中国电气工程大典 第8卷 电力系统工程PDF电子书下载

第1篇 电力系统规划 1

第1章 绪论 3

1 电力系统规划设计的主要内容 3

1.1 电力系统规划按规划时段划分 3

1.2 电力系统规划设计按地区划分 4

1.3 电力系统规划设计按具体工作内容划分 4

2 电力系统规划设计的主要原则 4

2.1 电力系统规划设计必须严格执行国家各相关法规、政策 4

2.2 电力系统规划设计要符合国家国民经济与社会发展战略需求 4

2.3 电力系统规划设计应满足供电可靠性、灵活性和经济性的要求 4

2.4 电力系统规划设计应实行动态管理 4

第2章 我国电网发展现状（2005年有关数据） 5

1 东北电网 5

2 华北电网 5

3 西北电网 6

4 华中电网 6

5 华东电网 6

6 南方电网 7

第3章 我国能源资源概况 8

1 能源资源现状分析 8

2 煤炭资源储量分析 8

3 石油资源储量分析 9

4 天然气资源储量分析 9

5 水资源储量分析 9

6 新能源及可再生能源资源分析 10

6.1 核能 10

6.2 太阳能 10

6.3 风能 10

6.4 地热能 11

6.5 海洋能 11

6.6 生物能 11

第4章 电力系统负荷预测 12

1 电力负荷的分类 12

2 电力系统负荷预测方法 12

2.1 需电量的预测方法 12

2.2 最大负荷值预测方法 13

3 电力系统负荷曲线 13

3.1 电力负荷曲线的分类 13

3.2 电力负荷曲线的特性指标 14

3.3 电力负荷曲线编制 14

第5章 电源规划 15

1 动力资源开发及利用 15

1.1 能源需求预测 15

1.2 能源供应分析 15

1.3 煤炭、电力、运输综合平衡 15

2 电源规划准则 15

2.1 电源规划可靠性 15

2.2 可靠性指标 15

3 发电系统总容量的确定 16

4 电源结构及布局 16

4.1 电源结构及运行特性 16

4.2 电源结构选择原则 16

4.3 电源布局原则 17

5 电力电量平衡计算 17

5.1 电力平衡中容量组成 17

5.2 电力电量平衡的一般要求 17

5.3 电力、电量平衡代表年、月的选择 18

5.4 电力平衡 18

5.5 电量平衡 19

6 调峰平衡 20

6.1 电力系统调峰 20

6.2 电力系统调峰平衡 20

7 电厂建厂条件调查 21

7.1 水电厂的建厂条件 21

7.2 火电厂的建厂条件 21

7.3 核电厂的建厂条件 21

7.4 新能源电厂的建厂条件 21

8 电源建设方案优化 21

8.1 电源优化数学模型 21

8.2 常规设计方法 22

第6章 电网规划设计 23

1 电网规划设计原则 23

2 电网规划安全稳定标准 23

2.1 电力系统的静态稳定储备标准 23

2.2 电力系统承受大扰动能力的安全稳定标准 24

3 电压等级的选择 24

3.1 电压等级选择的原则 24

3.2 交流电网电压等级选择 24

4 交流线路输电能力及导线截面选择 25

4.1 自然功率 25

4.2 经济输电容量 25

4.3 按导线允许持续发热条件确定输送能力 26

4.4 超高压远距离输电线路的暂态稳定极限的传输能力 26

4.5 导线截面选择 27

5 电力网结构 27

6 变电站布局、规模 27

6.1 变电站布局原则 27

6.2　变电站规模 28

7 主网架规划 28

7.1 大型电源送出输电系统规划 28

7.2 受端系统规划 28

7.3 联网规划 28

8 电源接入系统设计 29

8.1 发电系统接入系统的主要原则 30

8.2 发电厂接入系统的电压等级 30

8.3 发电厂与系统连接的网络方案 30

8.4 电源接入系统的安全标准 30

9 无功规划 30

9.1 无功功率平衡原则 30

9.2 无功负荷、无功电源及其运行特性 31

9.3 无功补偿设备的选型 31

9.4 无功补偿容量配置 32

10 电网规划设计方法 32

11 高压直流输电 32

11.1 直流输电的优势 32

11.2 直流输电的形式 32

11.3 直流输电电压等级选择 33

11.4 换流站无功平衡与无功补偿 33

11.5 直流输电换流变压器选择 34

11.6 直流输电线路导线截面选择 34

第7章 主要电气计算 35

1 潮流计算 35

2 稳定计算 35

2.1 运行方式选取 35

2.2 静态稳定计算 35

2.3 暂态稳定计算 35

2.4 动态稳定计算 36

2.5 提高稳定极限的措施 36

3 短路电流计算 37

3.1 计算的假定条件 37

3.2 短路电流计算 37

3.3 限制短路电流的措施 37

4 调相调压计算 37

4.1 电网电压标准 37

4.2 电网无功补偿原则 37

5 工频过电压计算 38

5.1 过电压标准 38

5.2 运行方式及故障型式 38

6 谐振过电压计算 38

6.1 发电机自励磁 38

6.2 带高压并联电抗器线路的谐振过电压 38

6.3 变压器铁磁谐振过电压 38

6.4 220kV及以下系统谐振过电压 38

7 潜供电流计算 39

8 操作过电压计算 39

8.1 线路合闸和重合闸过电压 39

8.2 空载线路分闸过电压 39

8.3 线路非对称故障分闸和振荡解列过电压 39

8.4 隔离开关操作空载母线的过电压 39

8.5 操作并联电容器的过电压 39

8.6 操作空载变压器和并联电抗器等的过电压 40

8.7 开断高压感应电动机的过电压 40

8.8 66kV及以下系统单相间歇性电弧接地故障时的过电压 40

第8章 电源电网项目建设管理 41

1 火电项目建设前期工作 41

1.1 初步可行性研究 41

1.2　可行性研究 41

2 火电厂厂址选择 41

2.1 火电厂厂址选择的工作程序 41

2.2 火电厂厂址选择的基本原则 41

3 水电项目建设前期工作 42

3.1 河流水电规划 42

3.2　可行性研究 42

4 电网项目建设前期工作 42

4.1 电网项目可行性研究 42

4.2 变电站（换流站）站址选择 42

4.3　线路路径选择 43

第9章 电网二次系统规划 44

1 电网二次系统规划的主要内容 44

2 电网二次系统规划的原则 44

3 电力系统通信规划 44

3.1 网络需求分析与预测 45

3.2 技术体制 46

3.3 传输网规划 46

3.4 数据网规划 46

3.5 交换网规划 46

3.6 业务系统规划 46

4 调度自动化及电力市场运营系统规划 47

4.1 能量管理系统（EMS）／电网动态监视和预警系统规划、调度员培训仿真系统规划 47

4.2 水调自动化系统、雷电定位监测系统、调度管理信息系统规划 48

4.3 电力市场运营系统规划 48

4.4 综合数据平台与网络规划 48

4.5 厂站自动化规划 49

4.6 安全防护、冗灾备份系统规划 49

5 继电保护规划 50

5.1 继电保护规划 50

5.2 保护及故障信息管理系统 50

5.3 直流控制保护 50

5.4 通道及接口要求 50

6 安全稳定控制系统规划 50

6.1 电网安全稳定对控制系统的要求 50

6.2 电网稳定计算和分析 50

6.3 安全稳定控制系统方案 51

6.4 在线预决策系统规划 51

6.5 电力系统解列及黑启动 51

7 信息系统规划 52

7.1 信息平台建设规划 52

7.2 业务系统规划 52

7.3 数据中心（仓库）及决策支持系统规划 52

第10章 经济比较方法 54

1 经济比较的概念和意义 54

2 经济比较评价的原则 54

3 经济评价的主要内容 54

4 财务评价与国民经济评价的差别 54

5 最小费用法 54

5.1 费用现值比较法 54

5.2 计算期不同的现值费用比较法 55

5.3 年费用比较法 55

6 净现值法 55

7 内部收益率法和差额投资内部收益率法 55

7.1 内部收益率法 55

7.2 差额投资内部收益率法 55

8 折返年限法及相关计算法 55

9 财务评价方法简介 56

9.1 财务内部收益率（FIRR） 56

9.2 投资回收期 56

9.3 固定资产投资借款偿还期Pd 56

10 国民经济评价方法简介 56

10.1 经济内部收益率 56

10.2　经济净现值 56

10.3 经济净现值率 56

参考文献 57

第2篇 远距离大容量交流输电系统 59

第1章 概述 61

1 必要性及前景 61

2 国外远距离大容量交流输电情况 61

2.1 美国远距离大容量交流输电工程实例 61

2.2 加拿大远距离大容量交流输电工程实例 61

2.3 巴西远距离大容量交流输电工程实例 62

2.4 苏联的1150kV交流输电线路 62

2.5 日本的1000kV线路 62

第2章 超高压及特高压交流输电系统特性 64

1 超高压及特高压交流输电线路参数及特性 64

2 超高压及特高压交流输电线路理论传输能力 66

2.1 线路热稳定输电能力 66

2.2 线路静态稳定输电能力 66

2.3 线路受暂态稳定和动态稳定限制输电能力 67

3 超高压及特高压交流输电系统稳定特性 68

3.1 远距离大容量输电系统暂态稳定特性 68

3.2 远距离大容量输电系统动态稳定特性 69

第3章 超高压及特高压交流输电系统无功电压控制问题 71

1 远距离大容量输电系统无功特性 71

1.1 充电电容 71

1.2 线路自然功率 71

1.3 输电系统的无功损耗 71

1.4 输电系统的电压降 72

2 超高压及特高压交流输电系统无功电压控制问题 72

2.1 发电机调节端电压 72

2.2 变压器调节分接头 72

2.3 安装低压无功补偿设备 73

2.4 远距离大容量输电系统无功电压控制问题 73

3 改善超高压及特高压交流输电系统无功电压问题的措施 73

3.1 可控高压并联电抗器 73

3.2 串联补偿设备 74

第4章 提高超高压及特高压交流输电系统输电能力的措施 75

1 自动重合闸 75

2 紧凑型线路 75

3 串补及可控串补 76

3.1 固定串补原理及作用 76

3.2 可控串补原理及作用 76

3.3 串补的应用情况 77

4 动态无功补偿 78

4.1 动态无功补偿装置原理及作用 78

4.2 动态无功补偿的应用情况 79

5 其他FACTS技术 80

5.1 统一潮流控制器UPFC 80

5.2 静止同步串联补偿SSSC 81

5.3 转换静止补偿器CSC 81

6 改善系统动态稳定性的其他措施 82

6.1 配置电力系统稳定器PSS 82

6.2 直流输电附加控制 83

第5章 超高压及特高压交流输电系统工频过电压 84

1 工频过电压特性及其限制措施 84

1.1 产生工频过电压的主要原因 84

1.2 限制工频过电压的可能措施 86

2 超高压及特高压输电系统工频过电压 86

3 可控高压并联电抗器在限制工频过电压中的作用 87

4 串联电容补偿对工频过电压的影响 88

第6章 潜供电流及其恢复电压 89

1 潜供电流及其抑制措施 89

2 超高压及特高压输电系统的潜供电流及其恢复电压 91

2.1 常规固定高压并联电抗器线路的潜供电流和恢复电压 91

2.2 使用可控高压并联电抗器线路的潜供电流和恢复电压 91

2.3 无高压并联电抗器特高压短线路的潜供电流和恢复电压 91

3 串联电容补偿对潜供电流暂态过程影响 92

第7章 超高压及特高压交流输电系统操作过电压 93

1 操作过电压及限制措施 93

2 合闸操作过电压 94

2.1 合闸过电压产生的物理过程 94

2.2 仅采用MOA限制合闸过电压 94

2.3 使用MOA及控制合闸相角方式限制过电压 94

2.4 使用断路器合闸电阻及MOA限制合闸过电压 94

3 分闸（甩负荷）操作过电压 96

3.1 甩负荷操作过电压 96

3.2 清除接地故障转移过电压 97

第8章 固定串联补偿电容与可控高压并联电抗器 99

1 固定串联补偿电容 99

1.1 固定串补基本组成 99

1.2 固定串补保护 99

1.3 串联电容补偿系统中的特殊问题 100

2 可控并联电抗器 101

2.1 可控并联电抗器的基本原理 101

2.2 可控并联电抗器控制系统 102

2.3 可控并联电抗器本体保护 103

2.4 500kV可控并联电抗器控制策略研究 103

2.5 500kV可控并联电抗器的工程应用 103

2.6 国外可控并联电抗器的发展情况 104

参考文献 105

第3篇 高压直流输电系统 107

第1章 概述 109

1 高压直流输电的发展 109

1.1 国外直流输电的发展 109

1.2 中国直流输电的发展 109

2　技术特点 110

2.1 直流输电的优点 110

2.2 直流输电的缺点 111

3 应用场合及工程实例 111

3.1 应用场合 111

3.2 工程实例 112

4 发展趋势 113

4.1 特高压大功率直流输电 113

4.3 自换相电压源换流器的应用 113

4.3 超导直流输电 114

第2章 高压直流输电系统构成 115

1 两端直流输电系统 115

1.1 单极系统 116

1.2 双极系统 116

1.3 背靠背直流系统 117

2 多端直流输电系统 117

第3章 换流站主接线及主要设备 119

1 换流站主接线 119

1.1 换流阀组接线 119

1.2 换流变压器与换流阀的连接 119

1.3 交流滤波器接入系统的方式 120

1.4 直流开关场接线 120

1.5 换流站特殊接线方式 121

2 换流站主要设备 121

2.1 换流阀 121

2.2　换流变压器 124

2.3 直流电抗器 125

2.4 其他设备 125

第4章 直流输电换流技术 126

1 概述 126

2 6脉动换流器 126

2.1 6脉动整流器工作原理 126

2.2 6脉动逆变器工作原理 127

3 12脉动换流器 128

4 直流输电稳态计算常用公式 128

4.1 换流站极对中性母线电压（Ud） 128

4.2 直流电流（Id） 128

4.3　直流功率（Pd） 128

4.4 直流回路电压降（△Ud） 128

4.5 直流回路损耗（△Pd） 128

4.6 换流站消耗的无功功率（Qc） 129

4.7 换流站和交流系统交换的无功功率（Qs） 129

4.8 换流站的功率因数（cos？） 129

4.9 换流器的换相角（μ） 129

4.10 换流器交流侧电流（Ia） 129

4.11 换流变压器的视在功率（S） 129

第5章 换流站产生的谐波及滤波措施 130

1 换流站交流侧谐波 130

1.1 特征谐波 130

1.2 非特征谐波 130

1.3　其他谐波源 130

2 换流站直流侧谐波 131

2.1 特征谐波 131

2.2　非特征谐波 131

3 交流侧滤波器 131

3.1 滤波系统性能要求 131

3.2 滤波系统构成 132

3.3 无功补偿与交流侧滤波的关系和协调 132

3.4 交流滤波技术的发展 133

4 直流侧滤波器 133

4.1 直流侧谐波的危害 133

4.2 滤波系统的性能要求 133

4.3 滤波系统构成 134

4.4 直流滤波器型式 135

4.5 直流有源滤波器 135

第6章 换流站消耗的无功及无功补偿 136

1 换流站消耗的无功功率 136

1.1 电网换相换流器的无功功率特性 136

1.2 无功消耗的工程计算方法 136

2 换流站的无功补偿 136

2.1 交流系统的无功支持能力和无功需求 137

2.2 无功补偿设备的类型 137

2.3 无功补偿设备容量的确定 137

2.4 无功补偿设备的分组 138

第7章 直流输电系统的控制保护 139

1 控制系统 139

1.1 控制系统的配置要求 139

1.2 换流器触发相位控制 139

1.3 直流系统基本控制原理 139

1.4 换流器基本控制方式及其配置 140

1.5 直流输电控制系统功能 142

2 保护系统 142

2.1 直流输电系统的故障形态 142

2.2 直流输电工程的保护系统 144

3 控制保护系统实例 145

第8章 直流输电系统稳态运行特性 147

1 额定运行方式 147

1.1 额定直流功率 147

1.2 额定直流电流 147

1.3 额定直流电压 147

2　最小输送功率 147

3 降压运行方式 148

4 功率反送方式 148

4.1 正常潮流反转 149

4.2 紧急潮流反转 149

5 双极对称和不对称运行方式 149

5.1 双极对称运行方式 149

5.2 双极不对称运行方式 150

6 有功功率及无功功率控制方式 150

6.1 有功功率控制方式 150

6.2 无功功率控制方式 151

7 过负荷能力 151

7.1 连续过负荷 151

7.2 短期过负荷 151

7.3　暂时过负荷 151

7.4 影响过负荷的因素 152

8 直流输电系统损耗 152

8.1 换流站损耗 152

8.2 直流输电线路损耗 153

8.3 接地极系统损耗 153

第9章 交、直流混合系统运行特性 154

1 交流系统故障对直流系统的影响 154

1.1 交流系统阻抗 154

1.2 故障期间的传输功率 154

1.3 故障清除后的系统恢复 154

1.4 故障期间和故障后恢复期间的无功消耗 154

1.5 交流故障引起的甩负荷 154

1.6 无功功率设备的投切 154

1.7 故障期间谐波电压和电流的影响 155

1.8 运行控制方式转换 155

1.9 直流功率调制及紧急功率减小 155

2 直流系统故障对交流系统的影响 155

2.1 换流站内交流滤波器、无功设备及交流母线故障 155

2.2 换流单元故障 155

2.3 直流电抗器、直流滤波器及其他直流设备故障 155

2.4 直流线路故障 156

2.5 接地极线路故障 156

2.6 金属回线线路故障 156

3 直流输电受端为弱交流系统的特点 156

3.1 动态过电压 156

3.2 电压稳定性 156

3.3 谐波谐振 156

3.4 电压闪变 157

3.5 直流控制方式 157

4 直流多落点交流系统的特点 157

4.1 多落点直流有效短路比及有效惯性常数 157

4.2 大扰动下交、直流系统的相互作用 158

4.3 小扰动下交、直流系统的相互作用 159

4.4 接地极入地电流的相互影响 159

5 利用直流输电改善交流系统的运行性能 159

5.1 利用直流系统的有功控制改善交流系统的潮流及频率 159

5.2 利用直流进行交流动态电压控制及协调无功源的相互作用 160

5.3 改善交流系统的稳定性 160

第10章 直流输电过电压保护及绝缘配合 162

1 直流输电系统的过电压 162

1.1 暂时过电压 162

1.2 操作过电压 162

1.3 雷电过电压 163

1.4 陡波过电压 163

2 过电压保护措施 163

2.1 阻尼装置 163

2.2 控制系统措施 163

2.3 保护间隙 164

2.4 避雷器 164

3 换流站的绝缘配合 164

3.1 避雷器配置 164

3.2 换流站主要设备的绝缘水平 165

4 换流站防雷保护 165

第11章 直流输电线路 167

1 直流输电架空线路 167

1.1 架空线路导线截面的选择 167

1.2 架空线路绝缘水平的确定 169

1.3 绝缘子选型及绝缘子片数的确定 170

1.4 铁塔设计原则及塔型分类 170

1.5 地线的选择 170

1.6 交、直流架空线路输送功率和损耗的粗略比较 171

2 直流电缆线路 172

2.1 直流电缆的应用场合 172

2.2 直流电缆的技术特点 172

2.3 直流电缆的种类和结构 173

3 直流接地极线路 173

3.1 接地极线路的绝缘水平 173

3.2 接地极线路的导线截面选择 173

3.3 接地极线路设计原则 174

3.4 接地极线路的杆塔 174

第12章 直流输电接地极 175

1 接地极的作用及类型 175

1.1 接地极的作用 175

1.2 接地极的类型 175

2 接地极的运行特性 175

2.1 电磁效应 175

2.2 热力效应 175

2.3 电化效应 175

3 对接地极极址的要求 175

4 对接地极材料的要求 176

5 接地极的设计原则 176

5.1 电力系统条件 176

5.2 设计寿命 176

5.3 最大允许跨步电压 177

5.4 最大允许温升 177

5.5 接地极基本参数 177

第13章 直流输电工程的现场调试 178

1 现场调试的要求及准备 178

1.1 预调试 178

1.2 分系统调试 178

1.3　站系统调试 178

1.4 端对端系统调试 178

2 现场调试的内容 179

2.1 预调试内容 179

2.2 分系统调试内容 179

2.3 站系统调试内容 180

2.4 端对端系统调试内容 180

3 现场调试总结 181

第14章 背靠背直流输电 182

1 背靠背直流输电的特点 182

1.1 主回路设计 182

1.2 背靠背换流站主接线 183

1.3 无功功率（或交流电压）控制 183

1.4 利用快速控制改善交流系统的运行性能 184

1.5 暂时过电压的限制 184

1.6 谐波的影响 184

2 背靠背直流输电的应用与发展 184

第15章 多端直流输电 186

1 应用场合及发展概况 186

1.1 意大利—科西嘉—撒丁岛三端直流输电 186

1.2 魁北克—新英格兰五端直流输电 186

1.3 新信浓三端背靠背直流输电 187

1.4 纳尔逊河直流输电 187

1.5 太平洋联络线直流输电 187

2 系统构成方式 188

2.1 基本接线方式 188

2.2 接线方式比较 188

3 控制保护 189

3.1 基本控制原则 189

3.2　控制模式 189

3.3 起停控制 191

3.4 潮流反转 191

3.5 基本保护原则 191

3.6 高压直流断路器的作用 192

第16章 特高压直流输电 193

1 特高压直流输电的现状 193

2 特高压直流输电的应用 194

3 特高压直流输电接线方式 194

4 特高压直流输电设备 195

4.1 换流阀 195

4.2　换流变压器 195

4.3 直流电抗器 196

4.4 直流滤波器 196

4.5　直流避雷器 196

4.6 直流绝缘子和套管 196

第17章 电压源换流器型直流输电 197

1 电压源换流器型直流输电的系统构成 197

2 脉宽调制电压源换流器工作原理 197

3 电压源换流器型直流输电的特点及应用场合 198

参考文献 200

第4篇 灵活交流输电系统 201

第1章 概论 203

1 现代输电系统面临的挑战 203

1.1 现代电力系统的主要特点 203

1.2 现代输电系统面临的挑战 203

2 传统输电控制方法的局限性 204

3 FACTS发展简史 204

3.1 背景条件 204

3.2 概念的提出和完善 205

3.3 FACTS发展史上的重要事件 205

4　FACTS及其控制器基本概念 205

4.1 FACTS基本概念 205

4.2 FACTS控制器的基本类型 205

4.3　FACTS技术的优越性 206

5 FACTS与HVDC的关系 208

第2章 并联型FACTS控制器 209

1 电力系统并联补偿概述 209

2 基于晶闸管的静止无功补偿器 210

2.1 晶闸管投切电容器（TSC） 210

2.2 晶闸管控制电抗器（TCR） 211

2.3 晶闸管投切电抗器（TSR） 213

2.4 组合式SVC 213

2.5　SVC的控制系统模型 214

2.6 国内外SVC工程应用概述 216

3 静止无功发生器（STATCOM） 216

3.1 STATCOM的基本运行原理 216

3.2 基于多重化变流器的STATCOM主电路结构 216

3.3 基于多电平变流器的STATCOM主电路结构 217

3.4　STATCOM的正序基波稳态模型 219

3.5　STATCOM的动态模型和动态无功控制器 219

3.6 国内外STATCOM应用工程概述及实例 220

4 综合并联无功补偿 221

5 并联储能系统 222

5.1 电池储能系统（BESS） 222

5.2 超导储能系统（SMES） 223

第3章 串联型FACTS控制器 224

1 串联补偿 224

1.1 基本概念 224

1.2 工作原理 224

1.3 作用 224

1.4 应用历史与现状 224

1.5 串联补偿设备的种类 225

2 电力电子器件控制或投切的串联电容器 225

2.1 GTO控制的串联电容器（GCSC） 225

2.2 晶闸管投切串联电容器（TSSC） 226

2.3 晶闸管可控串联补偿器（TCSC） 226

3 静止同步串联补偿器（SSSC） 231

3.1 基本概念 231

3.2 功角特性 231

3.3 U-I工作区和损耗特性 232

3.4 内环控制 232

3.5 串联型FACTS设备的系统级控制原理 232

3.6 SSSC与串联阻抗型FACTS设备的比较 233

4 串联型FACTS设备的次同步谐振特性 234

4.1 串联电容补偿引起次同步谐振的基本原理 234

4.2 串联型FACTS设备的次同步谐振特性分析 234

第4章 复合型FACTS控制器 235

1 静止电压／相角调节器 235

1.1 电压／相角调节的作用 235

1.2 移相器的类型 236

1.3 晶闸管控制的移相器的工作原理和控制方法 236

1.4 晶闸管投切的移相器的工作原理与控制方法 238

2 统一潮流控制器 239

2.1 统一潮流控制器的工作原理 239

2.2 UPFC对输电系统功率特性的影响 239

2.3 控制方法及其改善电力系统稳定性和传输能力的分析 240

2.4 UPFC工程实例 241

3 线间潮流控制器IPFC 242

4 多功能FACTS控制器 244

第5章 其他FACTS控制器 245

1 短路电流限制器 245

2 晶闸管控制的制动电阻 246

3 NGH次同步谐振阻尼器 247

第6章 FACTS技术应用 249

1 提高电力系统电压稳定性 249

1.1 并联补偿提高电力系统电压稳定性 249

1.2 串联补偿提高系统电压稳定性 249

2 提高电力系统暂态稳定性 250

2.1 并联补偿提高输电系统暂态稳定性 250

2.2 串联补偿提高输电系统暂态稳定性 251

3 提高潮流控制的灵活性 251

3.1 并联补偿提高功率输送能力 251

3.2 串联补偿与潮流控制 252

4 阻尼电力系统振荡 252

4.1 并联补偿阻尼电力系统振荡 252

4.2 串联补偿阻尼电力系统振荡 253

参考文献 254

第5篇 电力系统互联 257

第1章 互联电力系统的发展与规划 259

1 电力系统互联的发展过程 259

1.1 北美联合电力系统的发展过程 259

1.2 欧洲电力系统的发展过程 259

1.3 日本全国联网系统的发展过程 260

1.4 我国电网互联系统的发展过程 260

2 电力系统互联的发展趋势 260

3 电力系统互联的动因及联网效益 261

3.1 电力系统互联的动因 261

3.2 电力系统互联的技术经济效益 261

4 电力系统互联规划研究 261

4.1 电力系统互联规划研究内容 261

4.2 联网方案的影响因素 262

第2章 互联电力系统运行与管理 265

1 互联电力系统运行的基本条件 265

1.1 合理、坚强的网架结构 265

1.2 对受端电网的要求 265

1.3 对送端电网的要求 265

1.4 充足的有功及无功储备能力 266

1.5 灵活适当的调控能力 266

1.6 必要的二次系统和区域型安全稳定控制系统配置 266

2 互联电力系统的调度 266

2.1 联络线潮流确定原则 266

2.2 联络线潮流控制 266

2.3 备用容量管理 266

2.4 调峰调频管理 266

2.5 无功电压管理 267

2.6 故障隔离 267

2.7 继电保护及安全自动装置配置要求 267

2.8 联络线投退规定 267

3 互联电力系统的效益评估 267

3.1 西电东送效益的评估 267

3.2 南北互供效益的评估 268

3.3 联络线投资回收后的使用问题 268

4 互联电力系统运行准则 268

4.1 备用容量与运行结构 268

4.2 调度运行及运行方式 268

4.3 继电保护及安全自动装置 268

4.4 通信及调度自动化 269

5 直流互联的优点及技术问题 269

5.1 直流互联的优点 269

5.2 直流互联需考虑的技术问题 269

6 互联电力系统的安全运行 269

6.1 网间联络线的稳定控制问题 269

6.2 电网互联对网内稳定水平的影响问题 270

6.3 大型电源的接入系统问题 270

6.4 受端电网的电压稳定性问题 270

6.5 送端和中间电网的合理电网结构问题 270

6.6 互联电网区域间低频振荡及抑制措施问题 270

6.7 防止大面积停电的措施问题 270

6.8 频率及联络线交换功率计划的控制问题 270

6.9 继电保护及安全自动装置的配置问题 270

6.10 大区电网互联原则及联络线投退规定问题 270

6.11 大区互联电网安全稳定性评价方法问题 271

第3章 互联电力系统分析 272

1 互联电力系统的发展和主要特征 272

2 互联电力系统动态特性 273

2.1　交流弱联系跨区同步联网中存在的主要技术问题 274

2.2 直流联网中存在的主要技术问题 274

3 互联电力系统分析技术 275

3.1 非实时数字仿真 275

3.2 实时数字仿真 275

3.3 互联电网主要技术问题研究方法探讨 276

第4章 互联电力系统控制 286

1 概述 286

1.1 正常状态 286

1.2 预警状态 286

1.3 紧急状态 286

1.4 系统崩溃 286

1.5 恢复状态 287

2 互联电力系统的稳定控制技术 287

2.1 互联电力系统稳定控制的重要性 287

2.2 互联电力系统稳定控制措施 287

3 互联电力系统电压控制 288

3.1 互联电力系统电压控制的措施 288

3.2 发电机控制调压 289

3.3 控制变压器变比调压 289

3.4 利用无功功率补偿设备调压 289

3.5 利用串联电容器控制调压 289

3.6 电力系统电压控制措施的比较 289

3.7 基于全局模式的无功电压控制措施 289

3.8 无功电压优化控制 290

3.9　厂站侧无功电压控制 290

4 互联电力系统频率控制 290

4.1 电力系统频率和有功功率控制的意义 290

4.2 电力系统有功功率平衡 290

4.3 电力系统的频率控制 291

4.4 互联电力系统的频率控制 291

4.5 自动发电控制（AGC） 292

4.6 互联电力系统频率异常的控制 292

5 互联电力系统的联络线功率控制与保护 293

第5章 大型互联电力系统简介 294

1 中国互联电力系统 294

1.1 华北电网 294

1.2 东北电网 294

1.3 华中电网 294

1.4 华东电网 294

1.5 南方电网 294

1.6 西北电网 295

2 北美互联电力系统 295

2.1 美国东部系统 297

2.2 美国西部系统 298

3 西欧互联电力系统 299

3.1 法国电网 299

3.2 德国电网 299

3.3 意大利电网 300

4 俄罗斯统一电力系统 300

4.1 俄罗斯电力系统概述 300

4.2 同步电网基本情况（含独联体国家） 301

参考文献 302

第6篇 电力市场 303

第1章 绪论 305

1 电力系统发展和电力市场 305

1.1 电力系统和电力市场的发展动力 305

1.2 电力系统管理方式的改变 306

1.3　开放电力市场后电力行业不同环节面临的问题 306

2 国际电力市场介绍 307

2.1 英国 307

2.2 美国 307

2.3 北欧 308

2.4 澳大利亚 309

2.5 各国电力市场重构进程 309

3 电力市场的主要领域和技术、经济问题描述 309

3.1 电力市场结构和电力交易产品 309

3.2 电力市场分析方法 310

3.3 市场监管问题 312

4 电力市场发展和展望 313

第2章 电力市场基本理论 315

1 电力市场运行的理论基础 315

1.1 电力市场运行的经济学理论 315

1.2 电力系统运行数学优化理论 317

2 电力市场中的基本金融分析工具和定价机制 320

2.1 电力期货合同和远期合同 320

2.2 电力期权合同 320

2.3 双边合同／柜台交易（OTC）市场 321

2.4 现货市场 321

2.5 实时市场 321

2.6 金融市场 321

3 电力市场中的风险分析 321

3.1 电力市场中的风险 321

3.2 电力市场中的风险来源 321

3.3 电价波动及其风险 322

第3章 电力市场模型与计算方法 323

1 电力市场的分类模型、市场设计和技术系统结构 323

1.1 电力市场的分类模型 323

1.2 电力市场设计 323

1.3 电力市场运营系统结构 324

2 竞价交易、阻塞调度、可用输电容量的数学方法 324

2.1 竞价交易的数学方法 324

2.2 阻塞调度的数学方法 325

2.3 可用输电容量的数学方法 327

3 市场组成、交易模式、市场交易和结算过程 327

3.1 市场组成 327

3.2 交易模式 328

3.3 市场交易与结算过程 329

4 电源充裕度、输电规划与输电成本的回收 329

4.1 电源充裕度 329

4.2 输电规划与输电成本的回收 332

5 分层和分级电力市场的关系和协调 334

5.1 区域统一电力市场 334

5.2 区域共同电力市场 334

5.3 国家电力市场 336

6 电力市场中市场力的危害与对策 336

6.1 市场力与市场力的危害 336

6.2 防止市场力作用的策略 337

7 电力市场仿真系统 337

7.1 电力市场仿真系统的结构 337

7.2 电力市场仿真系统的应用实例 337

第4章 电厂运行优化与决策 338

1 电厂经济运行 338

2 市场需求和价格预测 338

2.1 负荷预测 338

2.2 电价预测 339

3 电厂报价决策方法 339

3.1 市场分析 339

3.2 电厂报价决策方法 339

3.3 电厂报价决策方法实例 340

4 报价决策系统 340

第5章 供用电市场 343

1 用电负荷及其分类 343

1.1 用电负荷 343

1.2 用电负荷的分类 343

2 供用电市场的分析预测 343

3 供电成本分析与电价 344

3.1 供电成本 344

3.2 供用电电价 344

4 供用电市场的运营管理模式 345

4.1 垄断经营模式 345

4.2 标尺竞争模式 345

4.3 配售分开模式 345

5　需求侧管理 345

5.1 实施需求侧管理的目的 345

5.2 需求侧管理技术措施 345

5.3 需求侧管理的市场实施方法 346

6 配电市场实例 346

第6章 电力市场监管和市场建设 347

1 电力市场的建设方案设计和分阶段实施 347

1.1 电力市场建设方案的设计 347

1.2 对电力市场建设的基本要求 347

1.3 电力市场建设方案的基本内容 347

1.4 电力市场建设的分阶段实施 348

2 对电力市场运营的监管任务和内容 348

3 监管模型、指标及其计算方法 349

3.1 远期和期货市场监管模型 350

3.2 现货市场监管模型 350

4 保证系统稳定发展的政策和管理措施 351

第7章 电力市场运营系统的功能要求与实例 352

1 电力市场运营系统的设计和技术要求 352

1.1 概述 352

1.2 功能及技术要求 352

1.3 技术特点及发展趋势 353

2 电力市场运营系统结构及功能 353

2.1 国内外发展综述 353

2.2 系统结构 353

2.3 系统功能 354

3 系统实例 355

3.1 总体功能架构 355

3.2 系统配置 355

3.3 应用软件功能 356

附录：中英文专业名词对照表 357

参考文献 358

第7篇 电力系统可靠性 359

第1章 概述 361

1 引言 361

2 基本概念 361

2.1 可靠性定义 361

2.2 充裕性和安全性 361

2.3 确定性和概率性分析 361

2.4 可靠性评估方法 362

2.5 统计评价和预测评估 362

2.6 可靠性价值 362

2.7 数据统计 362

2.8 相关学科 363

3 可靠性技术的适用范围 363

3.1 可靠性技术的一般应用范围 363

3.2 电力系统可靠性技术的应用领域 363

第2章 可靠性数学基础知识 364

1 概率分布及应用举例 364

1.1 一般可靠性函数 364

1.2 二项分布 364

1.3 泊松分布 365

1.4 正态分布 365

1.5 指数分布 365

2 系统模拟方法 366

2.1 框图法 366

2.2 马尔科夫随机过程模拟概念 368

3　统计推断概念 369

3.1 点估计 369

3.2 区间估计 369

3.3 示例 370

4 蒙特卡罗模拟概念 370

4.1 基本原理 370

4.2 模拟方法 370

第3章 电力系统可靠性评估 371

1 引言 371

2 元件失效模型 371

2.1 引言 371

2.2 元件的可靠性参数 371

2.3 元件的可靠性指标 371

2.4 独立停运模型 371

2.5 相关停运模型 372

3 电力系统可靠性评估指标 373

3.1 大电网可靠性的测度指标 373

3.2 配电网可靠性的测度指标 373

3.3 直流输电系统可靠性的测度指标 374

3.4 电站电气主接线系统可靠性的测度指标 374

4 电力系统可靠性评估模型 374

4.1 频率—持续时间法 374

4.2　状态枚举法 374

4.3 非序贯蒙特卡罗模拟法 375

4.4 序贯蒙特卡罗模拟法 375

5 可靠性评估的数据要求 376

5.1 大电网可靠性评估的数据要求 376

5.2 配电网可靠性评估的数据要求 376

5.3 直流输电系统可靠性评估的数据要求 376

5.4 电站电气主接线系统可靠性评估的数据要求 376

6 应用举例 377

6.1 发电系统容量停运表的计算算例 377

6.2 基于蒙特卡罗模拟的发电系统可靠性评估算例 377

6.3 输电系统可靠性评估示例 378

6.4 直流输电系统可靠性评估算例 379

6.5 配电网可靠性评估算例 380

6.6 电站电气主接线可靠性评估算例 381

第4章 电力系统可靠性统计评价 383

1 引言 383

2 元件可靠性统计评价 383

2.1 发电设备可靠性统计评价 383

2.2 输变电设施可靠性统计评价 384

2.3 配电系统元件可靠性评价 386

3 供电系统可靠性统计评价 386

3.1 供电可靠性统计对象和单位 386

3.2 供电系统停电性质 387

3.3 供电系统可靠性的主要评价指标 387

3.4 国内外统计数据举例 387

4 直流输电可靠性统计评价 388

4.1 直流输电可靠性统计评价范围 388

4.2 直流输电系统的状态 388

4.3 直流输电系统可靠性的主要评价指标 388

4.4 国内外统计数据举例 389

5 大电网可靠性统计评价 390

第5章 电力系统可靠性管理 391

1 引言 391

2 可靠性管理的工作内容 392

3 可靠性在电力生产管理中的应用 393

3.1 可靠性在发电生产中的应用 393

3.2 可靠性在输变电生产管理中的应用 393

3.3 可靠性在供电生产管理中的应用 393

3.4 可靠性在电力生产管理中的应用展望 394

4　可靠性准则 394

4.1 引言 394

4.2 电网可靠性准则举例 395

第6章 电力可靠性技术和管理的发展 396

1 可靠性和经济学 396

1.1 可靠性成本效益分析 396

1.2 电力系统可靠性优化 396

1.3 配电网开关优化配置 396

2 以可靠性为中心的维修 397

2.1 引言 397

2.2　定义和特点 397

2.3　维修方案比较 398

2.4 最低风险维修概念 398

2.5 示例 398

3 考虑老化失效的设备备用概率分析 399

3.1 引言 399

3.2 老化失效的影响 399

3.3 基于可靠性准则的设备备用分析概念 399

3.4 基于概率费用的设备备用分析概念 399

3.5 算例 400

4 基于可靠性的输电服务 400

4.1 市场环境下可靠性的新特点 400

4.2 基于可靠性的输电服务定价 400

5 运行风险概率评估 401

5.1 运行风险概率评估的特点及作用 402

5.2 运行风险概率评估的国内外研究现状 402

5.3 运行风险概率评估研究的重点 402

6 电网在线可靠性技术的应用及发展 403

6.1 电网可靠性信息系统 403

6.2 电网在线可靠性技术的发展 404

参考文献 405

第8篇 电力系统分析与仿真 407

第1章 绪论 409

1 电力系统分析 409

1.1 电力系统分析的内容 409

1.2 电力系统分析的理论和方法 409

2 电力系统仿真 410

2.1 电力系统仿真分类 410

2.2 电力系统仿真发展历史 411

3 电力系统分析和仿真工具 411

3.1 电力系统分析应用软件 411

3.2 网络分析仪 411

3.3 动态模拟 412

3.4 数模混合实时仿真装置 412

3.5 全数字实时仿真装置 412

4 电力系统分析和仿真的进一步发展 412

第2章 电力系统稳态分析 414

1 概述 414

2 电力网络的数学模型及求解方法 414

2.1 节点导纳矩阵 414

2.2 变压器及移相器的等值电路 415

2.3 节点阻抗矩阵 415

2.4 阻抗矩阵的形成 416

2.5 线性方程组的高斯消去法和因子表 417

2.6 稀疏技术和电力网络节点编号优化 418

3 电力系统潮流计算分析 418

3.1 潮流计算的数学模型 418

3.2 潮流计算的牛顿法 419

3.3 潮流计算的P-Q分解法 420

3.4 最优潮流的模型及算法 422

4　静态安全分析 424

4.1 静态安全分析的补偿法 424

4.2 静态安全分析的直流潮流法 424

4.3 静态安全分析的灵敏度法 425

第3章 电力系统机电暂态过程分析和仿真 427

1 概述 427

2 电力系统暂态稳定分析和仿真 427

2.1 暂态稳定分析的数学模型 427

2.2 逐步积分法的仿真计算 428

2.3 暂态能量函数法的稳定分析 428

2.4 直流输电系统暂态稳定分析数学模型 428

2.5 交直流电力系统暂态稳定仿真算例 430

3 电力系统小干扰稳定分析和仿真 432

3.1 小干扰稳定计算分析方法 432

3.2 直流输电系统小干扰稳定分析数学模型 433

3.3 交直流电力系统小干扰稳定计算分析算例 434

4 电力系统电压稳定分析和仿真 435

4.1 电压稳定的定义和分类 435

4.2 电压稳定分析方法 436

4.3 电压稳定分析和仿真算例 438

5　动态安全分析 439

5.1 动态安全分析的主要功能 439

5.2 对动态安全分析系统的要求 440

5.3 在线动态安全分析系统举例 440

第4章 电力系统电磁暂态过程分析和仿真 442

1 概述 442

1.1 电力系统电磁暂态的研究对象 442

1.2 研究目的和应用范围 442

1.3 分析与仿真的主要手段和特点 442

2 电力系统电磁暂态仿真的数学模型 442

2.1 线性电感、电容和电阻的模型 442

2.2 分布参数线路模型 443

2.3 变压器的仿真方法 444

2.4 非线性元件数学模型 444

2.5　开关元件模型 445

2.6 电源模型 446

2.7 控制系统模型 447

3 电力系统电磁暂态仿真的计算方法 449

3.1 网络的求解与初值问题 449

3.2 开关操作的计算方法 449

3.3 数值积分方法分析 450

3.4 应用多相补偿法求解非线性方程 452

4 电力电子装置的仿真 452

4.1 可控串联补偿电容器（TCSC）仿真 452

4.2 高压直流输电（HVDC）仿真 454

第5章 电力系统长期动态过程分析和仿真 456

1 概述 456

2 电力系统长期动态过程的数学模型 456

2.1 长期动态过程数学建模的考虑 456

2.2 火电厂动力系统数学模型 456

2.3 水电厂动态模型 458

2.4 压水反应堆核电站动态模型 459

2.5 自动发电控制（AGC）模型 460

2.6 发电厂励磁限制模型 460

2.7 变压器分接头自动调整模型 462

3 电力系统长期动态过程的仿真算法 463

3.1 电力系统全过程仿真 463

3.2 刚性系统求解方法的基本问题 463

3.3 全过程仿真的数值解法——Gear方法 463

4 长过程动态的电力系统全过程仿真算例 466

4.1 系统简介 466

4.2 全过程动态稳定仿真 467

4.3 发电机控制系统模型 467

4.4 系统参数 469

第6章 电力系统物理和数字物理混合实时仿真 471

1 概述 471

1.1 电力系统仿真装置的种类 471

1.2 仿真装置的设计原则 471

1.3 仿真装置的发展趋势 471

2 基于物理模型的动态模拟装置及应用 471

2.1 模型系统的构成 471

2.2 应用范围 472

3 数字和物理混合仿真装置及应用 472

3.1 模型系统的构成 472

3.2 应用范围 473

4 基于数字物理模型的高压直流输电模拟装置及应用 474

4.1 模型系统的构成 474

4.2 应用范围 475

第7章 电力系统全数字实时仿真 476

1 概述 476

2 机电暂态过程的并行数字仿真 476

2.1 线性方程组并行求解 476

2.2 基于端口矩阵求解方法的分网并行潮流计算 477

2.3 基于端口矩阵求解方法的分网并行暂态稳定仿真计算 477

2.4 大规模互联电力系统机电暂态分网并行仿真算例 478

3 电磁暂态过程的并行数字仿真 479

3.1 电磁暂态实时仿真并行计算方法 479

3.2 电磁暂态分网并行仿真算例 480

4 机电暂态和电磁暂态过程混合并行数字仿真 480

4.1 机电暂态仿真与电磁暂态仿真接口方法 481

4.2 大规模电力系统机电暂态与电磁暂态过程混合并行仿真算例 481

5 全数字实时数字仿真装置及其应用 483

5.1 基于集群式高性能服务器的电力系统数字实时仿真装置ADPSS 483

5.2 继电保护装置及PSS装置试验 484

5.3 直流输电控制装置试验 485

参考文献 489

第9篇 电力系统有功功率调整和频率控制 491

第1章 概述 493

1 有功功率与频率偏移 493

2 电力系统功频静态特性 493

2.1 负荷功频特性 493

2.2 发电机组功频特性 493

2.3 电力系统的综合功频特性 495

3 发电有功备用 495

4 三级有功频率控制 495

4.1 概述 495

4.2 一次调频 495

4.3 二次调频 496

4.4 三次调频 496

5 校正控制和紧急控制 496

6 电力市场下的有功频率控制 496

第2章 发电厂自动发电控制 498

1 水电厂自动发电控制 498

1.1 概述 498

1.2 水电厂自动发电控制系统 498

1.3 水电机组的有功功率调节方式 500

1.4 梯级水电厂的有功功率控制方式 501

1.5 抽水蓄能电厂自动发电控制系统 501

2 火电厂自动发电控制 502

2.1 概述 502

2.2 燃煤发电机组有功功率的调节能力 502

2.3 燃煤发电机组协调控制系统 504

2.4 燃煤发电机组的主要调节系统 505

2.5 火电厂全厂负荷优化控制系统 508

第3章 电力系统自动发电控制 509

1 功能结构 509

2　基本原理 509

3 互联电力系统的二次调频 510

3.1 互联电力系统的控制区和区域控制偏差 510

3.2 互联电力系统多区域控制策略的应用与配合 510

3.3 多区域的优化控制 512

4　AGC中的若干特殊问题 513

4.1 电力系统的频率偏差系数 513

4.2 ACE滤波 514

4.3 控制分区 515

4.4 发电机组的控制模式 515

4.5 时差修正和无意电量偿还 515

4.6 发电机参数测量与运行测试 516

5 性能评价标准与参数确定 517

5.1 性能评价标准 517

5.2 评价标准比较 517

5.3 采用CPS评价标准的经济考核 518

5.4 发电机组控制性能评价 518

6 应用实例 519

6.1 控制模式 519

6.2 系统结构 519

6.3 调度端自动发电控制软件 519

第4章 三次调频 520

1 负荷预测 520

2 机组组合（UC） 520

2.1 机组起动费用模型 520

2.2 机组发电费用模型 520

2.3 机组组合（UC）的目标函数 520

2.4 机组组合（UC）的约束条件 520

2.5 机组组合（UC）算法 520

3 实时经济调度 521

3.1 发电成本特性 521

3.2 火电厂厂内负荷经济分配的等微增率准则 522

3.3 记及网损的经济调度模型和协调方程式法 522

3.4 安全约束经济调度 522

4 经济调度的应用 523

4.1 短期经济调度（发电计划） 523

4.2 实时在线调度 523

5 最优潮流（OPF） 523

5.1 功能 523

5.2 模型 523

5.3 算法 524

第5章 有功安全校正控制与紧急控制 526

1 校正控制的数学模型和算法 526

1.1 数学模型 526

1.2 算法 526

1.3 应用实例 526

2 低频减载、低频解列和高频切机 527

2.1 低频减载 527

2.2 低频解列 527

2.3 高频切机 528

第6章 电力市场中的有功频率控制 529

1 辅助服务概述 529

2 AGC辅助服务市场 529

2.1 AGC服务指标 529

2.2 AGC市场交易模式 529

2.3 AGC辅助服务市场实例 530

3 备用市场 531

3.1 备用服务的市场模型 531

3.2 备用市场实例 531

参考文献 534

第10篇 电力系统无功补偿和电压控制 535

第1章 概述 537

1 电压与无功 537

2 电压无功问题研究的发展 537

第2章 电力系统无功功率 539

1 无功功率的概念 539

1.1 正弦交流电路中的无功功率 539

1.2 非正弦交流电路中的无功功率 539

1.3 瞬时无功功率理论 540

2　无功功率负荷 542

2.1 电动机负荷 542

2.2 输电线路的无功功率 543

2.3 并联电抗器的无功功率 543

2.4 变压器的无功功率 543

2.5 晶闸管控制电路（直流输电换流站）中的无功功率 543

2.6 分布式电源的无功需求 544

3 无功功率电源 544

3.1 电力系统无功电源构成 544

3.2 同步发电机 544

3.3 同步调相机 546

3.4 并联电容器 547

3.5　FACTS装置 547

3.6 输电线和电缆中的充电功率 547

4 无功功率传输 547

4.1 有功功率、无功功率传输和电压降落 547

4.2 无功功率传输的困难 548

5　无功功率平衡 548

5.1 电力系统无功功率平衡 548

5.2 配电网无功功率平衡 549

5.3 无功备用 550

第3章 电力系统电压 551

1 电力系统电压等级 551

1.1 电压等级规范 551

1.2 电压等级与功率传输能力 551

1.3 电压质量及其允许偏差 551

2 电力系统电压特性 552

2.1 负荷电压静特性 552

2.2 传输线中电流、受端电压和功率的关系 553

2.3 电力系统的U—P特性 554

2.4 电力系统的U—Q特性 554

3 电力系统电压调整 555

3.1 发电机调压 555

3.2 变压器变压比调压 555

3.3 并联无功补偿设备调压 555

3.4 改变线路参数调压 555

3.5 同步调相机调压 556

3.6 改变运行方式调压 556

4 电力系统电压稳定性 556

4.1 电压稳定的概念 556

4.2 电压失稳的特征 557

4.3 引发电压不稳定的因素 557

4.4 功角稳定与电压稳定 558

4.5 增强电压稳定性的措施 558

第4章 无功补偿设备及其特性 560

1 并联移相电容器 560

1.1 基本特性 560

1.2 型式、配置和接线 560

1 3 并联电容器保护 561

2 并联电抗器 561

2.1 类型 561

2.2 基本特性 561

2.3 对中性点小电抗的技术要求 562

3 可控并联电抗器 562

3.1 基本原理 562

3.2 实现方案 562

3.3 主要特性 562

3.4 功能应用 563

4 串联电容补偿装置 563

4.1 装置构成 563

4.2 应用原理 563

5 静止无功补偿装置 564

5.1 主要类型与应用 564

5.2　TCR型SVC基本原理 564

5.3　TCR型SVC主要特性 565

5.4 控制策略 565

6 可控串联电容补偿装置 565

6.1 功能与应用 565

6.2 基本工作原理 566

7 同步调相机 567

7.1 基本原理 567

7.2 基本电气特性 567

7.3 同步调相机运行 567

7.4 同步调相机的使用场合 568

8 静止同步补偿器 568

8.1 主电路结构 568

8.2 基本工作原理 568

8.3 控制系统 569

9 超导储能装置 570

第5章 电力系统无功补偿 571

1 无功补偿的目的 571

2 负荷的无功补偿 572

2.1 电动机无功就地补偿 572

2.2 冶金企业无功补偿 573

2.3 电解整流负荷谐波抑制 575

2.4 风电场无功补偿与控制 576

3 输电系统无功补偿 577

3.1 发电机或同步调相机的无功调节 577

3.2 变电站母线并联电容器补偿 578

3.3 静止无功补偿装置补偿 578

3.4 静止同步补偿器补偿 580

3.5 并联电抗器补偿 581

3.6 可控并联电抗器补偿 581

3.7 串联电容器补偿 582

3.8 可控串联电容器补偿 583

4 无功补偿优化 584

4.1 电网无功补偿原则 584

4.2 无功补偿设施安装地点及其容量 585

4.3 电网无功补偿优化计算 585

4.4 配电线路无功补偿 586

4.5 配电线路上用户的无功补偿 587

4.6 配电变压器随器补偿 587

4.7 配电网并联电容补偿应注意事项 588

5 无功优化调度 588

5.1 发电机有功、无功及电压的关系 588

5.2 增强电压稳定的发电调度算法 589

5.3 发电调度算法的应用 590

第6章 电力系统无功电压控制 591

1 无功电压控制的特点和基本原则 591

2 发电机无功电压控制 591

2.1 发电机无功电压调整原则 591

2.2 发电机高压侧电压控制 591

3 负荷点电压控制 593

3.1 供电（配电）变电站无功电压综合控制 593

3.2 动态电压调节器 594

3.3 D-STATCOM 595

3.4 低电压减负荷 596

4 中枢点电压控制 597

4.1 电压中枢点 597

4.2 中枢点电压曲线的确定 598

4.3 中枢点电压调整方式 598

4.4 中枢点无功补偿和控制 598

4.5 发电机对中枢点电压的控制 599

4.6　OLTC的控制策略 599

5 无功电压协调控制 599

5.1 三级电压控制模式 599

5.2 控制区域划分 600

5.3 二级电压控制 600

5.4 三级电压控制 601

参考文献 603

第11篇 电力系统稳定性及稳定控制 605

第1章 绪论 607

1 现代电力系统的基本特性 607

2 电力系统稳定性 607

2.1 电力系统稳定性的基本概念 607

2.2 电力系统稳定性的分类 608

3　功角稳定性 608

3.1 小干扰功角稳定 609

3.2 暂态稳定 609

4 电压稳定 609

4.1 静态电压稳定 610

4.2 小干扰电压稳定 610

4.3 大干扰电压稳定 610

4.4 短期电压稳定 610

4.5 长期电压稳定 610

4.6 电压稳定和功角稳定的区别 610

5　频率稳定性 610

6 电力系统稳定的其他分类方法 611

第2章 电力系统稳定性分析的数学模型 612

1 同步发电机数学模型 612

1.1 同步电机的电压和磁链方程 612

1.2 同步电机的转子运动方程 613

1.3 同步电机的实用模型 613

2 励磁系统数学模型 614

2.1 励磁系统的功能结构及分类 614

2.2 典型励磁系统的数学模型 614

3 原动机及调速系统数学模型 616

3.1 水轮机及其调速系统的数学模型 616

3.2 汽轮机及其调速系统的数学模型 617

4 电力网络元件的数学模型 617

4.1 输电线路数学模型 617

4.2 变压器等值电路及参数 618

5 电力系统负荷的数学模型 618

5.1 负荷的静态模型 618

5.2 负荷的动态模型 619

6 高压直流输电系统的数学模型 620

6.1 换流器的数学模型 620

6.2 调节系统的数学模型 620

6.3 直流输电线路数学模型 621

7 灵活交流输电装置数学模型 621

第3章 电力系统稳定性分析的数学基础 622

1 动力学系统及其稳定性的基本概念 622

1.1 非线性系统基本现象 622

1 2 微分方程基本定理 622

1.3 Lyapunov稳定性定义 623

2 电力系统的平衡点计算 623

2.1 潮流计算问题的数学模型 623

2.2 潮流计算的牛顿法 623

3 电力系统稳定性分析概况 624

4 电力系统稳定性分析的数值积分方法 624

4.1 初值问题的几种数值积分方法 624

4.2 微分—代数方程组的求解方法 625

5 线性定常系统稳定性的特征分析法 625

5.1 特征值和特征向量 625

5.2 线性系统的自由运动 625

5.3 模态分析 626

6 电力系统稳定性分析的Lyapunov方法 626

6.1 Lyapunov直接法 626

6.2 基于Lyapunov直接法的系统稳定性分析 626

6.3 线性定常系统的稳定性分析 627

6.4 Lyapunov间接法 627

6.5 中心流形定理 627

第4章 电力系统小干扰稳定性 628

1 电力系统小干扰稳定性的基本概念 628

1.1 局部振荡模式 628

1.2 区间振荡模式 628

2 单机无穷大电力系统的小干扰稳定性分析 628

2.1 具有励磁调节器单机无穷大系统的振荡特性 628

2.2 励磁系统对系统振荡的影响 629

3 电力系统小干扰稳定性的分析方法 629

3.1 电气转矩分析法 629

3.2 频域法 629

3.3 时域仿真法 629

3.4　特征值分析方法 629

4 大型电力系统小干扰稳定性的特征值分析 629

4.1 系统线性化模型的建立 629

4.2 大型电力系统特征值计算方法 630

5 电力系统小干扰稳定性的实例 630

5.1 多机电力系统小干扰稳定性分析 630

第5章 电力系统暂态稳定性 633

1 电力系统暂态稳定性的基本概念 633

1.1 电力系统暂态响应过程 633

1.2 电力系统暂态稳定性的分析方法 633

2 单机无穷大电力系统的暂态稳定性分析 633

2.1 电磁功率—功角特性 633

2.2 等面积定则 633

2.3 极限切除角 634

2.4 单机无穷大系统稳定性的简单判定法 634

3 多机电力系统暂态稳定性的数值分析方法 634

4 电力系统暂态稳定性分析的直接法 634

4.1 单机无穷大系统的暂态能量函数 634

4.2 多机系统的暂态能量函数 635

4.3 相关不稳定平衡点（RUEP）法 635

4.4 势能界面（PEBS）法 636

4.5　BCU法 636

4.6 扩展等面积（EEAC）法 637

4.7 基于状态空间的电力系统暂态稳定域分析方法 637

4.8 电力系统实用动态安全域分析方法 637

4.9 直接法和时域仿真相结合的暂态稳定分析方法 637

5 电力系统动态等值 637

6 电力系统暂态稳定性的实例 638

6.1 系统概况 638

6.2　仿真结果 638

第6章 电力系统电压稳定性 640

1 电力系统电压稳定的基本概念 640

1.1 静态电压稳定的基本概念 640

1.2 电压