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电子科技大学:《电气工程仿真软件应用 Electrical Engineering Simulation Software Application》课程教学资源(教学大纲)

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《电气工程仿真软件应用》教学大纲 课程编号: 课程名称:电气工程仿真软件应用 学时数:40 学分:2.0 开课时间: 开课学院:机械与电气工程学院 授课对象:硕士 先修课程:电路分析、电力电子技术、自动控制原理、电力系统分析 一、教学目的 本课程原名《智能电网技术》,着重研究以HVDC、FACTS、智能配电网技术为代表的智能电网技术、 分析方法及电力行业常用软件仿真案例。通过本课程的学习,借鉴国内外相关领域研究成果基础上,结合 国内正在开展的研究实践工作,对智能电网的概念、主要领域和关键技术、技术标准体系及工程实践进行 了较为系统、全面的介绍。章节后的案例设计能使学生了解智能电网中常见电路、装备的仿真建模方法, 使学生能够熟悉电气工程常用仿真软件及相关的基本操作、主要模块的使用,熟练使用电气工程仿真软件 进行典型的发电、输电、配电、用电系统相关的分析与设计。 二、教学内容与要求 第一章:绪论(1学时) 1本章教学内容:(1)智能电网概述、智能电网研究与实践、智能电网与智能城市(0.5学时): (2)智能电网技术体系架构、坚强智能电网(0.5学时)。 2本章教学要求:通过本章课程的学习,要求学生了解智能电网基本原理及应用,了解智能电网的发 展趋势以及智能电网的技术架构。 3本章教学重点:(1)智能电网发展趋势:(2)智能电网在国内国外的实际应用。 4本章教学难点:无。 5.本章作业:阅读相关文献,收集资料并整理。 第二章:智能电网基础技术(4学时) 1本章教学内容:(1)传感与量测技术、电力电子技术(1学时): (2)超导技术、控制仿真决策技术(1学时): (3)信息与通信技术(1学时): (4)计算机仿真技术在智能电网装置建模中的应用(1学时)。 2本章教学要求:通过本章课程的学习,要求学生理解智能电网的各种技术策略,了解仿真技术基本 概念、分类以及近年来的发展趋势,掌握相关计算机仿真技术在电气工程领域中的 实际应用。 3本章教学重点:(1)智能电网各种技术的优缺点: (2)计算机仿真技术在电气工程领域中的实际应用。 4本章教学难点:国内外(美国、欧洲为主)智能电网技术的相互对比分析。 5本章作业:收集智能电网相关资料,撰写一篇国内外智能电网现状与展望的综述论文。 第三章:大规模新能源发电及并网技术(4学时) 1本章教学内容:(1)大规模新能源发电技术(1学时): (2)大规模储能与新能源集中并网(1学时): (3)新能源并网控制系统设计及仿真案例分析(2学时)。 2本章教学要求:通过本章课程的学习,要求学生理解大规模新能源发电技术原理,对新能源并网系 统有一定的了解。通过建模与时域分析相结合的方法,掌握P、PI、PID和PR控制

《电气工程仿真软件应用》教学大纲 课程编号: 课程名称:电气工程仿真软件应用 学时数:40 学分:2.0 开课时间: 开课学院:机械与电气工程学院 授课对象: 硕士 先修课程:电路分析、电力电子技术、自动控制原理、电力系统分析 一、教学目的 本课程原名《智能电网技术》,着重研究以 HVDC、FACTS、智能配电网技术为代表的智能电网技术、 分析方法及电力行业常用软件仿真案例。通过本课程的学习,借鉴国内外相关领域研究成果基础上,结合 国内正在开展的研究实践工作,对智能电网的概念、主要领域和关键技术、技术标准体系及工程实践进行 了较为系统、全面的介绍。章节后的案例设计能使学生了解智能电网中常见电路、装备的仿真建模方法, 使学生能够熟悉电气工程常用仿真软件及相关的基本操作、主要模块的使用,熟练使用电气工程仿真软件 进行典型的发电、输电、配电、用电系统相关的分析与设计。 二、教学内容与要求 第一章:绪论(1 学时) 1 本章教学内容:(1)智能电网概述、智能电网研究与实践、智能电网与智能城市(0.5 学时); (2)智能电网技术体系架构、坚强智能电网(0.5 学时)。 2 本章教学要求:通过本章课程的学习,要求学生了解智能电网基本原理及应用,了解智能电网的发 展趋势以及智能电网的技术架构。 3 本章教学重点:(1)智能电网发展趋势;(2)智能电网在国内国外的实际应用。 4 本章教学难点:无。 5.本章作业:阅读相关文献,收集资料并整理。 第二章:智能电网基础技术 (4 学时) 1 本章教学内容:(1)传感与量测技术、电力电子技术(1 学时); (2)超导技术、控制仿真决策技术(1 学时); (3)信息与通信技术(1 学时); (4)计算机仿真技术在智能电网装置建模中的应用(1 学时)。 2 本章教学要求:通过本章课程的学习,要求学生理解智能电网的各种技术策略,了解仿真技术基本 概念、分类以及近年来的发展趋势,掌握相关计算机仿真技术在电气工程领域中的 实际应用。 3 本章教学重点:(1)智能电网各种技术的优缺点; (2)计算机仿真技术在电气工程领域中的实际应用。 4 本章教学难点:国内外(美国、欧洲为主)智能电网技术的相互对比分析。 5 本章作业:收集智能电网相关资料,撰写一篇国内外智能电网现状与展望的综述论文。 第三章:大规模新能源发电及并网技术(4 学时) 1 本章教学内容:(1)大规模新能源发电技术(1 学时); (2)大规模储能与新能源集中并网(1 学时); (3)新能源并网控制系统设计及仿真案例分析(2 学时)。 2 本章教学要求:通过本章课程的学习,要求学生理解大规模新能源发电技术原理,对新能源并网系 统有一定的了解。通过建模与时域分析相结合的方法,掌握 P、PI、PID 和 PR 控制

器的基本结构、特点及其参数设计原则,并在连续域中实现逆变器并网控制。 3本章教学重点:(1)大规模新能源集中并网原理:(2)P、PI、PID和PR控制器结构及其参数设计 方法:(3)连续域仿真及其案例分析。 4本章教学难点:(1)P、PI、PID和PR几种控制器之间的对比分析: (2)连续域中控制方法选择。 5.本章作业:依据本章内容,在连续域控制系统中设计设计常见的新能源并网系统,并比较不同控制 器实现方法及效果之间的差异。 第四章:智能输电网技术(5学时) 1本章教学内容:(1)先进输电技术(1学时):(2)智能变电站(1学时): (3)智能电网调度技术(1学时):(4)输电线路状态监测(2学时)。 2本章教学要求:通过本章课程的学习,要求学生理解先进的输电技术,以及变电站运行及监测情况。 3本章教学重点:(1)智能电网调度技术:(2)输电线路状态监测技术。 4本章教学难点:(1)智能电网调度技术:(2)输电线路状态监测技术。 5.本章作业:依据本章内容,搭建智能变电站模型,并设计典型的调度和检测模型。 第五章:智能配电网技术(8学时) 1本章教学内容:(1)智能型配电自动化技术(1学时): (2)智能配电网规划技术特征(1学时): (3)分布式发电与微电网技术(1学时): (4)电动汽车充放电技术(1学时): (5)MATLAB/SIMULINK环境和模型库(1学时): (6)智能配电网的MATLAB/SIMULINK案例仿真分析(3学时)。 2本章教学要求:通过本章课程的学习,要求学生了解智能配电网技术的核心及其特征,理解分布式 发电与微电网的关系。最后通过MATLAB/SIMULINK的结构和模型库,熟练掌握智 能配电网的MATLAB/SIMULINK案例仿真分析。 3本章教学重点:(1)智能型配电自动化技术特征: (2)智能配电网的MATLAB/SIMULINK案例仿真分析。 4本章教学难点:(1)分布式发电与微电网:(2)智能配电网的案例仿真分析。 5.本章作业:采用MATLAB/SIMULINK设计一个典型的智能配电网案例。 第六章:智能用电技术(8学时) 1本章教学内容:(1)智能用电技术概述、高级计量体系(1学时): (2)用电信息采集技术、智能家居及智能用电小区/楼宇(1学时): (3)需求响应、双向互动服务门户技术(1学时): (4)ATPDraw软件简介、安装、主窗口与主菜单(1学时): (5)ATPDraw元件库选择、ATPDraw仿真步骤(4学时)。 2本章教学要求:通过本章课程的学习,要求学生了解智能用电技术以及基本应用场合:熟悉ATPDraw 软件的应用环境,掌握ATPDraw软件简介、安装、主窗口与主菜单,ATPDraw元件 库选择,以及ATPDraw仿真步骤,重点掌握智能用电系统的ATPDraw案例仿真分 析。 3本章教学重点:(1)智能用电技术原理及应用:(2)ATPDraw元件库选择: (3)智能用电系统的ATPDraw案例仿真分析。 4本章教学难点:(1)智能用电技术原理:(2)ATPDraw元件库选择与仿真步骤:

器的基本结构、特点及其参数设计原则,并在连续域中实现逆变器并网控制。 3 本章教学重点:(1)大规模新能源集中并网原理;(2)P、PI、PID 和 PR 控制器结构及其参数设计 方法;(3)连续域仿真及其案例分析。 4 本章教学难点:(1)P、PI、PID 和 PR 几种控制器之间的对比分析; (2)连续域中控制方法选择。 5.本章作业:依据本章内容,在连续域控制系统中设计设计常见的新能源并网系统,并比较不同控制 器实现方法及效果之间的差异。 第四章:智能输电网技术 (5 学时) 1 本章教学内容:(1)先进输电技术(1 学时);(2)智能变电站(1 学时); (3)智能电网调度技术(1 学时);(4)输电线路状态监测(2 学时)。 2 本章教学要求:通过本章课程的学习,要求学生理解先进的输电技术,以及变电站运行及监测情况。 3 本章教学重点:(1)智能电网调度技术;(2)输电线路状态监测技术。 4 本章教学难点:(1)智能电网调度技术;(2)输电线路状态监测技术。 5.本章作业:依据本章内容,搭建智能变电站模型,并设计典型的调度和检测模型。 第五章:智能配电网技术(8 学时) 1 本章教学内容:(1)智能型配电自动化技术(1 学时); (2)智能配电网规划技术特征(1 学时); (3)分布式发电与微电网技术(1 学时); (4)电动汽车充放电技术(1 学时); (5)MATLAB/SIMULINK 环境和模型库(1 学时); (6)智能配电网的 MATLAB/SIMULINK 案例仿真分析(3 学时)。 2 本章教学要求:通过本章课程的学习,要求学生了解智能配电网技术的核心及其特征,理解分布式 发电与微电网的关系。最后通过 MATLAB/SIMULINK 的结构和模型库,熟练掌握智 能配电网的 MATLAB/SIMULINK 案例仿真分析。 3 本章教学重点:(1)智能型配电自动化技术特征; (2)智能配电网的 MATLAB/SIMULINK 案例仿真分析。 4 本章教学难点:(1)分布式发电与微电网;(2)智能配电网的案例仿真分析。 5.本章作业:采用 MATLAB/SIMULINK 设计一个典型的智能配电网案例。 第六章:智能用电技术(8 学时) 1 本章教学内容:(1)智能用电技术概述、高级计量体系(1 学时); (2)用电信息采集技术、智能家居及智能用电小区/楼宇(1 学时); (3)需求响应、双向互动服务门户技术(1 学时); (4)ATPDraw 软件简介、安装、主窗口与主菜单(1 学时); (5)ATPDraw 元件库选择、ATPDraw 仿真步骤(4 学时)。 2 本章教学要求:通过本章课程的学习,要求学生了解智能用电技术以及基本应用场合;熟悉 ATPDraw 软件的应用环境,掌握 ATPDraw 软件简介、安装、主窗口与主菜单,ATPDraw 元件 库选择,以及 ATPDraw 仿真步骤,重点掌握智能用电系统的 ATPDraw 案例仿真分 析。 3 本章教学重点:(1)智能用电技术原理及应用;(2)ATPDraw 元件库选择; (3)智能用电系统的 ATPDraw 案例仿真分析。 4 本章教学难点:(1)智能用电技术原理;(2)ATPDraw 元件库选择与仿真步骤;

(3)智能用电系统的ATPDraw案例仿真分析。 5.本章作业:采用ATP/EMTP软件设计一个典型的智能用电系统仿真案例。 第七章:PSCAD/EMTDC软件仿真(8学时) 1本章教学内容:(1)PSCAD/EMTDC环境介绍、基本特性以及操作(1学时) (2)Master Library元件介绍(1学时) (3)PSCAD/EMTDC在线绘图和控制(1学时) (4)用户模型自定义与接口(1学时) (5)智能电网控制装置的PSCAD/EMTDC案例仿真分析(4学时) 2本章教学要求:通过本章课程的学习,要求学生了解PSCAD/EMTDC环境介绍、基本特性以及操作, 掌握Master Library元件,PSCAD/EMTDC典型案例分析,以及用户模型自定义与接 口,重点掌握电力电子系统的PSCAD/EMTDC案例仿真分析。 3本章教学重点:(1)PSCAD/EMTDC操作与Master Library元件库:(2)PSCAD/EMTDC案例仿真 分析。 4本章教学难点:(1)PSCAD/EMTDC控制系统模型搭建:(2)用户模型自定义与接口以及智能电网 控制装置的PSCAD/EMTDC案例仿真分析。 5.本章作业:采用PSCAD/EMTDC设计一个智能电网控制装置模型,并仿真验证。 第八章:坚强智能电网实战(2学时) 1本章教学内容:(1)特高压交直流示范工程、上海世博园智能电网综合示范工程(1学时): (2)电力用户用电信息采集系统工程、其他示范工程介绍(1学时)。 2本章教学要求:了解智能电网的应用以及优点。 3本章教学重点:讲述智能电网应用 4本章教学难点:(1)无 课程设计大作业 学生自由分组合作(2-3人一组),提供几个智能电网控制装置的仿真题目,以抽签的方式决定每个小 组需要完成的题目,并在三种不同仿真软件(MATAB/SIMULINK、ATP/EMTP和PSCAD/EMTDC)中搭建 完成整个系统的仿真模型,并对结果进行对比分析。 三、教学方式 本门课程是一门基于智能电网的应用背景及国内外发展趋势,结合专业技术仿真类课程,是一门重在 实际应用的课程,所以课堂讲授要与计算机操作相结合,以保证学生能够在课堂上随教师讲解同步进行实 际操作,以加深对授课内容的理解。教学方式采用课堂讲授、阅读科技文献、观看视频、讨论等多种手段 相结合的方式进行教学,并通过课后小作业以及大作业的练习巩固核心知识点,提升学生工程设计和研究 能力,同时积极与科研项目相结合,引导学生运用所学理论和仿真软件去发现、思考、研究,解决智能电 网控制装置中出现的各种新问题,并根据实际教学效果在教学中进行动态调整以提升教学质量。 四、考核方式与成绩评定 考核方式:考察 成绩评定:平时成绩(考勤、大作业、课堂笔记)50%+期末PPT汇报50%

(3)智能用电系统的 ATPDraw 案例仿真分析。 5.本章作业:采用 ATP/EMTP 软件设计一个典型的智能用电系统仿真案例。 第七章: PSCAD/EMTDC 软件仿真(8 学时) 1 本章教学内容:(1)PSCAD/EMTDC 环境介绍、基本特性以及操作(1 学时) (2)Master Library 元件介绍(1 学时) (3)PSCAD/EMTDC 在线绘图和控制(1 学时) (4)用户模型自定义与接口(1 学时) (5)智能电网控制装置的 PSCAD/EMTDC 案例仿真分析(4 学时) 2 本章教学要求:通过本章课程的学习,要求学生了解 PSCAD/EMTDC 环境介绍、基本特性以及操作, 掌握 Master Library 元件,PSCAD/EMTDC 典型案例分析,以及用户模型自定义与接 口,重点掌握电力电子系统的 PSCAD/EMTDC 案例仿真分析。 3 本章教学重点:(1)PSCAD/EMTDC 操作与 Master Library 元件库;(2)PSCAD/EMTDC 案例仿真 分析。 4 本章教学难点:(1)PSCAD/EMTDC 控制系统模型搭建;(2)用户模型自定义与接口以及智能电网 控制装置的 PSCAD/EMTDC 案例仿真分析。 5.本章作业:采用 PSCAD/EMTDC 设计一个智能电网控制装置模型,并仿真验证。 第八章:坚强智能电网实战 (2 学时) 1 本章教学内容:(1)特高压交直流示范工程、上海世博园智能电网综合示范工程(1 学时); (2)电力用户用电信息采集系统工程、其他示范工程介绍(1 学时)。 2 本章教学要求:了解智能电网的应用以及优点。 3 本章教学重点:讲述智能电网应用 4 本章教学难点:(1)无 课程设计/大作业 学生自由分组合作(2-3 人一组),提供几个智能电网控制装置的仿真题目,以抽签的方式决定每个小 组需要完成的题目,并在三种不同仿真软件(MATAB/SIMULINK、ATP/EMTP 和 PSCAD/EMTDC)中搭建 完成整个系统的仿真模型,并对结果进行对比分析。 三、教学方式 本门课程是一门基于智能电网的应用背景及国内外发展趋势,结合专业技术仿真类课程,是一门重在 实际应用的课程,所以课堂讲授要与计算机操作相结合,以保证学生能够在课堂上随教师讲解同步进行实 际操作,以加深对授课内容的理解。教学方式采用课堂讲授、阅读科技文献、观看视频、讨论等多种手段 相结合的方式进行教学,并通过课后小作业以及大作业的练习巩固核心知识点,提升学生工程设计和研究 能力,同时积极与科研项目相结合,引导学生运用所学理论和仿真软件去发现、思考、研究,解决智能电 网控制装置中出现的各种新问题,并根据实际教学效果在教学中进行动态调整以提升教学质量。 四、考核方式与成绩评定 考核方式:考察 成绩评定:平时成绩(考勤、大作业、课堂笔记)50%+期末 PPT 汇报 50%

五、教材及主要参考书目 教材: [1]《智能电网技术》,刘振亚编,中国电力出版社,2010年4月1日。 参考资料: [)《电力系统的MATLAB/SIMULINK仿真与应用》,王晶,翁国庆,张有兵编著,西安电子科技大学出版 社,2008年 [2]《电力系统电磁暂态计算与EMTP应用》,吴文辉,曹祥麟编著,中国水利水电出版社,2012年 [3]《PSCAD建模与仿真》,李学生编著,中国电力出版社,2013年 [4]《PSpice电路设计与应用》,汪建民编著,国防工业出版社,2010年 (大纲撰写人:韩杨) (大纲审稿人: )

五、教材及主要参考书目 教材: [1]《智能电网技术》,刘振亚编,中国电力出版社,2010 年 4 月 1 日。 参考资料: [1]《电力系统的 MATLAB/SIMULINK 仿真与应用》,王晶,翁国庆,张有兵编著,西安电子科技大学出版 社,2008 年 [2]《电力系统电磁暂态计算与 EMTP 应用》,吴文辉,曹祥麟编著,中国水利水电出版社,2012 年 [3]《PSCAD 建模与仿真》,李学生编著,中国电力出版社,2013 年 [4]《PSpice 电路设计与应用》,汪建民编著,国防工业出版社,2010 年 (大纲撰写人:韩 杨) (大纲审稿人: )

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