课程概述

《电力系统分析》课程是电气工程及其自动化专业必修的专业核心课程和学位课。本课程主要介绍电力系统正常运行和故障运行状态的分析和计算方法。它本身是一门专业基础课，又具备专业课的性质，在专业基础课与专业课之间架起了一座重要的桥梁，起到承上启下的作用。本课程具有较强的理论性、综合性同时又具有密切联系生产实际的特点。课程内容上分为电力系统分析(一)-稳态部分和电力系统分析(二)-暂态部分。

证书要求

课程成绩=课堂考勤及课堂表现×20%+作业情况考查×15%+专题讨论或大作业*15%+期末考试*50%。期终卷面成绩低于40分，本课程总成绩判定为不及格。


预备知识

高等数学、线性代数、电路原理、工程电磁场、电机学。

授课大纲

第一章 绪论

课时

  • （1）掌握电力系统分析的基本概念及电力系统运行的基本要求
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  • （2）了解电力系统的产生与发展
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  • （3）了解电力系统学科的内容、研究方法
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  • 重点难点：电力系统的组成、电压等级、中性点接地方式、电网接线方式、电力系统运行的基本要求
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  • 考核要点：电力系统的组成、电压等级、中性点接地方式、电网接线方式、电力系统运行的基本要求
    • ,
  • 教学方法：课堂讲授
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第二章 电力网各元件的特性与数学模型

课时

  • （1）理解电力网各元件的特性及参数的物理意义
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  • （2）掌握电力网各元件的数学模型和等值电路
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  • （3）掌握电力网络的数学模型和等值电路
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  • 重点难点：输电线路的结构及等值模型，变压器的等值模型与计算，电力负荷的等值模型，电力线路的等值模型与标幺制。
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  • 考核要点：发电机的运行极限及稳态模型，输电线路的组成及线路参数的物理意义、线路结构对线路参数的影响、线路的等值模型及自然功率，变压器的数学模型，负荷分类、负荷曲线及负荷模型，电力网络的数学模型和等值电路。
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  • 教学方法：课堂讲授、研究型教学
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第三章 简单电力网络的计算和分析

课时

  • （1）掌握电力网电压降落和功率损耗的计算方法
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  • （2）理解输电线路的运行特性
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  • （3）掌握辐射状网络和闭式网络的潮流估算方法
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  • （4）理解电力系统潮流调整与控制的基本原理和方法
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  • 重点难点：复功率，电力网电压降落和功率损耗的计算方法，辐射状网络和闭式网络的潮流估算方法。
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  • 考核要点：电力线路和变压器的电压降落、电压损耗和功率损耗计算，电力线路的运行特性，辐射状网络和闭式网络的潮流估算方法，电力系统潮流调整与控制的基本原理和方法。
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  • 教学方法：课堂讲授、案例教学
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第四章 复杂电力系统的潮流计算

课时

  • （1）掌握复杂电力网络的数学模型
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  • （2）掌握潮流计算的功率方程
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  • （3）掌握潮流计算的牛顿-拉弗逊法
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  • （4）理解快速解耦法潮流计算
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  • （5）了解稀疏技术在潮流计算中的应用及其它潮流计算方法
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  • 重点难点：节点导纳矩阵的形成和修改，潮流计算的基本方程，牛顿-拉弗逊法潮流计算，快速解耦法潮流计算
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  • 考核要点：节点导纳矩阵及其形成，功率方程，牛顿-拉弗逊法和快速分解法潮流计算
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  • 教学方法：课堂讲授、研究性教学
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第五章 电力系统正常运行方式的调整与控制

课时

  • （1）理解电力系统运行方式调整与控制的必要性；
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  • （2）理解系统负荷的有功功率-频率静态特性、发电机组的调速系统与有功功率-频率静态特性，掌握有功功率平衡和频率调整的基本概念
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  • （3）掌握电力系统频率调整的基本原理和计算方法
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  • （4）了解负荷的合理分配及自动发电控制
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  • （5）理解无功功率平衡对系统电压的影响
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  • （6）掌握电力系统电压调整的方式及方法
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  • （7）掌握有功功率最优分配的基本概念、数学模型
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  • （8）了解最优潮流的有关概念及数学模型
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  • 重点难点：有功功率平衡相关概念、频率控制原理及应用，无功功率平衡相关概念、电压控制方法及应用，经济运行的相关概念及经济调度计算
    • ,
  • 考核要点：负荷分类及其频率调整方式，有功功率平衡及其备用，一次调频和二次调频，有功功率的最优分配，无功负荷及无功电源，无功功率平衡与电压，电压调整方式及方法。
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  • 教学方法：课堂讲授、研究性教学
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第六章 电力系统故障分析的基本知识

课时

  • （1）掌握故障分析的基本概念
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  • （2）掌握无限大功率电源三相短路的特点、冲击电流、最大有效值电流
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  • 重点难点：短路类型、短路危害及短路计算的目的，无限大功率电源三相短路的特点，冲击电流
    • ,
  • 考核要点：简单故障类型，短路故障的危害，短路计算的目的，无限大电源三相短路的特点，冲击电流计算、短路电流最大有效值计算和短路容量计算。
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  • 教学方法：课堂讲授

第七章 同步发电机的数学模型及机端三相短路分析

课时

  • （1）掌握同步发电机的数学模型
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  • （2）掌握同步发电机的派克方程
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  • （3）掌握同步发电机三相短路定性分析及发电机暂态参数
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  • （4）掌握同步发电机机端三相短路交流分量计算
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  • （5）了解利用运算法分析同步发电机机端三相短路
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  • （6）了解自动励磁调节装置对短路电流的影响
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  • 重点难点：同步发电机的数学模型，同步发电机的派克方程，同步发电机三相短路定性分析及发电机暂态参数，同步发电机机端三相短路交流分量计算。
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  • 考核要点：电机参数，同步发电机三相空载短路定子绕组和转子绕组电流的组成及特点，同步发电机正常运行空载电势、暂态电势、次暂态电势的计算，同步发电机电感系数矩阵各元素的变化规律，派克变换，同步发电机机端三相短路交流分量计算。
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  • 教学方法：课堂讲授、研究性教学
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第八章 电力系统三相短路的实用计算

课时

  • （1）掌握交流电流初始值的计算方法
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  • （2）掌握运用运算曲线求任意时刻短路电流的方法
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  • （3）掌握转移电抗的概念及求取方法
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  • （4）理解计算机计算复杂系统短路电流交流分量初始值的原理
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  • 重点难点：计算的条件和近似，复杂系统交流短路电流初始值计算，计算电抗。
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  • 考核要点：各元件的模型及参数计算，叠加原理在短路电流计算中的应用，运算曲线，转移电抗及其计算。
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  • 教学方法：课堂讲授
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第九章 电力系统简单不对称故障分析

课时

  • （1）掌握不对称故障分析方法及对称分量法
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  • （2）掌握电力系统各元件序参数和等值模型
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  • （3）掌握电力系统各序网络的构成
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  • （4）掌握不对称故障的分析与计算
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  • （5）理解不对称短路故障各序网络的电压分布及相位变化
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  • 重点难点：对称分量法，变压器序等值电路，零序网络的构成，正序等效定则，复杂系统的不对称故障计算。
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  • 考核要点：对称分量法，变压器序等值电路，零序网络的构成，正序等效定则，复杂系统的不对称故障计算。
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  • 教学方法：课堂讲授、研究性教学
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第十章 电力系统稳定性分析

课时

  • （1）理解电力系统稳定性的相关基本概念
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  • （2）掌握同步发电机的转子运动方程
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  • （3）理解不同形式的同步发电机的转矩特性及功率方程
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  • （4）掌握静态稳定的基本概念及分析方法
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  • （5）掌握暂态稳定的基本概念、物理过程及分析方法
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  • （6）掌握提高电力系统稳定性的措施
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  • （7）了解复杂电力系统稳定性的分析与计算方法
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  • 重点难点：电力系统稳定性的概念，同步发电机的转子运动方程，小干扰稳定性分析，等面积定则。
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  • 考核要点：简单电力系统静态稳定性判据、储备系数计算，小干扰稳定性分析及其计算，极限切除角及其计算，提高电力系统稳定性的途径及措施
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  • 教学方法：课堂讲授、研究性教学
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参考资料

1. 电力系统分析，夏道止，北京：中国电力出版社，2011，第二版

2. 电力系统分析，孟祥萍，北京：高等教育出版社，2010，第二版

3. 电力系统分析，何仰赞，武汉：华中科技大学出版社，2002，第三版

4. Power System Analysis and Design，J.Duncan Glover.北京：机械工业出版社，2004。