高压直流输电课程教学大纲

课程名称：	高压直流输电	课程模块编码：	6013A730
总学时数：	32	课内实践学时数：	0
学    分：	2	开课单位：	电信学院
先修课程：	电路、电子技术、自动控制原理、电力电子技术
适用专业：	电气工程及其自动化

 

一、课程性质、目的和任务

《高压直流输电》课程是电气工程及其自动化专业学生专业任选课程之一。通过本课程学习，向学生介绍高压直流输电技术的发展及其特点，换流电路的工作原理，换流站及其主设备，高压直流输电线路，谐波及滤波器，高压直流系统的控制及高压直流输电技术的发展前景。完成本课程的学习后，能够认识有关高压直流输电技术的基本问题和现象，并为以后从事本专业的工作打下基础。主要支撑毕业要求2.2、2.3、3.2、3.3、4.1、4.3达成。

通过本课程的学习，达到以下教学目标：

1、问题分析

能结合工程问题，运用所学原理知识，对不同工况下各种高压直流输电设施的运行状态进行分析，发现影响各种电气设施运行的关键因素。

2、设计/开发解决方案

掌握高电压直流输电领域的专业知识和设计方法，为满足特定需求和标准的电气工程设计项目提供解决方案，在具体的设计过程中能用到本课程的基本知识并体现创新意识。

3、研究

能够基于科学原理并采用科学方法对高压直流输电领域的相关工程问题进行深入研究，完善解决方案，并反馈到工程设计与实践中。

表1 课程教学目标对专业毕业要求的支撑

二、教学内容及教学基本要求

第一章   高压直流输电系统概况

1、教学要求

掌握高压直流输电的构成、高压直流输电的特点及适用场合；

了解直流输电技术新发展。

2、教学内容

第一节 高压直流输电的构成

知识要点：高压直流输电的概念、高压直流输电的分类、直流系统的构成

第二节 高压直流输电的特点及适用场合

知识要点：高压直流输电的特点、高压直流输电的适用场合

第三节 直流输电技术新发展

知识要点：器件换相直流输电、强迫换相换流器、特高压直流输电

3、本章重点、难点

本章重点：高压直流输电的构成、高压直流输电的特点及适用场合

本章难点：高压直流输电的特点、直流输电技术新发展 

4、本章学时数

本章教学时数：2学时，其中讲课2学时，实验0学时。

第二章   高压直流输电系统的主要设备

1、教学要求

掌握换流单元接线方式、换流变压器功能与特点、平波电抗器与滤波器的功能与形式；

了解直流输电线路的基本类型。

2、教学内容

第一节 换流装置

知识要点：换流阀、换流单元接线方式

第二节 换流变压器

知识要点：功能与特点、换流变压器型式。

第三节 平波电抗器

知识要点：功能、平波电抗器型式

第四节 滤波器

知识要点：滤波器类型、交流滤波器、直流滤波器

第五节 直流输电线路

知识要点：直流输电架空线路、直流输电电缆线路、直流接地极引线

3、本章重点、难点

本章重点：换流单元接线方式、换流变压器型式、平波电抗器与滤波器类型、

本章难点：换流变压器功能与特点；平波电抗器功能

4、本章学时数

本章教学时数：4学时，其中讲课4学时，实验0学时。

第三章 换流器工作原理

1、教学要求

掌握整流器与逆变器的工作原理。

2、教学内容

第一节 单桥整流器工作原理

知识要点：正常运行方式、非正常运行方式、故障运行方式、单桥整流器外特性

第二节 双桥整流器工作原理

知识要点：正常运行方式、桥间相互影响

第三节 单桥逆变器工作原理

知识要点：正常运行方式、故障运行方式、单桥逆变器外特性

第四节 双桥逆变器工作原理

知识要点：双桥逆变器实现逆变的条件、双桥逆变器整流电压平均值

3、本章重点、难点

本章重点：整流器与逆变器的工作原理。

本章难点：单桥整流器外特性、单桥逆变器外特性

4、本章学时数

本章教学时数：8学时，其中讲课8学时，实验0学时。

第四章 高压直流输电的谐波抑制与无功补偿

1、教学要求

掌握谐波的基本概念、高压直流输电的无功补偿和无功控制；

了解谐波抑制及抑制设备。

2、教学内容

第一节 高压直流输电谐波的基本问题

知识要点：谐波的危害、谐波的基本概念

第二节 特征谐波

知识要点：换流器交流侧的特征谐波、换流器直流侧的特征谐波

第三节 非特征谐波

知识要点：换流器交流侧的非特征谐波、换流器直流侧的非特征谐波

第四节 谐波抑制及抑制设备

知识要点：增加脉动数抑制谐波、安装滤波器抑制谐波、谐波抑制设备

第五节 高压直流输电的无功补偿和功率因数

知识要点：电网换相换流器无功特性、无功功率消耗计算工程方法、无功补偿设备容量确定、功率因数

第六节 无功控制

知识要点：无功补偿设备控制、换流器参与无功电压控制

3、本章重点、难点

本章重点：特征谐波与非特征谐波、谐波抑制及抑制设备、电力系统的频率调整、高压直流输电的无功补偿

本章难点：谐波抑制及抑制设备、无功控制

4、本章学时数

本章教学时数：4学时，其中讲课4学时，实验0学时。

第五章 电网换相直流输电的控制与保护

1、教学要求

掌握电网换相直流输电的基本控制与保护方式。

2、教学内容

第一节 基本控制方式

知识要点：控制原理；相位控制方式；换流器控制方式；整流器、逆变器的协调

第二节 保护方式

知识要点：故障的分类与保护动作、换流站内的故障与保护、直流线路的故障与保护、交流侧的故障与保护

3、本章重点、难点

本章重点：换流器控制方式；整流器、逆变器的协调；故障的分类与保护动作

本章难点：整流器、逆变器的协调

4、本章学时数

本章教学时数：4学时，其中讲课4学时，实验0学时。

第六章 电网换相直流输电的运行特性与系统控制

1、教学要求

掌握电网换相直流输电的基本控制与保护方式。

2、教学内容

第一节 电网换相直流输电的运行特性

知识要点：系统故障时的运行特性、交流电压稳定性、高次谐波稳定性

第二节 直流输电在交流系统控制中的应用

知识要点：系统频率控制、交流电压无功控制、系统稳定控制

第三节 多端直流输电的控制保护方式

知识要点：控制保护方式、系统故障时的运行特性、起停控制、潮流反转

3、本章重点、难点

本章重点：直流输电在交流系统控制中的应用、多端直流输电的控制保护方式

本章难点：电网换相直流输电的运行特性

4、本章学时数

本章教学时数：4学时，其中讲课4学时，实验0学时。

第七章 器件换相直流输电技术

1、教学要求

掌握器件换相直流输电换流装置工作原理；

了解器件换相直流输电的控制与保护方式

2、教学内容

第一节 器件换相直流输电换流装置工作原理

知识要点：换流器、电压源型换流器的工作原理和基本特点、接入系统时的有功、无功功率特性

第二节 器件换相直流输电的控制与保护方式

知识要点：只采用器件换相换流器的换相直流输电、器件、电网换相换流器混合型直流输电

3、本章重点、难点

本章重点：器件换相直流输电换流装置工作原理

本章难点：器件换相直流输电的控制与保护方式

4、本章学时数

本章教学时数：4学时，其中讲课4学时，实验0学时。

第八章 常规高压直流输电的新技术及新发展

1、教学要求

掌握强迫换相换流器特点；

了解特高压直流输电特点。

2、教学内容

第一节 强迫换相换流器

知识要点：电容换相换流器、可控串联电容换流器、强迫换相换流器特点

第二节 特高压直流输电

知识要点：特高压直流输电的特点、特高压直流输电的运行方式

3、本章重点、难点

本章重点：强迫换相换流器特点、特高压直流输电的运行方式

本章难点：强迫换相换流器特点

4、本章学时数

本章教学时数：2学时，其中讲课2学时，实验0学时。

表2 知识单元、学时分配与教学目标对应表

知识单元		知识点		理论 学时	教学 目标
序号	描述	序号	描述
1	高压直流输电系统概况	1	高压直流输电的构成	2	1
		2	高压直流输电的特点及适用场合
		3	直流输电技术新发展
2	高压直流输电系统的主要设备	1	换流装置	4	1
		2	换流变压器
		3	平波电抗器
		4	滤波器
		5	直流输电线路
3	换流器工作原理	1	单桥整流器工作原理	8	1、2、3
		2	双桥整流器工作原理
		3	单桥逆变器工作原理
		4	双桥逆变器工作原理
4	高压直流输电的谐波抑制与无功补偿	1	高压直流输电谐波的基本问题	4	1、2、3
		2	特征谐波
		3	非特征谐波
		4	谐波抑制及抑制设备
		5	高压直流输电的无功补偿和功率因数
		6	无功控制
5	电网换相直流输电的控制与保护	1	基本控制方式	4	1、2
		2	保护方式
6	电网换相直流输电的运行特性与系统控制	1	电网换相直流输电的运行特性	4	1、2、3
		2	直流输电在交流系统控制中的应用
		3	多端直流输电的控制保护方式
7	器件换相直流输电技术	1	器件换相直流输电换流装置工作原理	4	1、2
		2	器件换相直流输电的控制与保护方式
8	常规高压直流输电的新技术及新发展	1	强迫换相换流器	2	1、2、3
		2	特高压直流输电
	总计			32

 

三、教学手段、方法建议

建议本课程采用问题解决类策略、鼓励创新思维的策略、活跃气氛的策略的教学策略，有效调动学生的学习积极性。

建议本课程在全程的教学中运用多媒体教学手段，增加学生的学习兴趣，使学生易于理解掌握所授知识。

四、课程考核方式及要求

1．考核方式：考试（）；考查（√ ）

2．成绩评定：计分制：百分制（）；五级分制（√）；两级分制（ ）

3．总评成绩构成：采用（N+2）考核模式：笔记考核（10）％；过程考核（40）％；结课考核（50）％

其中过程考核构成：随堂测试（40）％；习题作业（20）％；考勤考纪（40）％等。

五、建议教材及参考资料

建议教材：

《高压直流输电原理与运行》，韩民晓主编，机械工业出版社，2013年版

参考资料：

1．《高压直流输电基础》，中国南方电网有限责任公司，中国电力出版社，2010年版

2.《高压直流输电系统的运行与控制》，李兴源编著，科学出版社，2013年版

3.《高压直流输电工程技术》，赵畹君主编，中国电力出版社，2005年版

六、大纲说明

需要特殊表述的大纲中未尽事宜，如课程改革、整合情况等。

执   笔   人：高长伟

参加研讨人员：鲁永久、樊爱龙、孙娜

审   核   人：关大陆

审   批   人：赵双元