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L02 / 课程导论与电力系统概览

电力系统演进与符号表示

梳理电力系统的物理路径，建立单线图，核对有功与无功功率平衡。

已完成33 页 slides
设备、单线图与功率账本

01 / UNDERSTAND & PREDICT

理解模型，再预测结果

本讲定稿课件

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按原课件的页序阅读讲解、图示、推导与例题，再使用本讲下方的配套实验。

L02 原课件第 1 页，共 33 页
L02 · 1 / 33
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图形与页序来自本讲学生版 PDF。

负荷需要 80 MW、30 Mvar。若线路和变压器有损耗，发电机能只提供 80 MW 吗？先预测并联电容改变哪一项。
  • 说出发电、变压、输电、母线、负荷和并联补偿的作用。
  • 区分 MW、Mvar、MVA，并用统一符号核对功率账本。
  • 先声明数据、参考方向和模型假设，再判断计算结果。
课程导论与电力系统概览: 概念与计算路径图
平台绘制的概念路径；数值实验在下一节。

从物理设备到单线图

发电机提供电能；变压器连接电压等级；线路连接母线；负荷消耗功率；并联元件注入或吸收无功。单线图用一条路径表示三相网络，同时保留设备端点和角色。

三种功率量

S=P+jQ,\qquad |S|=\sqrt{P^2+Q^2}

P 描述平均能量转换，Q 描述无功交换，|S| 描述设备的电压电流容量。设备额定 MVA 与有功 MW 不能直接互换。

声明账本符号

P_G=P_L+P_{line}+P_{tx},\quad Q_G=Q_L-Q_c+Q_{line}+Q_{tx}

本案例负荷 P、Q 为消耗正值，电容 Qc 为注入正值。线路和变压器的有功损耗、无功吸收加入电源需求。先核对局部母线，再核对全系统。

基准例题：一步一步核对

  1. 受端：Qnet = 30 − 10 = 20 Mvar。
  2. 线路送端：P = 80 + 3 = 83 MW，Q = 20 + 5 = 25 Mvar。
  3. 电源：P = 83 + 1 = 84 MW，Q = 25 + 2 = 27 Mvar。
  4. 用线电压 138 kV 和线路送端 |S| 计算平衡三相电流，约 362.657 A。
本讲原始 slide 标题30
  1. 1Two views of the same power system
  2. 3From local service to interconnection
  3. 4National grid
  4. 5Network reliability
  5. 6Smart-grid layers
  6. 7Traditional and evolving grids
  7. 8Generation mix
  8. 9Resource geography
  9. 10Variable generation and net load
  10. 12Starting problem
  11. 13Physical path
  12. 14Generator
  13. 15Bus
  14. 16Transformer
  15. 17Transmission line
  16. 18Load
  17. 19Shunt
  18. 20Six symbols
  19. 21Three-phase system, one drawn path
  20. 22Plant to campus
  21. 23Define voltage zones
  22. 24Preserve endpoints and roles
  23. 25Complete the one-line
  24. 26Given data and sign convention
  25. 27Real-power balance at Bus 3
  26. 28Reactive power at Bus 3
  27. 29Line sending-end power
  28. 30Generator output
  29. 31System reconciliation
  30. 32System-data record
对照原始 slides

02 / EXPLORE

改一个输入，解释一个变化

比较 69 kV 与 138 kV 的电流。解释为何实际线路的 I²R 损耗需要另一个阻抗模型来计算。

展开进阶参数 / 试验读数

正在准备模型。

电源有功—
电源无功—
受端净无功—
输电线电流—

功率在各边界的账本

当前中间量与数值核查
这是采用给定损耗的功率账本；电流按平衡三相关系估算。改变电压会改变估算电流，损耗仍由输入给定。
03 / EDIT & COMPUTE
修改代码，独立重现模型
先复现基准输入，再修改参数扫描。模型源码包含可复用的独立计算函数；可以编辑当前函数，利用核查项判断改动的影响。
case 是点击运行时的参数快照。调用 solve(case)，将最终解赋给 result，即可绘制代码结果。
 
下载教学模型
首次运行需联网下载 Python 环境。计算在浏览器内完成，求解器只用 Python 标准库。
准备运行。
输出将在这里显示。
查看并编辑模型源码（进阶）
编辑当前模块的计算函数后再次运行。case.module 选择模块，solve(case) 返回数值、图形与核查项。参数实验使用原始 JavaScript 参考，便于比较。
04 / CHECK & EXPLAIN
配套实验练习与反馈
固定练习数据
负荷 80 MW、30 Mvar；电容 10 Mvar；线路损耗 3 MW、吸收 5 Mvar；变压器损耗 1 MW、吸收 2 Mvar。
练习采用固定基准输入，不随上方控件改变。各项容差显示在输入下方。
±0.05 MW
±0.05 Mvar
±0.05 Mvar
  
电容从 10 Mvar 增加到 20 Mvar，给定损耗保持不变时会怎样？
最后，用自己的话解释
  1. 这个模型的输入、参考和主要假设是什么？
  2. 比较 69 kV 与 138 kV 的电流。解释为何实际线路的 I²R 损耗需要另一个阻抗模型来计算。
  3. 你的代码修改改变了物理参数、计算方法，还是表示基准？哪个核查项能帮助判断？
完成数值与理解检查后，本讲配套练习会记录为“练习检查通过”。