《Matlab语言与电力系统仿真》教学大纲

《语言与电力系统仿真》教学大纲Matlab适用范围版本科人才培养方案202X课程代码05152221课程性质专业选修课学分学分2学时学时（理论学时，上机学时）321616先修课程电机学、电力系统分析等后续课程无适用专业电气工程及其自动化开课单位电气工程与自动化学院

一、课程说明《语言与电力系统仿真》是电气工程及其自动化专业的一门专业选修课本课程主要Matlab传授的基本使用方法、电力系统建模与分析方法，为学习其他有关课程及以后从Matlab/Simulink事电气工程领域技术工作打下必要的基础本课程注重理论知识的实践应用，强调培养运用理论知识与建模分析方法来解决实际生产与研究中问题的能力，兼顾新技术及其发展方向的介绍

二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标课程目标能够基于数学模型对同步发电机、变压器、输电线路等元件及系统进行仿真建模；1:能够将工程基础和专业知识用于电力系统问题的分析和优化课程目标掌握电力系统分析、电力电子器件、电机控制等关键过程与问题的建模方法，能2够采用软件对电力系统中潮流计算、故障分析、继电保护、新能源发电等复杂问题进行建Matlab模仿真与模拟分析；能够根据复杂电气工程问题的特征，选择研究路线，设计实验方案，培养学生树立正确的科学理念课程目标能够根据电力系统项目，使用对电力系统进行针对性建模，建模3Matlab/simulink过程中，需要有针对性的查阅文献，展开技术问题探索、归纳总结，所搭模型对复杂电气工程具体问题进行预测与模拟,并能够理解其局限性同时提高学生思考能力、表达能力、创新能力和团队精神，适当引入与课程内容相关的案例分析，培养学生爱国主义、忧患意识和民族自豪感三课程目标与毕业要求《语言与电力系统仿真》课程教学目标对电气工程及其自动化专业毕业要求的Matlab支撑见表1表1课程教学目标与毕业要求关系支撑强毕业要求指标点课程目标度

2.问题分析能够运用数学、自然科课程目标能够基于数学模型对同步发电机、变

2.21:学和工程科学的基本原理，压器、输电线路等元件及系统进行仿真建模；能分析并表达复杂电气工程够将工程基础和专业知识用于电力系统问题的M问题的特性，获得多种解分析和优化决方案

4.研究

4.2能够根据复杂电气工程课程目标2掌握电力系统分析、电力电子器件、问题的特征，选择研究路电机控制等关键过程与问题的建模方法，能够采线，设计实验方案用Matlab软件对电力系统中潮流计算、故障分析、继电保护、新能源发电等复杂问题进行建模M仿真与模拟分析；能够根据复杂电气工程问题的特征，选择研究路线，设计实验方案，培养学生树立正确的科学理念

5.使用现代工

5.3能够开发或选用满足特课程目标3能够根据电力系统项目，使用具定需求的现代工具对复杂Matlab/simulink对电力系统进行针对性建模，建电气工程具体问题进行预模过程中，需要有针对性的查阅文献，展开技术测与模拟，并能够理解其问题探索、归纳总结，所搭模型对复杂电气工程局限性具体问题进行预测与模拟，并能够理解其局限H性同时提高学生思考能力、表达能力、创新能力和团队精神，适当引入与课程内容相关的案例分析，培养学生爱国主义、忧患意识和民族自豪感注表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度

四、教学内容、基本要求与学时分配

1.理论部分理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2表2教学内容、基本要求与学时分配理论上机对应的课程教学内容教学要求，教学重点难点学时学时目标

1.MATLAB基础知识教学要求使学生了解工作环境；掌MATLAB握常用运算和基本数学函数；掌握工作环境MATLABL1MATLAB程序设计基础和绘图功能重点MATLAB计算基础L2MATLAB、2221工作环境、计算基础、绘图功能MATLAB程序设计基

1.3MATLAB难点程序设计基础、绘图功能MATLAB础绘图功能L4MATLAB

2.Simulink仿真入门教学要求使学生掌握模块库及操作；Simulink

2.1Simulink基本操作了解仿真参数设置；掌握创建模型的基本步骤运行仿真及参数设置及仿真算法

2.

2、2212创建模型的基本步骤重点创建模型的基本步骤及仿真算法；子系

2.3及仿真算法统封装子系统及其封装难点子系统封装

2.

43.电力系统元件模型及教学要求使学生掌握发电机、变压器、输电、2212线路、负荷数学模型；掌握电力图形用户模型库

3.1同步发电机数学模型分析界面（Powergui）模块使用

3.2变压器数学模型及基重点元件模型的选择与参数设置于电气原理图的变压器数难点电力图形用户分析界面（）模Powergui学模型块输电线路模型

3.3负荷模型

3.4电力图形用户分析界

3.5面（）模块Powergui

4.MATLAB在电力系统潮教学要求使学生掌握简单电力系统潮流计算流计算中的应用仿真4」建模方法；掌握Powergui在简单电力系统潮流简单电力系统潮流计算的计算中的应用重点简单电力系统潮流计算建模方法、、、建模仿真22123Powerguio难点简单电力系统潮流计算建模方法、Powerguio

5.MATLAB在电力系统故教学要求使学生理解无穷大功率电源供电系障分析中的应用仿真」统三相短路、同步发电机突然短路的暂态过程；5无穷大功率电源供电系统掌握故障模型构建方法，理解故障仿真过程三相短路仿真重点无穷大功率电源供电系统三相短路仿真、

221、

2、3同步发电机突然短路同步发电机突然短路的暂态过程仿真难点

5.2模型构建、仿真结果分析的暂态过程仿真

6.MATLAB在电力系统稳教学要求使学生理解简单电力系统的暂态稳定性分析中的应用仿真定性、静态稳定性定义；掌握电力系统稳定性分析计算方法；了解电力系统稳定性仿真过程」简单电力系统的暂态稳6定性仿真分析重点简单电力系统的暂态稳定性、静态稳定

221、

2、3性仿真分析同步发电机突然短路

6.2难点电力系统稳定性仿真分析计算方法的暂态过程仿真

7.MATLAB在微机保护中教学要求使学生掌握输电线路距离保护的建模与仿真；了解在变压器微机保护中的应用仿真Simulink的应用输电线路距离保护的

7.

1、、22123重点输电线路距离保护的建模建模与仿真难点方向阻抗继电器建模在变压器微机

7.2Simulink保护中的应用

8.MATLAB在高压直流输教学要求使学生理解Simulink在高压直流输电及分布式发电中的应用电系统的仿真应用；理解Simulink在风力发电仿真系统的仿真应用、、高压直流输电系统的重点直流输电原理及建模；风力发电原理及

221238.1建模与仿真建模难点直流输电系统建模；风力发电系统建模风力发电系统建模与

8.2仿真合计

16162.上机部分上机部分的教学内容、基本要求与学时分配见表3表3上机项目、上机内容与学时上机对应的课程上机项目上机内容和要求学时目标上机内容进行数组和矩阵运算、基本绘图、程序设计上

1.MATLAB基础机要求熟悉MATLAB工作环境；掌握MATLAB常用运算、212运算和基本数学函数；掌握MATLAB程序设计基础和绘图功能上机内容采用等效电路及二极管整流系统建模仿真入

2.Simulink上机要求掌握Simulink模块库及操作；掌握创建模型的基

21、2门本步骤及仿真算法上机内容单相桥式整流系统建模、单相变压器空载运行建模分析.电力系统基本

3、上机要求掌握电力电子器件、变压器、负荷等电力系统基212建模本模型的用法；熟悉电力图形用户分析界面（）模Powergui块上机内容简单电力系统建模与潮流分析.简单电力系统4上机要求掌握简单电力系统潮流计算建模方法；掌握

21、

2、3潮流计算分析在简单电力系统潮流计算中的应用Powergui.电力系统故障上机内容同步发电机突然短路的暂态过程建模与分析上

5、、2123仿真分析机要求掌握故障模型构建方法，理解故障仿真过程上机内容简单电力系统的暂态稳定性仿真分析.电力系统稳定6上机要求掌握电力系统稳定性分析计算方法；了解电力系

21、

2、3性仿真分析统稳定性仿真过程上机内容输电线路距离保护仿真分析.微机保护的建7上机要求掌握方向阻抗继电器的建模方法；掌握输电线路、、2123模与仿真距离保护的分析方法；理解继电器的动作特性

8.高压直流输电上机内容12脉波高压直流输电系统分析系统仿真模型分析上机要求了解高压直流输电技术原理，能够分析系统的稳

21、

2、3态特性合计16

五、教学方法及手段本课程以课堂讲授与上机操作为主，结合讨论、案例分析、视频资源共享等教学手段完成课程教学任务和相关能力的培养使学生比较熟练的掌握的基本使用方法，具备进行简Matlab/Simulink单电力系统建模、仿真分析的初步能力上机教学着重讲授如何用科学的手段来完成理论的验证，如何展开建模、处理数据和分析仿真结果等采用教师讲授和学生动手操作的方法；在上机前学生应复习和掌握与本次上机有关的教学内容、认真阅读上机指导书；在上机中要严格遵守实验室规章制度六课程资源.推荐教材1（）于群电力系统建模与仿真（第二版）北京:机械工业出版I.MATLAB/Simulink[M].社,

2017..参考书2吴天明，赵新力,刘建存电力系统设计与分析第二版.北京:国防工业出版

1.MATLAB[M]社,

2007.李维波在电气工程中的应用第二版.北京:中国电力出版社

2.MATLAB[M],

2016.陈中.基于的电力电子技术和交直流调速系统仿真第二版.北京:清华大学出3MATLAB[M]版社,

2019..期刊3《中国电机工程学报》，中国电机工程学会1《电工技术学报》，中国电工技术学会2《电力系统自动化》，国网电力科学研究院3《高电压技术》，国网电力科学研究院，中国电机工程学会45UEEETRANSACTIONS ONPOWER ELECTRONICS»JEEE《》6IEEE Transactionson PowerSystems JEEE《》7IEEETransactions onElectron DevicesJEEE.网络资源4中国电机工程学会

1.2IEEE Transactionson IndustryApplications.https://ieeexplore.ieee.org/xpl/RecentIssue.jsppunumber=28#opennewwindow.爱课程网〃

3.http:

七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩和机试成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表4表4课程考核对课程目标的支撑考核环节占比课程目标考核/评价细则123课1根据课堂出勤情况和课堂回答问题情况进彳亍考核，满q q q堂分100分；10表2以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课352现程总评成绩根据每个上机项目的操作完成情况和建模仿真质量单独1q q q评分，满分分；100过上每次上机项目单独评分，取各次上机成绩的平均值作为2程20机此坏革的最终成绩；性5132考以上机成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总3核评成绩主要考核学生对主要知识点理解和建模方法的掌握程1qqq度，满分分；100作每次作业单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的210业最终成绩；352以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总3评成绩机试成绩分，以机试成绩乘以其在总评成绩中所占1100qqq的比例计入课程总评成绩；主要考核电力系统工程的建模仿真与分析，考核内容围2机试60绕潮流计算、故障分析、稳态分析等课程内容的某一要点20355展开；机试类型为系统建模仿真3合计分100315811

八、考核与成绩评定

1.考核方式及成绩评定考核方式本课程主要以课堂表现、上机、作业、机试等方式对学生进行考核评价考核基本要求考核总成绩由机试成绩和过程性考核成绩组成其中机试成绩为分权重100；课堂表现、上机、作业等过程性考核成绩为分权重；过程性考核分值分配应与教60%10040%学大纲各章节的学时基本成比例

2.过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表5表5过程性考核方式评价标准考核方所占比100x29090x8080x7070x60x60式重%按时出勤，积按时出勤，认按时出勤，偶缺勤1次，上课缺勤2次，上极参与教学活真参与教学尔参与教学不认真，偶尔课不认真，课堂表动，踊跃回答活动，回答问活动，回答问参与教学活动不参与教学25现问题，准确率题准确率大题准确率大活动大于90%于80%o于70%o能够熟练掌握能够掌握方基本能够掌不能掌握方法不能独立完方法与步骤，法与步骤，操握方法与步与步骤，操作过成建模仿操作过程熟作过程正确、骤，操作过程程基本正确，真；模型搭练、规范，遵规范，遵规守基本正确，模模型搭建基本建不完整，上机50规守纪，模型纪，模型搭建型搭建完整，完整，参数设参数设置不搭建完整，参完整，参数设参数设置较置较准确准确数设置准确置较准确准确作业完整，模作业完整，模作业完整，，不交作业1次不交作业2型搭建准确，型搭建准确，模型搭建基以内，模型搭建次及以上，作业25仿真结果正仿真结果基本准确，仿真有欠缺，仿真模型搭建不确本正确结果有错误结果有错次准确。