《電力系統(tǒng)暫態(tài)分析》課程教學(xué)大綱（緒論）

1、PAGE 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析講義Power System Transient Analysis Lecture電力系統(tǒng)暫態(tài)分析課程教學(xué)大綱適用專業(yè)：電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化 課程類型：專業(yè)課 總學(xué)時(shí)：42+4 編制單位（或執(zhí)筆者）：電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院電力工程系楊耿杰教授一、課程的地位、性質(zhì)和任務(wù)電力系統(tǒng)暫態(tài)分析課程是電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專業(yè)及相近專業(yè)的核心專業(yè)課程。通過課程學(xué)習(xí)使學(xué)生能夠掌握電力系統(tǒng)故障和穩(wěn)定的基本理論和工程計(jì)算方法，為學(xué)習(xí)發(fā)電廠電氣部分、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)、電力系統(tǒng)自動(dòng)化等專業(yè)課程做專業(yè)知識(shí)準(zhǔn)備，并為將來從事電力系統(tǒng)工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。二、課程教學(xué)的目的和要求通過課程教學(xué)使學(xué)生掌握同步發(fā)

2、電機(jī)電磁暫態(tài)過程的基本理論；掌握故障的基本知識(shí)和序參數(shù)、序網(wǎng)的概念；掌握電力系統(tǒng)故障分析的實(shí)用計(jì)算方法；初步學(xué)會(huì)分析電力系統(tǒng)復(fù)雜故障；掌握電力系統(tǒng)機(jī)電暫態(tài)過程的基本概念；學(xué)會(huì)運(yùn)用小干擾法分析電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性；掌握簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定的計(jì)算方法；初步學(xué)會(huì)分析復(fù)雜電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。三、本課程與其他課程的關(guān)系先修課程：高等數(shù)學(xué)，電路與磁路，電機(jī)學(xué)，自動(dòng)控制理論，電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析；后續(xù)課程：發(fā)電廠電氣部分，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)，電力系統(tǒng)自動(dòng)化。四、課時(shí)分配表章節(jié)緒論第一章第二章第三章第三章第五章第六章第七章學(xué)時(shí)數(shù)141036684五、教學(xué)內(nèi)容和基本要求緒論第一章 電力系統(tǒng)故障分析的基本知識(shí)知識(shí)

3、點(diǎn)：故障類型及危害，標(biāo)幺值，無(wú)限大功率電源供電的三相短路電流分析，沖擊電流（沖擊系數(shù)）和最大有效值電流的概念。第二章 同步發(fā)電機(jī)突然三相短路分析知識(shí)點(diǎn)：同步發(fā)電機(jī)原始方程，坐標(biāo)變換和派克方程，同步發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)、電抗和等值電路，應(yīng)用同步發(fā)電機(jī)基本方程的拉式運(yùn)算形式分析突然三相短路電流，同步發(fā)電機(jī)三相短路物理過程分析，強(qiáng)行勵(lì)磁對(duì)短路暫態(tài)過程的影響（自學(xué)）。難點(diǎn)：應(yīng)用同步發(fā)電機(jī)基本方程的拉式運(yùn)算形式分析突然三相短路電流，同步發(fā)電機(jī)三相短路物理過程分析。第三章 電力系統(tǒng)三相短路的實(shí)用計(jì)算知識(shí)點(diǎn)：短路電流周期分量初始值的計(jì)算，應(yīng)用運(yùn)算曲線求任意時(shí)刻短路點(diǎn)的短路電流周期分量。第四章 電力系統(tǒng)元件各序參數(shù)

4、和等值電路知識(shí)點(diǎn)：對(duì)稱分量法和序阻抗的概念，同步發(fā)電機(jī)、異步電動(dòng)機(jī)、變壓器及輸電線路的序阻抗，電力系統(tǒng)各序網(wǎng)的構(gòu)成。難點(diǎn)：自耦變壓器的零序阻抗和零序等值電路，電力系統(tǒng)各序網(wǎng)的構(gòu)成。第五章 簡(jiǎn)單不對(duì)稱故障分析計(jì)算知識(shí)點(diǎn)：橫向不對(duì)稱故障的分析計(jì)算，短路點(diǎn)過渡阻抗對(duì)橫向不對(duì)稱故障的影響，縱向不對(duì)稱故障的分析計(jì)算，非故障處電流的計(jì)算。第六章 電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定知識(shí)點(diǎn)：電力系統(tǒng)穩(wěn)定的含義、分類及判別穩(wěn)定的方法，簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定，同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程，同步發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩，小干擾法分析簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定，自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定的影響，多機(jī)系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的近似分析（自學(xué)），提高靜態(tài)穩(wěn)定的措施。難點(diǎn)：

5、自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定的影響。第七章 電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定知識(shí)點(diǎn)：簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定，自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置對(duì)暫態(tài)穩(wěn)定的影響，復(fù)雜系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的計(jì)算（自學(xué)），提高暫態(tài)穩(wěn)定性的措施。難點(diǎn)：復(fù)雜系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的計(jì)算（自學(xué)）。六、建議教材和教學(xué)參考書教材：楊耿杰,張嫣.電力系統(tǒng)暫態(tài)分析講義參考書1何仰贊,溫增銀.電力系統(tǒng)分析（上冊(cè)、下冊(cè)）（第三版）.武漢:華中科技大學(xué)出版社,2002年.2李光琦.電力系統(tǒng)暫態(tài)分析（第三版）.北京:中國(guó)電力出版社,2007年.3陳貽,蔣平,萬(wàn)秋蘭,高山.電力系統(tǒng)分析.北京:中國(guó)電力出版社,2005年.4劉天琪,邱曉燕.電力系統(tǒng)分析理論.北京:科學(xué)出版社,2005年.5周榮光.電力

6、系統(tǒng)故障分析.北京:清華大學(xué)出版社,1988年.6劉萬(wàn)順.電力系統(tǒng)故障分析.北京:中國(guó)電力出版社,2003年.7陳亞民.電力系統(tǒng)計(jì)算程序及其實(shí)現(xiàn).北京:中國(guó)水利電力出版社,1995年8韋鋼.電力系統(tǒng)分析要點(diǎn)與習(xí)題.北京:中國(guó)電力出版社,2004年.9楊淑英.電力系統(tǒng)分析同步訓(xùn)練.北京:中國(guó)電力出版社,2004年.10徐政.電力系統(tǒng)分析學(xué)習(xí)指導(dǎo).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003年.11楊淑英,鄒永海.電力系統(tǒng)分析復(fù)習(xí)指導(dǎo)與習(xí)題精解（第二版）,北京：中國(guó)電力出版社,2008年.七、考試方式 筆試。閉卷、開卷或半開卷八、需要說明的問題無(wú)緒 論一、引言電力系統(tǒng)是一個(gè)由發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線路、用電設(shè)備（

7、負(fù)荷）等元件連接組成的復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，有兩種基本的運(yùn)動(dòng)（或運(yùn)行）狀態(tài)，即穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)。電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)由運(yùn)行參量來描述，或者說運(yùn)行參量定量地確定系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。運(yùn)行參量包括電壓、電流、頻率、功率以及電動(dòng)勢(shì)相量間的角位移等。元件參數(shù)直接影響運(yùn)行參量的大小。元件參數(shù)由元件的物理性質(zhì)決定，代表元件的特性，如電阻、電抗、電導(dǎo)、電納、阻抗、變壓器變比、時(shí)間常數(shù)和放大倍數(shù)等。二、電力系統(tǒng)的兩種運(yùn)行狀態(tài)電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)：電力系統(tǒng)正常的、三相對(duì)稱運(yùn)行狀態(tài)。其運(yùn)行參量持續(xù)在某一平均值附近變化，由于變化很小，可以近似認(rèn)定為常數(shù)。其運(yùn)行的特性一般用代數(shù)方程描述。電力系統(tǒng)暫態(tài)：從一種穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)向另一種穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的過渡

8、過程。過渡過程中運(yùn)行參量可能發(fā)生較大變化。其運(yùn)行的特性一般用微分方程描述。三、暫態(tài)過程產(chǎn)生的原因電力系統(tǒng)運(yùn)行中的各種擾動(dòng)造成的。常見的有短路、斷線故障，投切元件（包括發(fā)電機(jī)、變壓器、負(fù)荷）等。其中短路故障是最嚴(yán)重的擾動(dòng)。四、暫態(tài)過程中運(yùn)行參量的變化可能對(duì)系統(tǒng)造成的危害由于斷路器操作引起的過電壓可能危及設(shè)備的絕緣；短路故障引起比正常值大得多的短路電流，其熱效應(yīng)和電動(dòng)力可能損壞設(shè)備，而且短路故障改變了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而改變了各發(fā)電機(jī)組的輸出功率，造成各發(fā)電機(jī)組輸入功率和輸出功率不平衡，可能引起發(fā)電機(jī)組相互之間失去同步，導(dǎo)致系統(tǒng)解列，甚至造成電力系統(tǒng)大面積停電事故。因而，必須對(duì)電力系統(tǒng)的各種暫態(tài)過程進(jìn)行

9、分析研究，以確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。五、暫態(tài)過程的分類波過程：與運(yùn)行操作（如開關(guān)動(dòng)作）及雷擊時(shí)的過電壓有關(guān)，涉及電流、電壓波的傳播。過程最短（微秒毫秒級(jí)）。高電壓工程電磁暫態(tài)過程：與短路（斷線）等故障有關(guān)，涉及工頻電流、電壓幅值隨時(shí)間的變化。持續(xù)時(shí)間較波過程長(zhǎng)（毫秒秒級(jí)）故障分析機(jī)電暫態(tài)過程：與系統(tǒng)振蕩、穩(wěn)定性破壞、異步運(yùn)行等有關(guān)，涉及功率、功率角、旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)速等隨時(shí)間的變化，過程持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)（秒分鐘級(jí)）穩(wěn)定分析 六、課程簡(jiǎn)介電力系統(tǒng)故障的基本概念電力系統(tǒng)三相短路電流的分析計(jì)算電力系統(tǒng)不對(duì)稱短路電流的分析計(jì)算電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定七、課程特點(diǎn)分析故障后系統(tǒng)中電壓和電流的變化，但不涉及角位移、角速度等機(jī)械量稱為電磁暫態(tài)過程（故障分析）。分析故障后發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)的機(jī)械轉(zhuǎn)矩和電磁轉(zhuǎn)矩之間的不平衡的暫態(tài)過程稱為機(jī)電暫態(tài)過程（穩(wěn)定分析）。本課程主要研究電力系統(tǒng)發(fā)生故障后的電磁暫態(tài)過程和機(jī)電暫態(tài)過程。要分析研究電力系統(tǒng)在暫態(tài)過程中各元件的模型、尤其是發(fā)電機(jī)的暫態(tài)過程和數(shù)學(xué)描述方法及不對(duì)稱故障時(shí)各元件的序參數(shù)、序網(wǎng)圖都有一定的難度，在學(xué)習(xí)中應(yīng)特別注意掌握暫態(tài)過程的物理本質(zhì)，也要掌握工程計(jì)算的基本方法和相應(yīng)的假設(shè)。八、課程的地位和教學(xué)目的本課程是電力