M307012B 电力系统分析
（3.5学分，56学时；专业教育平台/专业课专业核心必修课程模块；适用专业：电气工程及其自动化；先修课程：电路、电机学、自动控制原理）
本课程是电气工程及其自动化专业专业必修课程，专业主干课程。本课程的目标是要求学生掌握电力系统稳态分析和暂态分析的基本概念、基本模型和基本计算方法，为后续的电力系统系列课程的学习和今后从事电力系统的相关工作打下坚实的基础。本课程通过课堂讲授、线上线下混合教学、作业、实验、专题研究、课堂交流等各个环节，旨在激发学生学习电力系统的兴趣，培养学生提出问题、分析问题、解决问题、归纳总结和论文发表的多种能力。
课程主要内容包括电力系统基本概念、潮流计算、有功平衡与频率调整、无功平衡与电压调整、短路计算、静态及暂态稳定性分析等。
课程教学内容和要求
序号 |
知识单元（章节） |
知识点 |
教学要求 |
推荐学时 |
教学方式 |
支撑课程教学目标 |
1 |
绪论 |
（1） 电力系统的基本概念 |
1.了解电力系统的组成、运行特点和基本要求； 2. 了解额定电压、额定电流、额定容量和额定频率等电气设备额定参数； 3. 掌握电力系统额定电压的确定方法； 4. 了解电力系统的接线方式及其特点； 5. 了解目前电力系统的前沿进展、我国及世界电力系统发展的现状； 6.理解无功功率的基本概念（线上线下混合式教学）。 7.工程实际案例：以新能源为主体的新型电力系统的运行与调控。 |
讲授4 + 线下1 |
讲授+ 线上线下混合式教学 |
1 |
2 |
电力系统各元件的参数和等值电路 |
1.电力系统元件模型 2.标幺值 |
1.理解同步发电机的原始方程及派克变换（线上线下混合式教学）； 2. 理解同步发电机的稳态和暂态模型及参数； 3. 掌握双绕组变压器等值电路及参数； 4. 掌握三绕组变压器的等值电路及参数、变压器的π型等值电路（线上线下混合式教学）； 5. 掌握线路的等值电力模型及参数； 6. 理解负荷的等值； 7. 理解标么制的概念； 8. 掌握多电压等级电力系统标么值的计算。 |
讲授6 + 线下4 |
讲授 + 线上线下混合式教学 |
1 |
3 |
电力系统的潮流计算 |
1.电力传输的基本概念 2.电力系统潮流计算 3.复杂潮流的计算机算法 |
1.理解潮流计算、电压降落和功率损耗等基本概念； 2. 掌握开式电力网的潮流计算; 3. 掌握两端供电网络和简单环形供电网络等简单闭式电力网的潮流计算； 4. 理解节点导纳矩阵、统一潮流方程等基本概念； 5. 理解迭代求解的基本概念（线上线下混合式教学）； 6. 掌握牛顿拉夫逊法求解复杂网络潮流的基本步骤（线上线下混合式教学）； 7. 理解PQ分解法简化的理论基础，掌握PQ分解法求解复杂网络潮流的基本步骤（线上线下混合式教学）。 8.工程实际案例：含分布式能源的配电网潮流分析。 |
讲授6 + 线下5 |
讲授 + 线上线下混合式教学 |
1、3 |
4 |
实验1 |
电力系统运行方式及潮流分析实验 |
1.在DDRTS中建立辐射形网络的潮流计算模型，实现潮流计算； 2.完成不同运行方式下潮流分布的比较分析； 3. 仿真计算与手动运算的比较分析。 |
2 |
实验 |
1、3、4 |
5 |
电力系统有功功率平衡和频率调整 |
1. 电力系统调频的基本原理 2. 有功功率频率调节特性 3. 电力系统一次调频计算和互联系统调频计算 4. 电力系统的经济调频 |
1.了解频率调整的必要性、有功功率平衡及其对系统频率的影响、电力系统负荷的变化规律以及相应的频率调整手段； 2. 理解电力系统中负荷、同步发电机的有功功率频率静态特性； 3. 理解电力系统的一次调频和二次调频的原理； 4. 掌握电力系统的一次调频计算及互联系统调频计算（线上线下混合式教学）； 5. 掌握电力系统最优负荷分配的等微增率准则（线上线下混合式教学）。 6.工程实际案例：电力系统先进储能技术的发展 |
讲授4 + 线下3 |
讲授 + 线上线下混合式教学 |
1 |
6 |
电力系统无功功率平衡及电压调整 |
1.电力系统无功功率平衡的基本概念 2.电力系统调压的基本原理 3. 电力系统的调压方式及合理应用 |
1.了解电力系统无功功率负荷、无功功率损耗和无功功率电源的基本特性； 2. 理解电力系统无功功率平衡的基本概念； 3. 掌握电力系统中枢点电压的三种调整方式； 4. 掌握变压器分接头调压的计算，了解其余的调压措施及其调压计算； 5. 理解各种调压措施的优缺点及其合理应用。 |
4 |
讲授 |
1 |
7 |
电力系统短路的基本概念及三相短路的实用计算方法 |
1. 短路的基本概念 2. 无限大容量电源三相短路暂态过程的分析 3. 复杂电力系统短路计算的网络简化及三相短路计算方法 |
1.了解短路的基本概念； 2. 理解无限大容量电源供电系统三相短路的暂态过程分析方法及相应结论； 3. 掌握转移阻抗法； 4. 理解起始次暂态电流的基本概念； 5. 掌握电力系统三相短路的实用计算方法； 6. 掌握冲击电流、短路电流最大有效值及短路功率的概念及计算。 |
6 |
讲授 |
1、3 |
8 |
对称分量法及电力系统元件各序参数和等值电路 |
1. 对称分量法的基本原理 2. 电力系统的元件序阻抗及序等值 3. 电力系统各序网络的制定 |
1.理解对称分量法计算电力系统不对称短路的基本原理、核心思路及适用条件； 2. 掌握发电机、变压器、线路和负荷的各序参数及等值方法； 3. 掌握电力系统各序网络的制定方法。 |
6 |
讲授 |
1、3 |
9 |
电力系统不对称故障的分析和计算 |
1. 简单不对称短路的分析和计算 2.非故障处电压和电流的分析及计算 |
1. 理解各序故障端口的电压平衡方程式和简单不对称短路的边界条件； 2. 掌握简单不对称短路分析计算的原理和方法； 3. 掌握复合序网和正序等效定则； 4. 理解不对称短路时各序电压的分布特点； 5. 理解对称分量经变压器后的相位变换（线上线下混合式教学）； 6. 了解非故障处电压和电流的计算方法（线上线下混合式教学）。 |
讲授4 + 线下2 |
讲授 |
1、3 |
10 |
实验2 |
电力系统短路故障分析实验 |
1.在DDRTS中进行各种短路电流实验，观察比较各种短路时的三相电流、三相电压； 2. 归纳总结各种短路的特点； 3. 仿真运算与手动运算的比较分析。 |
2 |
实验 |
1、3、4 |
11 |
电力系统运行稳定性的基本概念 |
1. 电力系统稳定性的分类 2. 转子运动方程 3. 电力系统的电磁功率特性 |
1.了解电力系统运行稳定性的概念及分类； 2. 理解功角稳定、静态稳定、暂态稳定、电压稳定、频率稳定的基本概念； 3. 理解转子运动方程； 4. 理解电力系统的电磁功率特性； 5. 理解电力系统机电暂态问题的复杂性（线上线下混合式教学）。 |
讲授2 + 线下 1 |
讲授 |
1、2、5 |
12 |
实验3 |
电力系统的功率特性 |
1.在电力系统动模实验平台进行电力系统组网及发电机的并网； 2. 测试并分析电力系统的功率特性。 |
2 |
实验 |
1、2、4 |
13 |
电力系统的静态稳定性 |
1. 静态稳定性的物理概念 2. 静态稳定性的小扰动分析法 3. 静态稳定性判据及提升静态稳定性的措施 |
1.理解简单电力系统静态稳定性的物理过程； 2.理解电力系统静态稳定性的实用判据； 3. 理解小干扰法分析静态稳定性的原理及步骤； 4.理解提升电力系统静态稳定性的方法。 |
2 |
讲授 |
1、2 |
14 |
电力系统的暂态稳定性 |
1. 暂态稳定性的基本概念 2.简单电力系统暂态稳定性分析 3. 等面积定则 4. 提升暂态稳定性的措施 |
1.理解简单电力系统暂态稳定性分析的基本假设； 2. 理解简单电力系统暂态稳定性的物理过程； 3. 理解等面积定则，并掌握简单电力系统极限切除角的计算； 4. 理解提升暂态稳定性的措施。 5.工程实际案例：电力系统的三道防线 |
4 |
讲授 |
1、2 |
15 |
研究性学习 |
选定主题研究，并进行展示汇报 |
1. 选择教师推荐的专题之一开展调研及研究； 2. 以研究型教学的小论文或发表的PPT展示成果； 3. 教师与学生对成果展开研讨。 |
2 |
自学+ 答辩 |
5、6 |
