電力系統分析基礎教案-按課時(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 習題集 32323課時單元：10（一）、教學內容二、 環網計算（1） 化簡網絡。計算出各節點的運算負荷或運算功率，從電源點將環網解開。（2）忽略功率損耗，進行初步功率分布計算 設忽略網絡中的功率損耗 打開網絡。同理，由力矩法，以139。為支點可求得（3）找出功率分點，使兩端供電網拆成兩個輻射網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）按輻射網的計算步驟進行潮流計算均一網的計算。三、兩端供電網的功率分布計算其中為自然功率；為強制功率，方向與dU的取向有關。四、環網中變壓器不匹配時循環功率的計算如果環網中兩個變壓器的變比不同，則網絡空載且開環運行時，開口兩側將有電壓差，閉環運行時有循環功率。（二）、教學手段以板書為主，結合具體實例著重講解環網怎樣打開及怎樣拆開為輻射網的方法。（三）、板書設計 詳細畫出環網解開的示意圖，不必寫計算過程的詳細步驟，主要寫求解思路。（四）、作業：習題集3232323213215《電力系統分析基礎》課程教案（4）一、講授題目：電力系統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潮流分布方法。三、重點與難點：重點：節點導納矩陣的形成與修改；節點的分類和功率方程；修正方程的形成及雅克比矩陣的計算；牛頓－拉夫遜法計算潮流分布的步驟。難點：考慮變壓器非標準變比時節點導納矩陣的形成和修改方法； 牛頓－拉夫遜法計算復雜電力系統潮流分布的數學模型。四、教學手段 詳細分析變壓器的形等值電路，使學生對形等值電路的端口條件及工作原理有深入的理解，則根據變壓器的形等值電路可計算出相應節點的自導納和互導納； 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－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－拉夫遜法對其求解。五、教學過程、時間分配：教學過程時間分配教學內容學時數節點導納矩陣的形成與修改2功率方程、節點分類和約束條件，牛頓－拉夫遜法的基本原理， 2牛頓－拉夫遜法計算潮流分布的直角坐標法2牛頓－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－拉夫遜法計算電網潮流分布的計算機程序。七、習題：習題集41414142424課時單元：11（一）、教學內容準備知識：變壓器等值模型。一、潮流計算的數學模型1．節點電壓方程 IB=YBUB ⑴自、互導納的物理意義自導納在數值上等于與該節點I直接連接的所有支路導納的總和。如。互導納在數值上等于連接節點、支路導納的負值，即。如。⑵節點導納矩陣YB為對稱方陣。⑶節點導納矩陣YB為稀疏矩陣。⑷節點導納矩陣YB具有對角優勢。2．節點導納矩陣的形成 2用直接形成法形成節點導納矩陣YB。節點導納矩陣即可根據自導納和互導納的定義直接形成，也可用支路——節點關聯矩陣計算。 3．節點導納矩陣的修改⑴從原有網絡引出一支路，同時增加一節點，節點導納矩陣將增加一階。新增的對角元，；新增的非對角元，；原有矩陣中的對角元將增加 。⑵在原有網絡的節點、之間增加一支路。 ，⑶在原有網絡的節點，之間切除一支路，⑷原有網絡的節點、之間的導納由改變為：，(5)原有網絡節點i、j之間變壓器的變比由改變為 ；；（二）、教學手段以板書為主，結合具體實例著重講解導納矩陣的形成和修改。（三）、板書設計詳細寫出變壓器等值模型的推導過程；導納矩陣的形成過程。（四）、作業：習題集4141415課時單元：12（一）、教學內容一、潮流計算基本方程 (366)其展開式為 (367)或 (368)節點分類：(1)PQ節點。(2)PV節點。(3)平衡節點。二、高斯—塞德爾法計算潮流特點和步驟。應用高斯塞德爾法計算的主要步驟如下：(1)根據網絡結構、參數，形成節點導納矩陣；(2)迭代計算各節點電壓。1)對PQ節點：a．設某節點為平衡節點。b．設各節點電壓的初始值。c．據初始值電壓、 (i＝…n)及已知的節點注入功率、進行第一次迭代，求、…、即有d．第二次迭代。e．第次迭代。f．第k+1次迭代后，當所有節點電壓都滿足 (精度)時，表明迭代收斂，則第k+1次的結果即為所求。 (3)計算功率。（二）、教學手段板書和多媒體結合，本章重點是。（三）、板書設計主要多媒體課件，板書只寫解釋內容。（四）、作業：習題集423課時單元：114（一）、教學內容三、牛頓拉夫遜法計算潮流(一)概述1. 牛頓拉夫遜法的意義和推導過程把按泰勒級數在點展開 修正方程 　　　　　　　　　　　　2．牛頓—拉夫遜法的特點(1)牛頓拉夫遜法是迭代法，逐漸逼近的方法；(2)修正方程是線性化方程，它的線性化過程體現在把非線性方程在按泰勒級數展開，并略去高階小量；(3)用牛頓—拉夫遜法解題時，其初始值要求嚴格(較接近真解)，否則迭代不收斂。3．多變量非線性方程的解牛頓拉夫遜法的修正方程 縮寫為 (389)雅可比矩陣含義。 (二)潮流計算時的修正方程1．直角坐標表示的修正方程 (393)雅可比矩陣的各個元素表達式。雅可比矩陣特點：2．極坐標表示的修正方程雅可比矩陣的各元素 (三)牛頓拉夫遜法的求解過程及框圖四、PQ分解法的基本思路（二）、教學手段板書和多媒體結合。（三）、板書設計主要多媒體課件，板書只寫解釋內容。（四）、作業習題集424電力系統分析基礎課程教案（5）一、 講授題目：電力系統有功功率平衡與頻率調整二、 教學目的：掌握有功平衡與調頻的關系及調頻方法；有功負荷最優分配三、 重點與難點：重點：1） 有功功率變化與調整控制；2） 耗量特性、目標函數及約束條件；3） 等耗量微增率準則與有功負荷最優分配；4） 聯合電力系統頻差及聯絡線上功率的計算。難點：1）水火電廠有功負荷最優分配；2）調頻計算。四、 教學手段：黑版教學與投影教學相結合五、 教學過程、時間分配：教學過程時間分配教學內容學時數有功變化與一二次調頻，負荷預測，備用容量1耗量特性、目標函數及約束條件1等耗量微增率準則一、二次調頻聯合電力系統頻差及聯絡線上功率的計算1合計6六、 實驗: 無七、習題：習題集515152525252528課時單元：15（一）、教學內容51電力系統中有功功率的平衡一、 有功功率負荷的變動和調整控制1. 電力系統頻率變化的影響（1） 頻率變化引起電動機轉速的變化，影響產品質量。（2） 頻率降低，電動機功率降低。（3） 頻率變化影響電鐘的準確性，頻率過低使雷達和計算機無法工作。（4） 低頻運行，汽輪機葉片共振。（5） 頻率降低，系統無功損耗增加。2. 有功和頻率的關系系統穩定運行時，有功保持平衡。，作用在發電機轉子軸上的兩個轉矩機械轉矩MT和電磁轉矩ME平衡。機械轉矩決定于原動機的機械功率PT，電磁轉矩取決于電磁功率PE亦即負荷功率。負荷變化，機械功率由于慣性很難跟上電磁功率的變化，發電機轉速變化。因ω=2πf，速度變化，頻率變化。3．負荷變化及頻率的調整第一種變動幅度很小，周期又很短，這種負荷變動有很大的偶然性。第二種變動幅度較大，周期也較長，屬于這一種的主要有電爐、壓延機械、電氣機車等帶有沖擊性的負荷。第三種變動幅度最大，周期也最長，這一種是由于生產、生活、氣象等變化引起的負荷變動。第三種負荷基本上可以預計。一次調整、二次調整、三次調整的概念。二、有功功率負荷曲線的預計（負荷預測）三、有功功率電源和備用容量裝機容量、電源容量、備用容量系統備用容量可分為熱備用和冷備用或負荷備用、事故備用、檢修備用和國民經濟備用等。熱備用、負荷備用、事故備用、檢修備用。具備了備用容量，才可能談論它們在系統中各發電設備和發電廠之間的最優分配以及系統的頻率調整問題。52 電力系統中有功功率的最優分配一、有功功率最優分配的含義二、最優分配負荷時的目標函數和約束條件1．耗量特性發電設備輸入與輸出的關系。這關系稱耗量特性。耗量特性曲線上某一點縱坐標和橫坐標的比值，即單位時間內輸入能量與輸出功率之比稱比耗量。耗量特性曲線上某點切線的斜率稱耗量微增率。2．目標函數和約束條件目標函數就應該是總耗量。即等式約束條件也就是有功功率必須保持平衡的條件。即不等約束條件有三，分別為各節點發電設備有功功率、無功功率和電壓大小不得逾越的限額， （二）、教學手段板書和多媒體結合。通過現場實例分析頻率對電力系統的影響、強調備用容量的重要性。（三）、板書設計 繪出各類負荷的曲線圖，對比說明頻率調整的概念。（四）、作業：習題集課時單元：16（一）、教學內容三、等耗量微增率準則等耗量微增率準則。它表示為使總耗量最小，應按相等的耗量微增率在發電設備或發電廠之間分配負荷。5－3 電力系統的頻率調整一、調整頻率的必要性二、頻率靜態特性 自動調速系統及其調節特性（動畫）發電機的頻率特性發電機的單位調節功率機組的調差系數單位調節功率的標么值為：負荷的頻率特性負荷從電網中取用有功功率與電網頻率的關系。負荷的單位調節功率， 三、一次調頻 或 這個稱系統的單位調節功率。一次調頻為有差調頻。（二）、教學手段板書和多媒體結合。通過動畫演示說明自動調速系統的工作原理。通過習題講解說明等耗量微增率準則的應用。（三）、板書設計 主要推導等耗量微增率準則和一次調頻的一些公式，圖部分由課件演示。（四）、作業：習題集515152522課時單元：17（一）、教學內容四、二次調頻類似于一次調頻可得 , 如, 即發電機如數增發了負荷功率的原始增量,則，亦即實現了所謂的無差調節。五、互聯電力系統的頻率調整思考題：電力系統互聯的益處？潛在威脅？如上圖所示，聯結前、為兩個獨立電力系統互聯前 : : 聯合后 聯合后，兩系統的頻率應相等，即有令。，分別為，兩系統的功率缺額， 則 ，而電力系統通過調度來控制頻率、功率。教材習題講解。（二）、教學手段板書和多媒體結合。（三）、板書設計 主要推導二次調頻和聯絡線功率的一些公式，圖部分由課件演示。（四）、作業：習題集5252528電力系統分析基礎課程教