天津市自考11505电力工程考试大纲

天津市高等教育自学考试课程考试大纲

课程名称：电力工程                                        课程代码： 11505

第一部分   课程性质与目标

一、课程性质与特点

本课程是高等教育自学考试电气工程及其自动化专业本科阶段的一门专业必修课，在电气工程及其自动化专业中具有极其重要的地位。该课程既具有很强的理论性、系统性，又有很强的工程性、实践性，重点研究电力设备原理和等效模型、电力系统潮流计算、电力系统电压和频率调整、电力系统短路计算、电力系统静态和暂态稳定性以及电气主接线设计等内容。该课程以扎实的基础理论和较强的工程设计能力为主旨，突出“应用”特色。

二、课程目标与基本要求

设置本课程的目的是使学生了解电力工程领域的发展状况和趋势，掌握电力设备基本结构和工作原理，建立电力系统的基本概念，掌握电力系统稳态分析基本原理及计算方法，掌握电力系统故暂态分析的基本原理及计算方法。同时培养学生创新能力，并培养其参加电力工程设计、运行、维护所需要的理论知识和技能，为进一步深入学习和工程实践打下良好基础。

学习本课程要求学生掌握电力系统构成和电力系统的潮流计算、电力系统有功功率和频率调整、电力系统无功功率和电压调整、电力系统故障计算与分析、电力系统的静态稳定性分析、电力系统的暂态稳定性分析等；能够根据电力工程中的复杂工程问题确定设计目标、设计解决方案，并能够进行可行性分析，使学生初步具备电力工程的设计能力。

三、与相关课程的联系与区别

    本课程与电气工程及其自动化专业的其他基础与专业课程有密切的联系。它以《自动控制原理》等课程为基础，又对《电气工程及其自动化（本科）毕业论文》等课程起补充配合作用。

第二部分   考核内容与考核目标

第一章   绪论

一、学习目的与要求

本章介绍电力工程的发展历史、电力系统概述、电力系统计算的标幺制，重点是电力系统标幺制及计算方法。要求通过本章学习，理解和掌握电力系统的构成、基本参量和中性点接地方式，熟悉掌握标幺值的计算以及复杂电力网络中标幺值的计算方法。

二、考核知识点与考核目标    

（一）电力系统概述（一般）

识记：电力系统的构成、电力系统的特点和要求。

理解：电力系统的电压等级和电压分布、电力系统中性点接地方式。

（二）电力系统计算的标幺制（次重点）

识记：标幺值和有名值的区别和联系。

理解：基准值的选取原则。

应用：利用归一式和扩散式进行复杂网络中标幺值的计算。

                                第二章   输电设备

一、学习目的与要求

本章主要介绍电力系统中的关键输电设备：输电线路和变压器。要求通过本章学习，了解输电线路的结构特点和变压器的工作原理，掌握电力线路等效电路、变压器的参数计算方法和等效电路。能够建立输电网络的等效电路，并计算关键电压电流和功率等参数值。

二、考核知识点与考核目标       

（一）输电线路（重点）

识记：架空线路的组成和特点。

      电缆线路的组成和特点。

理解：输电线路的模型。

    线路电阻、电抗、电导和电纳的物理意义和计算方法。

  应用：短线路和中等长度线路的等效电路化简和参数计算。

        根据输电线路等效电路计算线路始端和末端的电压和电流值。

（二）变压器（重点）

  识记：变压器短路试验和空载试验方法。

  理解：变压器短路电阻、短路电抗、励磁电导和励磁电纳的计算方法。

  应用：双绕组、三绕组和自耦变压器的参数计算和Γ形等效电路建立。

第三章   电力负荷

一、学习目的与要求

本章介绍电力系统的重要组成部分之一：电力负荷。要求了解负荷曲线及关键参数、负荷分类方法，掌握负荷模型建立方法。

二、考核知识点与考核目标       

（一）识记：读懂负荷曲线及关键参数（一般）。

（二）识记：负荷分类方法（一般）。

（三）负荷模型（一般）

识记：静态负荷的特性曲线、静态负荷模型。

      理解：电动机负荷的等效电路。

第四章   同步发电机

一、学习目的与要求

本章主要介绍电力系统中的同步发电机。要求通过本章学习，了解同步发电机的电压方程和磁链方程、同步发电机的参数，掌握同步发电机的park变换方法、同步发电机的稳态方程与参数、同步发电机的动态方程与参数。

二、考核知识点与考核目标       

（一）同步发电机的基本方程和参数（重点）

识记：同步发电机的基本结构。

      同步发电机的定子绕组、励磁绕组和阻尼绕组的结构和回路电路。

理解：abc坐标系下的同步发电机电压方程和磁链方程。

同步发电机定子绕组自感、转子绕组自感、定子绕组和

转子绕组互感变化规律。

  应用：派克变换过程。

        dq0坐标系下同步发电机的电压方程和磁链方程。

（二）同步发电机的稳态方程与参数（重点）

  识记：同步发电机的稳态条件。

  理解：隐极机的相量方程、相量图和稳态等效电路。

        凸极机的相量方程、相量图和稳态等效电路。

  应用：稳态时发电机的电压、电流的dq分量及空载电动势的计算方法。

（三）同步发电机的动态方程与参数（一般）

  识记：同步发电机的次暂态方程与参数、同步发电机的暂态方程与参数。

第五章   开关类设备

一、学习目的与要求

本章主要介绍电力系统中的开关设备。要求通过本章学习，了解高压断路器、隔离开关、高压负荷开关等高压电气设备和低压熔断器、低压刀开关、低压熔断器以及接触器等低压电器的工作原理，掌握其关键参数和具体用途。

二、考核知识点与考核目标：       

（一）高压断路器（一般）

识记：电力系统对高压断路器的要求。

      高压断路器的分类和特点。

理解：高压断路器的应用场合和方法。

（二）高压隔离开关、负荷开关、熔断器（一般）

  识记：高压隔离开关、负荷开关和熔断器的工作原理。

  理解：高压隔离开关、负荷开关和熔断器的应用场合和方法。

（三）低压电器（一般）

  识记：低压熔断器、低压刀开关、低压断路器、接触器的工作原理。

  理解：低压熔断器、低压刀开关、低压断路器、接触器的应用场合和方法。

第六章  电力系统的潮流

一、学习目的与要求

本章主要介绍电力系统潮流计算方法。要求通过本章学习，了解电力系统潮流概念和目的，掌握电力线路和变压器上的电压降落、功率损耗和电能损耗的计算方法，掌握复杂电力系统潮流的计算机算法，并具备进行简单辐射型网络的潮流计算、牛顿-拉夫逊法潮流计算的能力。

二、考核知识点与考核目标       

（一）电力系统潮流概述（次重点）

识记：什么是电力系统潮流计算。

      电力系统潮流计算的目的。

（二）输电线路运行特性及简单电力系统潮流计算（重点）

识记：电压损耗、电压偏移和电压调整的物理意义。

  理解：已知末端功率和末端电压求解电力线路电压降落和功率损耗的推导计算过程。

        已知首端功率和首端电压求解电力线路电压降落和功率损耗的推导计算过程。

        变压器电压降落、功率损耗的电能损耗推导计算。

        简单辐射型网络的等效模型建立。

  应用：电力线路电压相量图的绘制。

        简单辐射型网络已知同一端功率和电压求潮流的方法。

        简单辐射型网络已知一端功率和另一端电压求潮流的方法。

（三）复杂电力系统的潮流计算（重点）

  理解：节点电压分析方法与导纳矩阵的形成。

        节点导纳矩阵的特点和功率方程的形成。

        节点分类。

  应用：牛顿-拉夫逊法潮流计算方法。

第七章  电力系统的频率

一、学习目的与要求

本章主要介绍电力系统在稳态运行情况下有功功率和频率的调整。要求通过本章学习，了解电力系统频率和有功功率平衡之间的关系，掌握发电机组调速器和调频器的工作原理及频率特性，以及电力系统频率一次调整和二次调整的原理和过程。

二、考核知识点与考核目标       

（一）电力系统频率概念（一般）

识记：电力系统运行频率要求。

      三种负荷变化的特点。

（二）电力系统的频率特性（次重点）

  理解：发电机组频率调整手段。

        调速器工作原理。

        调频器工作原理。

        负荷频率特性。

        电力系统有功功率-频率特性。

（三）电力系统的频率调整（重点）

  应用：电力系统频率的一次调整过程。

        电力系统频率的二次调整过程。

        一次调频和二次调频的区别和联系。

第八章  电力系统的电压

一、学习目的与要求

本章主要介绍电力系统中无功功率的平衡、电力系统中的电压管理和调压方法。要求通过本章学习，理解电力系统电压和无功功率平衡的关系，了解电力系统中的无功功率电源与无功补偿方法，具备提出电力系统电压调整方案的能力。

二、考核知识点与考核目标       

（一）电力系统电压概述（一般）

识记：无功功率负荷与电压的关系。

      电力系统电压偏移的危害和标准。

（二）电力系统中无功功率的平衡与补偿（次重点）

  识记：电力系统无功功率负荷与损耗。

  理解：电力系统无功电源及工作原理。

        电力系统无功补偿方法。

（三）电力系统调压方法（次重点）

  应用：电力系统电压调整方法。

第九章  电力系统的对称故障

一、学习目的与要求

本章主要介绍电力系统中的对称故障分析和计算。要求通过本章学习，了解电力系统的故障类型，并掌握无穷大电源供电系统的三相短路计算方法，理解对称故障后电流的变化特征。

二、考核知识点与考核目标       

（一）电力系统故障概述（一般）

识记：电力系统短路故障分类。

      电力系统故障危害。

（二）无穷大电源供电系统的三相短路（重点）

  识记：无穷大电源内涵。

  理解：无穷大电源供电系统三相短路的定性和定量分析。

        无穷大电源供电系统三相短路电流波形和特性。

第十章   电力系统的不对称故障

一、学习目的与要求

本章主要介绍电力系统不对称故障分析的基本原理和基本方法。要求通过本章学习，理解和掌握对称分量法的基本原理以及对称分量法在不对称故障分析中的应用、电力系统各序网络及复合序网的形成过程，并掌握不对称故障的分析计算方法。

二、考核知识点与考核目标       

（一）对称分量法（次重点）

理解：正序、负序、零序网络中各相分量的关系。

      不对称三相相量分解成正序、负序、零序三组对称分量的方法。

      三相相量与对称分量之间的关系，及分解、合成方法。

  应用：利用对称分量法求解不对称故障的方法和思路。

（二）电力系统各序网络的形成及序网方程（次重点）

  识记：序阻抗的基本原理。

  理解：正序、负序、零序网络的形成。

（三）不对称故障的分析计算（重点）

  理解：不对称故障的边界条件确定。

        复合序网的形成。

        不对称故障下电压、电流的正序、负序、零序分量的求解。

  应用：采用对称分量法求解单相接地短路的故障点电压和电流。

        采用对称分量法求解两相短路的故障点电压和电流。

采用对称分量法求解两相接地短路的故障点电压和电流。

故障点电压和电流相量图。

第十一章   电力系统的稳定

一、学习目的与要求

本章主要介绍电力系统稳定性问题。要求通过本章学习，了解电力系统稳定的定义与分类、稳定性分析的模型，理解电力系统静态稳定和暂态稳定的判定方法，掌握提高电力系统稳定性的方法。

二、考核知识点与考核目标       

（一）电力系统稳定概述（一般）

识记：电力系统稳定的定义。

      电力系统稳定的分类。

理解：同步发电机的数学模型、转子运动方程。

（二）电力系统的静态稳定（重点）

  识记：电力系统静态稳定性分析的目的。

  理解：发电机功-角特性方程。

        电力系统静态稳定性分析模型。

  应用：电力系统静态稳定条件和判断方法。

（三）电力系统的暂态稳定（重点）

  识记：电力系统暂态稳定判断目的和方法。

  理解：简单电力系统正常运行、故障情况和故障切除后的等效电路及功-角特性。

        简单电力系统大扰动后的发电机转子运行情况。

        简单电力系统大扰动后的转子加速面积和减速面积。

  应用：利用等面积法则判定电力系统暂态稳定性。

（四）提高电力系统稳定性的措施（次重点）

  理解：提高电力系统静态稳定的措施。

提高电力系统暂态稳定的措施。

第三部分   有关说明与实施要求

一、考核目标的能力层次表述

    本课程的能力考核目标共分为三个能力层次：“识记”、“理解”、“应用”。各能力层次为递进等级关系，后者必须建立在前者的基础上，其含义是：
    识记：能够识别和记忆本课程中的有关名词、概念及规律的主要内容，并能够根据考核的不同要求，做出正确的表述、选择和判断。

    理解：能够领悟和理解本课程中有关概念及规律的内涵，全面把握基本概念、基本原理、基本方法，能掌握有关概念、原理、方法的区别与联系，并能够根据考核的不同要求，对问题进行逻辑推理和论证，做出正确的判断、解释和说明。

应用（包含简单应用和综合应用）：能在理解掌握的基础上，联系实际，运用电力工程各组成部分的基本概念、基本原理、电力系统基本分析方法，应用学过的技能和知识点，分析和解决有关的理论问题和实际问题，是最高层次的要求。

二、指定教材

指定教材为考生自学、社会助学和考试命题的依据。

指定教材：《电力工程 第2版》 鞠平主编 机械工业出版社 2014年7月

三、自学方法指导

1、自学时必须要认真阅读教材，开始阅读每一章之前，应先认真学习大纲中有关该章的考核知识点、自学要求以及对知识点的能力层次要求和考核要求。以便在阅读教材时做到心中有数，有的放矢。

2、使用教材时，应注意将精读与泛读相结合，应在泛读即通读的基础和掌握较全面的知识背景条件下，对考核知识点进行重点地逐段细读，逐句推敲，以求做到对基本概念深刻理解，对历史脉络彻底弄清，对基本理论牢固掌握。切忌在没有全面学习教材的情况下孤立地抓考核知识点，以免生吞活剥，不能真正地理解和灵活地运用。

3、在自学过程中，既要思考问题，也要做好阅读笔记，把教材中的基本概念术语、基本元件、基本电路、工作原理和分析方法等融会贯通，归纳出要点，从而加深对问题的认知、理解和记忆。有利于突出重点，并涵盖全部课程内容，同时锻炼提高自己的自学能力。

4、在自学过程中，既要注重理论知识，也应重视实际运用能力的培养。如运用电力系统分析和电力工程设计的能力，从电力系统结构、潮流分布、故障计算和稳定性判定等方面综合验证电力工程理论在实践中的应用。要通过完成练习思考题、撰写小论文，锻炼自己分析论证及书面表达的能力。

5、考生在自学过程中也可参考夏道止、杜正春主编《电力系统分析》（中国电力出版社，2017年第三版）辅助学习、理解相关知识。

四、对社会助学的要求

1.社会助学者应根据本大纲规定的考试内容和考核目标，认真钻研自学考试指定教材，明确本课程与其他课程不同的特点和学习要求，对自学应考者进行切实有效的辅导，引导他们防止自学中的各种偏向，把握社会助学的正确导向。

2.要正确处理基础知识和应用能力的关系，努力引导自学应考者将识记、理解与应用联系起来，把基础知识和理论转化为应用能力，在全面辅导的基础上，着重培养和提高自学应考者的分析问题和解决问题的能力。

3.要正确处理重点、次重点和一般的关系。课程内容有重点、次重点和一般之分，但考试内容是全面的，而且三者之间是相互联系的，不是截然分开的。社会助学者应指导自学应考者全面系统地学习教材，掌握全部考试内容和考核知识点，在此基础上再突出重点。总之，要把重点学习同兼顾一般结合起来，切勿孤立地抓重点，把自学应考者引向猜题押题。

4．助学学时建议。本课程共5学分，助学建议不少于90学时，课程学时分配见下表，考生也可参考该表安排自学时间。

五、关于命题考试的若干规定

1、本大纲各章所提到的内容和考核目标都是考试的内容。

2、试卷中对不同能力层次要求和试题所占的比例大致是：“识记”为30%，“理解”为40%，“应用”为30%。

3、试题难易程度要合理，可分为四档：易、较易、较难、难，这四档在每份试卷中所占比例依次为2：3：3：2左右。

4、每份试卷中，各类考核点所占比例约为：重点占65%，次重点占25%，一般占10%。

5、试题题型一般分为：填空题、单项选择题、简答题、计算题和分析题等。

6、考试采用闭卷笔试，考试时需携带没有任何存储功能的普通计算器。考试时间为150分钟，采用百分制评分，60分为及格。

六、 题型示例（样题）

（一） 填空题

发电机的额定电压为线路额定电压的           。

（二）单项选择题

电力系统频率调整中，属于无差调节的是（    ）。

A 一次调频  B.二次调频  C.固定调频  D.无功调频

（三）简答题

简述电力系统运行的特点和基本要求？

（四）计算题

额定电压110kV的辐射形网络各段阻抗及负荷如下图所示。已知电源A的电压为121kV，求功率分布和各母线电压。（注：考虑功率损耗，可以不计电压降落的横分量 ）（10分）

（五）分析题 

系统结构图如下图所示，请分析提高静态稳定性的措施。