标2）4.1 潮

7、流计算的数学模型4.2 高斯-塞德尔法潮流计算4.3 牛顿-拉夫逊法潮流计算4.4 P-Q分解法潮流计算步骤目标及要求：1）掌握节点导纳矩阵的形成方法及特点、功率方程和节点分类。2）掌握牛顿-拉夫逊法潮流计算的基本原理、求解方法和计算程序框图。3）了解P-Q分解法潮流计算的基本原理和方法。电力系统的有功功率和频率调整（6学时）（支撑教学目标2）5.1 电力系统频率调整5.2 电力系统中有功功率负荷的优化和分配目标及要求：1）了解电力系统有功功率与频率之间的关系、有功功率平衡及备用容量要求的必要性,各类发电厂的运行特点和合理组合。2）解经济功率分布的基本原理和计算方法。掌握负荷和发电机的功-频静

8、态特性及其应用方法。3）掌握一次调频、二次调频和联络线调频的基本概念和计算方法。4）了解负荷-频率控制的基本原理。电力系统的无功功率和电压调整（6学时）（支撑教学目标2）6.1 电力系统无功功率的平衡6.2 电力系统中无功功率的最优分布6.3 电力系统的电压调整目标及要求：1）了解电力系统无功功率和电压之间的关系、无功功率平衡和备用容量要求的必要性、各种无功电源及其特点。2）了解电压管理和电压调整的必要性。3）熟练掌握电力系统无功补偿和电压调整措施的原理、特点和计算方法。4）了解无功功率最优分布的基本原理和方法。电力系统三相短路的分析与计算（6学时）（支撑教学目标3）7.1电力系统故障概述7.

9、2无限大功率电源供电的系统三相短路电流分析7.3电力系统三相短路的实用计算目标及要求：1）了解电力系统短路的种类和危害以及进行短路分析的目的和作用。2）了解无穷大电源的特点，掌握无穷大电源供电的电力系统三相短路电流分析和计算方法。3）掌握电力系统三相短路电流的实用计算方法。电力系统三相短路的分析与计算（6学时）（支撑教学目标3）8.1 对称分量法8.2 电力系统元件的序参数和等效电路8.3 不对称短路的分析与计算8.4 非全相运行的分析和计算8.5 不对称故障计算的计算机算法目标及要求：1）掌握各元件负序和零序参数的计算原理和方法以及各序序网的形成方法。2）熟练掌握电力系统简单不对称短路时故障

10、点和非故障点的电流、电压计算方法和分析过程以及各序电流和电压的向量图。9、实验一：潮流计算软件编写（6学时）（支撑教学目标4）9.1利用仿真软件设计潮流计算程序，对任意网络进行计算机潮流计算。9.2通过方案比较，确定电力系统的接线图。目标及要求：掌握牛顿-拉夫逊法潮流计算的基本原理、求解方法和计算程序框图。编写程序并用经典系统进行验证，程序无误后再用来进行实际系统的潮流计算，比较方案，确定系统接线方式。10、实验二：无功补偿和电压调整（3学时）（支撑教学目标4）10.1选定发电厂和变电所的接线图以及变压器型号及容量。10.2计算电力网的功率分布和电压，确定调压方式并选择调压设备。目标及要求：熟

11、练掌握线路和变压器中的电压降落、功率损耗的计算方法。2）熟练掌握电力系统无功补偿和电压调整措施的原理、特点和计算方法。3）掌握技术报告的撰写方法。三、教学方法在教学方式上，根据具体教学内容，综合运用课堂讲授、课堂讨论、课堂练习、发现学习法和自学指导法，通过引入问题和启发式教学，使学生更加明确教学内容的知识体系，引导学生主动学习，激发内在学习动机，提高课堂的积极性。在目前的实验教学条件基础上，及时采用课程设计法，强化所学知识的理解和运用，培养学生解决实际问题的能力。在课程设计教学过程中，引导学生发现问题，思考解决方案，为后续教学内容作铺垫。课程内容的逻辑性是非常强的。首先讲授电力系统的基本理论，

12、为后续的知识点讲授奠定理论基础；然后讲授电力系统模型及其参数；在此基础上，讲授潮流计算、有功-电压、无功-频率之间的关系；最后，讲授短路计算的方法（分为对称网络和非对称网络）。内容上层层递进。本课程是一门专业基础课，涉及大量理论知识和计算方法，教学方法运用相对单一，在课程教学中主要采用讲授法，在学习完所有课程内容后，分小组完成上机实验，目的是有效的让学生将所学知识点串联起来，起到复习和灵活应用的作用。在教学方法的实际执行过程中，每个教学环节都应具有明确的目的性。同时，以上教学方法需要根据教学过程中的实际效果、学生对知识点的掌握和应用情况不断改进。教学效果不好、学生对知识点理解程度不高时，应适当调整教学方法，或在讲授后续教学内容时，引导学生前后联系，结合前置难点内容进行讨论，强化知识掌握。在学生对知识掌握情况较好，系统性较好的情况下，适当提高教学内容或课程设计内容的难度，或增加发现学习法和自学指导法，设置具体应用问题，引导学生探索解决方案。四、考核及成绩评定方式考核方式：闭卷笔试，期中考试及作业，实验报告成绩评定方式：笔试成绩70%，平时成绩15%，实验报告15%五、教材及参考书目教材：