1、 院 系： 电力工程系 教研室： 发电教研室 教 师： 栗 然 电力系统分析基础课程教案课程名称 电力系统分析基础 本门课程学分 4课程号 0110305 课序号课程属性 必修课（ ）选修课（ ）实践环节（ ）授课方式 课堂讲授（ ）实践课（ ）本课程总学时：64其中：讲课： 64 学时实验： 0 学时授课对象 年级 3 专业 电气工程及其自动化教材名称 出版社 作者 出版时间电力系统分析基础 机械工业出版社 李庚银等 2005参考书 出版社 作者 出版时间电力系统稳态分析 水利电力出版社 陈珩 1995电力系统暂态分析 水利电力出版社 李光琦 1995基本教材和主要参考书电力系统分析(第二版
2、) 华中科技大学出版社 何仰赞 2002本课程教学重点及难点教学重点：1电力系统的组成和运行；2. 电力系统主要元件的数学模型与参数计算；3. 电力系统潮流分布的物理特点和计算的基本方法。4. 电力系统频率和电压的调整；5. 对称和不对称故障的基本分析方法。教学难点：1电力系统潮流分布的计算机算法；2水火厂负荷最优分配与调频计算3无功电源最优分布与调压计算4对称分量法与不对称故障的分析计算授课教师 职称 院系、教研室注：表中（ ）选项请打“”“电力系统分析基础”课程教案（1）一、 讲授题目： 电力系统的基本概念二、 教学目的：作为平台课程，涉及的专业学生不同，应在课程的开始全面介绍电力专业的相
3、关课程内容，让同学门对专业课程有个初步了解，以便选修相关课程。通 过本章内容的讲解，使学生对电力系统的组成及发展历史和方向有一个比较全面的了解，引起同学们对专业课程的兴趣。三、 重点与难点：重点：1）介绍电能变换和电源构成。2）介绍新能源技术及我国电网的发展蓝图。3）理解同一标称电压下，不同电气设备的额定电压有可能不同。4）熟悉中性点接地方式及运行特点。难点：1）小电流接地系统的特点与运行。四、 教学手段：本章的内容比较多，单纯地靠板书无法给同学们一个深刻的印象，应采用多媒体等辅助教学手段，引入大量的图片来讲解。五、 教学过程、时间分配：教学内容 学时数电力专业的相关课程内容介绍 0.5电力系
4、 统的组成、运行特点和要求 0.5电能变换和电源构成 0.5新能源技术及我国电网的发展蓝图 0.5教学过程时间分配电力系统的电压等级 1.0电力系统接线及中性点接地方式 1.0电力系统的负荷曲线及电能质量 2.0合计 6.0六、 实验：无习题：习题集 1-1、1-2课时单元：1（一） 、教学内容11 电力工业概况1831 年法拉第电磁感应定律，为发电机的发明创造了前提条件。1875 年 法国巴黎火车站1879 年 第一座试验电厂1882 年 爱迪生小型电力系统 pearl street 有 6 台直流 发电机， 59 个用户，电压等级 。kV101884 年，出现变压器1889 年 波特兰18
5、97 年 犹他州交流最高电压等级 ，出现在前苏联和巴西，直流最高等级为 ，电网规kV105 50kV模不断扩大，如美加同一电 网。描述电网的主要参数：1 总装机容量。电力系统的总装机容量指该系统中实际安装的发电机组额定有功功率的总和，以千瓦 、兆瓦 、吉瓦 计。)kW()M()W(G2 年发电量。指该系统所有发电机组全年实际发出电能的总和，以兆瓦 时（ ）、吉hMW瓦 时（ ）太瓦 时（ ）计。hGhT3 最大负荷。指规定时间，如一天、一月或一年内，电力系统总有功功率负荷的最大值，以千瓦 、兆瓦 、吉瓦 计。)k()()(4 额定频率。按国家标准规定，我国所有交流 电力系统的额定频率均为 。H
6、z505 最高电压等级。同一电力系统中电力线路往往有几种不同电压等级。所谓最高电压等级，是指该系统中最高电压等级电力线路的额定电压，以千伏 计。)kV(6 地理接线图。电力系统的地理接线图主要显示该系统中发电厂、变电所的地理位置， 电力线路的路径，以及它们相互 间的连接。7 电气接线图。电力系统的电气接线图主要显示该系统中发电机、变压器、母 线、断路器、电力线路之间的电气接线。12 我国电力工业和电力系统简介一、基本发展史1882 年，英国人在中国成立了上海电气公司。1911 年，杨树浦发电厂动工， 1913 年开始发电，到 1924 年，共有 12 台发电机，装机。MW121949 年以前，
7、有 ， 等电压等级。kV201541981 年，建成平顶山武汉，我国第一条 交流输电线路。kV501989 年，建成第一条 高压直流输电线路，葛洲坝上海。二、我国主要电力系统简介至今，已建成的跨省电力系统有五个，即 华东系统、东北系统、华中系统、华北系统和西北系统。另外，还有南方电网、川渝 电网、山 东电网、福建电网、海南电网、西藏电网、新疆电网和台湾电网。13 电力系统的基本特点要求一、电力系统特点1 电能不能大量存储。发电、 变电、输电和用电 同时进行。2 电力系统暂态过程非常短。3 电力系统的发展和国民经济的发展密切相关。4 电力系统电能质量要求高，对电压、 频率、波形都有严格的国家标准
8、。二、对电力系统运行的基本要求1 保证可靠持续运行的基本要求。2 保证良好的电能质量。3 保证系统运行的经济性。综上所述，对电力系统运行的基本要求就是向用户提供优质、可靠、 经济的电能。（二） 、教学手段板书和多媒体结合，引入大量的图片来讲解。启发学生使用网上电子资源，查阅与授课内容相关的资料，拓宽知识面。（三） 、板书设计由于多媒体要占去一半黑板，板书只写要点内容，避免在黑板上抄写大量的与课本相同的内容，浪费课堂时间。（四） 、作业1调研或查阅文献了解我国电力系统最新发展，并撰写相关论文。2了解美加 8.14 大停电的原因、过程、危害及启示。3习题集 1-1课时单元：2（一） 、教学内容14
9、 电力系统的接线方式一、电力系统的接线形式1 无备用接线方式：负荷只能从一个电源获得电能开式接线，主要优点在于简单、经济、运行方便，主要缺点是供电可靠性差。2 有备用接线方式：负荷可以从两个或两个以上电源获得电能闭式接线。有两端供电、环式、 链式等。 优点在于供电可靠性和电压质量高，缺点是不够经济。二、电压等级1 我国规定的额定电压等级有(单位：KV)用电设备 交流发电机线电压 变压器一次绕组 变压器二次绕组3610-351102203305003.156.310.515.753 及 3.156 及 6.310 及 10.515.75351102203305003.15 及 3.36.3 及
10、6.610.5 及 11.0-38.5121242363550额定电压的确定1 输电线路的额定电压等于我国规定的额定电压等级。2 发电机的额定电压比用电设备的额定电压高 5%。3 变压器一次绕组额定电压等于用电设备的额定电压, 二次绕组额定电压高于用电设备的额定电压的 10%倍。特殊：与发电机直接相连的升压变压器一次绕组电压与发电机相等；直接与用电设备相连的变压器二次绕组电压比用电设备的额定电压高 5%。原因：1）输电线路有 10%的电压降落。发电机、 变压 器有 5%的电压降落。2）用电设备的电压偏移要求不超过5%。例：标出图中各设备的额定电压？（注：图中所注电压是线路的额定电压）2 不同电
11、压等级的适用范围根据 S=UI，输送一定功率时， 电压高，电流小，材料投资少，绝缘投资大；电压低，电流大，绝缘投资少，材料投 资大。所以，输送一定的功率有一个合适的电压。低压网：1KV 以下；中压网：1KV10KV； 高压网：35KV330KV；超高压网：三. 电力系统中性点运行方式1）小电流接地系统中性点不接地系统，如果发生单相接地故障，非故障相电压升高至原来的 倍，3对绝缘要求高（不适应电压等级高的系统，适用于 以下系统）。kV102）大电流系统中性点接地： 及以上系统kV1015 电力系统发展的主要趋势1 高参数：高温、高压、超临界、单机容量2 大容量远距离高压输电、大系统互联3 高度自
12、动化4 电力市场化5. 分布式发电16 电力学科范畴及本课程主要内容（二） 、教学手段板书和多媒体结合，引入大量的图片来讲解。启发学生到室外多观察。通过反问的形式启发学生思考。（三） 、板书设计由于多媒体要占去一半黑板，板书只写要点内容。电压等级表格要一直留在黑板上，以便随时察看。（四） 、作业习题集 1-2课时单元：3（一） 、教学内容一、日有功负荷曲线负荷低谷；尖峰负荷；最大负荷 ，最小负荷 ；基本负荷的概念。maxPmaxP二、年最大负荷曲线它反映从年初到年终整个一年内的逐月(或逐日)综合最大负荷的变化规律。三、年持续负荷曲线年持续负荷曲线是根据全年的负荷变化按照其大小及在一年中累计的持
13、续运行时间排列组成的， 电能 ：W8760PdtW年最大负荷利用小时数： max0axmaT的物理意义为：当用户始终保持最大负荷 运行时，经过 h 所消耗的电能恰好maxT maxT等于其全年的实际总耗电量。可以按式 近似地求出该负荷全年使用的电能。这种maxTWP方法在电网计算时是常用的。根据需要，有时还需要制定日无功负荷曲线、日 电压变化曲线、月最大 负荷曲线等。（二） 、教学手段板书和多媒体结合，引入图片来讲解。（三） 、板书设计板书只写要点内容。 。（四） 、作业“电力系统分析基础”课程教案（2）一、 讲授题目： 电力网元件参数和等值电路二、 教学目的：使学生深入了解电力系统各主要元件
14、的特性、数学模型及相互的关系，为进一步掌握和研究电力系统分析和运行问题提供良好的基础。三、 重点与难点：重点：1）物理模型推导出数学模型，理解各元件的参数含义。2）变压器容量比不同时的折算问题。3）端部等值的变压器模型。 （此部分在潮流的计算机算法中应用，放到第四章中讲解）4）等值电路绘制中的归算与标幺值问题。难点：1）等值电路中参数归算与标幺值计算四、教学手段：本章的公式比较多，但不需要死记，应由物理模型推导出数学公式，充分理解各元件的参数含义。并能通过公式解释一些现象（为什么分裂导线能降低电抗？、变压器线圈的排列形式？、变压器并列运行的条件？等）。五、教学过程、时间分配：教学内容 学时数电
15、力系统的输电方式 0.5电力线路的结构 0.5线路的参数 1变压器的参数 2端部等值的变压器模型 1教学过程时间分配电力系统的等值电路 2习题 1合计 8六、实验：无七、习题：习题集 2-1-1、2-1-2、2-1-6、2-2-1、2-2-2、2-2-3、2-2-4、2-2-5、2-3-1、2-3-2、2-4-1、2-4-3课时单元：4（一） 、教学内容23 电力线路的参数和数学模型一、电力线路的结构电力线路按结构可分为架空线路和电缆线路。架空线路是由导线、避雷线、杆塔、绝缘子和金具构成。它们的作用。1导线和避雷线导线和避雷线除了要求有良好的导电性能外，还必须具有较高的机械强度和耐化学腐蚀的能
16、力。目前常用的导线材料有铝、 铜、钢、 铝合金。广泛采用钢芯铝绞线 LGJ.。为了减小电晕损耗或线路电抗，对电压 在 220kV 以上的输电线还 常常采用分裂导线或扩径导线。2杆塔按受力的特点分为直线杆塔、耐张杆塔、 转角杆塔和直线转角杆塔、 终端杆塔、换位杆塔及跨越杆塔等；架空线路的三相导线的换位.3绝缘子绝缘子是用来支持和悬挂导线并使之与杆塔绝缘的。架空线路上所用的绝缘子主要有针式和悬式两种，在个别情况下也有用瓷横担 绝缘子等型式。4金具架空线路的金具有悬垂线夹、耐张线夹、接 续金具、联结金具、保护金具等几大类。二、电缆的结构电缆线路的造价比架空线路要高，电压愈高，两者的差价也愈大。另外，
17、电缆线路的故障点的确定和检修比架空线路要复杂得多。优点，如不需要在地面上架设杆塔， 节省土地占用面积；供电可靠，极少受外力破坏和气象条件的影响；对人身较安全等。1电缆的构造电缆的构造一般包括导体、绝缘层和保护包皮三部分。电力线路的阻抗1电阻直流电路中导体的电阻可按下式计算： lSR修正以后的电阻率，应考虑到下面三个因素：(1)绞线中线 股的实际长度要比导线的长度长 2-3。(2)导线和电缆 的实际截面比额定截面要小。（3）集肤效应。电阻一般查表。(2-3)20120tart2线路的电抗41 102lg6.42rmDfx其中 为三相导线的几何平均距离，简称几何均距(cm 或 mm)，3cabmD
18、m如将 =50， 代人，可得：f1r0157.lg145.0rDxm分裂导线减小了每相导线的电抗。(2-7)nrDxm0157.lg145.0双回输电线路的总电抗为单回线并联。3线路的电导由沿绝缘子的泄漏电流和电晕现象决定。电晕现象，电晕的危害。线路的电导 (2-10)3210UPgg4线路的电纳 (2-12)611lg58.7rDfCbm（二） 、教学手段板书和多媒体结合，引入大量的图片来讲解。启发学生到室外多观察如分裂导线的形状、绝缘子的形状等。（三） 、板书设计主要多媒体课件。（四） 、作业：习题集 2-1-1、2-1-2、2-1-6课时单元：5（一） 、教学内容22 变压器的参数和数学
19、模型双绕组变压器的参数和数学模型1电阻（注意单位的变换）210NkTSUPR2 电抗 NKNTSIUX10%323电导4电纳201%NTUSIB主要介绍参数的推导过程。20NTPG（二） 、教学手段以板书为主。复习变压器短路实验和空载实验的内容，引深到参数计算。（三） 、板书设计简要画出变压器实验的示意图，准确画出双绕组变压器等值电路图，一直留在黑板上，便于参数讲解。（四） 、作业：习题集 2-2-1、2-2-2课时单元：6（一） 、教学内容三绕组变压器的参数和数学模型三绕组变压器三绕组的容量比有不同的组合，且各绕组在铁芯上的排列又有不同方式，所以存在一些归算问题。(一) 容量比 100/10
20、0/1001. 电阻 )(2132()13()kkkk PP)1()()21( kkkk )2()13()(3 kkkk短路损耗 、 、 由铭牌给出1P2则按与双绕组变压器相似的公式计算各绕组电阻 210NkTSUR22kP2310NkTS2电抗由各绕组两两之间的短路电压 Uk（12） 、U k（23） 、U k（31） 求出各绕组的短路电压%)(21%32()13() kkkk UU)1()2()1( kkkk2)2()13()3(3 kkkk再按与双绕组相似的计算公式求各绕组的电抗 210%NkTSUX22k2310NkTS导纳的计算与双绕组相同。（二）、容量比 100/100/50Pk(
21、1-3)= Pk(1-3) (IN/ IN/2)2=4 Pk(1-3)Pk(2-3)= Pk(2-3) (IN/ IN/2)2=4 Pk(2-3)有时，电压也未归算，则：Uk(1-3)%= Uk(1-3) % (IN/ IN/2)=2 Uk(1-3) %Uk(2-3)%= Uk(2-3) % (IN/ IN/2)=2 Uk(2-3) 注意：1、 有时厂家给出的数据是已经折算好的，不必再折算。2、 新标准中厂家仅提供一个最大短路损耗 Pkmax。2max%)10(NkTSUPR%)10()50(2TTR3、三绕组变压器按其三个绕组在铁芯上排列方式的不同，有两种不同的结构，即升 压结构和降压结构。
22、 自耦变压器的参数和数学模型就端点而言，自耦变压器完全等同于普通变压器（画图），而自耦变压器的实验也和普通变压器相同，故自耦变压器的参数计算和等值电路和普通变压器相同。特殊的是容量归算问题：因为自耦变压器的第三绕组的容量总小于变压器的额定容量。有时厂家提供的实验数据中不仅短路损耗 Pk 甚至电压百分 值 Uk也是未经归算的数值，因此也需要归算。（二） 、教学手段板书和多媒体结合，引入大量的图片来讲解。启发学生到室外多观察如分裂导线的形状、绝缘子的形状等。（三） 、板书设计简要画出变压器实验的示意图，准确画出三绕组变压器等值电路图，一直留在黑板上，便于参数讲解。电阻和电抗的计算公式对比写，以便观
23、察区别。（四） 、作业：习题集 2-2-3、2-2-4、2-2-5课时单元：7（一） 、教学内容25 电力网络的数学模型一、标么制及其应用1. 有名制和标么制标么制的定义、优点。 a:线电压和相电压的标么值数值相等。b.三相功率和单相功率的标么值数值相等。五个基准值中只有两个可以任意选择，其余三个派生。通常是，先选定三相功率和线电压的基准值 SB 、UB 。然后求出每相阻抗、导纳和线电流的基准值。2. 基准值之间的标么值换算对于不同基准值之间的标么值要进行换算，例如，某发电机的同步电抗标么值 xd 是以电机自身的 、 为基准，若待计算的电力网络基准 为 、 ，则必须对其进行归算NSUBSU2)
24、( BNdBdUSx3. 标么值的电压级归算两条途径：（1）将网络各元件阻抗、导纳以及网络中各点电压、电流的有名值都归算到同一电压级基本级，然后除以与基本 级相对应的阻抗、 导纳、 电压、电流基准值（2）是将未经归算的各元件阻抗、导纳以及网络中各点电压、电流的有名值除以由基本级归算到这些量所在电压级的阻抗、导纳、 电压、电流基准 值。（二） 、教学手段以板书为主。用人的高度比较的例子说明多电压级网络标幺值归算的必要性。（三） 、板书设计有名值和标幺值的参数计算对比写，标么值的电压级归算方法只写要点。基准值的归算要详细写出过程。（四） 、作业：习题集 2-3-1、2-3-2、2-4-1、2-4-
25、3电力系统分析基础课程教案（3）一、讲授题目：简单电力网络稳态分析和计算二、教学目的：使学生掌握简单电力网络中功率分布和电压分布的手算方法。三、重点与难点：重点：1、电力线路和变压器中的电压降落、功率 损耗和电能损耗的计算方法；2、对简单辐射形网络，在已知条件不同 时，用逐段推算法确定节点电压和传输功率的方法；3、环网和两端供电网初步功率分布的计算及功率分点的确定；4、环网及两端供电网的分解及潮流分布的计算。难点：1、对简单辐射式网，当已知的功率和电压不是同一节点的时（如：已知首端功率和末端电压），用逐段推算法确定其他节点电压和传输功率的方法；2、环网及两端供电网的分解；3、电磁环网的潮流计算
26、。四、教学手段：1 对基本元件（电力线路和变压器）的电压降落和功率损耗的计算方法进行详细讲解,并对计算公式进行归纳和总结，为后续简单电力网潮流分布的计算打下基础；2 在学生掌握了简单辐射形网络潮流分布计算方法后，对环网和两端供电网潮流计算方法的讲解，采用先讲解总体思路，接着提出需解决的问题，最后解决 问题的方法（思路：将环网和两端供电网分解为辐射形网络；提出问题：如何分解？解决方法：求初步功率分布，找功率分点），使学生有一个清晰的思路，加深理解；3 对于难点问题，采用简单举例的方法帮助学生理解。五、教学过程、时间分配：教学内容 学时数电力线路和变压器中的电压降落、功率损耗和电能损耗的计算方法2
27、电力线路的运行特性分析，辐射形网络中潮流分布的计算2两端供电网中初步功率分布的计算，功率分点，两端供电网的分解及潮流分布的计算2单电压等级环形网的潮流计算，电磁环网的潮流计算及复杂电力网中的网络变换原理及方法2教学过程时间分配合计 8六、实验：无七、习题：习题集 3-1-1、3-1-2 、3-1-4、3-2-6、 3-2-7、3-2-9、3-2-14、3-2-15课时单元：8（一） 、教学内容31 简单电力线路运行状况的计算和分析一、电力线路运行状况的计算1、电力线路的电压降落和功率损耗可以运用电路原理求解电流、电压等，但要 进行复数运算，不利于手算，手算时尽量避免复数运算。以下公式采用相电压
28、和单相功率推导，然后拓展到线电压和三相功率。 2221jBUGSy22QPy zZz QjPXjRS 22121QjPSz 11221 yyy QjPBUG1jy取 与实轴重合。则由2UZUS21可得 )()()( 222221 UXQRPjXRPjXRQjP 再令 ；U22 U2将上式改写为 j)(1则又可得 222(Utg21如果已知始端电压和始端功率求末端电压和功率则从左向右推导。(1)功率损耗的公式不变，功率逐级相减。(2)电压损 耗的公式如下。 (3)相量 图不同。注意：（1）以上公式完全适用于三相系统。（2）电压计算公式中，使用同一点的电压和功率。电压降落： Uj电压损耗： 21电
29、压偏移： 、%0N102N讨论。（二） 、教学手段以板书为主，根据电压损耗的公式讨论影响电压的因素。讨论电压损耗、电压降落、电压偏移的区别。（三） 、板书设计写明复功率的计算公式。详细写出各支路功率和电压降落的推导过程，对比绘出不同参考向量下的始末端电压向量图。（四） 、作业：习题集 3-1-1、3-1-2、3-1-4课时单元：9（一） 、教学内容2、电力线路的电能损耗（1）精确的计算方法 32322121 tRUQPtRUQPtRUQPWtttL（2）查表法由最大负荷损耗时间 与最大负荷时的功率损耗 求得，即maxmaxPmaxPWL（3）经验公式 8760年 负 荷 损 耗 率PL三、变压
30、器的电压降落、功率损耗 )(2TzTjXRUQS2221 URQPjTT1)(jBGSTyT变压器励磁支路的无功功率与线路支路的无功功率符号相反。1变压器的功率损耗方法一：同线路计算阻抗支路中的功率损耗 ZTS(3-14)22()()ZTTTSPQRjXUZTZTPjQ励磁支路中的功率损耗 为y(3-15)22221111()TyTTTTyyTSYGjBjUB方法二：直接由变压器铭牌上的数据进行计算。当变压器实际运行并非在额定的条件下，通过变压器的功率为 时，则变压器的功率损耗S可按下式计算(3-19)220()()%11010TyyTZZTNNkkSSSPjQPjQIU对 n 台并列运行的变
31、压器，其功率损耗为： 2()()TyTyTZTNSSnPjQnP2()ZTNSjQn2变压器的电压降落类似于线路电压降落，可列出变压器阻抗支路中电压降落的纵分量和横分量为22TTPRQXU3变压器的电能损耗推广到 n 台变压器中的电能损耗 20 max876()110kn NPSWn（二） 、教学手段以板书为主，对比输电线路的电压降落和功率损耗得出。（三） 、板书设计变压器电压降落和功率损耗的简化计算公式只写两个参数的计算公式，其余看教材。其余部分写要点。（四） 、作业：习题集 3-1-5、3-1-6、3-1-14、3-1-15、3-1-16课时单元：9（一） 、教学内容32 辐射网络和环形网
32、络的潮流分布简单辐射网络的潮流计算1 已知同一端的功率和电压，求另一端功率和电压；方法为从已知功率、电压端， 齐头并进逐段求解功率和电压，如下图所示2 已知始端电压、末端功率，求始端功率、末端电压（以此居多）；或已知末端电压、始端功率，求末端功率、始端电压。求解方法 总结为“ 一来、二去” 共两步来逼近需求解的网络功率和电压分布。一来即：设所有未知电压节点的电压为线路额定电压，从已知功率端开始逐段求功率，直到推得已知电压点得功率；二去即：从已知电压点开始，用推得的功率和已知电压点的电压，往回逐段向未知电压点求电压。在 计算中，上述过程一般只需要做一次。但当一次“ 来、去”完毕后，此 电压与初始
33、假设电压相差较大时，可再一次假设未知电压节点的电压值为刚刚计算得到的节点 4电压值，继续进行“来、去 ”计算，直到前后两次同一点的电压值相差不大。例题讲解。（二） 、教学手段以板书为主，结合具体实例着重讲解已知不同端点电压和功率时潮流计算的方法。（三） 、板书设计求功率求电压求功率求电压求功率求电压U4（已知）S4（已知）计算起点1 2 3 4画出已知不同端点电压和功率时潮流计算所使用的“一来、二去”的示意图，不必写计算过程的详细步骤，主要写求解思路。（四） 、作业：习题集 3-2-2、3-2-3课时单元：10（一） 、教学内容环网计算1 化简网络。计算出各节点的运算负荷或运算功率，从电源点将
34、环网解开。（2）忽略功率损耗，进行初步功率分布计算 3121233121231 )( ZSZIIUSaa 设忽略网络中的功率损耗 223Sa31打开网络。同理，由力矩法，以 1为支点可求得 bS312122)(ZSSb（3）找出功率分点，使两端供电网拆成两个辐射网有功功率分点和无功功率分点的含义。有功功率分点标以，无功功率分点标以，有功功率分点和无功功率分点不一定相同。（4）按辐射网的计算步骤进行潮流计算均一网的计算。 lSllSma )(31213三、两端供电网的功率分布计算 31214342)(ZudUSZSIUSNaNa 其中 为自然功率； 为强制功率，方向与 dU 的取向有关。3121
35、4432)(Z3121ZN四、环网中变压器不匹配时循环功率的计算如果环网中两个变压器的变比不同，则网络空载且开环运行时，开口两侧将有电压差， 闭环运行时有循环功率。（二） 、教学手段以板书为主，结合具体实例着重讲解环网怎样打开及怎样拆开为辐射网的方法。（三） 、板书设计详细画出环网解开的示意图，不必写计算过程的详细步骤，主要写求解思路。（四） 、作业：习题集 3-2-6、3-2-7、3-2-9、3-2-14、3-2-15电力系统分析基础课程教案（4）一、讲授题目：电力系统潮流的计算机算法二、教学目的：使学生掌握应用计算机计算电力系统潮流分布方法。三、重点与难点：重点：1、节点导纳矩阵的形成与修
36、改；2、节点的分类和功率方程；3、修正方程的形成及雅克比矩阵的计算；4、牛顿拉夫逊法计算潮流分布的步骤。难点：1、考虑变压器非标准变比时节点导纳矩阵的形成和修改方法；2、牛顿拉夫逊法计算复杂电力系统潮流分布的数学模型。四、教学手段1 详细分析变压器的 形等值电路，使学生对 形等值电路的端口条件及工作原理有深入的理解，则根据变压器的 形等值电路可计算出相应节点的自导纳和互导纳；2 对于难点 2，采用从简单到难，逐步深入的 讲解方法，即：首先介绍牛顿拉夫逊法求解一维非线性方程的方法，然后将该方法推广于多变量非线性方程组，接着形成潮流计算非线性方程组，最后用牛顿拉夫逊法对其求解。五、教学过程、时间分
37、配：教学内容 学时数节点导纳矩阵的形成与修改 2功率方程、 节点分类和约束条件，牛顿拉夫逊法的基本原理， 2教学过程时间分配牛顿拉夫逊法计算潮流分布的直角坐标法 2牛顿拉夫逊法计算潮流分布的极坐标法，PQ 分解法计算潮流分布的步骤2合计 8六、实验：有条件的学生可以编写采用牛顿拉夫逊法计算电网潮流分布的计算机程序。七、习题：习题集 4-1-2、4-1-3、4-1-5、4-2-3、4-2-4课时单元：11（一） 、教学内容准备知识：变压器等值模型。 1202221TTTyyZKyy一、潮流计算的数学模型1节点电压方程 IB=YBUB 自、互导纳的物理意义自导纳 在数值上等于与该节点 I 直接连接
38、的所有支路导纳的总和。如 。iY 13210yY互导纳 在数值上等于连接节点 、 支路导纳的负值 ，即 。如 。ji ij jijiyY21y节点导纳矩阵 YB为对称方阵。节点导纳矩阵 YB为稀疏矩阵。节点导纳矩阵 YB 具有对角优势。2 节点导纳矩阵的形成 2 用直接形成法形成节点导纳矩阵 YB。节点导纳矩阵即可根据自导纳和互导纳的定义直接形成，也可用支路节 点关联矩阵计算。 3节点导纳矩阵的修改从原有网络引出一支路，同时增加一节点， 节点导纳矩阵将增加一阶。新增的对角元 ， ；jYijjy新增的非对角元 ， ；ij ijjiij原有矩阵中的对角元 将增加 ， 。i iYijiy在原有网络的
39、节点 、 之间增加一支路。 j，ijjiyYijjiijy在原有网络的节点 ， 之间切除一支路， ，ijiyijjyijjiijyY原有网络的节点 、 之间的导纳由 改变为 ：ijij， ，ijijiyYijijjyYijijjiij y(5)原有网络节 点 i、j 之间变压器的变比由 改变为 K； ；0iY21j Ty1ijji TYyK（二） 、教学手段以板书为主，结合具体实例着重讲解导纳矩阵的形成和修改。（三） 、板书设计详细写出变压器等值模型的推导过程；导纳矩阵的形成过程。（四） 、作业：习题集 4-1-2、4-1-3、4-1-5课时单元：12（一） 、教学内容一、潮流计算基本方程(3
40、-66)B()*SYU其展开式为(3-67)nj iiijiUjQPY1(1,2)=n或 (3-68)jiiiij(,)节点分类：(1)PQ 节点。(2)PV 节点。(3) 平衡节点。二、高斯塞德尔法计算潮流特点和步骤。应用高斯-塞德尔法计算的主要步骤如下：(1)根据网络结 构、参数，形成节点导纳矩阵 ；BY(2)迭代计算各 节点电压 。iU1)对 PQ 节点：a设某节点为平衡节点。b设各节点电压的初始值。c据初始 值电压 、 (i2、3、 n)及已知的节点注入功率 、 进行第一次迭代，(0)1U()i iPiQ求 、 、 即有(1)2U()3()nd第二次迭代。e第 次迭代。kf第 k+1
41、次迭代后，当所有节点电压都满足 (精度)时，表明迭代收敛，则(1)()kkiiU第 k+1 次的结 果即为所求。(3)计算功率。（二） 、教学手段板书和多媒体结合，本章重点是。（三） 、板书设计主要多媒体课件，板书只写解释内容。（四） 、作业：习题集 4-2-3课时单元：13、14（一） 、教学内容三、牛顿-拉夫逊法计算潮流(一)概述1. 牛顿-拉夫逊法的意义和推导过程把 按泰勒级数在 点展开()fx(0)x(0)(0)(0)()()2(!fxffx()0()1!nnf修正方程 (0)(0)()fxfx2牛顿拉夫逊法的特点(1)牛顿-拉夫逊法是迭代法，逐渐逼近的方法；(2)修正方程是线性化方程，它的线性化过程体现在把非线性方程在 按泰勒级数展开，(0)x并略去高阶小量；(3)用牛顿拉夫 逊法解题时，其初始值要求严格(较接近真解)，否则迭代不收敛。3多变量非线性方程的解
