《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： ）