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第1章 电力系统概述 1

1.1 电力系统基本概念 1

1.1.1 电力系统的组成 1

1.1.2 电力系统的运行特点 2

1.1.3 电力系统设计的基本要求 2

1.1.4 本课程学习内容简介 3

1.2 电力系统的主要电源 3

1.2.1 火力发电厂 3

1.2.2 水力发电厂 4

1.2.3 核电站 5

1.2.4 风力发电 6

1.2.5 太阳能发电 7

1.3 电力网 8

1.3.1 额定电压与额定频率 8

1.3.2 输电网与配电网 10

1.3.3 电力系统中性点接地方式 10

1.4 电力系统的负荷 10

1.4.1 负荷的分类 11

1.4.2 负荷曲线 12

1.5 电力系统的发展概况 13

1.5.1 电力系统的发展简史 13

1.5.2 我国的电力系统 14

1.5.3 电力系统的发展前景 15

小结 16

习题 17

第2章 电力系统元件等效电路和参数 20

2.1 电力线路等效电路及其参数 20

2.1.1 电力线路的分类和结构 20

2.1.2 单位长度电力线路的等效电路及参数 21

2.1.3 电力线路的等效电路 24

2.2 变压器等效电路及其参数 26

2.2.1 双绕组变压器等效电路和参数 26

2.2.2 三绕组变压器等效电路和参数 29

2.2.3 自耦变压器等效电路和参数 32

2.3 同步发电机等效电路及参数 32

2.3.1 理想同步发电机的基本概念 32

2.3.2 同步发电机稳态运行时的参数和等效电路 33

2.4 电力系统负荷模型 34

2.4.1 负荷用功率表示 34

2.4.2 负荷用复阻抗表示 35

2.5 电力系统的等效电路 35

2.5.1 有名制表示的等效电路 35

2.5.2 标幺制 38

2.5.3 标幺制表示的等效电路 39

2.5.4 近似估算时标幺制表示的等效电路 42

小结 43

习题 44

第3章 简单电力系统潮流分析 47

3.1 电力线路分析 47

3.1.1 电力线路的电压降落 47

3.1.2 电力线路的功率损耗 50

3.2 变压器分析 51

3.2.1 变压器的电压降落与功率损耗 51

3.2.2 运算功率和运算负荷 51

3.3 简单开式网络的潮流计算 52

3.3.1 已知同端电压和功率时的潮流计算 52

3.3.2 已知首端电压和末端功率的潮流计算 53

3.4 简单闭式网络的潮流计算 58

3.4.1 两端供电网络的潮流计算 58

3.4.2 简单环形网络的潮流计算 59

3.5 电力网的电能损耗估算 62

3.5.1 电力线路中的电能损耗估算 62

3.5.2 变压器中的电能损耗 64

3.5.3 电力网的网损率 66

小结 66

习题 66

第4章 复杂电力系统潮流计算 69

4.1 电力网络的数学模型 69

4.1.1 节点电压方程的建立 69

4.1.2 节点导纳矩阵及其修正 71

4.1.3 变压器电压比改变时导纳矩阵的修正 73

4.2 功率方程和节点分类 75

4.2.1 功率方程 75

4.2.2 节点分类 77

4.2.3 潮流计算的约束条件 78

4.3 牛顿-拉夫逊法潮流计算 78

4.3.1 牛顿-拉夫逊法的基本原理 78

4.3.2 潮流计算的修正方程 80

4.3.3 牛顿-拉夫逊潮流计算步骤 82

4.4 P-Q分解法潮流计算 84

4.4.1 P-Q分解法的简化过程 84

4.4.2 P-Q分解法潮流计算步骤 86

4.5 Matlab在电力系统潮流分析中的应用举例 88

小结 91

习题 91

第5章 电力系统功率平衡与控制 94

5.1 电力系统中有功功率平衡与频率变化 94

5.2 有功功率的电源与负荷 95

5.2.1 有功功率负荷及其变化 95

5.2.2 有功功率电源的备用 95

5.2.3 各类发电厂的合理组合 96

5.3 电力系统的有功功率平衡 97

5.3.1 电力系统的有功功率-频率静态特性 97

5.3.2 电力系统的频率调整 99

5.4 电力系统中无功功率的平衡 104

5.4.1 无功功率负荷和无功功率损耗 105

5.4.2 无功功率电源 105

5.4.3 无功功率与电压的关系 108

5.5 电力系统的电压控制 109

5.5.1 中枢点的电压管理 109

5.5.2 电压调整的基本原理 110

5.5.3 电压调整措施 110

小结 120

习题 120

第6章 电力系统三相短路故障分析 124

6.1 电力系统故障概述 124

6.1.1 电力系统故障原因及分类 124

6.1.2 短路计算的简化 125

6.2 无限大容量电源供电的电力系统三相短路 125

6.2.1 无限大容量电源的概念 125

6.2.2 无限大容量电源供电的三相短路电流分析 126

6.2.3 短路冲击电流 129

6.2.4 短路电流的最大有效值和短路功率 130

6.3 电力系统三相短路的实用计算 133

6.3.1 确定系统各元件的次暂态参数 133

6.3.2 起始次暂态电流I″的计算 136

6.3.3 非无限大电源供电的电力系统三相短路时的冲击电流 137

6.3.4 电力系统三相短路分析举例 138

6.4 应用运算曲线求任意时刻的短路电流 142

6.4.1 运算曲线的制订 142

6.4.2 运算曲线的应用 143

6.4.3 电流分布系数和转移阻抗 146

6.5 三相短路起始暂态电流的计算机算法 146

小结 149

习题 150

第7章 电力系统不对称运行分析方法——对称分量法 153

7.1 对称分量法及其应用 153

7.1.1 对称分量法 153

7.1.2 对称分量法在不对称短路计算中的应用 155

7.2 同步发电机的各序参数 157

7.3 变压器的各序参数和等效电路 157

7.3.1 普通变压器的各序参数 157

7.3.2 变压器等效电路与外电路的连接 159

7.3.3 中性点有接地阻抗时变压器的零序等效电路 160

7.4 电力线路的各序参数和等效电路 161

7.5 异步电动机和综合负荷各序参数和等效电路 161

7.6 电力系统故障运行的等效电路 162

小结 168

习题 168

第8章 电力系统不对称故障分析 172

8.1 简单不对称短路的分析与计算 172

8.1.1 单相接地短路 173

8.1.2 两相短路 177

8.1.3 两相接地短路 179

8.1.4 正序等效定则 183

8.2 简单不对称短路时非故障处的电压和电流计算 186

8.2.1 计算序电压和序电流的分布 186

8.2.2 序电压和序电流经变压器后的相位变换 187

8.2.3 非故障点电压和电流计算举例 188

8.3 电力系统非全相运行的分析 190

8.3.1 单相断线故障 191

8.3.2 两相断线故障 192

8.4 不对称短路时运算曲线的应用 193

8.5 不对称短路计算机辅助分析 193

小结 195

习题 195

第9章 电力系统稳定性分析 199

9.1 电力系统稳定性概述 199

9.2 电力系统的静态稳定 200

9.2.1 静态稳定的基本概念 200

9.2.2 静态稳定实用判据 202

9.2.3 励磁调节对静态稳定性的影响 204

9.2.4 静态稳定的分析方法 205

9.3 电力系统的暂态稳定 205

9.3.1 暂态稳定的基本概念 205

9.3.2 简单电力系统暂态稳定的分析 207

9.3.3 等面积定则 209

9.3.4 极限切除角 210

9.4 提高电力系统稳定性的措施 212

9.4.1 提高稳定性的一般原则 212

9.4.2 改善电力系统元件的特性和参数 213

9.4.3 改善电力系统运行条件和参数 215

9.4.4 防止系统失去稳定的措施 216

小结 217

习题 218

附录A Matlab程序 221

附录B 短路电流运算曲线 228

参考文献 233