电力系统暂态分析教学实施方案_实践教学项目实施方案

2020-02-29 实施方案下载本文

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电力系统暂态分析教学实施方案

一、课程名称、属性、学时及考核方式

1、课程名称：电力系统稳态分析

2、课程属性及类别：专业课，必修

3、先修及后续课程：

先修课程：“电路”、“线性代数”、“电磁场”、“电机学”“电力系统稳态分析”。后续专业课程： “电力系统继电保护原理”、“电力系统自动装置原理”、“高电压技术”。同期开设课程：“发电厂电气主系统”。…………

4、学时数：64，其中理论课时58学时，实验6学时。

5、考核方式：考试

二、教学目标

本课程在“电力系统稳态分析”内容的基础上基本知识的基础上，主要讨论电力系统故障的分析计算和电力系统的稳定性问题。具体教学目标如下：

1、掌握电力系统故障的基本知识；掌握无限大功率电源三相短路的特点及其分析计算方法。

2、掌握同步发电机三相短路的特点和短路电流的近似分析计算；掌握同步发电机的基本方程、参数及等值电路。

3、掌握电力系统三相短路实用计算（短路电流周期分量初始值计算；用运算曲线求任意时刻短路电流周期分量；转移阻抗及其求法；计算机计算复杂系统短路电流交流初值原理）。

4、掌握对称分量法及其在不对称故障分析中的应用；掌握电力系统各元件的序阻抗及等值电路；掌握电力系统零序网络的绘制方法。

5、掌握各种不对称故障的分析计算（不对称短路时故障处的短路电流和电压分析计算；不对称短路时非故障处的电流和电压的分析计算；非全相运行分析）。

6、掌握电力系统稳定性的概念和各元件机电特性

7、建立电力系统静态稳定性的概念；掌握简单电力系统静态稳定性的实用判据；掌握利用小干扰法分析简单电力系统静态稳定性的方法步骤；了解提高系统静态稳定性的方法措施。

8、建立电力系统暂态稳定性的概念；掌握简单电力系统暂态稳定性的分析计算方法—等面积定则及其应用；了解电力系统提高暂态稳性的方法措施。

三、授课对象及其基本情况

本课程授课对象为电气工程及其自动化2005级3、4、6班学生组成的教学班。

理论上讲，电力05级学生入学高考成绩绝大部分在第一批本科录取控制分数线之上，基础应该普遍较好，但根据上学期“电力系统稳态分析”课程的教学与考试情况来看，由于来源地录取分数线的巨大差异（如来自北京地区和偏远地区的学生）和学生进校后前两年学习态度的差异，学生中存在两极分化情况，个别学生基础非常差，为保证这部分学生能够掌握本课程的基本内容，达到本课程的教学目标，同时又保证基础好的学生有东西可学，教学中拟采取以下措施，一是合理组织教学内容，教学中坚持深入浅出的原则，首先讲清有关的基本概念和基本的分析计算方法，确保基础较差的学生听的懂，然后在此基础上作进一步分析和引导以满足基础较好的学生的学习需求。二是在加强对基础较差学生的辅导；三是对基础较好的学生适当布置阅读一些相关文献，以扩大他（她）们的知识面和掌握知识的深度。

四、授课内容及课时安排及重点难点处理

1、总体安排：理论讲授58学时、实验6学时

理论课安排8个单元，各单元学时分配如表1：

2、各章节主要内容及重点难点分析

绪论

主要内容：电力系统运行状态；决定电力系统运行状态的因素；运行状态分类及各种运行状态的特点、不同运行状态的分析计算原则。教学重点：不同运行状态的分析计算原则。

第一章电力系统故障分析的基本知识

主要内容：电力系统的故障类型及其危害；无限大功率电源的概念及其特点；无限大功率电源三相短路时的短路电流及其分量；短路电流周期分量取得最大值的条件；短路冲击电流及其计算；短路电流最大有效值及其计算。

教学重点：无限大功率电源供电情况下三相短路电流表达式；短路冲击电流及其计算；短路电流最大有效值及其计算。

教学难点：三相短路电流表达式。

第二章同步发电机突然三相短路分析

主要内容：同步发电机三相短路时的内部电磁过程；同步发电机机端三相短路时定子电流和转子电流中的各种分量；同步发电机的次暂态参数、暂态参数和稳态参数及等值电路；同步发电机的原始方程、派克变换及同步发电机的基本方程、利用同步发电机基本方程分析同步发电机故障的方法步骤。

教学重点：同步发电机三相短路时的内部电磁过程；同步发电机机端三相短路时定子电流和转子电流中的各种分量；同步发电机的次暂态参数、暂态参数和稳态参数及等值电路；派克变换、同步发电机的基本方程及利用基本方程分析同步发电机故障的方法步骤。

教学难点：同步发电机机端三相短路时的短路电流的定性分析；机端三相短路时定子绕组、转子绕组中的电流分量及其对应关系；同步发电机的电抗、电动势及其相量图和等值电路；paik变换及同步发电机的基本方程。

第三章电力系统三相短路的实用计算

主要内容：电力系统三相短路实用计算的内容及目的；短路电流周期分量起始有效值实用计算；运算曲线法计算短路电流周期分量有效值；三相短路周期分量有效值的计算机计算的原理。

教学重点：短路电流周期分量起始有效值实用计算；运算曲线法计算短路电流周期分量有效值。

教学难点：运算曲线。

第四章对称分量法及电力系统元件的各序参数和等值电路

主要内容：对称分量法；三序等值网络；序阻抗的概念；电力系统各元件的各序阻抗和各序等值电路；电力系统三序网络的构成及绘制。教学重点：对称分量法、变压器和输电线路的序阻抗、零序网络的绘制。教学难点：变压器和输电线路的零序参数和零序等值电路；电力系统的零序网络的绘制。

第五章不对称故障的分析计算

主要内容：不对称短路的分析计算方法（解析法、复合序网法）；各种不对称短路时故障处电流和电压的分析计算；不对称短路时非故障处电流电压的计算；正序增广网络及其应用；非全相运行的分析计算。

教学重点：不对称短路的分析计算方法、各种不对称短路情况下的边界条件方程和复合序网、各序分量经变压器后的相位变化、正序增广网络的应用。

教学难点：利用叠加原理分析电力系统的非全相运行。

第六章电力系统稳定性概述和各元件的机电特性

主要内容：电力系统稳定性的概念；分析电力系统稳定性的原则；电力系统元件的机电特性及状态方程。

教学重点：电力系统稳定性的概念、同步发电机转子运动方程、同步发电机的功角特性方程、励磁系统的作用。

教学难点：同步发电机转子运动方程、凸极机的功角特性方程、励磁系统的作用。

第七章：电力系统静态稳定

主要内容：电力系统静态稳定性的概念；简单电力系统静态稳定性的内容及实用判据；小干扰法及其在电力系统静态稳定性分析中的应用；提高和改善电力系统静态稳定性的措施。

教学重点：电力系统静态稳定性的概念；简单电力系统并列运行静态稳定性的实用判据；小干扰法；提高和改善电力系统静态稳定性的措施。

教学难点：电力系统静态稳定性的概念；阻尼系数的物理意义。

第八章电力系统暂态稳定

主要内容：电力系统暂态稳定性的概念；等面积定则及极限切除角、极限切除时间；改进欧拉计算法及其在电力系统暂态分析中的应用；提高电力系统暂态稳定性的措施。

教学重点：电力系统暂态稳定性的概念；等面积定则；极限切除时间；转子摇摆方程及改进欧拉法。

教学难点：转子运动方程的求解。

五、教学方法

“电力系统暂态分析”作为《电力工程及其自动化》专业的一门重要的专业课和本专业其它后续专业课程的基础，它与后续专业课程联系紧密、理论性很强。要求学生具有较为扎实的电磁知识、电机学知识和数学知识。从教学的主要目的来看，要求学生在掌握各种电力系统故障情况下电流、电压的组成和变化、电力

系统静态稳定性和电力系统暂态稳定性以及提高和改善电力系统静、暂态稳定性的措施外，还要求学生很好地掌握电力系统故障和电力系统稳定性的分析计算方法，特别是工程计算方法。此外本课程理论分析和计算占主要，且学习难度较大，在学生不了解这些分析计算的其用途的情况下，很难提高学生的学习兴趣。根据以上情况，并根据所安排的学时数以及本课程教学目标，拟采用以下教学方法：

1、联系实际进行教学，并注意介绍本课程内容在后继专业课程中的应用情况，提高学生的学习兴趣。

2、讲授中注意深入浅出，以便使基础差的学生能够听懂，掌握本课程的基本知识，实现本课程的教学目标，又要使基础较好的同学有东西学。

3、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）。

4、为提高学生综合分析解决实际问题的能力和工程计算能力，在布置作业时应注意多设计一些综合性较强的分析题目和计算题目。

六、考核与成绩评定

闭卷考试；总评成绩按期末考试80％、平时成绩20％评定。

七、教材与主要参考书

1、教材：

《电力系统暂态分析》（第三版）.李光琦.北京：中国电力出版2007年1月

2、主要参考书：

①《电力系统分析》（第二版）于永源北京中国电力出版社 2004年 ②《电力系统分析学习指导》徐政北京机械工业出版社 2003年

③《电力系统分析与设计(Power System Analysis and Design)》（英文版）(美)J.邓肯.格洛弗（J.Duncan Glovver）,穆卢库特拉S.萨尔马