北方工业大学：电气工程及其自动化《电力系统分析》课程教学大纲.pdf_大学文库

2 目录 1 课程基本信息.............................................................................................................................. 3 2 毕业要求与课程目标.................................................................................................................4 2.1 本课程支撑的毕业要求观测点.....................................................................................4 2.2 课程目标............................................................................................................................4 2.3 毕业要求与课程目标的关系........................................................................................ 6 3 课程内容及安排...........................................................................................................................7 3.1 课程学时总体安排..........................................................................................................7 3.2 各知识单元内容和预期学习目标.................................................................................7 4 课堂教学设计和实施载体.......................................................................................................10 5 课程实验教学............................................................................................................................. 11 5.1 实验名称和安排............................................................................................................ 12 5.2 实验要求和教学组织....................................................................................................12 5.3 实验预习和实验报告要求........................................................................................ 13 5.4 实验教学在能力培养方面的具体措施.....................................................................14 6 课程考核方案和依据................................................................................................................14 6.1 课程考核方案.................................................................................................................14 6.2 课程各考核项评价依据和标准..................................................................................15 7 本次修订说明............................................................................................................................. 17 8 其他需要说明的问题................................................................................................................18

3 1 课程基本信息课程名称（中文）电力系统分析课程名称（英文）Power System Analysis 课程计划学时 64 课外学时建议 9064 计划学时构成理论学时 58 实验学时 6 上机学时 0 课外学时要求线上学习要求：12 自主学习建议学时：52 先修课名称（7021241）电路分析 III、（7120401）自动控制原理、（7020801）电机及拖动基础适用专业年级电气工程及其自动化开课单位电气工程系课程简介本课程为电气工程及其自动化专业的专业教育必修课程，开设于第五学期。本课程为学生从事电气工程奠定基本的理论基础，目的是让学生掌握电力系统分析的基本概念、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。通过课堂讲授、课外自学、作业、实验、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、归纳总结的能力。考核方式为平时成绩+ 期末考试成绩，期末考试为闭卷考试。教材和学习资源基础资料：（1）《电力系统分析基础》，李庚银编著，机械工业出版社，2017，ISBN 号： 978-7-111-34501-5，版次：1-7 （2）《电力系统基础》，吴俊勇等编著，北京交通大学出版社，2008 第一版， ISBN 号：978-7-811-23063-5 参考资料：（1）《电力系统分析》，纪建伟等编著，中国电力出版社，2012 第一版，ISBN 号：978-7-508-44237-2 （2）《电力系统分析》，何仰赞，熊信银编著，华中科技大学出版社，2016 年 5 月第四版，ISBN：978-7-568-01771-8 （3）《电力系统稳态分析》，陈珩，第四版，北京，中国电力出版社出版，2015， ISBN：978-7-512-39570-1 大纲版本号 DG7307601-202108 前一版本号 DG7307601-201912 大纲修订人万庆祝修订时间 2021.08 课程团队负责人景柳铭实验教学审核人胡长斌

法，能够对复杂电力系统列写潮流计算基本方程组。 DXTFX-2:电力系统有功功率与频率调整掌握有功功率和频率调整的基本概念，掌握负荷、发电机和电力系统的频率特性，理解有功平衡和频率调整的原理及负荷在各类发电厂间的分配原则：掌握频率的一次调整和二次调整过程。 DXTFX3:电力系统的无功功率和电压调整掌握无功功率、电压调整、无功功率平衡等基本概念，掌握电力系统的基本调压措施。 DXTFX4:电力系统简单不对称故障的分析和计算掌握电力网络化简等值方法，理解无限大容量电源供电系统三相短路的暂态过程：掌握电力系统三相短路的实用计算方法：理解序阻抗的概念，掌握对称分量法的基本原理：掌握电力系统各序网络的编制和简单系统不对称短路的计算方法。 DXTFX5:电力系统稳定性理解电力系统暂态（功角）稳定、电压稳定、频率稳定等基本概念，能够借助发电机转子运动方程分析和理解同步电机及电力系统暂态过程的一般规律：掌握电力系统的功角特性，并能够利用功角特性曲线做简单的稳定性分析：掌握小扰动法分析电力系统静态稳定的方法，理解自动励磁调节器对静态稳定的影响：学握复杂电力系统静态稳定的判别方法，能够利用静态稳定储备系数等指标对静态稳定水平进行评价：掌握等面积定则分析暂态稳定特性的原理和方法，掌握极限切除角的计算方法，了解转子运动方程的数值算法，了解暂态稳定控制措施。能力目标： DXTFX-6:分析、建模能力分析电力系统的基本概念、主要构成、运行特点，建立电力系统各元件的参数和数学模型，计算供电网络的潮流分布、有功负荷分配。建立发电机转子运动方程，根据电力系统的功角特性分析电力系统静态稳定，提出提高电力系统暂态稳定水平的控制措施。 DXTFX-7:实验能力通过电力系统潮流计算实验，加深对电力系统潮流基本概念的理解，验证计

5 法，能够对复杂电力系统列写潮流计算基本方程组。 DXTFX -2：电力系统有功功率与频率调整掌握有功功率和频率调整的基本概念，掌握负荷、发电机和电力系统的频率特性，理解有功平衡和频率调整的原理及负荷在各类发电厂间的分配原则；掌握频率的一次调整和二次调整过程。 DXTFX -3：电力系统的无功功率和电压调整掌握无功功率、电压调整、无功功率平衡等基本概念，掌握电力系统的基本调压措施。 DXTFX -4：电力系统简单不对称故障的分析和计算掌握电力网络化简等值方法，理解无限大容量电源供电系统三相短路的暂态过程；掌握电力系统三相短路的实用计算方法；理解序阻抗的概念，掌握对称分量法的基本原理；掌握电力系统各序网络的编制和简单系统不对称短路的计算方法。 DXTFX -5：电力系统稳定性理解电力系统暂态（功角）稳定、电压稳定、频率稳定等基本概念，能够借助发电机转子运动方程分析和理解同步电机及电力系统暂态过程的一般规律；掌握电力系统的功角特性，并能够利用功角特性曲线做简单的稳定性分析；掌握小扰动法分析电力系统静态稳定的方法，理解自动励磁调节器对静态稳定的影响；掌握复杂电力系统静态稳定的判别方法，能够利用静态稳定储备系数等指标对静态稳定水平进行评价；掌握等面积定则分析暂态稳定特性的原理和方法，掌握极限切除角的计算方法，了解转子运动方程的数值算法，了解暂态稳定控制措施。能力目标： DXTFX -6：分析、建模能力分析电力系统的基本概念、主要构成、运行特点，建立电力系统各元件的参数和数学模型，计算供电网络的潮流分布、有功负荷分配。建立发电机转子运动方程，根据电力系统的功角特性分析电力系统静态稳定，提出提高电力系统暂态稳定水平的控制措施。 DXTFX -7：实验能力通过电力系统潮流计算实验，加深对电力系统潮流基本概念的理解，验证计

6 算机计算结果和手算结果的一致性，评价电力系统运行方式的经济性。 DXTFX -8：多学科环境中应用能力能理解并掌握工程管理原理与经济决策方法，并能在多学科环境中应用。 DXTFX -9：自学与自律能力能保证出勤、按时完成作业、善于时间管理。思政目标： DXTFX -10：课程思政与课程教学高质量融合在电力系统教学环节中，将马克思主义经典理论和习近平新时代中国特色社会主义思想最新理论成果和职业道德、职业心态和职业意识等融入课程内容，课程培养目标为电力企业第一线，培养品德高尚、专业扎实、知识面宽、实践能力强、务实创新且富有社会责任感的高水平应用技术型人才，在教学实践中充分挖掘课程思政元素，不断提炼专业课程中蕴含的思政元素，将当前电力企业、电力公司、电力研究所相关领域发展领域、企业文化渗透到教学当中，使学生有明确的奋斗目标，树立自我人生信念，让学生紧紧围绕实现中国梦的伟大理想而不懈奋斗。将育人理念贯穿实践教学始终，体现“工”、“学”、“思”结合起来，来实现提高教学效果、增强学生思想动力、专业素质目的。科学的理想信念，成为有责任、有担当的工程技术人员，为国家攻坚克难。 2.3 毕业要求与课程目标的关系毕业要求观测点支撑权重课程目标贡献度 1 工程知识 1-5 0.15 DXTFX-1：电力系统潮流计算方法 10% DXTFX -2：电力系统有功功率与频率调整 25% DXTFX -3：电力系统的无功功率和电压调整 25% DXTFX -4：电力系统简单不对称故障的分析和计算 30% DXTFX -5：电力系统稳定性 10% 2 问题分析 2-1 0.1 DXTFX -6：分析、建模能力 100% 3 研究 4-2 0.1 DXTFX -7：实验能力 100% 4 多学科环境中应用能力 11-1 0.2 DXTFX -8：多学科环境中应用能力 90% DXTFX -9：自学与自律能力 10%

电力系统仿真实验。 (1)理解潮流计算、电压降落和功率损耗等基本 1 概念，掌握开式电力网的潮流计算： DXTFX (2)建立两端供电网络和简单环形供电网络棋 8 型： (3)建立节点导纳矩阵模型、求解潮流方程。 (4)电力系统运行方式及湖流分析实验。学习内容：潮流计算的计算机解法。 DXTFX 预期结果： 1 第4章 (1)掌握开式电力网的湖流计算： DXTFX 复杂电力系统湖流分 (2)简单闭式电力网转化成开式电力网进行淘流 -6 2 布的计算机算法 +管， DXTFX (3)节点导纳矩阵的修正 (4)湖流的计算机算法： (5)湖流计算的工程应用。学习内容：电力系统有功功率与频率调整方法。预期结果：第5章 (1)熟练掌握：掌握频率调整的必要性，有功功电力系统有功功率与 DXTFX 率平衡及其对系续插率的影响，电力系统负荷的 4 4 频率调整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、同步发电机的有功率频率静态特性： (3)掌握申力系统的一次调频和一次调频原理学习内容：电力系统的无功功率和电压调整方法。预期结果：第6章 (1)能够理解和解释：电力系统无功功率负荷电力系统的无功功率无功功率损耗和无功功率电源的基本特性 DXTFX 3 4 和电压调整 (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四种调压措施及其调压计算。学习内容：电力系统三相短路的暂态过程。第7章预期结果：电力系统三相短路的 (1)理解短路的基本概念： DXTFX 4 暂态过程 (2)掌握电力网络化简的基本方法： -4 (3)理解无限大容量电源供电系统三相短路的暂态过程分析 (4)掌握电力系统三相短路的实用计算方法。第8章学习内容：电力系统三相短路电流实用计算方法 4 电力系统三相短路电预期结果：

8 电力系统仿真实验。（1）理解潮流计算、电压降落和功率损耗等基本概念，掌握开式电力网的潮流计算；（2）建立两端供电网络和简单环形供电网络模型；（3）建立节点导纳矩阵模型、求解潮流方程。（4）电力系统运行方式及潮流分析实验。 -7 DXTFX -8 第 4 章复杂电力系统潮流分布的计算机算法学习内容：潮流计算的计算机解法。预期结果：（1）掌握开式电力网的潮流计算；（2）简单闭式电力网转化成开式电力网进行潮流计算；（3）节点导纳矩阵的修正；（4）潮流的计算机算法；（5）潮流计算的工程应用。 DXTFX -1 DXTFX -6 DXTFX -8 2 2 第 5 章电力系统有功功率与频率调整学习内容：电力系统有功功率与频率调整方法。预期结果：（1）熟练掌握：掌握频率调整的必要性，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）掌握电力系统的一次调频和二次调频原理。 DXTFX -2 4 4 第 6 章电力系统的无功功率和电压调整学习内容：电力系统的无功功率和电压调整方法。预期结果：（1）能够理解和解释：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，四种调压措施及其调压计算。 DXTFX -3 4 4 第 7 章电力系统三相短路的暂态过程学习内容：电力系统三相短路的暂态过程。预期结果：（1）理解短路的基本概念；（2）掌握电力网络化简的基本方法；（3）理解无限大容量电源供电系统三相短路的暂态过程分析；（4）掌握电力系统三相短路的实用计算方法。 DXTFX -4 4 4 第 8 章电力系统三相短路电学习内容：电力系统三相短路电流实用计算方法。预期结果： 4 4

流实用计算 (1)掌握起始次暂态电流和冲击电流的实用计 (2)堂爆短路电流计算曲线的应用： (3)能应用计算曲线计算多机电力系统的三相路电流。学习内容：电力系统各元件的序阻抗和等值电路筑0音而期结果：电力系统各元件的序 (1)掌握序阻抗的基本概念。 DXTFX 4 4 阻抗和等值电路 (2)掌握电力系统各元件的各序参数和等值电 -6 路： (3)掌握申力系结正序、负序和零序网络的制定学习内容：电力系统简单不对称故障的分析和时算。预期结果：第10章电力系统简单不对称 (1)掌握利用各序故障端口的电压平衡方程式和放障的分析和计算简单不对称短路的边界条件，进行简单不对称短 DXTFX 路分析计算的原理和方法： -6 8 短路类型对电力系统 (2)掌握各种简单不对称短路的复合序网法和暂态的影响实验。等效定则： 3 了解非故障处电压电流的计算： (4)了解非全相断线的分析计算方法。学习内容：电力系统稳定性问题。第11章预期结果电力系统稳定性问愿 (1)掌握电力系统运行稳定性的分类，理解功角 DXTFX 概述和发电机的机电稳定、静态稳定、暂态稳定、电压稳定、频率稳 4 4 特性 -5 定的基本概念：掌握同步发电机转子运动方程 (3)掌握电力系统的电磁功率特性的计算；」学习内容：电力系统静态稳定。看期结里，第12章 (1)理解小扰动分析法分析简单电力系统静态稳 DXTFX 电力系统静态稳定性定： 4 (2)掌握简单电力系统的静态稳定判据和静态稳 -5 4 定储备系数的计算：了解自动励磁调节器对静态稳定的影响 (4)了解复杂电力系统静态稳定的判别方法。学习内容：电力系统暂态稳定。第13章预期结果： DXTFX 电力系统暂态稳定性 (1)理解荷单电力系统暂态稳定的定性分析方 4 4 法： (2)掌爆用等面积定则判断电力系统暂态稳定性的方法

9 流实用计算（1）掌握起始次暂态电流和冲击电流的实用计算；（2）掌握短路电流计算曲线的应用；（3）能应用计算曲线计算多机电力系统的三相短路电流。第 9 章电力系统各元件的序阻抗和等值电路学习内容：电力系统各元件的序阻抗和等值电路。预期结果：（1）掌握序阻抗的基本概念；（2）掌握电力系统各元件的各序参数和等值电路；（3）掌握电力系统正序、负序和零序网络的制定。 DXTFX -6 4 4 第 10 章电力系统简单不对称故障的分析和计算；短路类型对电力系统暂态的影响实验。学习内容：电力系统简单不对称故障的分析和计算。预期结果：（1）掌握利用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，进行简单不对称短路分析计算的原理和方法；（2）掌握各种简单不对称短路的复合序网法和正序等效定则；（3）了解非故障处电压电流的计算；（4）了解非全相断线的分析计算方法。 DXTFX -6 8 8 第 11 章电力系统稳定性问题概述和发电机的机电特性学习内容：电力系统稳定性问题。预期结果：（1）掌握电力系统运行稳定性的分类，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；（2）掌握同步发电机转子运动方程；（3）掌握电力系统的电磁功率特性的计算；。 DXTFX -5 4 4 第 12 章电力系统静态稳定性学习内容：电力系统静态稳定。预期结果：（1）理解小扰动分析法分析简单电力系统静态稳定；（2）掌握简单电力系统的静态稳定判据和静态稳定储备系数的计算；（3）了解自动励磁调节器对静态稳定的影响；（4）了解复杂电力系统静态稳定的判别方法。 DXTFX -5 4 4 第 13 章电力系统暂态稳定性学习内容：电力系统暂态稳定。预期结果：（1）理解简单电力系统暂态稳定的定性分析方法；（2）掌握用等面积定则判断电力系统暂态稳定性的方法； DXTFX -5 4 4

(3)掌握极限切除角的定义和计算 (4)了解提高电力系统暂态稳定性的措施 4课堂教学设计和实施载体本课程教学采用Powerpoint、线上教学平台、翻转课堂、教学影视片及课堂板书相结合的教学手段，同时采用启发式、讨论式、案例式等教学方式，突出对学生工程应用能力和创新意识的培养。课下学习采用作业的方式。课程各章节中蕴含着丰富的思政教有元素，教学设计选择合适的切入点，潜移默化地实现对学生的思想政治教育，促进学生知识与能力、过程与方法、科学素养与价值引领的统一。例如在讲电力系统概述部分时，以电力系统分析作为电气工程及其自动化专业的专业核心课程为载体，建立学生专业归属感、民族自豪感。课程以“电气中国”之“电力中国”为落脚点，加入“中国系列”元素，确立“电气中国”之“电力中国”为课程改革核心内容。将专业课的教学目标分为知识目标和情感目标，以期巧妙地完成价值引领和知识传授的合二为一，这样可培养学生的民族自尊心和自豪感，同时也指出我国由于近代的闭关锁国造成近代科技的严重落后，适时激发学生对祖因前途命运的责任感，使他们能把目前的学习与将来的祖国现代化建设密切联系起来。课程目标知识单元学习场景/教学模式实施载体节/目 DXTFX.10第1章电力系统基本概念 DXTFX-1 果堂讲授、翻转课堂讲义教案、多媒体教学 DXTFX-1 第2章电力系统各元件的参数和数课堂讲授、翻转课堂、讲义教案、多媒体教学 DXTFX-6 模型线上答疑布置作业 DXTFX-10 DXTFX-1 课堂讲授、翻转课堂 DXTFX- 第3章简单电力系统的潮流计算讲义教案多媒体牧学线上答疑、讨论仿真 DXTFX-8 作业总结布置作业 DXTFX-10 DXTFX-2 第5章电力系统有功功率与频率调整课堂讲授、翻转课堂、讲义教案、多媒体教学、 DXTFX-10 线上答疑布置作业

10 （3）掌握极限切除角的定义和计算；（4）了解提高电力系统暂态稳定性的措施。 4 课堂教学设计和实施载体本课程教学采用 Powerpoint、线上教学平台、翻转课堂、教学影视片及课堂板书相结合的教学手段，同时采用启发式、讨论式、案例式等教学方式，突出对学生工程应用能力和创新意识的培养。课下学习采用作业的方式。课程各章节中蕴含着丰富的思政教育元素，教学设计选择合适的切入点，潜移默化地实现对学生的思想政治教育，促进学生知识与能力、过程与方法、科学素养与价值引领的统一。例如在讲电力系统概述部分时，以电力系统分析作为电气工程及其自动化专业的专业核心课程为载体，建立学生专业归属感、民族自豪感。课程以“电气中国”之“电力中国”为落脚点，加入“中国系列”元素，确立“电气中国”之“电力中国”为课程改革核心内容。将专业课的教学目标分为知识目标和情感目标，以期巧妙地完成价值引领和知识传授的合二为一，这样可培养学生的民族自尊心和自豪感，同时也指出我国由于近代的闭关锁国造成近代科技的严重落后，适时激发学生对祖国前途命运的责任感，使他们能把目前的学习与将来的祖国现代化建设密切联系起来。课程目标知识单元学习场景/教学模式实施载体章节/目 DXTFX -1 DXTFX -10 第 1 章电力系统基本概念课堂讲授、翻转课堂讲义教案、多媒体教学 DXTFX -1 DXTFX -6 DXTFX -10 第 2 章电力系统各元件的参数和数学模型课堂讲授、翻转课堂、线上答疑讲义教案、多媒体教学、布置作业 DXTFX -1 DXTFX -7 DXTFX -8 DXTFX -10 第 3 章简单电力系统的潮流计算课堂讲授、翻转课堂、线上答疑、讨论仿真、作业总结讲义教案、多媒体教学、布置作业 DXTFX -2 DXTFX -10 第５章电力系统有功功率与频率调整课堂讲授、翻转课堂、线上答疑讲义教案、多媒体教学、布置作业