电力系统故障分析课程大纲
电分故障课课程设计
电分故障课课程设计一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握电力系统故障分析的基本理论和方法，能够运用所学知识对电力系统故障进行分析和判断。
具体来说，知识目标包括：了解电力系统的基本组成和运行原理；掌握电力系统故障的类型和特点；熟悉电力系统故障分析的基本方法。
技能目标包括：能够运用所学知识对电力系统故障进行分析和判断；能够运用电力系统故障分析软件进行故障分析；能够进行电力系统故障实验操作。
情感态度价值观目标包括：培养学生对电力系统的兴趣和热情；培养学生的创新精神和团队合作意识；培养学生对电力系统安全和稳定的责任感。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括电力系统的基本组成和运行原理、电力系统故障的类型和特点、电力系统故障分析的基本方法。
具体来说，教学大纲如下：1.电力系统的基本组成和运行原理：介绍电力系统的发电、输电、变电、配电和用电环节，以及各环节的基本设备和运行原理。
2.电力系统故障的类型和特点：介绍电力系统故障的类型，包括短路、过载、断线等；分析各种故障的特点和影响。
3.电力系统故障分析的基本方法：介绍电力系统故障分析的基本方法，包括直观法、对称分量法、序量法等；阐述各种方法的原理和应用。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本节课将采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法、实验法等。
具体来说：1.讲授法：通过讲解电力系统的基本组成、运行原理、故障类型和分析方法，使学生掌握相关知识。
2.讨论法：学生就电力系统故障案例进行讨论，培养学生的分析问题和解决问题的能力。
3.案例分析法：分析典型的电力系统故障案例，使学生能够将理论知识运用到实际问题中。
4.实验法：安排电力系统故障实验，让学生亲自动手操作，加深对故障分析方法的理解。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将选择和准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的电力系统故障分析教材，为学生提供系统的理论知识。
电力系统故障分析第八章教案
当F点靠近M端时，可能 Z Z ，在N侧单相跳闸后， 两侧负序电流同相位，而两侧零序电流反相位。
MF1 MF0
三、线路两侧的序电压和序电流的相位关系分析
当负序（零序）电压取自于母线上时：
2
2
是元件的负序阻抗角。另外，该式也表明了正方向故障时负序电流和负序
。该式表明了反
方向故障时，负序电流和负序电压间的相位关系，由保护正方向上的等值
当保护安装处的 I 2超前U2的相角为 180o 2（一般为 100o ~ 110o）时，
说明短路故障在保护正方向上；当 为
I 2 滞后 U 2 的相角为 （一般 2
I F0
N0
I F0 I F0
U N0
Z N0
对于接地短路时，在中性点直接接地的电力系统中存在零序电流，该零序电 流必然存在于零序网络中 ,当故障线路两侧均有中性点接地时，故障线路两侧的 零序电流同相位；对非故障线路，如果存在零序电流，该零序电流呈穿越性质， 所以非故障线路两侧的零序电流反相位。
U P2
U N2
Z N2
全相运行线路PN，有
UP2 I P2 (ZPN2 ZN2 )
U N2 I N2 ZN2
P侧的 U P2 、I P2 的相位关系相当于反方向上发生了短路故障；N侧的 U N2、 I N2的相位关系相当于正方向上发生了短路故障。可见，全相运行线路两 侧 U 2 、I 2 的相位关系与区外发生短路故障时的相位关系一样。
Y
ΔI BC 、 ΔI CA 比较 ΔI AB 、
N
ΔI BC
电力系统故障分析课件
复杂故障:指在电力系统中的不同地点 (两处或两处以上)同时发生不对称故障 的情况.又称复故障.
A B C
5. 研究电力系统暂态过程的方法:
物理模拟法 动态模拟实验室 数学模拟法: (1) 建立数学模型: 要求: 简单,合理 (2)求解数学模型: 工具:计算器,计算机 (3)结果分析: 从物理上加以讨论和解释,是否符合工程实际情况. 符合工程计算 的实际要求 方便解算 表示电力系统暂态 过程的数学方程式
绪本课程研究的内容:论 Nhomakorabea主要研究电力系统中由于故障所引 起的电磁暂态过程,搞清楚暂态发生的 原因,发展过程及后果,从而为预防及 消除电力系统的故障准备必要的理论知 识. 故障过程中各种电气量的变化特 征,计算方法,结果分析等等.
绪
涉及的基本概念:
1.电力系统运动状态 2.电力系统暂态过程 3.电力系统的故障类型
断相故障 Series Faults open conductor faults 断相故障:指电力系统一相断开或两相 断开的情况.属于不对称性故障. 断相种类: 一相断开:one line open (1LO) 二相断开:two lines open (2LO)
复杂故障
simultaneous faults
电力系统故障分析
Power System Fault Analysis
课程要求
★ 按时上课 ,认真听讲,完成作业; ★ 了解背景,掌握概念 ★ 培养科研素养: 问题 建模 方法 结果 结论
★ 加强能力:自学,分析,计算,综合 ★ 积极思考,融会贯通.
主要内容
绪论 故障分析的基本知识(第一章) 电力系统元件的各序参数和等值电路(第三章) 简单不对称故障的分析计算(第四章) 不对称故障时电力系统中各电气量值的分布计算 (第五章) 用计算机计算电力系统故障的方法(第六章)
《电力系统分析》课程教学大纲
二十九、《电力系统分析》课程教学大纲（本科）适用专业：电气工程及其自动化一、本课程的性质和地位本课程是“电气工程及其自动化”专业的限选专业基础课程。
主要讲述电力系统的电磁暂态过程、故障分析和电力系统稳态运行有关的概念、分析及计算等。
其先修课程主要为《电路》、《电机学》等。
二、本课程的基本要求学生通过学习应达到以下要求：１、熟悉电力系统的有关基本概念。
２、掌握同步发电机及电力系统三相短路的分析和计算。
３、掌握电力系统简单不对称故障的分析计算。
４、掌握电力系统的稳态运行的潮流计算及计算计算法。
５、掌握电力系统电压调整、频率调整的方法和计算。
６、了解电力系统静态、暂态稳定的基本概念及分析方法。
三、本课程的基本内容１、同步发电机及电力系统三相短路的分析和计算：电力系统基本概念；电力网元件的等值电路和参数计算；同步发电机的基本方程；发电机稳态运行的方程、参数及等值电路。
恒定电势源的三相短路的周期分量与非周期分量、冲击电流、短路电流最大有效值及短路功率。
发电机的暂态参数；发电机的暂态电势及次暂态电势。
自动励磁调节对短路电流的影响。
电力系统三相短路电流的实用计算。
２、电力系统简单不对称故障的分析计算：对称分量法；发电机、电网各元件的负序及零序阻抗；综合负荷的序阻抗；电力系统各序网络的建立。
单相接地短路、两项短路和两项短路接地故障的计算；不对称短路时的电流电压分布；断路故障的分析等。
３、电力系统的稳态运行的潮流计算及计算计算法：开式网及简单闭式网的电压和功率分布计算；电力系统潮流的计算机算法（牛顿－拉夫逊法及Ｐ－Ｑ分解法）。
４、电力系统电压调整、频率调整的方法和计算：无功功率平衡及电压调整的有关概念；电压调整的方法及有关计算；有功功率平衡及频率调整的基本概念；频率一次调整、二次调整的有关计算。
５、电力系统的经济运行及电力系统的稳定性分析：线损的计算及减少线损的方法；系统的静态、暂态稳定性的概念及有关分析方法。
６、高压交流输电、高压直流输电（简单介绍）。
电力系统故障分析
iM KM I M 1.8 2I K 2.55I K
短路功率
短路电流周期分量有效值的计算
无限大电源的端电压恒定，通常可取短路点所在的那 段网络的平均额定电压为基准电压UB，则有
XT*=UK%SB/100SN XL*=XSB/Uav2 XR*=X%URNIB/UBIRN
习题
5-1.何为无限大功率电源，其特点时什么？
单相接地短路计算
利用短路计算的三个基本方程和跟据边界条件以及对 称变量法列出的补充方程来进行求解 U U U U 0
a a1 a2 a0
I 0, I I I 1 I I b c a1 a2 a0 a 3
等值法（主要用于电源少的简单网络）
1. 计算故障前正常运行潮流分布，求得各电机的端电压 和定子电流及短路点的正常工作电压和工作电流，计 算电机次暂态电动势 利用在短路发生瞬间的次暂态电动势和短路发生前瞬 间的电动势相等这一原则，以短路点为中心，用次暂 态等值电路求起始次暂态电流
2.
叠加原理法（用于多电源复杂网络）
短路点电压为0，可看着串联两个大小相等方向相反的 电压分量，数值上等于故障前该点正常电压
将正常和故障 两电路叠加：
应用运算曲线求任意时刻的短路电流周期分量
发生突然三相短路的暂态过程中，短路电流随时间急 剧变化，很难准确计算。可根据不同的实际机组绘制 相应的运算曲线。 然后通过计算得到发电机至短路点的总电抗值，查运 算曲线即可得到特定时刻的短路电流周期分量。
第三节 电力系统三相短路的实用计算
由《电机学》知当突然发生三相短路时， 会引起强烈去磁反应而使发电机端电动势 大为降低，电源电动势的相位角也会改变。 因此，当在发电机端点附近发生短路或者 电源容量有限时，电源电动势将发生变化， 不能用上节方法计算。 短路引起的电源电动势变化非常复杂，工 程计算中常采用等值法、叠加法、运算曲 线法等实用方法进行计算
《电力系统分析》课程教学大纲
《电力系统分析》课程教学大纲课程名称：电力系统分析总学时：48学时适用专业：电气工程及其自动化专业先修课程：高等数学、电路原理第1章电力系统概述（4学时）1.1、电能与系统；1.2、发电厂：电能生产；1.3、电力网：电能输送与分配；1.4、交流电路的功率和复功率；1.5、电力系统负荷：电能使用和消耗；1.6*、电力工业发展史。
基本要求：掌握电力系统的概念掌握电力系统的组成和功能掌握交流电路的功率和复功率的计算了解电力系统工业发展史第2章电力系统稳态模型（6学时）2.1、稳态建模总体思路2.2、电力线路模型：1）电力线路结构和电磁现象；2）架空线路等值参数；3）电力线路等值电路；2.3、电力变压器模型：1）变压器及其等值电路；2）变压器等值参数；3）变压器∏型等值电路；2.4、电力负荷模型；2.5、电力系统等值电路与标么制。
基本要求：掌握电力线路结构及等值模型掌握变压器的等值模型和参数计算掌握电力负荷等值模型掌握电力系统等值电路及标幺制计算第3章电力系统潮流分析（8学时）3.1、简单电力系统潮流的分析：1）潮流基本概念；2）网络元件电压降落计算；3）网络元件功率损耗的计算；4）开式网潮流的人工计算；5）闭式网潮流的人工计算；3.2、网络矩阵和功率方程：1）网络方程；2）节点导纳矩阵；3）节点阻抗矩阵；4）功率方程；3.3、复杂电力系统潮流的计算机算法：1）潮流方程；2）潮流计算机解法的发展史；4）潮流计算的Newton－Raphson法；5）潮流计算的PQ分解法；基本要求：掌握潮流的概念和简单电力系统潮流的人工计算掌握网络矩阵和功率方程掌握复杂电力系统潮流的计算机算法第4章电力系统稳态运行和控制（6学时）4.1、无功功率与电压控制：1）电力系统的电压偏移；2）无功平衡与电压关系；3）电力系统的无功电源；4）现代大电网电压控制的基本原理；4.2、有功功率与频率控制：1）电力系统的频率偏移2）有功平衡与频率关系；3）现代大电网频率控制的基本原理；4.3、经济运行与控制：1）电力系统经济运行的基本概念；2）各类电厂间负荷的合理分配；3）经济调度的数学模型；4）等微增率准则；5）电力市场环境下的经济调度；基本要求：掌握无功功率的概念与电压控制的原理掌握有功功率的概念与频率控制的原理掌握经济运行的概念和经济调度的计算第5章电力系统暂态分析概论(2学时)5.1、电力系统暂态分析与稳态分析；5.2、电力系统暂态分析计算的目的；5.3、电力系统暂态分析计算的方法。
《电力系统分析》课程简介
《电力系统分析》课程介绍一、课程简介《电力系统分析》是一门重要的电力专业课程，旨在培养学生掌握电力系统分析和设计的基本理论和方法。
本课程涵盖了电力系统稳态分析和暂态分析两个部分，涉及电力系统规划、设计、运行和维护等多个领域。
通过本课程的学习，学生将能够胜任电力系统相关岗位的工作，为我国的电力事业发展做出贡献。
二、课程目标1. 掌握电力系统基本元件的工作原理和特性，如发电机、变压器、线路等。
2. 学会进行电力系统稳态分析和计算，包括潮流计算、短路计算等。
3. 掌握电力系统暂态分析的方法，包括故障分析、稳定分析等。
4. 培养学生在电力系统设计和优化方面的能力。
三、课程内容1. 电力系统稳态分析：包括潮流计算、等值电路、阻抗计算等基础知识；变压器和线路的特性及其对系统的影响；系统负荷预测和规划等。
2. 电力系统暂态分析：包括故障分析、短路类型和保护措施；系统稳定性和暂态电压稳定性的概念和方法；电气制动、电压调节器等控制策略的应用。
3. 新能源电力系统：介绍新能源电力系统的基本概念和特点，如风力发电、太阳能发电等；讨论新能源并网技术和系统调度策略。
4. 智能电力系统：介绍智能电网的概念和技术，如物联网、大数据、人工智能等在电力系统中的应用。
四、教学方法与手段本课程采用理论与实践相结合的教学方法，通过案例教学、现场教学、小组讨论等多种方式，使学生更好地理解和掌握课程内容。
同时，我们还会利用多媒体教学工具，展示电力系统实际运行和故障场景，提高学生的学习兴趣和效果。
五、考核方式本课程的考核包括平时作业、课堂表现和期末考试三个部分。
平时作业要求学生对课程内容进行总结和思考，课堂表现则包括学生的参与度和课堂纪律，期末考试则采用闭卷考试的形式，考察学生对课程内容的掌握程度和实际应用能力。
六、课程优势与特色1. 理论联系实际：本课程注重理论与实际的结合，通过案例教学和现场教学等方式，使学生更好地理解和应用所学知识。
2. 国际化视野：本课程注重与国际接轨，引入国外先进的电力系统分析理论和方法，提高学生的国际竞争力。
第6章电力系统三相短路故障分析
6.2无限大容量电源供电的 电力系统三相短路
•6.2.1 无限大容量电源的概念
概念
电源距短路点的电气距离较远时，由短路而
引起的电源送出功率的变化S 远小于电源的 容量 S ，这时可设 S ，称该电源为无限
大容量电源。
重要 特性
电源的端电压及频率在短路后的暂态过程中 保持不变
理想概念，表示为：
6.2.2 无限大容量电源供电的三相短路电流分析
6.1.2 短路计算的简化假设
• 1．不计入发电机间的摇摆现象和磁路饱和。 • 2.假设发电机是对称的，不对发电机作过
细的讨论，只用次暂态电动势和次暂态电 抗来表示发电机。 • 3．因为短路电流很大，相比之下可以忽略 变压器的对地导纳（即忽略其励磁支路）。 • 4．忽略电力线路的对地电容，在高压电网 （110kV及110kV以上）忽略电力线路的电 阻。
元件 模型
发电机 （调相机）
负荷
负荷 （大型电动
机）
变压器， 线路等
与稳态模 型相同， 近似计算 时可忽略 电阻。
计算公式
E(0 ) U 0 jI0 X
RL
U（20-）， PL
XL
U2 （0-）
QL
EM (0 ) U 0 jI0 X M
例6-4
• 电力系统接线图如图6-11所示，其中G为发电机， M为电动机，负载(6)为由各种电动机组合而成的 综合负荷，设在电动机附近发生三相短路故障， 试画出下列电力系统三相短路故障分析时的等值 网络图。
或近似有：I I* IB 1.156
100 6.356 kA 3 10.5
例6-2
• 冲击电流， iimp 1.8Im 2.55 6.356 16.208 kA
电力系统故障诊断课程思政教学设计
电力系统故障诊断课程思政教学设计1. 引言本文档旨在设计一门电力系统故障诊断课程，并将思政教育融入教学过程中。
该课程旨在帮助学生掌握电力系统故障诊断的基本原理和技能，培养学生的创新思维和团队合作能力，并加强学生的道德和社会责任感。
2. 课程目标本课程的主要目标是：- 熟悉电力系统故障的分类和诊断方法；- 掌握故障诊断设备的使用和操作技巧；- 培养学生的问题解决能力和创新精神；- 增强学生的团队合作和沟通能力；- 培养学生的道德素质和社会责任感。
3. 课程内容3.1 电力系统故障分类与诊断方法- 电力系统故障的分类- 常见的电力系统故障诊断方法- 故障诊断设备的原理和应用3.2 故障诊断设备的使用和操作- 故障诊断设备的种类和功能- 故障诊断设备的使用和操作技巧- 故障诊断设备的维护与保养3.3 问题解决和创新能力培养- 培养学生的问题解决思维方式- 培养学生的创新思维和创新方法- 培养学生的实践能力和创新能力3.4 团队合作和沟通能力培养- 鼓励学生进行小组合作和团队协作- 培养学生的团队合作和沟通技巧- 指导学生进行实际案例分析和解决方案提出3.5 道德素质和社会责任感培养- 引导学生正确处理职业道德和社会责任- 培养学生的职业操守和团队合作精神- 培养学生的社会责任感和环保意识4. 教学方法本课程采用以下教学方法：- 理论授课：通过讲授基本理论知识，使学生熟悉电力系统故障的分类和诊断方法。
- 实践操作：通过实际操作故障诊断设备，让学生掌握故障诊断设备的使用和操作技巧。
- 小组讨论：鼓励学生进行小组讨论，交流和分享故障诊断案例和解决方案。
- 案例分析：引导学生进行实际电力系统故障案例的分析，培养他们的问题解决和创新能力。
- 实训实：安排学生进行实际的故障诊断实训和实，加强他们的实践能力和团队合作能力。
5. 评价与考核方式- 平时表现：参与课堂讨论、小组合作和实验操作等。
- 课程论文：撰写关于电力系统故障诊断的课程论文。
电力系统故障分析第二章同步发电机三相突然短路分析教案
i f a 、 i fω 、i f [ 0 ] 分别为励磁绕组中衰减的基频周期分量、衰减的 非周期分量、励磁电流的初值。
由图示励磁电流的波形可见：励磁电流 中包含衰减的基 频周期分量和非周期分量和稳恒的直流分量。衰减的基频周 期分量和非周期分量称为自由分量，稳恒的直流分量称为强 制分量，他们之和就是励磁电流，当自由分量衰减完毕，励 磁电流同样与强制分量相同
维持磁 链初值
一种是倍频电流。（空间上相对运动）
不变
定子基频电流
转子直流电流
定子直流电流
定子倍频电流
正转磁场 转子基频电流
反转磁场
定子直流电流 定子倍频电流
谢谢
电力系统故障分析第二章同步发 电机三相突然短路分析教案
发电机机端突 然发生三相短路 时，发电机a 相 定子绕组的电流 如图 所示：
图中，i 、i 2 ω 、i a p 分别为定子绕组中稳恒基频周期分量与衰减基频 周期分量之和、衰减的倍频周期分量、衰减的非周期分量。
定子电流中包含稳恒的基频周期分量和衰减的基频及倍频 周期分量；衰减的非周期分量。将衰减的基频、倍频周期分量 和衰减的非周期分量称为自由分量，将稳恒的基频周期分量称 为强制分量，强制分量和自由分量之和为定子电流，当自由分 量衰减完毕，短路进入稳态，定子电流与强制分量相同 。
第二节 同步发电机三相突然 短路的分析
一、发电机突然短路暂态过程的特点
稳态对称运行时，不会在转子绕组中感应电流。
突然短路时，定子电流急剧增加，在转子中感应电流， 转子电流又又影响定子电流，而产生定子电流和转子 电流（励磁电流）的变化。
二、无阻尼绕组同步发电机三相突然短路的分析
空载下，发电机定子绕组在t=0时刻突然短路时，有
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《电力系统故障分析》课程教学大纲
适应专业：电气工程及其自动化
总学时：64
一、课程的性质、教学目的与基本要求
《电力系统故障分析》是电气工程及其自动化专业（继电保护专业方向）的一门专业必修课，本课程的教学目的是：使学生理解在电力系统中由于短路故障、断线所引起的电磁过程，以及电压，电流各序分量的分布、相量关系和影响等因素，从而为学习继电保护和自动装置等课程准备必要的理论知识。
要求学生基本掌握：故障分析的基础知识、同步发电机基本方程和有关参数、电力系统元件序阻抗和等值电路、横向短路故障分析、纵向不对称故障分析、电流、电压分布和复故障分析、电力系统振荡分析等内容。
二、教学内容
第一章故障分析的基本知识
1．电力系统中各元件等值电路及故障一般概念。
2．电力系统中各主要元件的等值电路、标么值、网络化简。
3．三相短路分析和同步电机稳态短路电流计算。
第二章同步发电机基本方程和有关参数
1．同步电机基本方程、暂态和次暂态参数。
2．同步电机三相短路电气量特点分析。
第三章电力系统元件序阻抗和等值电路
1．序阻抗，概念同步机、异步机序参数和等值电路。
2．变压器零序参数等值电路。
3．输电线路序阻抗和等值电路，其中包括平行双回线路的序阻抗和等值电路。
第四章横向短路故障分析
1．对称分量法在横向短路故障分析中的应用。
2．相序网络的概念及组成。
3．三相短路、单相短路、两相短路、两相接地短路和三相短路故障的分析。
4．横向短路故障综合特点。
第五章纵向不对称故障分析
1．纵向不对称故障的分析方法。
2．负荷状态下纵向不对称时各序电流、不对称电压、非故障相电流分析。
第六章电流电压分布和复故障分析
1．变压器两侧电流、电压对称分量关系。
2．复故障分析方法。
第七章电力系统振荡分析
1．振荡时电流、电压，两者比值、相位关系的变化，振荡中心
2．振荡和短路故障时不同电气量特点分析。
三、实践性教学环节
无
五、说明
1．本课程的先期课程为专业基础课。
2．根据具体情况，对教学内容、学时分配等可作适当调整。