◆ 先修课程

《电路原理》、《电磁场》、《电机学》

◆ 课程的性质、目的和任务

本课程是电气工程与自动化专业的核心课程之一，是电力系统及其自动化方向的主干专业课程。

本课程的教学目的是使学生建立起电力系统的基本概念，掌握电力系统稳态运行的基本理论和基本计算方法，培养学生的分析计算能力，为后续课程及课程设计、毕业设计和从事相关工作奠定基础。

本课程的任务是：

1、建立电力系统的基本概念。掌握电力系统的特点、运行的基本要求、结线方式、电压等级和中性点运行方式等知识。

2、研究电力系统潮流计算方法。熟练掌握电力系统主要元件的特性、等值电路及参数计算和电力网络等值电路的制定，电压降落、电压损耗、电压偏移、功率损耗和电能损耗的计算方法，输电线路、电力变压器和简单电力网络的潮流计算方法。基本掌握复杂电力系统潮流的计算机算法。

3、研究电力系统稳态运行中的频率和电压调整问题。掌握电力系统的频率与电压管理及其调整方法。

◆ 本课程的学时分配情况

章　次	学　习　内　容	学　时
第一章	电力系统的基本概念	8
第二章	电力系统各元件的特性和数学模型	20
第三章	简单电力网络的计算和分析	10
第四章	复杂电力系统潮流的计算机算法	10
第五章	电力系统的有功功率和频率调整	12
第六章	电力系统的无功功率和电压调整	12
合 计		72

 

◆ 本课程的要求和内容

第一章 电力系统的基本概念

一、学习要求

通过本章的学习，要求学生建立电力系统的基本概念，对电力系统的基本问题有所认识；了解电力系统分析课程研究的对象和电力系统稳态分析课程的基本任务。

本章在了解电能生产、输送、消费的特点的基础上，理解电力系统的基本参量和结线图、电力系统运行的基本要求、以及结线方式、电压等级和中性点运行方式等基本概念和基本问题。重点掌握对电力系统运行的基本要求和电力系统的结线方式、电压等级和中性点运行方式等知识。

二、课程内容

§1.1 电力系统概述

了解广义电力系统的概念，掌握电力系统和电力网络的概念、电力系统的基本参量和结线图。

§1.2 电力系统运行应满足的基本要求

了解电能生产、输送、消费的特点，掌握对电力系统运行的基本要求和单一电力系统联合的特点。

§1.3 电力系统的结线方式、电压等级和中性点运行方式

1.3.1 电力系统的几种典型结线方式

掌握确定电力系统结线的基本原则和电力系统几种典型结线方式及特点。

1.3.2 电力系统的电压等级

了解影响电力系统电压等级的因素，掌握同一电压等级各种设备的额定电压不同的原因，以及各种额定电压的适用范围。

1.3.3 电力系统中性点的运行方式

掌握电力系统的中性点运行方式的类型、特点和适用范围。

§1.4 电力系统分析课程的内容

了解电力系统工程学科的范畴和电力系统研究工具，掌握电力系统分析课程的内容，以及电力系统稳态分析课程的内容。

第二章 电力系统各元件的特性和数学模型

一、学习要求

通过本章的学习，要求学生对组成电力系统的同步发电机、电力变压器、电力线路和负荷等元件的特性、数学模型和等值电路有所认识，学会制定电力网络的等值电路。

本章要了解隐极同步发电机的功角特性和极限图、在多电压级中Г形变压器模型存在的问题、电力线路的结构和负荷的数学模型。理解隐极同步发电机组的运行受限的原因、变压器Г形和等值Π形模型的特点、电力线路的参数及特点、负荷曲线和负荷特性。重点掌握同步发电机组的运行限额和稳态运行时发电机组的给定条件；输电线路波阻抗和自然功率等概念；不计静态特性时负荷的给定条件；电力变压器和输电线路的等值电路和等值参数计算，以及电力网络等值电路的制定。

二、课程内容

§2.1 隐极发电机组的功角特性和运行限额

了解隐极式发电机稳态运行时的相量图和功角特性，掌握隐极式发电机组的运行极限和稳态运行时发电机组的给定条件。

§2.2 变压器的参数和等值电路

2.2.1 双绕组变压器的等值电路和参数

熟练掌握双绕组变压器的Г形等值电路和参数计算。

2.2.2 三绕组变压器的等值电路和参数

熟练掌握三绕组变压器的Г形等值电路和阻抗参数计算。

§2.3 电力线路的参数和等值电路

2.3.1 电力线路的参数

了解电力线路的结构，掌握电力线路的参数及特点。

2.3.2 电力线路的等值电路

掌握电力线路的等值电路及特点，波阻抗和自然功率的概念和作用。

§2.4 负荷的运行特性和数学模型

掌握电力系统负荷、负荷曲线和负荷静态特性等概念、特点和作用，以及不计负荷静态特性时的给定条件。了解负荷的数学模型。

§2.5 电力网络的等值电路

掌握电力系统标幺制及基准值的选择、多电压级网络参数或变量的归算和电力网络等值电路的制定。

§2.6 等值变压器模型及其应用

了解在多电压级中Г形变压器模型存在的问题，掌握等值变压器的Π形模型及其应用。

第三章 简单电力网络的计算和分析

一、学习要求

通过本章的学习，要求学生能够计算输电线路、电力变压器和简单电力网络的潮流，以及经济性能和电压质量指标。

本章要了解潮流计算的目的和特点，理解输电线路和电力变压器的运行状况的计算原理、以及辐射形网络、环形网络和两端供电网络潮流计算与其内在的联系。重点掌握电力线路和变压器运行状况的计算方法和相量图；电能损耗、经济性能和电压质量指标的计算；辐射形网络潮流分布的计算方法；环形网络和两端供电网络中不计功率损耗时按阻抗的功率分布和按线路长度的功率分布、循环功率的计算；功率分点概念，计及功率损耗时的潮流计算方法。

二、课程内容

§3.1 电力线路和变压器运行状况的计算和分析

3.1.1 电力线路运行状况的计算和分析

熟练掌握电力线路运行状况的计算方法和相量图；能够计算和分析电力线路空载运行状况。

3.1.2 电能损耗计算及经济性和电压质量指标

掌握电力网络电能损耗的计算方法。熟练掌握并牢记电力网络的经济性能和电压质量指标。

3.1.3 变压器运行状况的计算

掌握变压器运行状况的计算方法，特别是直接利用制造厂提供的变压器试验数据计算功率损耗的方法。掌握运算负荷、运算功率和节点注入功率等概念。

§3.2 辐射形和环形网络中的潮流分布

3.2.1 辐射形网络中的潮流分布

了解潮流计算的特点，熟练掌握辐射形网络中潮流分布的计算方法。

3.2.2 环形网络中的潮流分布

熟练掌握环形网络和两端供电网络中不计功率损耗时按阻抗的功率分布和按线路长度的功率分布的计算、以及循环功率和功率分点的概念，计及功率损耗时环形网络中的潮流计算。

第四章 复杂电力系统潮流的计算机算法

一、学习要求

通过本章的学习，要求学生能够基本掌握用计算机进行复杂电力系统潮流计算的极坐标形式牛顿-拉夫逊潮流算法。

本章要了解复杂电力系统潮流计算采用节点电压方程的原因，牛顿-拉夫逊迭代法的数学原理。理解极坐标形式节点功率方程的推导过程，极坐标形式牛顿-拉夫逊潮流算法的修正方程形成过程和雅可比矩阵元素的推导过程。重点掌握按定义形成和修改节点导纳矩阵的方法，节点导纳矩阵的特点；极坐标形式节点功率方程式，变量分类及约束条件和节点分类及给定条件；有功和无功不平衡量、雅可比矩阵元素的计算方法，雅可比矩阵的特点，支路功率方程，以及潮流计算的基本步骤。

二、课程内容

§4.1 节点电压方程

4.1.1 节点电压方程和节点导纳矩阵的形成

了解复杂电力系统潮流计算采用节点电压方程的原因，熟练掌握按节点导纳矩阵的自导纳和互导纳定义形成节点导纳矩阵的方法，节点导纳矩阵的特点。

4.1.2 节点导纳矩阵的修改

了解修改节点导纳矩阵原因，熟练掌握按定义修改节点导纳矩阵的方法。

§4.2 节点功率方程和牛顿-拉夫逊迭代法

4.2.1 节点功率方程

了解极坐标形式节点功率方程的推导过程，掌握极坐标形式节点功率方程式，变量分类及约束条件和节点分类及给定条件。

4.2.2 牛顿-拉夫逊迭代法

了解牛顿-拉夫逊迭代法的数学原理，掌握其修正方程组的含义、计算步骤和初值选择的基本要求。

§4.3 牛顿-拉夫逊潮流计算

了解极坐标形式牛顿-拉夫逊潮流计算修正方程的形成过程和雅可比矩阵元素的推导过程，掌握其有功和无功不平衡量、雅可比矩阵元素的计算方法，雅可比矩阵的特点，支路功率方程，以及潮流计算的基本步骤。

第五章 电力系统的有功功率和频率调整

一、学习要求

通过本章的学习，要求学生建立电力系统频率调整与有功功率的变动和平衡有关的概念，掌握电力系统实现有功功率平衡和进行频率调整的方法。

本章要了解电力系统有功功率负荷的变动和频率调整、有功功率负荷曲线预计的传统方法、各类发电厂的运行特点、频率调整的必要性。理解离心飞摆式自动调速系统的作用原理、频率一次调整和二次调整过程。重点掌握不变损耗和可变损耗、网络损耗、厂用电率、电力系统的有功功率电源、有功功率电源的备用容量、热备用、冷备用、负荷备用、事故备用、检修备用、国民经济备用、发电厂的技术最小负荷、热电厂和水电厂的强迫功率、发电机、负荷和系统的单位调节功率等概念；各类发电厂的合理组合、选择调频厂应满足的要求；频率一次调整、频率二次调整和联合电力系统之间联络线功率的定量分析计算方法。

二、课程内容

§5.1 电力系统中有功功率的平衡

5.1.1有功功率负荷的变动和调整控制

掌握电力系统有功功率平衡及对频率的影响，了解有功功率负荷的变动和频率调整，以及有功功率负荷曲线预计的传统方法，掌握不变损耗和可变损耗、网络损耗和厂用电率等概念。

5.1.2 有功功率电源和备用容量

掌握电力系统的有功功率电源、有功功率电源的备用容量、热备用、冷备用、负荷备用、事故备用、检修备用和国民经济备用等概念，以及发电负荷和各种备用容量的关系。

§5.2 各类发电厂的运行特点和合理组合

了解各类发电厂的运行特点，掌握发电厂的技术最小负荷、热电厂和水电厂的强迫功率等概念，以及各类发电厂的合理组合。

§5.3 电力系统的频率调整

5.3.1 频率调整的必要性和自动调速系统的调节特性

了解频率调整的必要性和离心飞摆式自动调速系统的作用原理，掌握调速器和调频器的作用，以及配置自动调速系统的原动机机械功率静态频率特性。

5.3.2 频率的一次调整

了解频率一次调整过程及特点，掌握发电机、负荷和系统的单位调节功率等概念、发电机单位调节功率与机组调差系数的关系，能对频率一次调整进行定量分析计算。

5.3.3 频率的二次调整

了解频率二次调整过程及特点，掌握频率二次调整和联合电力系统之间的联络线功率进行定量分析计算的方法。掌握选择调频厂应满足的要求，了解影响频率调整厂选择的因素。

第六章 电力系统的无功功率和电压调整

一、学习要求

通过本章的学习，要求学生建立电力系统电压调整与无功功率平衡有关的概念，掌握电力系统进行无功功率平衡计算和实现电压调整的方法。

本章要了解电压质量与无功功率电源的关系、调整电压的必要性、运行时中枢点电压曲线的编制的过程。理解电力系统无功功率平衡计算及对电压的影响，无功-电压调整和有功-频率调整的不同点。重点掌握电力系统无功功率电源的类型及性能特点；电力系统的电压波动及限制措施；进行电力系统电压调整的原因和目的；电压中枢点的概念，逆调压、顺调压和常调压等调整方式和允许变动范围；借发电机端电压、变压器变比和补偿设备等手段进行调压的特点和作用；变压器分接头的概念和分接头电压的计算，并联电容器最小补偿设备容量的确定。

二、课程内容

§6.1 电力系统中无功功率的平衡

6.1.1 无功功率电源

了解电压质量与无功功率电源的关系，掌握电力系统无功功率电源的类型及性能特点。

6.1.2 无功功率的平衡

掌握电力系统无功功率平衡计算及对电压的影响，了解无功负荷和无功损耗的特点。

§6.2 电力系统的电压调整

6.2.1 电压调整的必要性和电压波动

了解调整电压的必要性，掌握无功-电压调整和有功-频率调整的不同点、电力系统的电压波动及限制措施。

6.2.2 电力系统的电压调整

掌握进行电力系统电压调整的原因和目的、电压中枢点的概念，了解运行时中枢点电压曲线编制的过程，掌握正常运行时中枢点电压的逆调压、顺调压和常调压等调整方式和允许变动范围。

6.2.3 借发电机和变压器调压

掌握借发电机端电压和变压器分接头进行调压的特点和作用，变压器分接头的概念和分接头电压的计算。

6.2.4 借补偿设备调压

掌握用补偿设备调压的特点和作用，补偿设备容量的计算，并联电容器最小补偿设备容量的确定，几种调压措施的比较。