华北电力大学《电力系统分析》课程介绍

一、课程介绍：

《电力系统分析》是电气工程及其自动化专业的专业主干课，同时又是学习本专业其它专业课的重要基础。该课程包括“电力系统分析基础”和“电力系统暂态分析”两部分，总学时为104（其中“电力系统分析基础”64学时，“电力系统暂态分析”40学时）。授课对象为电气工程及其自动化专业日校的四个专业方向（电力、电自、高压、电力电子）以及日校本科辅修生、函授本科和专升本学生、脱产进修班学生等，年授课面超过1000人。

  《电力系统分析》在电气工程及其自动化专业的课程体系中具有承上启下和举足轻重的地位。先修课程包括高等数学、工程数学、电路理论、电机学、自动控制理论等。该课程是学生学习“电力系统继电保护原理”、“发电厂电气部分”、“电力系统自动化”、“电力系统规划与可靠性”、“电力系统调度运行与控制”等专业主干课程和 “电力系统课程设计”、“电力系统潮流上机计算”、“电力系统暂态上机计算”、“电力系统综合实验”等实践性教学环节的必备理论基础。

  《电力系统分析》既具有较强的理论性，又具有很强的实践性，课程内容与电力系统生产运行过程密切相关，对于培养学生综合运用所学知识分析和解决实际问题的能力，全面提高自身素质具有特别重要的作用。 

    该课程2002年被命名为华北电力大学优秀课程，2003年列为华北电力大学重点名牌建设课程，2005年被评为河北省精品课程。

     在课程建设过程中，积极进行教学改革和探索新的教学模式，充分利用现代化教学手段，全面提高教育质量和教学效果。另外，把课程建设与学科建设相结合，利用学科建设的有利条件，完善了电力系统动态模拟实验室实验环境，新建了电力系统数字仿真实验室，还购置PSASP、FASTEST、PSCAD/EMTDC等大型电力系统分析软件包，可对电力系统进行详细的计算仿真。

      通过多年的努力，逐步形成了一支包括学科学术带头人在内，以博士学位教师和高级职称教师为主体的高素质教学队伍，教学成果显著，受到学生的普遍好评。2005年以来，课程组教师承担国家级项目6项，省部级项目7项，企事业单位委托项目56项，发表学术论文330篇，学术水平得到较大提高。

   目前，《电力系统分析》构建了“电力系统基础理论+课程设计+计算机仿真+综合实验+生产实习”的系列化课程新体系，形成了以课堂授课为基础，充分结合多媒体教学、校园网络教学、计算机仿真、动模实验等教学手段的多元立体化的教学模式，教学水平和教学效果得到了极大提高。

二、教学队伍

课程负责人：

师资队伍：

中青年培养计划：

培养中青年教师的措施：
（1）按照华北电力大学“青蓝计划”的要求，新引进的青年教师在第一年配备指导教师，对其教学、科研进行全面指导。
（2）坚持青年教师主讲课程前在教研室进行试讲的制度，根据试讲情况进行全面评价，指出其优缺点，帮助提高教学水平。
（3）要求35岁以下的青年教师参加学校和系里组织的讲课比赛。
（4）资助教师参加全国高校电气工程及其自动化专业教学改革研讨会以及其他教改会议和与教学相关的培训。
（5）鼓励教师参与科研项目，参加国际、国内学术会议。
（6）组织教师进行教学观摩。
（7）每学期进行一次集体备课，交流教学经验与体会。
（8）有计划地安排教师进修和攻读博士学位。

取得的成效：
（1）6名中青年教师晋升了职称。
（2）中青年教师承担国家级项目6项，省部级项目7项，发表论文367篇，极大地提高了学术水平。
（3）李广凯、高雅静分别进入中国南方电网技术中心、清华大学博士后流动站进行博士后研究。
（4）栗然、李广凯、梁海峰、朱晓荣、高雅静取得了博士学位。
（5）马燕峰、梁海平考取博士学位研究生。
（6）胡永强获得华北电力大学电力系青年教师讲课比赛第三名。
（7）中青年教师中获广东核电育才奖2项，南瑞继保奖教金2项，华北电力大学教学优秀奖4项。

教学改革研究：

课程组每学期都有计划地组织开展教学研讨活动，教学研究气氛浓厚，鼓励教师承担教改项目，撰写教研论文，并资助教师参加全国高校电气工程及其自动化专业教学改革研讨会。
1 教改项目
①结合元认知理论的电力系统分析基础网络课件研究，华北电力大学2005年度教改项目。
②远程交互式电力系统分析教学系统的研究与开发，华北电力大学2010年度教改项目。
2 教研论文
①马燕峰，栗然，赵书强．Matlab仿真在电力系统分析教学中的应用．中国高校电气工程及其自动化专业第6届教学改革研讨会论文集，2009.8
②栗然 郭朝云．元认知在电力系统网络辅助教学中的应用研究．中国高校电气工程及其自动化专业第4届教学改革研讨会论文集，2007.4
③栗然, 高博，史程芳．元认知理论在智能化倒闸操作培训中的应用研究．电气应用，2007. 26（8）
④栗然，高博．基于元认知和模糊综合评判的倒闸操作模拟培训系统．华北电力大学学报，2007,34（4）

三、教学内容：

1. 理论教学：

   电力系统分析基础共计64学时，其知识模块顺序及对应的学时如下：
   1.电力系统的基本概念(8学时)
   2.电力网元件参数和等值电路(8学时)
   3.简单电力网络稳态分析和计算(8学时)       
   4.电力系统潮流的计算机算法(8学时)
   5.电力系统的有功功率和频率调整(6学时)
   6.电力系统的无功功率及电压调整(6学时)
   7.电力系统三相短路的实用计算(6学时)
   8.对称分量法及电力系统的序网络(6学时)
   9.不对称故障的分析计算(8学时) 
    
   电力系统暂态分析共计40学时，其知识模块顺序及对应的学时如下：
   1.同步发电机突然三相短路分析(10学时)
   2.电力系统故障的计算机计算(4学时)
   3.同步发电机组的机电特性(6学时)
   4.电力系统静态稳定性分析(8学时)
   5.电力系统暂态稳定性分析(6学时)
   6.电力系统电压稳定性分析(6学时)

   
   

2. 实践教学：

    电力系统综合实验（动模实验）内容：

    实验一  电力系统静态稳定（综合性实验）

    实验二  电力系统暂态稳定（综合性实验）

    实验三  同步发电机静态安全运行极限的测定 （综合性实验）

    实验四  三相突然短路法测定同步发电机参数（综合性实验）  

    实验五  电压恢复法测定同步发电机参数（综合性实验）   

    实验六  静测法测定同步发电机次暂态电抗X”d、X”q（综合性实验）

    实验七  同步发电机空载特性、短路特性及参数测定（验证性实验）    

    实验八  同步发电机纯电感性负载特性实验（验证性实验）

    实验九  电力系统低频振荡及其抑制（研究性实验）

四、教学条件：

教材使用与建设：

1.教材建设：

①常鲜戎，赵书强．电力系统暂态过程．机械工业出版社，2010

②杨淑英．电力系统分析复习指导与习题精解．中国电力出版社，2008

③杨淑英．电力系统概论．中国电力出版社，2007

④杨淑英．电力系统分析同步训练．中国电力出版社，2004

2.实践教学条件：

该课程的实验教学条件优越，在国内具有领先水平。电力系统动态模拟实验室是教育部重点实验室，共有9台模拟发电机，以及输电线路物理模型、负荷模型和自制的控制装置，实验室规模居国内高校第一位，其中有国内最大的30kVA动模实验机组，国内唯一一台模拟发电机组轴系扭振的机组，在国内具有领先水平的发电机通用励磁调节器等自制控制装置，电力系统动态模拟实验室可以进行各种与电力系统有关的物理模拟实验。在课程建设期间，投资180多万元建设了“电力系统数字仿真实验室”，可以进行先进的电力系统数字仿真实验。目前电力系统分析课程的已经具备了“物理模拟+数字仿真+商业软件”全方位的实验教学环境。

3.网络教学环境

课程组依托华北电力大学网络教学平台及本校为省级精品课程开设的教学网址，将本课程的教学大纲、教案、讲义、实验指导书、课堂教学录像、习题集、试卷范例、多媒体课件及一些相关的教学资料等上网，形成了本课程的网络资源。利用计算机技术与网络技术，设计开发了《电力系统分析基础》辅助教学系统，该系统已经投入试用运行，系统开发以“研究性”教学为目的，以元认知理论为依据，改进了传统的教学方式，提高了学生在网络及多媒体学习中的学习效率。

五、教学方法与手段

1．应用的教学理念、使用的各种教学方法及效果
      课程组坚持“教师为主导，学生为主体”的教学理念，时刻把握住学生是学习的主体，采取多种教学方法和教学手段调动学生的学习积极性和主动性，提高教学效果。
   《电力系统分析》是一门理论性和实践性均较强的课程，涉及对电力系统物理机理及本质的认识，要求学生具有扎实的数学基础和电机学知识，课程中的很多内容，如潮流的计算机算法、变压器分接头的调整、同步发电机三相短路的物理过程、输电线零序参数与等值电路、非故障点不对称短路电流的计算、励磁调节对静态稳定性的影响等，均很抽象难于理解。为此，课程组一直探索更好的教学方法，提出了“多元立体化”教学模式的思想，研究成果获2004年河北省优秀教学成果三等奖。在课程体系上，构建了“电力系统基础理论+课程设计+计算机仿真+综合实验+生产实习”的系列化课程新体系，以多种教学方式从不同的侧面对电力系统的物理机理及本质进行展示，加深学生的理解和认识。在教学手段上，采用了课堂教学、多媒体课件、仿真程序演示相结合的方式，采用多媒体技术将文字、图像、声音和动画等集成在一起，把一些抽象的理论形象化，产生极好的逼真效果，使教学内容更充实，更具有吸引力。
     另外，教学过程中开展了“研究性”教学的探讨，培养学生的专业兴趣和创新精神。电力系统分析的基本理论和方法与电力系统工程实践紧密相连，一些理论和方法还在不断地发展和完善过程中，如电力系统的潮流优化、经济运行、稳定性分析与计算等。在教学过程中，给学生指明有关理论和方法的不足和需要改进之处，以及国内外研究的最新进展情况，鼓励学生积极地思考和探究这些问题，激发学生的专业兴趣和创新的欲望。
  通过“多元立体化”教学模式和“研究性”教学的开展，学生能够扎实地掌握电力系统分析的基本理论与方法，教学效果受到学生和后续课程教师的好评，由于学生扎实的电力系统分析知识，毕业生也一直受到用人单位的好评，学生的就业率一直保持在98%以上，很多毕业生在全国电力行业技能比赛中获奖。
2．教学方法、作业、考试等方面的教改举措
  教学改革方面立项了“结合元认知理论的电力系统分析基础网络课件研究”和“远程交互式电力系统分析教学系统的研究与开发”两个教该项目，发表了4篇教改论文，其中“结合元认知理论的电力系统分析基础网络课件研究”2008年通过了校内专家验收。作业方面，基本上每章内容讲完后布置一定量的作业，作业类型由问答、计算两种类型逐步向计算和综合分析方面转变，同时布置少量的灵活发挥题，发挥学生的想象空间，要求主讲教师至少批改一个自然班学生的作业，并与辅导教师充分交流，针对作业存在的问题，安排习题课，作业成绩登记入册，并作为结课成绩的一部分。考试方面，建立了试卷库，实行教考分离，不同课堂采用统一试卷，考前进行集中答疑，考后课程组教师集体流水判卷，学生成绩统一登录，并撰写考试分析报告，考试成绩基本呈正态分布。

六、教学资源