自考13453电力系统分析考试大纲（2025年版）

湖南省高等教育自学考试课 程考 试大 纲电力系统分析 （课程代码：13453） 湖南省教育考试院组编 2025 年 6 月高等教育自学考试课程考试大纲课程名称：电力系统分析课程代码：13453

第一部分

课程性质与目标

一、课程性质与特点

电力系统分析是高等教育自学考试电气工程及其自动化专业的选考课程。其核心特点在于系统性与理论结合实践：系统性地阐述了现代电力系统稳态和短路分析的基本理论与方法。课程学习强调对电力系统运行原理、内在规律和动态行为的理解，培养学员运用基本理论分析、计算和解决实际工程问题的能力。其内容既包含经典理论基础，也适当反映了当代电力系统发展中的新概念和新方法，是学员理解庞大电力能源系统运行、掌握其分析方法不可或缺的工程应用基础与核心专业素养来源。

二、课程目标与基本

要求通过本课程的学习，要求考生掌握电力系统的基本概念、各元件的参数和数学模型、电力系统潮流分布计算、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、电力系统短路计算基本内容。

三、与本专业其他课程的关系这门课程具有鲜明的工程技术性质，与高等数学

（工本）、线性代数（工）、现代电力电子技术等核心课有着较强的联系。

第二部分考核内容与考核目标

通过本章的学习，理解电力系统运行、接线方式的基本概念；了解中性点运行方式的基本概念。本章的难点内容为：电力系统中性点运行方式，需要深刻理解不同类型中性点运行方式的特点及故障相与非故障之间的电压、电流关系。

（一）电力系统概述（次重点）识记：电力系统、电力网络及动力系统的基本定义应用：我国电力系统的发展特征（二）电力系统运行的特点和要求（重点）识记：电力系统运行的特点理解：1．负荷的分类特点

2．对电力系统运行的基本要求（三）电力系统的接线方式和电压等级（重点）

理解：1．电力系统的电压等级

2．电力系统接线图的分类及特点应用：电力网大体分类（四）电力系统中性点运行方式（重点）识记：中性点消弧线圈补偿方式的应用特点应用：中性点的运行方式分类

第二章 电力系统各元件的参数和数学模型

通过本章的学习，掌握发电机、变压器、输电线路、负荷等关键设备的特性参数及其表达方式，能够熟练掌握多电压等级电力网络参数的归算方法。本章的难点内容为：能够准确应用发电机、变压器、输电线路、负荷的数学模型及等值电路， 建立多电压等级电力网络的电路模型，并归算和简化等值电路。

（一）电力线路的参数和数学模型（重点）识记：电力线路的基本参数应用：临界电压的定义（二）变压器的参数和数学模型（重点）识记：变压器的基本参数理解：1．双绕组变压器的基本等值电路

2．三绕组变压器的基本等值电路（三）发电机、负荷的参数及数学模型（一般）

应用：发电机厂商提供的参数（四）标幺制计算的电压级归算（重点）

理解：1．标幺制的定义及特点

2．基准值的分类

应用：电压等级的归算（五）有名值计算的电压级归算（次重点）识记：平均额定电压的定义

第三章 简单电力系统的潮流分布计算

通过本章的学习，掌握电力线路和变压器的功率损耗、电压降落、电能损耗的计算；熟练掌握简单辐射型潮流分布计算；基本了解环形网潮流分布计算。本章的难点内容为：熟练应用电力线路、变压器的电压降落、电压损耗、功率损耗的计算公式，准确计算辐射型网的潮流分布。

（一）电力线路运行状态的分析与计算（重点）识记：线路的电压降落、电压损耗、功率损耗的计算应用：最大功率损耗、电能损耗的定义

（二）变压器运行状态的分析与计算（重点）识记：变压器电压降落、电压损耗、功率损耗的计算理解：变压器的电能损耗的计算

（三）辐射型网的潮流分布计算（重点）

理解：1．辐射型网的潮流分布计算的一般步骤

2．多端网络中运算负荷、运算电源的等效处理（四）环型网的潮流分布计算（次重点）识记：环形网络的初步潮流分布计算公式应用：有功分点、无功分点的定义（五）电力网络的简化方法（重点）

理解：星网变换法

（六）电力网络潮流的调整控制（次重点）

应用：功率的自然分布、经济分布的计算

第四章 复杂电力系统潮流分布的计算机算法

通过本章的学习，深入理解复杂电力系统潮流分布计算机算法的基本流程；掌握基于节点功率方程的数值求解方法，基本了解牛顿-拉夫逊法、PQ 分解法等核心算法在电网潮流计算中的应用特点。本章的难点内容为：深刻理解节点导纳矩阵的形成方法，并能根据工程/案例需要，进行导纳矩阵的修改。

（一）潮流计算的数学模型（重点）识记：节点电压基本方程理解：1．潮流计算基本方程

2．潮流计算的节点分类应用：1．节点导纳矩阵的形成

2．节点导纳矩阵的修改（二）高斯-赛德尔法潮流计算（次重点）

应用：高斯-赛德尔法潮流计算的基本过程（三）牛顿-拉夫逊法潮流计算（次重点）识记：牛顿-拉夫逊法修正方程的定义理解：牛顿-拉夫逊法潮流计算的基本流程（四）P-Q 分解法的潮流分布计算（重点）识记：P-Q 分解法的修正方程的定义理解：P-Q 分解法潮流计算的基本流程

第五章 电力系统的有功功率和频率调整

通过本章的学习，深入理解掌握一次调频、二次调频、有功负荷优化和分配的计算方法。本章的难点内容为：深刻理解电力系统一次调频和二次调频的过程，能够应用相关公式分析电力系统的频率偏移情况。

（一）频率调整的必要性（重点）

理解：1．频率变化时对用户、发电厂及系统本身的影响

2．电力系统的备用容量（二）频率调整的措施（重点）识记：发电机组一次调频、二次调频的特点理解：1．发电机单位调节功率的定义

2．调频电厂的选择

应用：1．发电机组一次调频的过程

2．发电机组二次调频的过程（三）发电机组的耗量特性和耗量微增率（次重点）识记：1．发电机组的耗量特性

2．发电机组的耗量微增率曲线（四）等耗量微增率准则（重点）

理解：等耗量微增率准则应用：应用等耗量微增率准则解决负荷最优分配问题

第六章 电力系统的无功功率和电压调整

通过本章的学习，深入了解无功补偿设备（如电容器、电抗器、SVG 等）基本特征，掌握变压器分接头的调压原理。本章的难点内容为：深刻理解变压器调压的基本原理，能够应用该方法，进行变压器的分接头的计算和校核。

（一）无功功率负荷和无功功率损耗（重点）

理解：电力线路、变压器的无功功率损耗的组成（二）无功功率电源（次重点）

理解：无功功率电源的基本类型应用：无功备用容量的取值范围（三）无功功率的平衡（一般）识记：无功功率平衡方程（四）无功功率电源的最优分布（次重点）

应用：等网损微增率准则（五）电力系统的电压调整（重点）识记：1．“电压崩溃”现象

2．电力系统允许的电压偏移理解：电力系统中枢节点的调压方式（六）电压调整的措施（重点）

理解：变压器分接头问题计算应用：组和调压

第七章 电力系统三相短路的分析与计算

通过本章的学习，深入理解电力系统故障的基本概念；熟练掌握电力系统三相短路条件下短路电流的等效电路建立及计算方法。本章的难点内容为：以平均额定电压为基准，近似计算电力系统三相短路的交流电流初始值。

（一）电力系统故障概述（重点）

理解：短路的基本类型（二）无限大功率电源供电的系统三相短路电流分析（次重点）识记：取得最大短路电流的条件理解：无限大功率电源供电的三相电路突然短路的暂态过程应用：短路冲击电流、最大有效电流、短路功率的应用（三）电力系统三相短路的实用计算（重点）识记：1．交流电流初始值计算的近似

2．电动机倒送短路电流的现象理解：1．短路计算中发电机暂态电动势、次暂态电动势的定义

2．叠加原理

应用：电力系统三相短路的实用计算（四）计算机计算复杂系统短路电流交流分量初始值的原理（次重点）

应用：节点导纳法、节点阻抗法计算短路电流的流程

第八章 电力系统不对称故障的分析与计算

通过本章的学习，深入理解对称分量的应用；熟练掌握非对称短路（单相接地、 两相短路等）的序分量分析法、复合序网构建及故障电气量计算，了解不对称故障对系统电压电流分布的影响规律。本章的难点内容为：以平均额定电压为基准，近似计算电力系统不对称短路的交流电流初始值。

（一）对称分量法（重点）

理解：对称分量法的基本概念与矩阵形式（二）电力系统元件的序参数和等效电路（重点）识记：双绕组变压器、三绕组变压器的零序等值电路理解：发电机的正、负、零序阻抗的概念应用：电力系统的三序等值电路（三）不对称短路的分析与计算（重点）识记：1．各种不对称短路时故障处的边界条件

2．各种不对称短路时故障处的复合序网图理解：1．正序增广网络

2．非故障处电压和电流的分布规律应用：各种不对称短路时故障处的短路电流和电压的计算（四）非全相运行的分析和计算（次重点）

应用：非全相运行的计算基本流程（五）不对称故障计算的计算机算法（一般）识记：复杂故障的基本概念

第三部分

有关说明与实施要求

一、考核的能力层次表述

本大纲在考核目标中，按照“识记”“理解”“应用”三个能力层次规定其应达到的能力层次要求。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：能知道有关的名词、概念、知识的含义，并能正确认识和表述，是低层次的要求。

理解：在识记的基础上，能全面把握基本概念、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，是较高层次的要求。

应用：在理解的基础上，能运用基本概念、基本原理、基本方法联系学过的多个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、教材

1．指定教材

《电力系统分析基础》，李庚银，机械工业出版社，2024 年第 2 版

三、

自学方法指导

1．在开始阅读指定教材某一章之前，先翻阅大纲中有关这一章的考核知识点及对知识点的能力层次要求和考核目标，以便在阅读教材时做到心中有数，有的放矢。

2．阅读教材时，要逐段细读，逐句推敲，集中精力，吃透每一个知识点，对基本概念必须深刻理解，对基本理论必须彻底弄清，对基本方法必须牢固掌握。

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、原理、方法等加以整理，这可从中加深对问题的认知、理解和记忆，以利于突出重点，并涵盖整个内容，可以不断提高自学能力。

4．完成书后作业和适当的辅导练习是理解、消化和巩固所学知识，培养分析问题、解决问题及提高能力的重要环节，在做练习之前，应认真阅读教材，按考核目标所要求的不同层次，掌握教材内容，在练习过程中对所学知识进行合理的回顾与发挥，注重理论联系实际和具体问题具体分析，解题时应注意培养逻辑性，针对问题围绕相关知识点进行层次（步骤）分明的论述或推导，明确各层次（步骤）间的逻辑关系。

四、对社会助学的要求

1．应熟知考试大纲对课程提出的总要求和各章的知识点。

2．应掌握各知识点要求达到的能力层次，并深刻理解对各知识点的考核目标。

3．辅导时，应以考试大纲为依据，指定的教材为基础，不要随意增删内容，以免与大纲脱节。

4．辅导时，应对学习方法进行指导，宜提倡“认真阅读教材，刻苦钻研教材，主动争取帮助，依靠自己学通”的方法。

5．辅导时，要注意突出重点，对考生提出的问题，不要有问即答，要积极启发引导。

6．注意对考生能力的培养，特别是自学能力的培养，要引导考生逐步学会独立学习，在自学过程中善于提出问题，分析问题，做出判断，解决问题。

7．要使考生了解试题的难易与能力层次高低两者不完全是一回事，在各个能力层次中会存在着不同难度的试题。

8．助学学时：本课程共 3 学分，建议总课时 54 学时，其中助学课时分配如下：

章次章节名称学时

第二章

电力系统各元件的参数和数学模型

第三章

简单电力系统的潮流分布计算

第四章

复杂电力系统潮流分布的计算机算法

第五章

电力系统的有功功率和频率调整

第六章

电力系统的无功功率和电压调整

第七章

电力系统三相短路的分析与计算

第八章

电力系统不对称故障的分析与计算合计

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内容。试题覆盖到章，适当突出重点。

2．试卷中对不同能力层次的试题比例大致是：“识记”为 30 %、“理解”为 40 %、“应用”为 30 %。

3．试题难易程度应合理：容易、中等、难比例为 3：4：3。

4．每份试卷中，各类考核点所占比例约为：重点占 60%，次重点占 30%，一般占 10%。

5．试题类型一般分为：单项选择题、名词解释题、简答题、计算题、分析题。

6．考试采用闭卷笔试，考试时间 150 分钟，采用百分制评分，60 分合格。

六、题型示例（样题）

一、单项选择题

（本大题共 20 小题，每小题 1 分，共 20 分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其选出并将“答题卡”上的相应字母涂黑。错涂、多涂或未涂均无分。

1．将发电机电压升高所用的变压器是A．升压变压器 B．降压变压器 C．联络变压器 D．附加电动势

二、名词解释题

（本大题共 6 小题，每小题 3 分，共 18 分）

21．冲击电流

三、简答题

（本大题共 5 小题，每小题 6 分，共 30 分）

27．简述电力系统典型的接线方式及特点。

四、计算题

（本大题共 2 小题，每小题 10 分，共 20 分）

32．已知系统 S 为无限大系统，CB 的短路容量为 3000MVA，发电机输出功率为 50MW，功率因数为 0.95，试计算系统线路起始处发生三相短路的短路电流值。

五、分析题

（本大题共 1 小题，每小题 12 分，共 12 分）

34．具有架空地线（避雷线）的输电线路，架空地线的导电性能与输电线路正序电抗（负序电抗）和零序电抗之间的关系如何？为什么？