电力系统综合自动化课程教学大纲

课程名称：	电力系统综合自动化	课程模块编码：	6013A701
总学时数：	32	课内实践学时数：	6
学    分：	2	开课单位：	电信学院
先修课程：	电路、电子技术、自动控制原理、电力系统分析基础
适用专业：	电气工程及其自动化

 

一、课程性质、目的和任务

《电力系统综合自动化》课程是电气工程及其自动化专业学生的专业任选课程之一。通过本课程学习，使学生能较系统地掌握电力系统运行自动控制的任务和内容、工作原理和实现技术，初步具备电力系统运行、控制、管理的能力，为从事电力系统自动化管理、调度、运行、设计、研制等工作打下基础。主要支撑毕业要求2.2、2.3、3.2、3.3、4.1、4.3达成。

通过本课程的学习，达到以下教学目标：

1、问题分析

能结合工程问题，运用所学原理知识，对电力系统相关设施在不同工况下的运行状态进行分析，发现影响各种电力设施运行的关键因素。

2、设计/开发解决方案

掌握电力系统综合自动化领域的专业知识和设计方法，为满足特定需求和标准的电气工程设计项目提供解决方案，在具体的设计过程中能用到本课程的基本知识并体现创新意识。

3、研究

能够基于科学原理并采用科学方法对电力系统综合自动化领域的相关工程问题进行深入研究，完善解决方案，并反馈到工程设计与实践中。

表1 课程教学目标对专业毕业要求的支撑

二、教学内容及教学基本要求

第一章 发电机的自动并列

1、教学要求

理解发电机准同期并列的基本要求。

掌握准同期并列的基本原理。

2、教学内容

第一节 发电机准同期并列概述

知识要点：并列操作的意义；准同期并列；自动同期并列。

第二节 准同期并列的基本原理

知识要点：脉动电压；自动准同期装置；准同期并列合闸信号的控制。

第三节 恒定越前时间并列装置

知识要点：线性整步电压；恒定越前时间；滑差检测；电压检测；合闸信号控制逻辑；频差检测。

第四节 数字式并列装置

知识要点：硬件电路组成；软件算法。

本章教学时数：6学时，其中讲课4学时，实验2学时。

3、本章重点、难点

本章重点：发电机准同期并列的条件；准同期并列的基本原理；恒定越前时间。

本章难点：恒定越前时间。

第二章   同步发电机励磁自动控制系统

1、教学要求

掌握同步发电机励磁自动控制系统的基本原理。

2、教学内容

第一节 概述

知识要点：同步发电机励磁控制系统的任务；对励磁系统的基本要求。

第二节 同步发电机励磁系统

知识要点：直流励磁机励磁系统；交流励磁机励磁系统；静止励磁系统。

第三节 励磁系统中转子磁场的建立与灭磁

知识要点：时间常数；电压相应比；励磁绕组对恒定电阻放电灭磁；理想的灭磁过程。

第四节 励磁调节器原理

知识要点：励磁调节器的功能；励磁调节器原理；励磁调节器的静态工作特性；励磁调节器静态特性调节；自动励磁调节器的辅助控制。

第五节 励磁系统稳定器

知识要点：励磁自动控制系统响应曲线；励磁控制系统传递函数；励磁自动控制系统稳定性。

第六节 电力系统稳定器

知识要点：同步发电机的动态方程组；励磁调节器与电力系统稳定问题。

3、本章重点、难点

本章重点：同步发电机励磁系统；励磁系统中转子磁场的建立与灭磁；励磁调节器原理。

本章难点：励磁系统稳定器；电力系统稳定器。

4、本章学时数

本章教学时数：6学时，其中讲课4学时，实验2学时。

第三章   电力系统频率及有功功率的自动调节

1、教学要求

理解电力系统的频率特性。

掌握电力系统频率自动控制系统的工作原理。

2、教学内容

第一节 电力系统的频率特性

知识要点：负荷调节效应；发电机组的功率-频率特性；电力系统的频率特性。

第二节 调频与调频方程式

知识要点：有差调频法；主导发电机法；积差调频法；分区调频法。

第三节 电力系统的经济负荷分配

知识要点：等微增率分配负荷的基本概念；不考虑网损时负荷的经济分配；考虑网损时负荷的经济分配；自动发电控制。

第四节 电力系统低频减载

知识要点：系统频率的事故限额；系统频率的动态特性；自动低频减载的工作原理；最大功率缺额的确定；各轮动作频率的选择。

3、本章重点、难点

本章重点：电力系统的频率特性；调频与调频方程式；电力系统的经济负荷分配。

本章难点：电力系统低频减载。

4、本章学时数

本章教学时数：6学时，其中讲课6学时，实验0学时。

第四章   电力系统电压调整和无功功率控制技术

1、教学要求

理解电力系统无功功率平衡与电压的关系。

掌握电力系统电压控制措施及无功功率电源的最优控制。

2、教学内容

第一节 电力系统无功功率平衡与电压的关系

知识要点：电力系统电压控制的意义；电力系统的无功电源。

第二节 电力系统电压控制措施

知识要点：发电机控制调压；变压器调压；无功补偿调压；串联电容器控制电压；电力系统电压的综合控制。

第三节 电力系统无功功率电源的最优控制

知识要点：无功功率电源最优控制条件。

3、本章重点、难点

本章重点：电力系统无功功率平衡与电压的关系；电力系统电压控制措施。

本章难点：电力系统无功功率电源最优控制。

4、本章学时数

本章教学时数：4学时，其中讲课4学时，实验0学时。

第五章   电力系统调度自动化

1、教学要求

了解电力系统调度的主要任务

理解EMS网络的分析功能。

掌握远方终端的结构功能、数据通信的通信规约以及自动发电控制的基本原理。

2、教学内容

第一节 概述

知识要点：电力系统调度的主要任务；电力系统分区分级调度；电力系统调度自动化系统功能。

第二节 远方终端RTU

知识要点：RTU的任务；RTU的结构；模拟量输入通道；模拟量输出通道；开关量输入输出通道。

第三节 数据通信的通信规约

知识要点：并行传输与串行传输；传输速率与误码率；数据通信系统的工作方式；异步传输与同步传输；数字信号的调制与解调；局域网及其应用现场总线；循环规约；问答式规约；通信信道。

第四节 调度中心的计算机系统

知识要点：调度中心SCADA/EMS的前置机系统；调度中心SCADA/EMS系统结构。

第五节 自动发电控制AGC

知识要点：AGC的基本功能；AGC的一般过程；发电计划；检修计划。

第六节 EMS的网络分析功能

知识要点：网络拓扑；电力系统状态估计；安全分析与安全控制。

3、本章重点、难点

本章重点：远方终端的结构；数据通信的通信规约；自动发电控制。

本章难点：电力系统状态估计。

4、本章学时数

本章教学时数：6学时，其中讲课4学时，实验2学时。

第六章   配电管理系统

1、教学要求

了解能量管理系统与配电管理系统。

掌握馈线自动化的基本知识。

2、教学内容

第一节 配电管理系统概述

知识要点：能量管理系统与配电管理系统；配电管理系统的通信方案。

第二节 馈线自动化

知识要点：馈线终端；馈线自动化的实现方式；重合器；分段器；就地控制馈线自动化。

第三节 负荷控制技术及需方用电管理

知识要点：电力负荷控制的必要性；电力负荷的种类；负荷控制系统。

第四节 配电图资地理信息系统

知识要点：地理信息系统；AM/FM/GIS系统在配电网中的应用。

第五节 远程自动抄表计费系统

知识要点：远程自动抄表系统构成；典型方案。

3、本章重点、难点

本章重点：馈线自动化；远程自动抄表计费系统。

本章难点：馈线自动化的实现方式。

4、本章学时数

本章教学时数：2学时，其中讲课2学时，实验0学时。

第七章   变电所综合自动化和数字化变电所

1、教学要求

了解变电所综合自动化与数字化变电所的基本知识。

理解新型电压和电流互感器的结构原理。

2、教学内容

第一节 变电所综合自动化

知识要点：变电所综合自动化系统基本功能；结构形式；。

第二节 数字化变电所

知识要点：新型电压和电流互感器；智能断路器；国际电工委员会IEC61850标准。

3、本章重点、难点

本章重点：变电所综合自动化系统基本功能；新型电压和电流互感器结构原理。

4、本章学时数

本章教学时数：2学时，其中讲课2学时，实验0学时。

表2 知识单元、学时分配与教学目标对应表

知识单元		知识点		理论 学时	教学 目标
序号	描述	序号	描述
1	发电机的自动并列	1	发电机准同期并列概述	6	1
		2	准同期并列的基本原理
		3	恒定越前时间并列装置
2	同步发电机励磁自动控制系统	1	概述	6	1、2
		2	同步发电机励磁系统
		3	励磁系统中转子磁场的建立与灭磁
		4	励磁调节器原理
		5	励磁系统稳定器
		6	电力系统稳定器
3	电力系统频率及有功功率的自动调节	1	电力系统的频率特性	6	1、2、3
		2	调频与调频方程式
		3	电力系统的经济负荷分配
		4	电力系统低频减载
4	电力系统电压调整和无功功率控制技术	1	电力系统无功功率平衡与电压的关系	4	1、2、3
		2	电力系统电压控制措施
		3	电力系统无功功率电源的最优控制
5	电力系统调度自动化	1	概述	6	1、2
		2	远方终端RTU
		3	数据通信的通信规约
		4	调度中心的计算机系统
		5	自动发电控制AGC
		6	EMS的网络分析功能
6	配电管理系统	1	配电管理系统概述	2	1、2、3
		2	馈线自动化
		3	负荷控制技术及需方用电管理
		4	配电图资地理信息系统
		5	远程自动抄表计费系统
7	变电所综合自动化和数字化变电所	1	变电所综合自动化	2	1、2
		2	数字化变电所
	总计			32

三、课内实践环节教学安排及要求

注：实验类型是指验证性、综合性、设计性，上机、课内实践等项目不需填写本项内容

四、教学手段、方法建议

建议本课程采用问题解决类策略、鼓励创新思维的策略、活跃气氛的策略的教学策略，有效调动学生的学习积极性。

建议本课程在全程的教学中运用多媒体教学手段，增加学生的学习兴趣，使学生易于理解掌握所授知识。

五、课程考核方式及要求

1．考核方式：考试（）；考查（√ ）

2．成绩评定：计分制：百分制（）；五级分制（√）；两级分制（ ）

3．总评成绩构成：采用（N+2）考核模式：笔记考核（10）％；过程考核（40）％；结课考核（50）％

其中过程考核构成：随堂测试（40）％；习题作业（20）％；考勤考纪（40）％等。

六、建议教材及参考资料

建议教材：

《电力系统自动化》，王葵主编，中国电力出版社，2012年版

参考资料：

《电力系统自动化》，李岩松主编，中国电力出版社，2014年版

七、大纲说明

需要特殊表述的大纲中未尽事宜，如课程改革、整合情况等。

执   笔   人：高长伟

参加研讨人员：鲁永久、樊爱龙、孙娜

审   核   人：关大陆

审   批   人：赵双元