《电力系统自动化A》教学大纲

《电力系统自动化A》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：05153101课程性质：专业选修课学分：3学分学时：48学时（理论44学时，实验4学时）先修课程：自动控制原理、电力系统分析、发电厂电气部分后续课程：无适用专业：电气工程及其自动化开课单位：电气工程与自动化学院一、课程说明《电力系统自动化》是电气工程及其自动化专业的一门专业选修课。本课程主要讲授发电机自动并网、发电机自动励磁、发电厂自动调频、电网调度自动化、配电网自动化、变电站自动化等电力系统常用自动化设备的工作原理、运行特性，为以后从事相关技术工作打下必要的基础。本课程注重基本理论知识的深入学习，掌握主要电力自动化设备的运行机理，为学生从事电力系统自动控制装置的安装、调试、运行、维护提供知识和技术支撑；培养运用理论知识解决生产实际中问题的能力，为设计、研发电力系统自动控制装置和解决电力系统复杂运行工程问题奠定基础。二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：掌握电力系统常用自动化设备的构成、工作原理、性能及运行特性。课程目标2：使学生具备一定电力系统自动化设备的设计、运行、维护、安装、调试能力，以及综合运用专业技术知识解决实际工程技术问题的能力。课程目标3：培养学生具有学习能力、实践能力、创新能力及团队精神，具有使学生明确电力系统自动化设备对电网供电安全所肩负的重大责任，从而增强其责任感，培养其严谨细致的工作作风和吃苦耐劳的工作精神，使其具有工程技术人员的素质修养。三、课程目标与毕业要求《电力系统自动化》课程教学目标对电气工程及其自动化专业毕业要求的支撑见表1。表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑强度1.工程知识1.4能够将电气工程及其自动化专业知识用于复杂电气工程问题解决方案的比较与优化。课程目标1：掌握电力系统常用自动化设备的构成、工作原理、性能及运行特性。课程目标2：使学生具备一定电力系统自动化设备的设计、运行、维护、安装、调试能力，以及综合运用专业技术知识解决实际工程技术问题的能力。M2.问题分析2.2能够运用数学、自然科学和工程科学的基本原理，分析并表达复杂电气工程问题的特性，获得多种解决方案。课程目标2：使学生具备一定电力系统自动化设备的设计、运行、维护、安装、调试能力，以及综合运用专业技术知识解决实际工程技术问题的能力。课程目标3：培养学生具有学习能力、实践能力、创新能力及团队精神，具有使学生明确电力系统自动化设备对电网供电安全所肩负的重大责任，从而增强其责任感，培养其严谨细致的工作作风和吃苦耐劳的工作精神，使其具有工程技术人员的素质修养。H4.研究4.1能够对电气工程相关的物理现象、系统特性进行研究和实验验证。课程目标2：使学生具备一定电力系统自动化设备的设计、运行、维护、安装、调试能力，以及综合运用专业技术知识解决实际工程技术问题的能力。课程目标3：培养学生具有学习能力、实践能力、创新能力及团队精神，具有使学生明确电力系统自动化设备对电网供电安全所肩负的重大责任，从而增强其责任感，培养其严谨细致的工作作风和吃苦耐劳的工作精神，使其具有工程技术人员的素质修养。M注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配1.理论部分理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点理论学时实验学时对应的课程目标1.电力系统自动装置和系统的软硬件原理1.1电力系统自动化发展1.2电力系统自动装置和系统的设计方法及电磁兼容1.3电力系统自动装置和系统的硬件原理1.4电力系统自动装置和系统的软件算法原理教学要求：使学生了解电力系统自动装置和系统的设计方法及电磁兼容；使学生理解电力系统自动装置和系统的硬件原理；使学生理解电力系统自动装置和系统的软件算法原理。重点：自动装置和系统的硬件原理、软件算法原理。难点：自动装置和系统的硬件原理、软件算法原理。41、2、32.同步发电机的自动准同期并列2.1并列操作的概念及分类2.2准同期并列的基本原理2.3微机型自动准同期装置2.4电网之间的准同期并列教学要求：使学生熟练掌握准同期并列的基本原理；掌握恒定越前时间并列装置；熟系数字式并列装置原理。重点：自动准同期装置的工作原理和参数整定。难点：自动准同期装置参数整定计算；恒定越前时间并列装置原理。621、2、33.同步发电机励磁控制系统及特性分析3.1概述3.2同步发电机的励磁控制系统3.3励磁调节器3.4同步发电转子磁场的强励与灭磁3.5励磁控制系统的调节特性3.6励磁控制系统稳定性3.7低频振荡与电力系统稳定器（PSS）教学要求：使学生掌握同步发电机励磁系统；使学生掌握励磁系统中转子磁场的建立和灭磁过程；使学生熟练掌握励磁调节器原理；使学生了解励磁系统稳定器、电力系统稳定器的作用和工作原理；使学生了解电力系统稳定器重点：同步发电机励磁系统；励磁调节器原理。难点：励磁系统稳定器。81、2、34.电力系统频率及有功功率的自动调节与控制4.1电力系统的频率特性4.2调速器及频率调节特性4.3电力系统调频与自动发电控制4.4电力系统自动低频减载教学要求：使学生掌握电力系统频率特性；掌握调频与调频方程式；熟系电力系统的经济负荷分配和自动调频；掌握电力系统低频减载。重点：电力系统频率特性和自动调频；电力系统低频减载。难点：电力系统自动调频。621、2、35.变电站综合自动化5.1变电站综合自动化的概念5.2变电站综合自动化系统的功能5.3变电站综合自动化的结构形式5.4变电站电压、无功综合控制子系统5.5变电站备用电源自动投入装置5.6变电站故障录波装置5.7自动调谐消弧线圈控制装置5.8小电流接地故障选线装置5.9变电站综合自动化设计实例教学要求：使学生理解变电所综合自动化结构、形式、功能；使学生理解变电站无功电压控制的原理；了解自动调谐消弧线圈控制装置与小电流接地故障选线装置；了解变电站综合自动化设计。重点：变电所综合自动化结构；无功电压控制原理。难点：小电流接地选线。61、2、36.电力系统调度自动化6.1概述6.2电力系统调度自动化系统6.3电力系统网络拓扑分析6.4电力系统状态估计6.5电力系统静态安全分析教学要求：使学生理解远方终端RTU概念；了解数据通信的通信规约；了解调度中心的计算机系统；理解自动发电控制原理；了解电力系统状态估计。重点：电力系统调度自动化系统。难点：电力系统状态估计。41、2、37.配电网自动化系统与远程抄表计费系统7.1配电网自动化系统7.2配电网自动化系统的组成7.3配电网自动化系统的通信方式7.4配电网故障定位及隔离技术7.5配电网自动化系统实例7.6远程自动抄表计费系统和负荷控制教学要求：使学生熟系配电网自动化系统功能和结构；掌握配电网故障定位及隔离技术；了解远程自动抄表计费系统和负荷控制；了解配电网自动化系统设计。重点：配电网故障定位及隔离技术。难点：配电网故障定位及隔离技术。61、2、39.智能电网与智能变电站9.1智能电网9.2智能变电站9.3IEC61850标准9.4智能一次设备教学要求：使学生了解变智能电网和解智能变电站的概念。重点：智能变电站结构。41、2、3合计4442.实验部分实验部分的教学内容、基本要求与学时分配见表3。表3实验项目、实验内容与学时实验项目实验内容和要求实验学时对应的课程目标1.发电机并网实验实验内容：发电机频率、电压调节；发电机的并网操作。实验要求：理解发电机的电压与励磁调节、转速与频率调节的关系，并通过手动并网装置熟系发电机并网过程。222.电力系统频率调节仿真实验实验内容：电力系统频率调节实验。实验要求：理解一次调频和二次调频的工原理，加深学生对系统频率和有功功率平衡之间的密切关系的理解。22合计44五、教学方法及手段本课程以课堂讲授为主，结合讨论、案例、视频资源、实验、在线课程等教学手段完成课程教学任务和相关能力的培养。使学生比较全面地掌握电力系统自动化设备的基本工作原理、调试方法以及装置的设计方法，并且学习自动化设备对电力系统运行影响的分析方法，为设计、研发电力系统自动控制装置，解决电力系统复杂运行工程问题奠定基础。在实验教学环节中，通过启发式教学、讨论式教学培养学生电力系统自动化设备的基本理论、基本知识和基本技能。培养学生自主学习能力、实际动手能力，激发学生的创新思维。六、课程资源1.推荐教材：（1）李岩松.电力系统自动化(第一版)[M].北京:中国电力出版社,2014.2.参考书：（1）王葵.电力系统自动化(第三版)[M].北京:中国电力出版社,2012.（2）张恒旭.电力系统自动化[M].北京:中国电力出版社,2012.（3）杨冠城.电力系统自动装置(第六版)[M].北京:中国电力出版社,2021.3.期刊：（1）电力系统自动化,国电自动化研究院主办（2）电力自动化设备,南京电力自动化研究所有限公司主办（3）电网技术,国家电网公司主办（4）IEEETransactionsonIndustrialElectronics,US（5）IEEETransactionsonPowerElectronics,US4.网络资源：（1）华北电力大学中国大学慕课在线开放课程《电力系统自动化》./course/NCEPU-1205936803.（2）上海交通大学中国大学慕课在线开放课程《电力系统自动化》./course/SJTU-1206044801?from=searchPage.（3）太原理工大学大型发电机励磁虚拟仿真实验./vlab/dxfdj.html.七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩和期末考核成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表4。表4课程考核对课程目标的支撑考核环节占比考核/评价细则课程目标123过程性考核阶段测试10（1）根据阶段测试情况进行考核，满分100分；（2）以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√55线上课程10（1）根据线上课程完成情况进行考核，满分100分；（2）以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√433实验10（1）根据每个实验的实验操作完成情况和实验报告质量单独评分，满分100分；（2）每次实验单独评分，取各次实验成绩的平均值作为此环节的最终成绩；（3）以实验成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√10作业10（1）主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程度，满分100分；（2）每次作业单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩；（3）以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√442期末考核60（1）卷面成绩100分，以卷面成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。（2）主要考核同步发电机的自动准同期并列、同步发电机励磁控制系统及特性分析、电力系统频率及有功功率的自动调节与控制、变电站综合自动化、配电网自动化系统等内容。（3）考试题型为：选择题、填空题、判断题、简答题和综合计算题等。√√√252510合计：100分384715八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以线上课程、阶段测试、实验、作业、期末考试等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：考核总成绩由期末考试成绩和过程性考核成绩组成。其中：期末考试成绩为100分（权重60%），试题类型为选择题、填空题、判断题、简答题和综合计算题等类型，试卷中基本知识、基本理论、基本技能的试题分值不超过50%，计算题、综合分析题不低于50%；课堂活动、阶段测试、实验、作业等过程性考核成绩为100分（权重40%）；期末考试和过程性考核分值分配应与教学大纲各章节的学时基本成比例。2.过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表5。表5过程性考核方式评价标准考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60课堂活动25全部完成课堂任务，积极参与课堂活动。较好完成课堂任务，参与课堂活动较积极。基本完成课堂任务，能够参与课堂活动。勉强完成课堂任务，参与课堂活动不够积极。不能完成课堂任务，很少参与课堂活动。阶段测试25取阶段测试的平均值。取阶段测试的平均值。取阶段测试的平均值。取阶段测试的平均值。取阶段测试的平均值。作业25作业完整，思路清晰，准确率大于90%，字迹工整。作业完整，准确率大于80%，字迹工整。不交作业2次以内，准确率大于70%。不交作业