电力系统分析(1)(2)教学大纲(一九九八、三、二十)
一、说明：
本大纲是为中央电视大学所设工科、电气工程类、发电厂及电力系统专业、三年制所开设电力系统分析课程编写。
适应成度为同类专业的专科水平，课内学时为１２６学时。
二、电力系统分析课的性质及特点：
电力系统分析是发电厂及电力系统专业学生的一门必修专业课，讲授电力系统正常运行的基本概念、基本问题及基本计算；系统发生故障时的分析计算；电力系统运行中产生稳定性问题的原理和改善稳定性的方法。该课程也是其他专业课（如，发电厂电气部分、电力系统继电保护等）的基础。
该课程要求的先期专业基础课课程是：电路、电机学。
该课特点是概念多，计算多。
三、电力系统分析课的要求：
本课程包含三部分内容：
1、电力系统稳态运行概念及计算，
2、电力系统短路分析及计算,
3、电力系统稳定概念。
通过学习本课程学生应当掌握电力系统系统概念、电力系统优点、电力系统简潮流、无功与电压、有功与频率、电压调整、频率调整、优化运行概念。掌握标幺值计算、掌握简单网潮流计算、调压计算。熟知复杂电力网潮流计算。了解调频及优化运行计算。
了解发电机短路的物理过程，发电机模型，基本方程。掌握发电机短路计算时用到的电势、电抗、时间常数概念，掌握无限大电源系统短路计算、三相短路实用计算和各种不对称短路概念及计算。
了解电力系统稳定问题产生的原因，稳定问题产生时出现的现象、危害。掌握静态稳定、静态稳定储备、暂态稳定、等面积定则等概念。了解提高电力系统静态稳定、暂态稳定的常用措施。
四、大纲内容:
第一部分
1、电力系统基本概念
(1)、电力系统概念
(2)、我国电力系统发展与现况
(3)、电能生产的特点，电能质量，负荷及分类，对电力系统的基本要求
(4)、电力系统的电压规定
(5)、电力系统典型接线形式
(6)、中性点运行方式
大电流接地系统
小电流接地系统
两者的比较和应用
2、电力网元件参数及等值电路
(1)、电力线路结构与元件,
(2)、电力线路参数计算及等值电路。
架空线电阻、电抗、电纳,
电缆线路电阻、电抗、电纳,
(3)、变压器参数及等值电路。
双绕组变压器参数计算与等值电路
三绕组变压器参数计算与等值电路
(4)、发电机功率限制
汽轮发电机功率限制
水轮发电机功率限制
(5)、负荷曲线及负荷模型
日有功及无功负荷曲线
年有功及无功负荷曲线
电力系统负荷模型
负荷预测概念及用途
3、简单电力网潮流计算
(1)、有名制与标幺制,
精确标幺制
不同基准标幺值转换
近似标幺制、平均电压
(2)、电力线路及变压器的电压降、电压降纵分量、电压降横分量、电压损耗、
电压偏移概念及计算,
(3)、电力线路及变压器的有功及无功功率损耗概念与计算,
(4)、开式网潮流分布概念及潮流计算,
(5)、同级电压闭式网潮流分布概念及潮流计算,
(6)、不同电压闭式网潮流分布概念及潮流计算。
(7)、网络简化方法及应用,
4、复杂电力网潮流计算
(1)、电力网方程
节点电压方程
节点导纳矩阵及其建立与修改
节点阻抗矩阵及其建立与修改
(2)、功率方程与其求解
高斯-塞德尔迭代法
牛顿-拉夫逊迭代法
5、电力系统有功功率平衡及频率调整
(1)、电力系统有功功率平衡
电力系统有功负荷变化
电力系统有功电源及其备用
(2)、有功最优分配
燃煤机组耗量特性
水力发电机组耗量特性
等微增率分配原则
网损修正
(3)、电力系统频率调整
调速器及其特性
一次调频概念
二次调频概念
调频厂确定
6、电力系统无功功率平衡及电压调整
(1)、电力系统无功功率平衡
电力系统无功负荷
电力系统无功电源
(2)、最优无功分布
等网损微增率无功分布
等网损微增率最优无功补偿
(3)、电力系统电压调整
电压调整复杂性
中枢点电压管理
利用发电机调压
利用变压器调压，分接头选择
利用补偿设备调压
调压方法的分析与综合
第二部分
７、电力系统短路基本概念
(1)、电力系统短路基本概念
发生短路的原因
短路危害
短路类型
(2)、无限大容量电源系统三相短路
无限大容量概念
三相瞬时电流计算
周期分量、非周期分量
最恶劣短路条件
冲击电流计算
最大有效值
周期分量有效值
８、同步发电机短路
(1)、同步发电机短路物理分析,
定子绕组、转子励磁绕组电流成分分析
同步发电机电抗xd、xd＇、xd＂,
同步发电机电势Eq、Eg＇、Eq＂,
同步发电机时间常数Td＇、Td＂、Ta、Tf
(2)、同步发电机短路电流计算
同步发电机模型
基本方程的介绍
同步发电机相量图
同步发电机短路电流计算公式
(3)、励磁对短路电流影响
9、三相短路实用计算
(1)、交流分量初始有效值计算
(2)、用曲线法求任意时刻短路电流有效值
(3)、复杂系统交流分量初始有效值计算
10、对称分量法及电力系统元件序参数序等值电路
(1)、对称分量法原理
(2)、电流、电压序分量与序组抗
(3)、发电机序电抗
(4)、电动机序电抗
(5)、变压器序电抗
(6)、电力线路序电抗
(7)、零序网络构成
13、不对称短路分析
(1)、单相、两相、两相接地短路分析
(2)、非故障处的电流、电压
(3)、正序等效定则。
(4)、断线分析
(5)、计算机计算法
第三部分
14、电力系统运行稳定性
(1)、电力系统稳定性产生的原因、不稳定现象、不稳定的危害、稳定分类
(2)、发电机转子运动方程
(3)、发电机功角特性
凸极、隐极机功角特性
(4)、静态稳定概念
静态稳定概念、静态稳定判据、静态稳定储备系数
(5)、改善静态稳定的措施
(6)、暂态稳定概念
暂态稳定概念、等面积定则
(7)、提高暂态的措施
五、课外习题:
本课程内容涉及较多概念和计算, 需要配以适量的概念题和计算题，学生通过做题才能深入的理解和掌握本课程的内容。
六、学时分配参考
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┃ ┃ ┃ ┃建 议┃
┃环 节┃序号┃ 内 容 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ ┃学 时┃
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┃ 讲课 ┃ 1 ┃1、电力系统基本概念 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ (1)、电力系统概念 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ (2)、我国电力系统发展与现况 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ (3)、电能生产的特点，电能质量，负荷及 ┃ 2 ┃
┃ ┃ ┃ 分类，对电力系统的基本要求 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ (4)、电力系统的电压规定 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ (5)、电力系统典型接线形式 ┃ ┃
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┃ 讲课 ┃ ┃ (6)、中性点运行方式 ┃ 1 ┃
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┃ 讲课 ┃ ┃2、电力网元件参数及等值电路 ┃ 1 ┃
┃ ┃ ┃ (1)、电力线路结构与元件, ┃ ┃
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┃ 讲课 ┃ ┃ (2)、电力线路参数计算及等值电路。 ┃ 3 ┃
┃ ┃ ┃ 架空线电阻、电抗、电纳, ┃ ┃
┃ ┃ ┃ 电缆线路电阻、电抗、电纳, ┃ ┃
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┃ 讲课 ┃ ┃ (3)、变压器参数及等值电路。 ┃ 2 ┃
┃ ┃ ┃ 双绕组变压器参数计算与等值电路 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ 三绕组变压器参数计算与等值电路 ┃ ┃
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┃ 讲课 ┃ ┃ (4)、发电机功率限制 ┃ 1 ┃
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┃ 讲课 ┃ ┃ (5)、负荷曲线及负荷模型 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ 日有功及无功负荷曲线 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ 年有功及无功负荷曲线 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ 电力系统负荷模型 ┃ 1 ┃
┃ ┃ ┃ 负荷预测概念及用途 ┃ ┃
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┃ 讲课 ┃ ┃3、简单电力网潮流计算 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ (1)、有名制与标幺制, ┃ ┃
┃ ┃ ┃ 精确标幺制 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ 不同基准标幺值转换 ┃ 2 ┃
┃ ┃ ┃ 近似标幺制、平均电压 ┃ ┃
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┃ 讲课 ┃ ┃ (2)、电力线路及变压器的电压降、电压降┃ ┃
┃ ┃ ┃ 纵分量、电压降横分量、电压损耗、┃ 2 ┃
┃ ┃ ┃ 电压偏移概念及计算 ┃ ┃
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┃ 讲课 ┃ ┃ (3)、电力线路及变压器的有功及无功功率┃ 2 ┃
┃ ┃ ┃ 损耗概念与计算 ┃ ┃
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┃ 讲课 ┃ ┃ (4)、开式网潮流分布概念及潮流计算, ┃ 2 ┃
┃ ┃ ┃ (5)、同级电压闭式网潮流分布概念及潮 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ 流计算, ┃ ┃
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┃ 讲课 ┃ ┃ (6)、不同电压闭式网潮流分布概念及潮 ┃ 2 ┃
┃ ┃ ┃ 流计算。 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ (7)、网络简化方法及应用, ┃ ┃
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┃ 讲课 ┃ ┃4、复杂电力网潮流计算 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ (1)、电力网方程 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ 节点电压方程 ┃ 3 ┃
┃ ┃ ┃ 节点导纳矩阵及其建立与修改 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ 节点阻抗矩阵及其建立与修改 ┃ ┃
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┃ 讲课 ┃ ┃ (2)、功率方程与其求解 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ 高斯-塞德尔迭代法 ┃ 2 ┃
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┃ 讲课 ┃ ┃ 牛顿-拉夫逊迭代法 ┃ 2 ┃
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┃ 讲课 ┃ ┃5、电力系统有功功率平衡及频率调整 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ (1)、电力系统有功功率平衡 ┃ 1 ┃
┃ ┃ ┃ 电力系统有功负荷变化 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ 电力系统有功电源及其备用 ┃ ┃
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┃ 讲课 ┃ ┃ (2)、有功最优分配 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ 燃煤机组耗量特性 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ 水力发电机组耗量特性 ┃ 4 ┃
┃ ┃ ┃ 等微增率分配原则 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ 网损修正 ┃ ┃
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┃ 讲课 ┃ ┃ (3)、电力系统频率调整 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ 调速器及其特性 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ 一次调频概念 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ 二次调频概念 ┃ 2 ┃
┃ ┃ ┃ 调频厂确定 ┃ ┃
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┃ 讲课 ┃ ┃6、电力系统无功功率平衡及电压调整 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ (1)、电力系统无功功率平衡 ┃ 1 ┃
┃ ┃ ┃ 电力系统无功负荷 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ 电力系统无功电源 ┃ ┃
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┃ 讲课 ┃ ┃ (2)、最优无功分布 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ 等网损微增率无功分布 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ 等网损微增率最优无功补偿 ┃ 4 ┃
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┃ 讲课 ┃ ┃ (3)、电力系统电压调整 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ 电压调整复杂性 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ 中枢点电压管理 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ 利用发电机调压 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ 利用变压器调压，分接头选择 ┃ 3 ┃
┃ ┃ ┃ 利用补偿设备调压 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ 调压方法的分析与综合 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ ┃ ┃
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┃ 讲课 ┃ ┃７、电力系统短路基本概念 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ (1)、电力系统短路基本概念 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ 发生短路的原因 ┃ 1 ┃
┃ ┃ ┃ 短路危害 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ 短路类型 ┃ ┃
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┃ 讲课 ┃ ┃ (2)、无限大容量电源系统三相短路 ┃ 1 ┃
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┃ 讲课 ┃ ┃８、同步发电机短路 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ (1)、同步发电机短路物理分析, ┃ ┃
┃ ┃ ┃ 定子绕组、转子励磁绕组电流成分 ┃ 2 ┃
┃ ┃ ┃ 分析 ┃ ┃
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┃ 讲课 ┃ ┃ 同步发电机电抗、电势、时间常数 ┃ 2 ┃
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┃ 讲课 ┃ ┃ (2)、同步发电机短路电流计算 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ 同步发电机模型 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ 基本方程的介绍 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ 同步发电机相量图 ┃ 3 ┃
┃ ┃ ┃ 同步发电机短路电流计算公式 ┃ ┃
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┃ 讲课 ┃ ┃ (3)、励磁对短路电流影响 ┃ 1 ┃
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┃ 讲课 ┃ ┃9、三相短路实用计算 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ (1)、交流分量初始有效值计算 ┃ 2 ┃
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┃ 讲课 ┃ ┃ (2)、用曲线法求任意时刻短路电流有效值 ┃ 2 ┃
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┃ 讲课 ┃ ┃ (3)、复杂系统交流分量初始有效值计算 ┃ 2 ┃
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┃ 讲课 ┃ ┃10、对称分量法及电力系统元件序参数序 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ 等值电路 ┃ 1 ┃
┃ ┃ ┃ (1)、对称分量法原理 ┃ ┃
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┃ 讲课 ┃ ┃ (2)、电流、电压序分量与序组抗 ┃ 1 ┃
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┃ 讲课 ┃ ┃ (3)、发电机序电抗 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ (4)、电动机序电抗 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ (5)、变压器序电抗 ┃ 3 ┃
┃ ┃ ┃ (6)、电力线路序电抗 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ (7)、零序网络构成 ┃ ┃
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┃ 讲课 ┃ ┃ 11、不对称短路分析 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ (1)、单相、两相、两相接地短路分析 ┃ 2 ┃
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┃ 讲课 ┃ ┃ (2)、非故障处的电流、电压 ┃ 1 ┃
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┃ 讲课 ┃ ┃ (3)、正序等效定则 ┃ 1 ┃
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┃ 讲课 ┃ ┃ (4)、断线分析 ┃ 2 ┃
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┃ 讲课 ┃ ┃ (5)、计算机计算法 ┃ 1 ┃
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┃ 讲课 ┃ ┃14、电力系统运行稳定性 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ (1)、电力系统稳定性产生的原因、不稳 ┃ 1 ┃
┃ ┃ ┃ 定现象、不稳定的危害、稳定分类 ┃ ┃
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┃ 讲课 ┃ ┃ (2)、发电机转子运动方程 ┃ 1 ┃
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┃ 讲课 ┃ ┃ (3)、发电机功角特性 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ 凸极、隐极机功角特性 ┃ 2 ┃
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┃ 讲课 ┃ ┃ (4)、静态稳定概念 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ 静态稳定概念、静态稳定判据、 ┃ 3 ┃
┃ ┃ ┃ 静态稳定储备系数 ┃ ┃
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┃ 讲课 ┃ ┃ (5)、改善静态稳定的措施 ┃ 1 ┃
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┃ 讲课 ┃ ┃ (6)、暂态稳定概念 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ 暂态稳定概念、等面积定则 ┃ 3 ┃
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┃ 讲课 ┃ ┃ (7)、提高暂态的措施 ┃ 1 ┃
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┃ ┃ ┃ 84 ┃
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