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第一篇 电力系统稳态分析 1

第1章 电力系统的基本概念 1

1.1电力系统概述 2

1.1.1电力系统的组成 2

1.1.2电力系统运行特点 3

1.1.3电力系统运行的基本要求 3

1.2电力系统的电压和频率 4

1.3电力系统的接线方式 6

小结 8

习题 8

第2章 电力系统各元件的数学模型 10

2.1变压器参数及数学模型 11

2.1.1变压器的等值电路 11

2.1.2双绕组变压器的参数计算 11

2.1.3三绕组变压器的参数计算 13

2.1.4自耦变压器的参数计算 14

2.1.5变压器的∏型等值电路 14

2.2电力线路参数及数学模型 17

2.2.1电力线路的物理现象及电气参数 18

2.2.2电力线路的等值电路 23

2.3综合负荷特性及模型 26

2.3.1综合负荷特性 26

2.3.2综合负荷模型 26

2.4标幺制及电力系统的等值电路 28

2.4.1标幺制 28

2.4.2电力网中各元器件参数标幺值的计算及等值电路 30

小结 33

习题 34

第3章 简单电力网络的计算与分析 35

3.1电力线路和变压器的电压降落、功率损耗计算和分析 36

3.1.1电力线路的电压降落和功率损耗 36

3.1.2变压器的电压降落和功率损耗 41

3.1.3运算负荷和运算功率 44

3.2开式网络的电压和功率的分布计算 45

3.2.1线路上有几个负荷时电压和功率的分布计算 45

3.2.2两级电压的开式网络计算 48

3.3闭式网络的电压和功率的分布计算 50

3.3.1两端供电网络的功率分布计算 50

3.3.2闭式网络的电压降落计算 54

3.3.3多个电压等级的闭式网络功率分布计算 55

3.3.4闭式网络中潮流控制 57

3.4电力网络的简化方法 59

小结 63

习题 63

第4章 电力网络的数学模型 66

4.1基本概念 67

4.1.1节点电压方程及回路电流方程 67

4.1.2变压器及多级电压电力网络的等值电路 69

4.2节点导纳矩阵 72

4.2.1节点导纳矩阵的物理意义及特点 72

4.2.2节点导纳矩阵的计算 74

4.3节点阻抗矩阵 76

4.3.1节点阻抗矩阵的物理意义及特点 77

4.3.2利用节点导纳矩阵求节点阻抗矩阵 78

4.3.3用支路追加法求阻抗矩阵 79

4.4网络变换与节点编号优化 86

4.4.1用高斯消去法求解网络方程 86

4.4.2利用高斯消去法简化网络 88

4.4.3节点编号优化 89

小结 90

习题 90

第5章 电力系统的潮流计算 92

5.1潮流计算的数学模型 93

5.1.1潮流计算的定解条件 93

5.1.2潮流计算的约束条件 94

5.2牛顿-拉夫逊法潮流计算 95

5.2.1牛顿-拉夫逊法的基本原理 95

5.2.2节点电压用直角坐标表示时的牛顿-拉夫逊法潮流计算 97

5.2.3节点电压用极坐标表示时的牛顿-拉夫逊法潮流计算 104

5.3P-Q分解法潮流计算 106

小结 111

习题 111

第6章 电力系统的有功功率和频率调整 113

6.1电力系统的有功功率的平衡 114

6.1.1有功功率负荷的变动和调整控制 114

6.1.2有功功率负荷曲线的预计 114

6.1.3有功功率电源和备用容量 115

6.2电力系统中有功功率的最优分配 116

6.2.1各类发电厂的运行特点和合理组合 116

6.2.2最优分配负荷时的目标函数和约束条件 119

6.3电力系统的频率特性 125

6.3.1电力系统负荷的有功功率-频率静态特性 125

6.3.2发电机组的有功功率-频率静态特性 126

6.4电力系统的频率调整 128

6.4.1频率调整的必要性 128

6.4.2频率的一次调整 129

6.4.3频率的二次调整 132

6.4.4互联系统的频率调整 133

6.4.5主调频厂的选择 135

小结 136

习题 137

第7章 电力系统无功功率和电压调整 139

7.1电力系统的无功功率平衡 140

7.1.1无功功率负荷和无功功率损耗 140

7.1.2无功功率电源 141

7.1.3无功功率平衡 145

7.1.4无功功率平衡和电压水平的关系 145

7.2电压调整的基本概念 148

7.2.1允许电压偏移 148

7.2.2中枢点电压管理 149

7.3电力系统的电压调整 151

7.3.1电压调整的基本原理 151

7.3.2发电机调压 152

7.3.3改变变压器变比调压 153

7.3.4利用无功功率补偿调压 154

7.3.5线路串联补偿电容器调压 157

7.4各种调压措施的比较和应用 158

小结 159

习题 159

第二篇 电力系统电磁暂态过程分析 161

第8章 同步发电机的数学模型 161

8.1基本前提 162

8.2同步发电机的原始方程 162

8.3d、q、0坐标系统的同步发电机方程 165

8.4标幺制表示的派克方程 170

8.5同步发电机的对称稳态运行 171

小结 175

习题 175

第9章 电力系统三相短路的暂态过程 176

9.1短路的基本概念 177

9.1.1短路的原因 177

9.1.2短路的类型 177

9.1.3短路故障的危害 177

9.1.4短路计算的内容和目的 178

9.2无限大功率电源供电的三相短路电流分析 178

9.2.1暂态过程分析 178

9.2.2短路冲击电流 180

9.2.3短路电流的有效值 181

9.2.4短路功率 181

9.3无阻尼绕组同步发电机突然三相短路的分析 183

9.3.1突然短路暂态过程的特点 183

9.3.2无阻尼绕组同步发电机突然三相短路的物理分析 183

9.4无阻尼绕组同步发电机三相短路电流的计算 186

9.4.1空载情况下突然三相短路分析 186

9.4.2负载情况下突然三相短路分析 191

9.5有阻尼绕组同步发电机三相短路电流的计算 194

小结 200

习题 200

第10章 电力系统三相短路电流的实用计算 203

10.1短路电流计算的基本原理和方法 204

10.1.1利用节点阻抗矩阵的计算方法 204

10.1.2利用节点导纳矩阵的计算方法 205

10.1.3转移阻抗和分布系数的计算 206

10.2短路电流交流分量初始值计算 207

10.2.1计算条件和假设 207

10.2.2简单系统的I″和im计算 209

10.2.3复杂系统的计算 213

10.3短路电流计算曲线及其应用 214

10.3.1计算曲线的概念 215

10.3.2计算曲线的制定 215

10.3.3计算曲线的应用 216

小结 219

习题 219

第11章 对称分量法及电力系统元件的各序阻抗 221

11.1对称分量法在不对称短路计算中的应用 222

11.1.1对称分量法 222

11.1.2利用对称分量法计算短路点的电压和电流 223

11.2同步发电机的序电抗 226

11.2.1同步发电机的负序电抗 226

11.2.2同步发电机的零序电抗 226

11.3变压器的零序电抗及其等值电路 227

11.3.1双绕组变压器 227

11.3.2三绕组变压器 230

11.3.3自耦变压器 231

11.4输电线路的零序阻抗及等值电路 233

11.4.1“导线-大地”回路的自阻抗和互阻抗 233

11.4.2三相输电线路的零序阻抗 235

11.4.3平行架设的双回路输电线路的零序阻抗及等值电路 236

11.4.4架空地线对输电线路的零序阻抗及等值电路的影响 237

11.5综合负荷的序阻抗 239

11.6电力系统的序网络 240

11.6.1正序网络 240

11.6.2负序网络 240

11.6.3零序网络 240

小结 243

习题 244

第12章 电力系统不对称故障的分析和计算 245

12.1简单不对称短路的分析 246

12.1.1单相接地故障 246

12.1.2两相短路接地 247

12.1.3两相短路 250

12.1.4正序等效定则的应用 251

12.1.5非故障处电流和电压的计算 253

12.2电压和电流对称分量经变压器后的相位变换 253

12.3非全相断线的分析计算 256

12.3.1单相断线 256

12.3.2两相断开 258

12.4简单不对称故障的计算通式 260

12.4.1各序网络的电压方程式 260

12.4.2不对称故障处各序电流方程 262

小结 263

习题 264

第三篇 电力系统机电暂态过程分析 267

第13章 电力系统稳定性的基本概念 267

13.1概述 268

13.2功角及功角稳定 268

13.3静态稳定的初步概念 270

13.4暂态稳定的初步概念 271

13.5负荷稳定的概念 273

小结 274

习题 275

第14章 同步发电机组的机电模型 276

14.1同步发电机组转子运动方程 277

14.1.1转子运动方程 277

14.1.2用标幺值表示的转子运动方程 278

14.1.3惯性时间常数的意义 279

14.2同步发电机的电磁功率特性 280

14.2.1简单电力系统中发电机的电磁功率特性 280

14.2.2复杂电力系统中发电机电磁功率特性 284

14.2.3电势变化过程及自动调节励磁系统对功率特性的影响 285

14.3原动机的机械转矩和机械功率 286

小结 287

习题 287

第15章 电力系统静态稳定 289

15.1静态稳定分析的基本方法 290

15.1.1实用判据 290

15.1.2应用小干扰法分析系统静态稳定性的基本原理 290

15.1.3简单电力系统的静态稳定 292

15.2自动励磁调节系统对静态稳定的影响 297

15.2.1按电压偏差的比例调节励磁 298

15.2.2励磁调节器的改进 301

15.2.3调节励磁对静态稳定影响的综述 301

15.3多机电力系统静态稳定的简化分析 302

15.4提高电力系统静态稳定性的措施 303

小结 306

习题 306

第16章 电力系统的暂态稳定 308

16.1电力系统暂态稳定问题概述 309

16.2简单电力系统暂态稳定性 310

16.2.1物理过程 310

16.2.2等面积定则和极限切除角 313

16.2.3发电机转子运动方程的求解 317

16.2.4自动调节系统对暂态稳定性的影响简介 321

16.3复杂电力系统稳定的基本概念 322

16.3.1大扰动后各发电机转子运动的特点 322

16.3.2复杂电力系统暂态稳定计算的原理 322

16.4提高电力系统暂态稳定性的措施 326

16.4.1故障的快速切除和自动重合闸装置的应用 326

16.4.2提高发电机输出的电磁功率 327

16.4.3减少原动机输出的机械功率 329

16.4.4系统失去稳定后的措施 330

小结 332

习题 332

附录 短路电流计算曲线 334

参考文献 338