《電力系統(tǒng)仿真與分析》課程教學(xué)大綱

《電力系統(tǒng)仿真與分析》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱電力系統(tǒng)仿真與分析PowerSystemSimulationandAnalysis課程編碼CNE321121020開課院部新能源學(xué)院課程團(tuán)隊(duì)電力系統(tǒng)課程組學(xué)分2.0課內(nèi)學(xué)時(shí)40講授16實(shí)驗(yàn)24上機(jī)0實(shí)踐0課外學(xué)時(shí)8適用專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化授課語言中文先修課程電力工程基礎(chǔ)、電力系統(tǒng)分析課程簡(jiǎn)介（限選）本課程是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的一門選修課程，是電力系統(tǒng)相關(guān)理論與應(yīng)用相結(jié)合，重在應(yīng)用的課程。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生熟悉電力系統(tǒng)仿真相關(guān)知識(shí)，了解仿真軟件MATLAB\Simulink和ETAP主要模塊及功能特點(diǎn)，初步掌握上述軟件在電力系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用，能夠使用MATLAB/Simulink和ETAP仿真軟件搭建實(shí)際電力系統(tǒng)中變壓器、發(fā)電機(jī)、線路等元件的模型并進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，學(xué)會(huì)利用軟件仿真技術(shù)對(duì)電力系統(tǒng)的潮流、短路、小電流接地、暫態(tài)穩(wěn)定性和靜態(tài)穩(wěn)定性等問題進(jìn)行分析，培養(yǎng)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行工程技術(shù)輔助計(jì)算、設(shè)計(jì)、分析的能力，培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)專業(yè)知識(shí)分析、解決工程問題的能力，為以后在相關(guān)領(lǐng)域的進(jìn)行工作打下良好的基礎(chǔ)。Thiscourseisanelectivecourseforthemajorofelectricalengineeringandautomation.Itisacoursethatcombinesrelevanttheoriesofpowersystemwithapplicationandfocusesonapplication.Throughthestudyofthiscourse,studentswillbefamiliarwiththerelevantknowledgeofpowersystemsimulation,understandthemainmodulesandfunctionalcharacteristicsofsimulationsoftwareMATLAB\SimulinkandETAP,andinitiallymastertheapplicationoftheaboveSoftwareinpowersystemsimulation,canuseMATLAB/SimulinkandETAPsimulationsoftwaretobuildmodelsoftransformers,generators,linesandothercomponentsintheactualpowersystemandsetparameters,learntousesoftwaresimulationtechnologytoanalyzethepowerflowofthepowersystem,shortCircuit,smallcurrentgrounding,transientstabilityandstaticstabilityareanalyzedtocultivatestudents'abilitytousecomputerstoassistincalculation,designandanalysisofengineeringtechnology,andtocultivatestudents'abilitytoanalyzewiththeprofessionalknowledgetheyhavelearned,theabilitytosolveengineeringproblemswilllayagoodfoundationforfutureworkinrelatedfields.負(fù)責(zé)人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標(biāo)序號(hào)代號(hào)課程目標(biāo)OBE畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)任務(wù)自選1M1目標(biāo)1：了解電力系統(tǒng)分析常用模擬軟件的使用原理和方法，理解其局限性，并能夠熟練掌握MATLAB/Simulink和ETAP軟件的使用方法。是2M2目標(biāo)2：能夠使用MATLAB/Simulink和ETAP仿真軟件搭建實(shí)際電力系統(tǒng)的仿真模型，對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行潮流、短路、穩(wěn)定性等分析，并理解其局限性。是三、課程內(nèi)容序號(hào)章節(jié)號(hào)標(biāo)題課程內(nèi)容/重難點(diǎn)支撐課程目標(biāo)課內(nèi)學(xué)時(shí)教學(xué)方式課外學(xué)時(shí)課外環(huán)節(jié)1第一章第一章緒論電力系統(tǒng)仿真發(fā)展介紹及常用軟件介紹本章重點(diǎn)難點(diǎn)：電力學(xué)科研究方法、電力系統(tǒng)特點(diǎn)及仿真分析的重要性1.1電力學(xué)科研究方法1.2電力系統(tǒng)仿真特點(diǎn)及其重要性1.3電力系統(tǒng)仿真的分類和發(fā)展趨勢(shì)M1,M21講授/自學(xué)2第二章第二章MATLAB的仿真建模方法本章重點(diǎn)難點(diǎn)：SIMULINK的建模方法2.1MATLAB編程語言與SIMULINK仿真軟件介紹MATLAB基礎(chǔ)，特點(diǎn)，組成，編程語言及主要功能2.2MATLAB中電力系統(tǒng)元件模型同步發(fā)電機(jī)、變壓器、線路及測(cè)量元件的模型與使用方法2.3電力系統(tǒng)仿真建模方法M1,M21講授/自學(xué)3實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)(1)：SIMULINK潮流仿真應(yīng)用MATLABSIMULINK進(jìn)行潮流計(jì)算M1,M22實(shí)驗(yàn)/撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告4第三章第三章電力系統(tǒng)故障分析仿真實(shí)例本章重點(diǎn)難點(diǎn)：powergui初始化，短路暫態(tài)過程仿真3.1無窮大功率電源供電系統(tǒng)三相短路仿真無窮大系統(tǒng)搭建，故障設(shè)置，仿真結(jié)果分析3.2同步發(fā)電機(jī)突然短路的暫態(tài)過程仿真短路相關(guān)概念，同步發(fā)電機(jī)參數(shù)設(shè)置，基于Powergui的系統(tǒng)參數(shù)初始化，暫態(tài)過程分析3.3小電流接地系統(tǒng)單相故障小電流接地概念，中性點(diǎn)不同接地方式接地故障仿真及其分析M1,M22講授1自學(xué)5實(shí)驗(yàn)2實(shí)驗(yàn)(2)：MATLAB/SIMULINK短路實(shí)驗(yàn)針對(duì)實(shí)際電力系統(tǒng)，應(yīng)用SIMULINK進(jìn)行短路分析M1,M24實(shí)驗(yàn)/撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告6第四章第四章MATLAB在電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用實(shí)例本章重點(diǎn)難點(diǎn)：暫態(tài)穩(wěn)定仿真，靜態(tài)穩(wěn)定仿真4.1簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性仿真分析電力線暫態(tài)穩(wěn)定概念，暫態(tài)穩(wěn)定條件，暫態(tài)穩(wěn)定結(jié)果分析4.2簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性仿真分析電力線靜態(tài)穩(wěn)定概念，靜態(tài)穩(wěn)定條件，靜態(tài)穩(wěn)定結(jié)果分析M1,M22講授1自學(xué)7實(shí)驗(yàn)3實(shí)驗(yàn)(3)：電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定仿真針對(duì)實(shí)際電力系統(tǒng)，搭建暫態(tài)穩(wěn)定仿真程序，進(jìn)行暫態(tài)穩(wěn)定仿真M1,M22實(shí)驗(yàn)/撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告8第五章第五章ETAP的仿真建模方法本章重點(diǎn)難點(diǎn)：電力系統(tǒng)建模依據(jù)，電力系統(tǒng)各元件模型的搭建////95.15.1ETAP仿真基礎(chǔ)ETAP基礎(chǔ)，特點(diǎn)，組成，編程語言及主要功能M1,M21講授1自學(xué)105.25.2ETAP中電力系統(tǒng)元件模型發(fā)電機(jī)、變壓器、線路及測(cè)量元件的模型與使用方法M1,M21講授1自學(xué)115.35.3使用ETAP進(jìn)行電力系統(tǒng)潮流分析基于ETAP的電力系統(tǒng)潮流計(jì)算方法M1,M22講授1自學(xué)12實(shí)驗(yàn)4實(shí)驗(yàn)(4)：基于ETAP的潮流計(jì)算應(yīng)用ETAP軟件搭建實(shí)際電力系統(tǒng)的仿真模型，并進(jìn)行潮流計(jì)算M1,M22實(shí)驗(yàn)/撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告135.45.4使用ETAP進(jìn)行電力系統(tǒng)短路分析利用ETAP搭建系統(tǒng)模型，分析不同類型的短路現(xiàn)象M1,M22講授1自學(xué)14實(shí)驗(yàn)5實(shí)驗(yàn)(5)：ETAP短路仿真應(yīng)用ETAP軟件對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行短路故障分析M1,M24實(shí)驗(yàn)/撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告155.55.5使用ETAP電機(jī)啟動(dòng)分析建立電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模型，分析電機(jī)啟動(dòng)過程中的電壓電流情況M1,M22講授1自學(xué)165.65.6使用ETAP進(jìn)行電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性分析建立系統(tǒng)模型，分析不同情況下的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性M1,M22講授1自學(xué)17實(shí)驗(yàn)6實(shí)驗(yàn)(6)：ETAP暫態(tài)穩(wěn)定性仿真搭建電力系統(tǒng)模型，進(jìn)行暫態(tài)穩(wěn)定性分析M1,M24實(shí)驗(yàn)/撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告四、考核方式序號(hào)考核環(huán)節(jié)操作細(xì)節(jié)總評(píng)占比1實(shí)驗(yàn)1.本課程18個(gè)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)，共6次實(shí)驗(yàn)。2.成績(jī)采用百分制，根據(jù)實(shí)驗(yàn)完成情況評(píng)分。3.考核學(xué)生對(duì)電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)知識(shí)的應(yīng)用能力，針對(duì)交直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中的控制問題，能夠根據(jù)用戶需求確定設(shè)計(jì)目標(biāo)，從技術(shù)角度優(yōu)選解決方案獲得有效結(jié)論。50%2報(bào)告通過本課程所學(xué)知識(shí)與文獻(xiàn)查閱，了解電力系統(tǒng)分析常用模擬軟件的使用原理和方法，撰寫課程報(bào)告，對(duì)各種軟件的使用原理、方法、局限性等進(jìn)行論述。40%3考勤隨機(jī)點(diǎn)名、刷卡點(diǎn)名等10%五、評(píng)分細(xì)則序號(hào)課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)大致占比評(píng)分等級(jí)1M1實(shí)驗(yàn)50%A-實(shí)驗(yàn)過程中認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)要求，得到正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式正確，步驟敘述清楚，正確分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從技術(shù)角度優(yōu)選解決方案獲得有效結(jié)論。B-實(shí)驗(yàn)過程中認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)要求，得到正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式正確，步驟敘述比較清楚，正確分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從技術(shù)角度優(yōu)選解決方案獲得比較有效的結(jié)論。C-實(shí)驗(yàn)過程中認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)要求，不能得到正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式正確，步驟敘述清楚，沒有正確分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，但是結(jié)合理論分析可以從技術(shù)角度優(yōu)選解決方案獲得有效的結(jié)論。D-實(shí)驗(yàn)過程中不能完成實(shí)驗(yàn)要求，不能得到正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，不能從技術(shù)角度優(yōu)選解決方案獲得有效的結(jié)論2M1報(bào)告50%A-閱讀文獻(xiàn)9篇以上，找出3種以上的仿真軟件，并能清晰地描述各軟件。清晰對(duì)比了3種以上軟件的適用場(chǎng)合、優(yōu)勢(shì)與局限性。報(bào)告撰寫符合規(guī)范，表述內(nèi)容層次分明，主題明確。B-閱讀文獻(xiàn)7篇以上，找出3種仿真軟件，并能較清晰地描述各軟件。清晰對(duì)比了3種軟件的適用場(chǎng)合、優(yōu)勢(shì)與局限性。報(bào)告撰寫符合規(guī)范，表述內(nèi)容層次較分明，主題較明確。C-閱讀文獻(xiàn)5篇以上，找出2種仿真軟件，并能清晰地描述各軟件。較清晰地對(duì)比了2種仿真軟件的適用場(chǎng)合、優(yōu)勢(shì)與局限性。報(bào)告撰寫基本符合規(guī)范，表述內(nèi)容層次較分明，主題基本明確。D-閱讀文獻(xiàn)3篇以下，沒有找出2種仿真軟件。未對(duì)比2種仿真軟件。報(bào)告撰寫不合規(guī)范，表述內(nèi)容欠清晰，主題不明確。3M2實(shí)驗(yàn)50%A-實(shí)驗(yàn)過程中認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)要求，得到正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式正確，步驟敘述清楚，正確分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從技術(shù)角度優(yōu)選解決方案獲得有效結(jié)論。B-實(shí)驗(yàn)過程中認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)要求，得到正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式正確，步驟敘述比較清楚，正確分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從技術(shù)角度優(yōu)選解決方案獲得比較有效的結(jié)論。C-實(shí)驗(yàn)過程中認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)要求，不能得到正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式正確，步驟敘述清楚，沒有正確分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，但是結(jié)合理論分析可以從技術(shù)角度優(yōu)選解決方案獲得有效的結(jié)論。D-實(shí)驗(yàn)過程中不能完成實(shí)驗(yàn)要求，不能得到正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，不能從技術(shù)角度優(yōu)選解決方案獲得有效的結(jié)論。4M2報(bào)告50%A-閱讀文獻(xiàn)9篇以上，找出3種以上的仿真軟件，并能清晰地描述各軟件。清晰對(duì)比了3種以上軟件的適用場(chǎng)合、優(yōu)勢(shì)與局限性。報(bào)告撰寫符合規(guī)范，表述內(nèi)容層次分明，主題明確。B-閱讀文獻(xiàn)7篇以上，找出3種仿真軟件，并能較清晰地描述各軟件。清晰對(duì)比了3種軟件的適用場(chǎng)合、優(yōu)勢(shì)與局限性。報(bào)告撰寫符合規(guī)范，表述內(nèi)容層次較分明，主題較明確。C-閱讀文獻(xiàn)5篇以上，找出2種仿真軟件，并能清晰地描述各軟件。較清晰地對(duì)比了2種仿真軟件的適用場(chǎng)合、優(yōu)勢(shì)與局限性。報(bào)告撰寫基本符合規(guī)范，表述內(nèi)容層次較分明，主題基本明確。D-閱讀文獻(xiàn)3篇以下，沒有找出2種仿真軟件。未對(duì)比2種仿真軟件。報(bào)告撰寫不合規(guī)范，表述內(nèi)容欠清晰，主題不明確。評(píng)分等級(jí)說明：[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59]六、教材與參考資料序號(hào)教學(xué)參考資料明細(xì)1圖書|MATLAB/Simulink電力系統(tǒng)建模與仿真,于群,機(jī)械工業(yè)出版社,2017,ISBN:9787111575931.2圖書|電力系統(tǒng)仿ETAP軟件仿真技術(shù)與實(shí)驗(yàn),朱慧,西安電子科技大學(xué)出版社,2011,ISBN:9787560638102.3圖書|電力系統(tǒng)的MATLAB/SIMULINK仿真與應(yīng)用,王晶,西安電子科技大學(xué)出版社,2008,ISBN:97875606