大學科目《電力系統(tǒng)分析基礎》教案

電力系統(tǒng)分析基礎課程敬案

本門課

課程名稱電力系統(tǒng)分析基礎

程學分4本課程總學時：64

課程號0110305課序號其中：

課程屬性必修課（V）選修課（）實踐環(huán)節(jié)（）講課：64學時

實驗：0學時

授課方式課堂講授（V）實踐課（）

授課對象年級3專業(yè)電氣工程及其自動化

教材名稱出版社作者出版時間

電力系統(tǒng)分析基礎機械工業(yè)出版社李庚銀等2005

參考書出版社作者出版時間

基本教材和

主要參考書電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析水利電力出版社陳布1995

電力系統(tǒng)暫態(tài)分析水利電力出版社李光琦1995

電力系統(tǒng)分析（第二華中科技大學出版社何仰贊2002

版）

教學重點：

1.電力系統(tǒng)的組成和運行；

2.電力系統(tǒng)主要元件的數(shù)學模型與參數(shù)計算；

3.電刀卷、筑潮況分布的物埋府點）恨計異的是不力法。

4.電力僚:統(tǒng)頻率和電壓的調(diào)整；

本課程教學

5.對稱前不對稱故障的基本分析:方法。

重點及難點1

教學難點：

1.電力保；統(tǒng)潮流分布的計算機算:基

2.水火廠.負荷最優(yōu)分配與調(diào)頻計;算

3.無功隹L源最優(yōu)分布與調(diào)壓計算

4.對稱多卜量法與不對稱故障的分）析計算

院系、電氣工程學院

授課教師栗然職稱教授

教研室電力系統(tǒng)及其自動化教研室

注：表中（）選項請打“V

“電力系統(tǒng)分析基礎”課程敬案（1）

一、講授題目：電力系統(tǒng)的基本概念

二、教學目的：作為平臺課程，涉及的專業(yè)學生不同，應在課程的開始全面介紹電力專

業(yè)的相關課程內(nèi)容，讓同學門對專業(yè)課程有個初步了解，以便選修相關課程。通過本章

內(nèi)容的講解，使學生對電力系統(tǒng)的組成及發(fā)展歷史和方向有一個比較全面的了解，引起

同學們對專業(yè)課程的興趣。

三、重點與難點：

重點：

1）介紹電能變換和電源構成。

2）介紹新能源技術及我國電網(wǎng)的發(fā)展藍圖。

3）理解同一標稱電壓下，不同電氣設備的額定電壓有可能不同。

4）熟悉中性點接地方式及運行特點。

難點：

1）小電流接地系統(tǒng)的特點與運行。

四、教學手段：本章的內(nèi)容比較多，單純地靠板書無法給同學們一個深刻的印象，應采

用多媒體等輔助教學手段，引入大量的圖片來講解。

五、教學過程、時間分配：

教學內(nèi)容學時數(shù)

電力專業(yè)的相關課程內(nèi)容介紹0.5

電力系統(tǒng)的組成、運行特點和要求0.5

電能變換和電源構成0.5

教學過程

新能源技術及我國電網(wǎng)的發(fā)展籃圖0.5

時間分配

電力系統(tǒng)的電壓等級1.0

電力系統(tǒng)接線及中性點接地方式1.0

電力系統(tǒng)的負荷曲線及電能質(zhì)量2.0

合計60

六、實驗：無

七、習題：習題集1-1、1-2

課時單元：1

（一）、教學內(nèi)容

1-1電力工業(yè)概況

1831年法拉第電磁感應定律，為發(fā)電機的發(fā)明創(chuàng)造了前提條件。

1875年法國巴黎火車站

1879年第一座試臉電廠

1882年愛迪生小型電力系統(tǒng)pearlstreet有6臺直流發(fā)電機,59個用戶，電壓等級1K）kV。

1884年，出現(xiàn)變壓器

1889年波特蘭

1897年猶他州

交流最高電壓等級1050kV,出現(xiàn)在前蘇聯(lián)和巴西，直流最高等級為±500kV,電網(wǎng)規(guī)

模不斷擴大，如美加同一電網(wǎng)。

描述電網(wǎng)的主要參數(shù)：

1.總裝機容量。電力系統(tǒng)的總裝機容量指該系統(tǒng)中實際安裝的發(fā)電機組額定有功功率的

總和，以千瓦（kW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）計。

2.年發(fā)也量。指該系統(tǒng)所■有發(fā)電機組全年實際發(fā)出電能的總和，以兆瓦?時（MW?h）、

吉瓦?時（GW?h）太瓦?時（TW?h）計。

3.最大負荷。指規(guī)定時間，如一天、一月或一年內(nèi)，電力系統(tǒng)總有功功率負荷的最大值，

以千瓦（kW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）計。

4.額定頻率。按國家標準規(guī)定，我國所有交流電力系統(tǒng)的額定頻率均為50Hz。

5.最高電壓等級。同一電力系統(tǒng)中電力線路往往有幾種不同電壓等級。所謂最高電壓等

級，是指該系統(tǒng)中最高電壓等級電力線路的額定電壓，以千伏（kV）計。

6.地理接線圖。電力系統(tǒng)的地理接線圖主要顯示該系統(tǒng)中發(fā)電廠、變電所的地理位置，

電力線路的路徑，以及它們相互間的連接。

7.電氣接線圖。電力系統(tǒng)的電氣接線圖主要顯示該系統(tǒng)中發(fā)電機、變壓器、母線、斷路

器、電力線路之間的電氣接線。

1-2我國電力工業(yè)和電力系統(tǒng)簡介

一\基本發(fā)展史

1882年，英國人在中國成立了上海電氣公司。

1911年，楊樹浦發(fā)電廠動工，1913年開始發(fā)電，到1924年，共有12臺發(fā)業(yè)機，裝機

121MWo

1949年以前，有220kV,154kV等電壓等級。

1981年，建成平頂山一武漢，我國第一條500kV交流輸電線路。

1989年，建成第一條±500kV高壓直流輸電線路，葛洲壩一上海。

二、我國主要電力系統(tǒng)簡介

至今，已建成的跨省電力系統(tǒng)有五個，即華東系統(tǒng)、東北系統(tǒng)、華中系統(tǒng)、華北系統(tǒng)和

西北系統(tǒng)。另外，還有南方電網(wǎng)、川渝電網(wǎng)、山東電網(wǎng)、福建電網(wǎng)、海南電網(wǎng)、西藏電

網(wǎng)、新強電網(wǎng)和臺灣電網(wǎng)。

1-3電力系統(tǒng)的基本特點要求

一、電力系統(tǒng)特點

1.電能不能大量存儲。發(fā)電、變電、輸電和用電同時進行。

2.電力系統(tǒng)暫態(tài)過程非常短。

3.電力系統(tǒng)的發(fā)展和國民經(jīng)濟的發(fā)展密切相關。

4.電力系統(tǒng)電能質(zhì)量要求高，對電壓、頻率、波形都有嚴格的國家標準。

二、對電力系統(tǒng)運行的基本要求

1.保證可靠持續(xù)運行的基本要求。

2.保證良好的電能質(zhì)量。

3.保證系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性。

綜上所述，對電力系統(tǒng)運行的基本要求就是向用戶提供優(yōu)質(zhì)、可靠、經(jīng)濟的電能。

（二）、教學手段

板書和多媒體結合，引入大量的圖片來講解"啟發(fā)學生使用網(wǎng)上電子資源，查閱與授課

內(nèi)容相關的資料，拓寬知識面。

（三）、板書設計

由于多媒體要占去一半黑板，板書只寫要點內(nèi)容，避免在黑板上抄寫大量的與課本相同的

內(nèi)容，浪費課堂時間。

（四）、作業(yè)

1.調(diào)研或杳閱文獻了解我國電力系統(tǒng)最新發(fā)展，并撰寫相關論文。

2.了解美加8.14大停電的原因、過程、危害及啟示。

3.習題集1-1

課時單元：2

（一）、教學內(nèi)容

1-4電力系統(tǒng)的接線方式

一、電力系統(tǒng)的接線形式

1.無備用接線方式：負荷只能從一個電源獲得電能一開式接線，主要優(yōu)點在于簡單、經(jīng)濟、

運行方便，主要缺點是供電可靠性差。

2.有備用接線方式：負荷可以從兩個或兩個以上電源獲得電能一閉式接線。有兩端供電、

環(huán)式、鏈式等。優(yōu)點在于供電可靠性和電壓質(zhì)量高，缺點是不夠經(jīng)濟。

二、電壓等級

1.我國規(guī)定的額定電壓等級有（單位：KV）

用電設備交流發(fā)電機線電壓變壓器一次繞組變壓器二次繞組

33.153及3.153.15及3.3

66.36及6.36.3及6.6

1010.51C及10.510.5及11.0

—15.7515.75—

353538.5

110110121

220220242

330330363

500500550

額定電壓的確定

1）輸電線路的額定電壓等于我國規(guī)定的額定電壓等級。

2）發(fā)電機的額定電壓比用電設備的額定電壓高5%o

3）變壓器一次繞組額定電壓等于用電設備的額定電壓，二次繞組額定電壓高

于用電設備的額定電壓的10%倍。特殊：與發(fā)電機直接相連的升壓變壓器一

次繞組電壓與發(fā)電機相等；直接與用電設備相連的變壓器二次繞組電壓比用

電設備的頷定電壓高5%。

原因：1）輸電線路有10%的電壓降落。發(fā)電機、變壓器有5%的電壓降落。

2）用電設備的電壓偏移要求不超過±5%。

例：標出圖中各設備的額定電壓？（注：圖中所注電壓是線路的額定電壓）

2.不同電壓等級的適用范圍

根據(jù)SRI,輸送一定功率時，電壓高，電流小，材料投資少，絕緣投資大;

電壓低，電流大，絕緣投資少，材料投資大。

所以，輸送一定的功率有一個合適的也壓。

低壓網(wǎng)：1KV以下；中壓網(wǎng)：1KV-1OKV：高壓網(wǎng)：35KV?330KV;

超高壓網(wǎng)：

三.電力系統(tǒng)中性點運行方式

1）小電流接地系統(tǒng)

中性點不接地系統(tǒng)，如果發(fā)生單相接地故障，非故障相電壓升高至原來的有倍,

對絕緣要求高（不適應電壓等級高的系統(tǒng)，適用于llOkV以下系統(tǒng)）。

2）大電流系統(tǒng)

中性點接地：11OkV及以上系統(tǒng)

1-5電力系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢

1.高參數(shù)：高溫、高壓、超臨界、單機容量

2.大容量遠距離高壓輸電、大系統(tǒng)互聯(lián)

3.高度自動化

4.電力市場化

5.分布式發(fā)電

1-6電力學科范疇及本課程主要內(nèi)容

（二）、教學手段

板書和多媒體結合，引入大量的圖片來講解啟發(fā)學生到室外多觀察。通過反問的形式

啟發(fā)學生思考。

（三，板書設計

由于多媒體要占去一半黑板，板書只寫要點內(nèi)容。電壓等級表格要一直留在黑板上，以便

隨時察看。

（四）、作業(yè)

習題集1-2

課時單元：3

（一）、教學內(nèi)容

一、日有功負荷曲線

負荷低谷；尖峰負荷；最大負荷％ax，最小負荷％”；基本負荷的概念。

二、年最大負荷曲線

它反映從年初到年終整個一年內(nèi)的逐月（或逐日）綜合最大負荷的變化規(guī)律。

三、年持續(xù)負荷曲線

年持續(xù)負荷曲線是根據(jù)全年的負荷變化按照其大小及在一年中累計的持續(xù)運行時間排列

組成的，電能W:

(?8760

W二1Pdt

(?876()

W_1pdt

的物理意義為：當用戶始終保持最大負荷％a、運行時，經(jīng)過Zna'h所消耗的電能恰好

等于其全年的實際總耗電量?？梢园词絽n二臬八匕八近似地求出該負荷全年使用的電能。這

種方法在電網(wǎng)計算時是常用的。

根據(jù)需要，有時還需要制定日無功負荷曲線、日電壓變化曲線、月最大負荷曲線等。

（二）、教學手段

板書和多媒體結合，引入圖片來講解。

（三）、板書設計

板書只寫要點內(nèi)容。。

（四）、作業(yè)

“電力系統(tǒng)分析基礎”課程敬案（2）

一、講授題目：電力網(wǎng)元件參數(shù)和等值電路

二、教學目的：使學生深入了解電力系統(tǒng)各主要元件的特性、數(shù)學模型及相互的關系，

為進一步掌握和研究電力系統(tǒng)分析和運行問題提供良好的基礎。

三、重點與難點：

重點：

D物理模型推導出數(shù)學模型，理解各元件的參數(shù)含義。

2）變壓器容量比不同時的折算問題。

3）端部等值的變壓器模型。（此部分在潮流的計算機算法中應用，放到第四女中講解）

4）等值電路繪制中的歸算與標幺值問題。

難點：

1）等值電路中參數(shù)歸算與標幺值計算

四、教學手段：本章的公式比較多，但不需要死記，應由物理模型推導出數(shù)學公式，充分

理解各元件的參數(shù)含義。并能通過公式解釋一些現(xiàn)象（為什么分裂導線能降低電抗？、變壓

器線圈的排列形式？、變壓器并列運行的條件？等）。

五、教學過程、時間分配：

教學內(nèi)容學時數(shù)

電力系統(tǒng)的輸電方式0.5

電力線路的結構0.5

線路的參數(shù)1

教學過程

變壓器的參數(shù)2

時間分配

端部等值的變壓器模型1

電力系統(tǒng)的等值電路2

習題1

合計8

六、實驗：無

七、習題：習題集2-1-2.27-6、2-2-1.2-2-2.2-2-3.2-2-4.2-2-5、2-3-1、2-3-2.

241、2-4-3

課時單元：4

(一)、教學內(nèi)容

2-3電力線路的參數(shù)和數(shù)學模型

一、電力線路的結構

電力線路按結構可分為架空線路和電纜線路。

架空線路是由導線、避雷線、桿塔、絕緣子和金具構成。它們的作用。

1.導線和避雷線

導線和避雷線除了要求有良好的導電性能外，還必須具有較高的機械強度和耐化學腐蝕

的能力。目前常用的導線材料有鋁、銅、鋼、鋁合金。廣泛采用鋼芯鋁絞線LGJ.,為了減小

電暈損耗或線路電抗，對電壓在220kV以上的輸電線還常常采用分裂導線或擴徑導線。

2.桿塔

按受力的特點分為直線桿塔、耐張桿塔、轉(zhuǎn)角桿塔和直線轉(zhuǎn)角桿塔、終端桿塔、換位桿

塔及跨越桿塔等；架空線路的三相導線的換位.

3.絕緣子

絕緣子是用來支持和懸掛導線并使之與桿塔絕緣的。架空線路上所用的絕緣子主要有針

式和懸式兩種，在個別情況下也有用竟橫擔絕緣子等型式。

4.金具

架空線路的金具有懸垂線夾、耐張線夾、接續(xù)金具、聯(lián)結金具、保護金具等幾大類。

二、電纜的結構

電纜線路的造價比架空線路要高，電壓愈高，兩者的差價也愈大。另外，電纜線路的故

障點的確定和檢修比架空線路要復雜得多。優(yōu)點，如不需要在地面上架設桿塔，節(jié)省土地占

用面積；供電可靠，極少受外力破壞和氣象條件的影響；對人身較安全等。

1.電纜的構造

電纜的構造一般包括導體、絕緣層和保護包皮三部分。

二、電力線路的阻抗

1.電阻

直流電路中導體的電阻可按下式計算：R=2l

S

修正以后的電阻率，應考慮到下面三個因索：

(1)線線中線股的實際長度要比導線的長度長2%-3%0

⑵導線和電纜的實際截面比額定截面要小。

（3）集膚效應。

電阻一般查表。

^=r2（）[1+6/（/-20）]（2-3）

2.線路的電抗

陽=24（4.6總3+多）乂10一4

其中。,“二沙也。〃?！盀槿鄬Ь€的幾何平均距離，簡稱幾何均距（5或mm）,

如將/二50,4二1代人，可得：=0.14451g-^+0.0157

分裂導線減小了每相導線的電抗。

+包

%=0.14451g(2-7)

雙回輸電線路的總電抗為單回線并聯(lián)。

3.線路的電導

由沿絕緣子的泄漏電流和電暈現(xiàn)象決定。電暈現(xiàn)象，電暈的危害。

線路的電導=^-x10'3

(2-10)

75X

4.線路的電納仇=2用G=—xIO"(2-12)

1g%

r

（二）、教學手段

板書和多媒體結合，引入大量的圖片來講解。啟發(fā)學生到室外多觀察如分裂導線的形狀、

絕緣子的形狀等。

（三）、板書設計

主要多媒體課件。

（四）、作業(yè)：習題集2-1-1、27-2、2-1-6

課時單元：5

（一）、教學內(nèi)容

2-2變壓器的參數(shù)和教學模型

一、雙繞組變壓器的參數(shù)和數(shù)學模型

1.電阻

R（注意單位的變換）

r1000SJ

2.電抗

￡、吆-乙％小

X

T?100100S'

3.電導

「一綜

「100叫

4.電納

R/。％SN

n=------------丁

T/100U；

主要介紹參數(shù)的推導過程。

（二）、教學手段

以板書為主。復習變壓器短路實驗和空載實驗的內(nèi)容，引深到參數(shù)計算。

（三）、板書設計

簡要畫出變壓器實驗的示意圖，準確畫出雙繞組變壓器等值電路圖，一直留在黑板上，便

于參數(shù)講解。

（四）、作業(yè)：習題集2-2-1、2-2-2

課時單元：6

（一）、教學內(nèi)容

二、三繞組變壓器的參數(shù)和數(shù)學模型

三繞組變壓器三繞組的容量比有不同的組合，且各繞組在鐵芯上的排列又有不同方式，所以

存在一些歸算問題。

（一）容量比100/100/100

1.電阻

氏=5(%-2)+々(3-1)-%-3))

42=5(4(1-2)+吊(2-3)-&(3-1))

久3=5(&2-3)+號(3-1)-鼻(1-2))

短路損耗之、鼻2、%由銘牌給出

則按與雙繞組變壓器相似的公式計算各繞組電阻

二P&

1000S,：

RT2=

1000S；

RT3=

lOOOS；,

2.電抗

由各繞組兩兩之間的短路電壓〃H-2)%、〃(27)%、“(37)%求出各繞組的短路電壓

％=：%-U-%)

%％=；(%。-2)%+Ukg、%-^(3-1)%)

%%=30g%+%3.D%-4g)%)

再按與雙繞組相似的計算公式求各繞組的電抗

二4%心

711000S;

二九％人

721000S：

二九％重

7310005；

導納的計算與雙繞組相同。

(二)、容量比100/100/50

2

Pk(l-3)=P'k(l-3)(IN/IN/2)=4P\(l-3)

2

Pk(2-3)=P'k(2-3)(IN/IN/2)=4P'k(2-3)

有時，電壓也未歸算，則：

Uk（i-3）%=U\（i-3）%（IN/IN/2）=2U'k53）%

Uk（2.3）%=U'k（2-3）%（IN/IN/2）=2U'k（2-3）

注意:

1、有時廠家給出的數(shù)據(jù)是已經(jīng)折算好的，不必再折算。

2、新標準中廠家僅提供一個最大短路損耗Pkmax。

R^7(50%)=2氏7(]00%)

2000S2

3、三繞組變壓器按其三個繞組在鐵芯上排列方式的不同，有兩種不同的結構，即升壓結構和

降壓結構。

三、自耦變壓器的參數(shù)和數(shù)學模型

就端點而言，自耦變壓器完全等同于普通變壓器（畫圖），而自耦變壓器的實驗也和普通

變壓器相同，故自耦變壓器的參數(shù)計算和等值電路和普通變壓器相同。

特殊的是容量歸算問題：因為自耦變壓器的第三繞組的容量總小于變壓器的額定容量。有時

廠家提供的實驗數(shù)據(jù)中不僅短路損耗2甚至電壓百分值"％也是未經(jīng)歸算的數(shù)值，因此也需

要歸算。

（二）、教學手段

板書和多媒體結合，引入大量的圖片來講解。啟發(fā)學生到室外多觀察如分裂導線的形狀、

絕緣子的形狀等。

（三）、板書設計

簡要畫出變壓器實驗的示意圖，準確畫出三繞組變壓器等值電路圖，一直留在黑板上，便

于參數(shù)講解。電阻和電抗的計算公式對比寫，以便觀察區(qū)別。

（四）、作業(yè)：習題集2-2-3、2-2-4.2-2-5

課時單元：7

（一）、教學內(nèi)容

2-5電力網(wǎng)絡的數(shù)學模型

一、標么制及其應用

1.有名制和標么制

標么制的定義、優(yōu)點。

a:線電壓和相電壓的標么值數(shù)值相等。

b.三相功率和單相功率的標么值數(shù)值相等。

五個基準值中只有兩個可以任意選擇，其余三個派生。通常是，先選定三相功率和線電

壓的基準值&.4。然后求出每相阻抗、導納和線電流的基準值。

2.基準值之間的標么值換算

對于不同基準值之間的標么值要進行換算，例如，某發(fā)電機的同步電抗標么值4*是以

電機自身的S”、為基準，若待計算的電力網(wǎng)絡基準為SB、心,則必須對其進行歸算

B

3.標么值的電壓級歸算

兩條途徑：

（1）將網(wǎng)絡各元件阻抗、導納以及網(wǎng)絡中各點電壓、電流的有名值都歸算到同一電壓級

——基本級，然后除以與基本級相對應的阻抗、導納、電壓、電流基準值

（2）是將未經(jīng)歸算的各元件阻抗、導納以及網(wǎng)絡中各點電壓、電流的有名值除以由基本

級歸算到這些量所在電壓級的阻抗、導納、電壓、電流基準值。

（二）、教學手段

以板書為主。用人的高度比較的例子說明多電壓級網(wǎng)絡標幺值歸算的必要性。

（三）、板書設計

有名值和標幺值的參數(shù)計算對比寫，標么值的電壓級歸算方法只寫要點。基準值的歸算要

詳細寫出過程。

（四）、作業(yè)：

習題集231、232、2-4-1、2-4-3

《電力系統(tǒng)分析基礎》課程教案（3）

一、講授題目：簡單電力網(wǎng)絡穩(wěn)態(tài)分析和計算

二、教學目的：

使學生掌握簡單電力網(wǎng)絡中功率分布和電壓分布的手算方法。

三、重點與難點：

重點：1、電力線路和變壓器中的電壓降落、功率損耗和電能損耗的計算方法；

2、對簡單輻射形網(wǎng)絡，在已知條件不同時，用逐段推算法確定節(jié)點電壓和傳輸功率的

方法；

3、環(huán)網(wǎng)和兩端供電網(wǎng)初步功率分布的計算及功率分點的確定；

4、環(huán)網(wǎng)及兩端供電網(wǎng)的分解及潮流分布的計算。

難點：1、對簡單輻射式網(wǎng)，當已知的功率和電壓不是同一節(jié)點的時（如：已知首端功率和末

端電壓），用逐段推算法確定其他節(jié)點電壓和傳輸功率的方法；

2、環(huán)網(wǎng)及兩端供電網(wǎng)的分解；

3、電磁環(huán)網(wǎng)的潮流計算。

四、教學手段：

1、對基本元件（電力線路和變壓器）的電壓降落和功率損耗的計算方法進行詳細講解，

并對計算公式進行歸納和總結，為后續(xù)簡單電力網(wǎng)潮流分布的計算打下基礎；

2、在學生掌握了簡單輻射形網(wǎng)絡潮流分布計算方法后，對環(huán)網(wǎng)和兩端供電網(wǎng)潮流計算方

法的講解，采用先講解總體思路，接著提出需解決的問題，最后解決問題的方法（思

路：將環(huán)網(wǎng)和兩端供電網(wǎng)分解為輻射形網(wǎng)絡：提出問題：如何分解？解決方法：求初

步功率分布，找功率分點），使學生有一個清晰的思路，加深理解；

3、對于難點問題，采用簡單舉例的方法幫助學生理解。

五、教學過程、時間分配:

教學內(nèi)容學時數(shù)

電力線路和變壓器中的電壓降落、功率損耗和電能損

耗的計算方法2

電力線路的運行特性分析，輻射形網(wǎng)絡中潮流分布的

教學過程計算2

兩端供電網(wǎng)中初步功率分布的計算，功率分點，兩端

時間分配供電網(wǎng)的分解及潮流分布的計算2

單電壓等級環(huán)形網(wǎng)的潮流計算，電磁環(huán)網(wǎng)的潮流計算

及復雜電力網(wǎng)中的網(wǎng)絡變換原理及方法2

合計8

六、實驗：無

七、習題:習題集3-1“、3-123?1?4、3-2-6、3-2-7、3-2-9、3-2-14、3-2-15

課時單元：8

（一）、教學內(nèi)容

3-1簡單電力線路運行狀況的計算和分析

一、電力線路運行狀況的計算

1、電力線路的電壓降落和功率損耗

可以運用電路原理求解電流、電壓等，但要進行復數(shù)運算，不利于手算，手算時盡量避免

復數(shù)運笄.以下公式采用相電壓和單相功率推導，然后拓展到線電壓和三相功率V

?1。1）

\Sy2=-GUi--jBU}

1=&+42=8+咫

AmPf+Q：2H2+Q；2

△S二二一爐-R+J-.2-X="?+jbQ：

S；=S^ASz=P；+jQ；

-1,1,

ASVI=-GU^--jBU；=\PyX-J\Q>,

耳=:+店.=6+/Q

取。2與實軸重合。則由

…+圉z

可得q=%+寶紇/+?。┒?+型泮)+—

叱3…；吐旦j

再令〃2+

u2

將上式改寫為巧=（U2+AC/）+jSU

則又可得U1=J(又2+AU)2+(H/)2

演J

5=fgT

U2+\U

如果已知始端電壓和始端功率求末端電壓和功率則從左向右推導。（1）功率損耗的公式不

變，功率逐級相減。（2）電壓損耗的公式如下。（3）相量圖不同。

注意：（1）以上公式完全適用于三相系統(tǒng)。

（2）電壓計算公式中，使用同一點的電壓和功率。

電壓降落：bU+jSU

電壓*員4毛：u.-u2

電壓偏移：U「UNX］（）（）%、土烏1x100%

討論。

（二，教學手段

以板書為主，根據(jù)電壓損耗的公式討論影響電壓的因素。討論電壓損耗、電壓降落、電

壓偏移的區(qū)別。

（三）、板書設計

寫明復功率的計算公式。詳細寫出各支路功率和電壓降落的推導過程，對比繪出不同參考

向量下的始末端電壓向量圖。

（四）、作業(yè)：

習題集3-1-1、3-1-2、3-1-4

課時單元：9

（一）、教學內(nèi)容

2、電力線路的電能損耗

（1）精確的計算方法

卬二小?工Rx/++?/w,+X,

（2）查表法

由最大負荷損耗時間7max與最大負荷時的功率損耗A%ax求得，即％=Xrmax

（3）經(jīng)臉公式1匕年負荷損耗率X8760

三、變壓器的電壓降落、功率損耗

0*2,Q!2

國=-匕g+陽）

U2

…+?…+產(chǎn)3

}2

u2u2

ASyT=（GT+jBT）U;

變壓器勵磁支路的無功功率與線路支路的無功功率符號相反。

1.變壓器的功率損耗

方法一：同線路計算

阻抗支路中的功率損耗ASz

△嬴=物Z=等⑹+5g（374）

勵磁支路中的功率損耗△SyT為

『)=「

ASyT=U：YT=Uj(GT+jBU；GT+jU；B=\PyT+\QyT(3-15)

方法二：直接由變壓器銘牌上的數(shù)據(jù)進行計算。

當變壓器實際運行并非在額定的條件下，通過變壓器的功率為2時，則變壓器的功率損

耗可按下式計算

?qq

△Sr=bPyT+j^Qyr+[A^T(——)*+yA2zr(—)'l

NN(3-19)

100J1001000sjJ100S'5」

對n臺并列運行的變壓器，其功率損耗為：

?c.S?

2

ASr=n(\PxT+jAQvr)+n[^P/T(——)+j^QZT(——y]

咻nSN

2.變壓器的電壓降落

類似于線路電壓降落，可列出變壓器阻抗支路中電壓降落的縱分量和橫分量為

△U『=P；RT+Q；X,

U?

3U二P；X「QB

Tu?

3.變壓器的電能損耗

推廣到n臺變壓器中的電能損耗

=nx8760+77

10001000nSN

(二，教學手段

以板書為主，對比輸電線路的電壓降落和功率損耗得出。

(三，板書設計

變壓器電壓降落和功率損耗的簡化計算公式只寫兩個參數(shù)的計算公式，其余看教材。其余

部分寫要點。

(四)、作業(yè)：

習題集3-1-5、3-1-6、3-1-14、3-1-15、3-1-16

課時單元：9

（一）、教學內(nèi)容

3-2輻射網(wǎng)絡和環(huán)形網(wǎng)絡的潮流分布

一、簡單輻射網(wǎng)絡的潮流計算

1）已知同一端的功率和電壓，求另一端功率和電壓；方法為從已知功率、電壓端,

齊頭并進逐段求解功率和電壓，如下圖所示

]2345（已知）

求功率求功率求功率S4（已知）

求電壓求電壓求電壓計算起點

<-------<-------<-------

2）已知始端電壓、末端功率，求始端功率、末端電壓（以此居多）：或已知末端電壓、

始端功率，求末始功率、始端電壓。求解方法總結為“一來、二去”共兩步來逼

近需求解的網(wǎng)絡功率和電壓分布。一來即：設所有未知電壓節(jié)點的電壓為線路額

定電壓，從已知功率端開始逐段求功率，直到推得已知電壓點得功率；二去即：

從已知電壓點開始，用推得的功率和已知電壓點的電壓，往回逐段向未知電壓點

求電壓。在計算中，上述過程一般只需要做一次。但當一次“來、去”完畢后，

此電壓與初始假設電壓相差較大時，可再一次假設未知電壓節(jié)點的電壓值為剛剛

計算得到的節(jié)點4電壓值，繼續(xù)進行“來、去”計算，直到前后兩次同一點的電

壓值相差不大。

例題講解。

（二）、教學手段

以板書為主，結合具體實例著重講解已知不同端點電壓和功率時潮流計算的方法。

（三，板書設計

畫出己知不同端點電壓和功率時潮流計算所使用的“一來、二去”的示意圖，不必寫計

算過程的詳細步驟，主要寫求解思路。

（四）、作業(yè)：

習題集3-2-2、3-2-3

課時單元：10

(一)、教學內(nèi)容

環(huán)網(wǎng)計算

(D化簡網(wǎng)絡。計算出各節(jié)點的運算負荷或運算功率，從電源點將環(huán)網(wǎng)解開。

(2)忽略功率損耗，進行初步功率分布計算

C=TJ]=U,sZsi+j"”+=

"a1°].芽育**分

Z12+Z23+Z3]Z12+Z23+Z3]

設忽略網(wǎng)絡中的功率損耗

S23=Sa~S2

S3,=S23-S3

打開網(wǎng)絡。

同理，由力矩法，以1'為支點可求得，,

?二司小目心+4)

b???

Z12+Z23+231

(3)找出功率分點，使兩端供電網(wǎng)拆成兩個輻射網(wǎng)

有功功率分點和無功功率分點的含義。有功功率分點標以▼,無功功率分點標以▽,有

功功率分點和無功功率分點不一定相同。

(4)按輻射網(wǎng)的計算步躲進行潮流計算

S3，31+§2(，3l+，23)_XS，m

均一網(wǎng)的計算。S=

a4

/12+/23+/3)

三、兩端供電網(wǎng)的功率分布計算

Ja-UNla-；：；

Z12+Z23+Z31

區(qū)生"孕土沁￡為自然功率；,6,.為強制功率,方向與川的取向有關。

其中

Z]z+Z23+Z3]Z12+Z23+Z3]

四、環(huán)網(wǎng)中變壓器不匹配時循環(huán)功率的計算

如果環(huán)網(wǎng)中兩個變壓器的變比不同，則網(wǎng)絡空載且開環(huán)運行時，開口兩側將有電壓差，閉環(huán)

運行時有循環(huán)功率。

(二)、教學手段

以板書為書，結合具體實例著重講解環(huán)網(wǎng)怎樣打開及怎樣拆開為輻射網(wǎng)的方法。

（三）、板書設計

詳細畫出環(huán)網(wǎng)解開的示意圖，不必寫計算過程的詳細步驟，主要寫求解思路。

（四）、作業(yè)：

習題集3?2-6、3-2-7、3-2-9、3-2-14、3-2-15

《電力系統(tǒng)分析基礎》課程教案（4）

一、講授題目：電力系統(tǒng)潮流的計算機算法

二、教學目的：

使學生掌握應用計算機計算電力系統(tǒng)潮流分布方法。

三、重點與難點：

重點：1、節(jié)點導納矩陣的形成與修改；

2、節(jié)點的分類和功率方程；

3、修正方程的形成及雅克比矩陣的計算；

4、牛頓一拉夫遜法計算潮流分布的步驟。

難點：1、考慮變壓器非標準變比時節(jié)點導納矩陣的形成和修改方法；

2、牛頓―拉夫遜法計算復雜電力系統(tǒng)潮流分布的數(shù)學模型。

四、教學手段

1、詳細分析變壓器的口形等值電路，使學生對口形等值電路的端口條件及工作原理有深

入的理解，則根據(jù)變壓器的n形等值電路可計算出相應節(jié)點的自導納和互導納；

2、對于難點2,采用從簡單到難，逐步深入的講解方法，即：首先介紹牛頓一拉夫遜法

求解一維非線性方程的方法，然后將該方法推廣于多變量非線性方程組，接著形成潮

流計算非線性方程組，最后用牛頓一拉夫遜法對其求解。

五、教學過程、時間分配:

教學內(nèi)容學時數(shù)

節(jié)點導納矩陣的形成與修改2

功率方程、節(jié)點分類和約束條件，牛頓一拉夫遜法的

教學過程基本原理，2

時間分配牛頓一拉夫遜法計算潮流分布的直角坐標法2

牛頓一拉夫遜法計算潮流分布的極坐標法，P-Q分解

法計算潮流分布的步驟2

合計8

六、實驗：

有條件的學生可以編寫采用牛頓一拉夫遜法計算電網(wǎng)潮流分布的計算機程序。

七、習題：習題集4-1-2、4-1-3、4-1-5、4-2-3、4-2-4

課時單元：11

(一)、教學內(nèi)容

準備知識：變壓器等值模型。

V=—!—=A

“Z/K.K.

K.-l1K*-l

>10=——?虧

l—K.1\-K.

%。一K：刀二K：為

一、潮流計算的數(shù)學模型

1.節(jié)點電壓方程

(1)自、互導納的物理意義

?,

自導