定 價：29 元
叢書名：高等院校電氣工程及其自動化專業(yè)系列精品教材
- 作者：房大中主編
- 出版時間：2010/1/1
- ISBN：9787030262110
- 出 版 社：科學出版社
- 中圖法分類：TM711
- 頁碼：268
- 紙張：膠版紙
- 版次：1
- 開本：16開
《電力系統(tǒng)分析》重點闡述電力系統(tǒng)分析涉及的元件模型和計算機分析方法。全書共分11章，包括電力網絡的數學模型、電力系統(tǒng)潮流的計算機分析方法、電力系統(tǒng)的經濟運行、同步電機的數學模型、同步電機三相短路暫態(tài)過程分析、電力系統(tǒng)故障的計算機算法、電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析中的元件模型、電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本概念、電力系統(tǒng)小擾動穩(wěn)定性、電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性、提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施。每章都提供了一些思考題，便于學生掌握相關知識。
《電力系統(tǒng)分析》可作為高等院校電氣工程及其自動化專業(yè)的本科生教材，也可供高職、高專相關專業(yè)師生參考，還可作為電力工程技術人員的參考資料和培訓教材。
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本書是為電氣工程及其自動化專業(yè)本科生編寫的一門專業(yè)課教材，也是天津大學李林川教授主編的《電力系統(tǒng)基礎》一書的配套教材。
電氣工程及其自動化專業(yè)的本科生，在學習了“電路”、“電機學”、“電力系統(tǒng)基礎”課程后可繼續(xù)學習本書。本書重點講述電力系統(tǒng)分析涉及的元件模型和計算機分析方法，其中：第1章介紹電力網絡的數學模型；第2章介紹電力系統(tǒng)潮流分析的數學模型及常用的計算機方法；第3章介紹電力系統(tǒng)有功負荷的經濟分配和最優(yōu)潮流的基本概念及計算方法；第4章引出電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)分析中的同步電機的數學模型；第5章為同步電機三相短路電流的解析分析方法；第6章為電力系統(tǒng)短路及斷線故障的計算機分析方法；第7章介紹電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性分析中的元件模型，包括發(fā)電機勵磁系統(tǒng)、調速器模型及負荷模型；第8章介紹電力系統(tǒng)各種穩(wěn)定性的基本概念；第9章和第10章介紹電力系統(tǒng)小擾動和暫態(tài)穩(wěn)定性的分析方法；第11章介紹提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施，其內容包括安全穩(wěn)定控制技術的基本概念及實現(xiàn)方法。編者希望通過本書的學習，可以使讀者對電力系統(tǒng)的各種安全穩(wěn)定問題及分析方法有一個比較全面的了解。
本書由房大中任主編，第1～6章由房大中編寫，第7～11章由賈宏杰編寫。
本書初稿承蒙余貽鑫教授審閱，提出了很多寶貴的意見和建議，在此深表感謝。同時感謝編者的研究生為本書所做的繪圖及文字校對工作。
由于編者水平有限，書中不妥之處在所難免，敬請讀者批評指正。
目錄
前言
第1章 電力網絡的數學模型 1
1.1 節(jié)點電壓方程與節(jié)點導納矩陣 1
1.1.1 節(jié)點電壓方程的建立 1
1.1.2 節(jié)點導納矩陣元素的物理意義 3
1.1.3 節(jié)點導納矩陣形成與修改的計算機方法 5
1.1.4 節(jié)點方程的實數化求解方法 8
1.2 節(jié)點阻抗矩陣 8
1.2.1 節(jié)點阻抗矩陣表示的網絡方程 8
1.2.2 節(jié)點阻抗矩陣的特點及其元素的物理意義 9
1.2.3 節(jié)點阻抗矩陣元素的求解方法 9
1.2.4 節(jié)點阻抗矩陣元素的實數化求解方法 10
思考題 11
第2章 電力系統(tǒng)潮流的計算機分析方法 12
2.1 潮流計算的數學模型 12
2.1.1 節(jié)點的功率方程 12
2.1.2 潮流計算中節(jié)點的分類 13
2.1.3 電力網絡的潮流方程 14
2.2 牛頓-拉夫遜潮流算法 15
2.2.1 牛頓迭代算法 16
2.2.2 牛頓法的幾何解釋 17
2.2.3 極坐標牛頓潮流算法的雅可比矩陣 17
2.2.4 直角坐標牛頓潮流算法的雅可比矩陣 19
2.2.5 初值的設置與元件通過功率和電流的計算 21
2.2.6 牛頓潮流算法流程及評價 22
2.3 快速解耦潮流算法 24
2.3.1 快速解耦潮流算法的基本原理 24
2.3.2 快速解耦潮流算法的評價 25
2.4 直流潮流算法 27
思考題 28
第3章 電力系統(tǒng)的經濟運行 29
3.1 電力系統(tǒng)經濟運行的基本概念 29
3.2 火電廠間有功負荷的經濟分配 29
3.3 水火電廠間有功負荷的經濟分配 34
3.4 電力系統(tǒng)最優(yōu)潮流 36
3.4.1 最優(yōu)潮流的數學模型 37
3.4.2 最優(yōu)潮流計算的降維梯度法 39
3.4.3 解耦最優(yōu)潮流 43
思考題 45
第4章 同步電機的數學模型 46
4.1 abc坐標系的同步電機數學模型 46
4.1.1 理想同步電機 46
4.1.2 abc坐標系的同步電機方程 48
4.2 dq0坐標系的同步電機數學模型 52
4.2.1 派克變換 52
4.2.2 dq0坐標系的同步電機方程 52
4.2.3 派克變換的物理解釋 54
4.3 同步電機的標幺值基本方程 56
4.4 電機參數表示的同步電機數學模型 59
4.4.1 同步電機參數 59
4.4.2 同步電機參數與其原始參數的關系 61
4.4.3 電機參數表示的同步電機方程 63
4.4.4 同步電機的電磁轉矩方程 64
4.5 同步電機的簡化數學模型 65
4.5.1 定子電壓方程簡化模型 65
4.5.2 轉子電壓磁鏈方程簡化模型 66
4.6 同步電機的穩(wěn)態(tài)數學模型及相量圖 68
4.6.1 用同步電抗表示的同步電機穩(wěn)態(tài)模型 68
4.6.2 用暫態(tài)電抗表示的同步電機穩(wěn)態(tài)模型 70
4.6.3 用次暫態(tài)電抗表示的同步電機穩(wěn)態(tài)模型 71
思考題 73
第5章 同步電機三相短路暫態(tài)過程分析 74
5.1 同步電機三相短路物理過程分析 74
5.1.1 同步電機三相短路的特點及磁鏈守恒原理 74
5.1.2 無阻尼繞組同步電機空載三相短路的物理過程 74
5.2 無阻尼繞組同步電機三相短路電流計算 77
5.2.1 不計衰減時同步電機空載短路電流計算 77
5.2.2 不計衰減時同步電機負載狀態(tài)下的短路電流計算 80
5.2.3 自由電流衰減的時間常數 82
5.3 有阻尼繞組同步電機三相短路電流計算 86
5.3.1 不計衰減定子轉子短路電流計算 86
5.3.2 自由電流分量的衰減時間常數 91
5.4 強行勵磁對同步電機短路暫態(tài)過程的影響 94
思考題 95
第6章 電力系統(tǒng)故障的計算機算法 97
6.1 三相對稱短路故障計算 97
6.2 簡單不對稱故障計算 99
6.2.1 序網絡端口電壓方程 99
6.2.2 不對稱短路故障計算 101
6.2.3 不對稱斷線故障計算 104
6.3 復雜故障的計算 105
6.3.1 不對稱故障的通用邊界條件 105
6.3.2 多重故障計算 107
思考題 109
第7章 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析中的元件模型 110
7.1 概述 110
7.2 發(fā)電機的轉子運動方程 111
7.2.1 轉子運動方程的推導 111
7.2.2 轉子運動方程的標幺值表示 113
7.2.3 慣性時間常數及物理含義 114
7.3 發(fā)電機功角及功率特性 115
7.3.1 發(fā)電機功角 115
7.3.2 功角及簡單電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)功率特性 116
7.3.3 用其他電勢表示的發(fā)電機功率特性 118
7.3.4 復雜系統(tǒng)的功率特性 121
7.4 功率特性影響因素分析 122
7.4.1 網絡參數的影響 122
7.4.2 自動勵磁調節(jié)器的影響 125
7.5 發(fā)電機勵磁系統(tǒng) 127
7.5.1 發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的構成 127
7.5.2 主勵磁系統(tǒng)模型 129
7.5.3 發(fā)電機勵磁系統(tǒng)數學模型 133
7.6 原動機及調速器系統(tǒng) 134
7.6.1 水輪機及調速器系統(tǒng) 134
7.6.2 汽輪機及調速器系統(tǒng) 136
7.6.3 原動機及調速器系統(tǒng)簡化模型 138
7.7 電力負荷模型 138
7.7.1 靜態(tài)負荷模型 139
7.7.2 感應電動機負荷模型 140
7.7.3 其他負荷模型簡介 141
思考題 142
第8章 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本概念 144
8.1 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性概述 144
8.2 小擾動穩(wěn)定性的初步概念 146
8.3 暫態(tài)穩(wěn)定性的初步概念 149
8.4 負荷穩(wěn)定的初步概念 151
8.5 電壓穩(wěn)定的初步概念 153
思考題 159
第9章 電力系統(tǒng)小擾動穩(wěn)定性 160
9.1 小擾動穩(wěn)定性基礎概念 160
9.1.1 動力系統(tǒng)模型 160
9.1.2 運動穩(wěn)定性的基本概念 162
9.1.3 系統(tǒng)的線性化模型 163
9.1.4 系統(tǒng)控制參數變動的影響 164
9.1.5 電力系統(tǒng)小擾動穩(wěn)定性分析步驟 165
9.2 單機-無窮大系統(tǒng)小擾動穩(wěn)定性分析 166
9.2.1 不計發(fā)電機阻尼時的穩(wěn)定性分析 166
9.2.2 計及發(fā)電機阻尼時的穩(wěn)定性分析 169
9.2.3 小擾動穩(wěn)定儲備系數和系統(tǒng)阻尼因子 171
9.3 簡單電力系統(tǒng)小擾動穩(wěn)定分岔分析 173
9.3.1 系統(tǒng)模型 173
9.3.2 系統(tǒng)小擾動穩(wěn)定性分析 176
9.4 多機電力系統(tǒng)小擾動穩(wěn)定性分析 182
9.4.1 系統(tǒng)模型 182
9.4.2 系統(tǒng)初始點的小擾動穩(wěn)定性分析 184
9.4.3 系統(tǒng)負荷水平變動對小擾動穩(wěn)定性的影響 187
9.4.4 發(fā)電機出力對系統(tǒng)小擾動穩(wěn)定性的影響 188
9.4.5 綜合考慮負荷水平和調度方式變化對系統(tǒng)小擾動穩(wěn)定性的影響 191
思考題 192
第10章 電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性 194
10.1 概述 194
10.1.1 大擾動后的暫態(tài)過程 194
10.1.2 電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析模型及其簡化 195
10.1.3 電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析方法 198
10.1.4 暫態(tài)穩(wěn)定性研究的一些新問題 199
10.2 單機無窮大系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定判據——等面積定則 200
10.2.1 發(fā)電機各階段的功率特性曲線 200
10.2.2 暫態(tài)穩(wěn)定和不穩(wěn)定場景分析 201
10.2.3 等面積定則 203
10.3 電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析數值方法 205
10.3.1 常微分方程的數值積分方法 205
10.3.2 微分-代數方程的數值積分方法 210
10.4 單機無窮大系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定數值分析 212
10.4.1 電力系統(tǒng)模型 212
10.4.2 不計阻尼時的暫態(tài)性分析 212
10.4.3 影響系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的因素分析 217
10.5 多機電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性分析簡介 220
10.5.1 暫態(tài)穩(wěn)定分析的網絡模型 221
10.5.2 電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析的一般步驟 225
10.5.3 多機電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析示例 228
思考題 232
第11章 提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施 234
11.1 概述 234
11.2 在電力系統(tǒng)規(guī)劃設計階段可采取的措施 235
11.2.1 提高系統(tǒng)功率極限的原理 235
11.2.2 改善發(fā)電機運行特性 236
11.2.3 改善輸電線路的運行參數 238
11.2.4 改善變壓器運行特性 245
11.2.5 實施無功補償 247
11.2.6 優(yōu)化保護裝置 248
11.3 DyLiacco安全構想和運行控制措施 249
11.3.1 DyLiacco安全構想 249
11.3.2 EMS系統(tǒng)安全監(jiān)控功能簡介 250
11.3.3 電力系統(tǒng)運行控制的三道防線 252
11.4 電力系統(tǒng)運行控制措施 253
11.4.1 電力系統(tǒng)預防控制 254
11.4.2 電力系統(tǒng)緊急控制 256
11.4.3 實際例子 262
11.5 電力系統(tǒng)恢復控制 262
11.5.1 制定恢復計劃和實施恢復培訓 263
11.5.2 有功平衡和頻率控制 263
11.5.3 無功平衡和電壓控制 264
11.5.4 繼電保護及安全自動裝置的配合 265
思考題 266
參考文獻 267
1.1.3 節(jié)點導納矩陣形成與修改的計算機方法
在研究電力網絡節(jié)點導納矩陣形成與修改的計算機方法之前，先要設計一種電力網絡參數的輸入方法。假定構成電力網絡的元件包括雙繞組變壓器、輸電線路及母線接地支路。對變壓器，假定三繞組變壓器已轉化為三個雙繞組變壓器的等值電路，且略去勵磁導納支路，若需考慮勵磁導納支路，則將該支路視為接到相應節(jié)點上的母線接地支路處理。書中的母線接地支路可以表示母線上的接地電容和接地電感，亦可模擬短路故障等異常情況。
本書介紹的電力網絡參數的輸入方法以電力網絡元件為單位，如表1-1每一行所示，其中：
第一和第三個字段為字符串型數據，表示元件的首節(jié)點名和尾節(jié)點名。
第二和第四個字段為整數型數據，表示元件的首節(jié)點和尾節(jié)點編號，如果尾節(jié)點編號為0，表示該行數據對應的元件為接地支路元件。
第五和第六個字段為實數型數據，若該行對應變壓器元件，這兩個數據分別表示變壓器繞組的等值電阻和電抗；若該行對應輸電線（或母線接地支路元件），這兩個數據分別表示該元件模型的串聯(lián)等值電阻和電抗。
第七和第八個字段為實數型數據，分別表示輸電線π型等值電路一端的接地電納和變壓器的變比，若第八個字段的數據為空，表示該行對應輸電線元件，否則為雙繞組變壓器元件。
表1-1所示的輸入文件內容為圖1-1（b）所示電力網絡的輸入參數。需要注意的是，雙繞組變壓器的變比統(tǒng)一規(guī)定為首節(jié)點至尾節(jié)點的變比，為1︰k；另外，允許電力網絡存在并聯(lián)元件，例如，若圖1-1網絡增加一條與輸電線L1相同的并聯(lián)輸電線，表1-1輸入文件中只要再增補一行與第四行相同的數據即可。另外，需要指出的是輸入文件對每行數據的先后次序無限制。
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