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第1章 电力网络的数学模型 1

1.1　节点电压方程与节点导纳矩阵 1

1.1.1　节点电压方程的建立 1

1.1.2　节点导纳矩阵元素的物理意义 3

1.1.3　节点导纳矩阵形成与修改的计算机方法 5

1.1.4　节点方程的实数化求解方法 8

1.2　节点阻抗矩阵 8

1.2.1　节点阻抗矩阵表示的网络方程 8

1.2.2　节点阻抗矩阵的特点及其元素的物理意义 9

1.2.3　节点阻抗矩阵元素的求解方法 9

1.2.4　节点阻抗矩阵元素的实数化求解方法 10

思考题 11

第2章　电力系统潮流的计算机分析方法 12

2.1　潮流计算的数学模型 12

2.1.1　节点的功率方程 12

2.1.2　潮流计算中节点的分类 13

2.1.3　电力网络的潮流方程 14

2.2　牛顿-拉夫逊潮流算法 15

2.2.1　牛顿迭代算法 16

2.2.2　牛顿法的几何解释 17

2.2.3　极坐标牛顿潮流算法的雅可比矩阵 17

2.2.4　直角坐标牛顿潮流算法的雅可比矩阵 19

2.2.5　初值的设置与元件通过功率和电流的计算 21

2.2.6　牛顿潮流算法流程及评价 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评价 25

2.4　直流潮流算法 27

思考题 28

第3章 电力系统的经济运行 29

3.1 电力系统经济运行的基本概念 29

3.2　火电厂间有功负荷的经济分配 29

3.3　水火电厂间有功负荷的经济分配 34

3.4　电力系统最优潮流 36

3.4.1　最优潮流的数学模型 37

3.4.2　最优潮流计算的降维梯度法 39

3.4.3　解耦最优潮流 43

思考题 45

第4章 同步电机的数学模型 46

4.1　abc坐标系的同步电机数学模型 46

4.1.1　理想同步电机 46

4.1.2　abc坐标系的同步电机方程 48

4.2　dq0坐标系的同步电机数学模型 52

4.2.1 派克变换 52

4.2.2 dq0坐标系的同步电机方程 52

4.2.3 派克变换的物理解释 54

4.3 同步电机的标幺值基本方程 56

4.4 电机参数表示的同步电机数学模型 59

4.4.1 同步电机参数 59

4.4.2 同步电机参数与其原始参数的关系 61

4.4.3 电机参数表示的同步电机方程 63

4.4.4 同步电机的电磁转矩方程 64

4.5 同步电机的简化数学模型 65

4.5.1 定子电压方程简化模型 65

4.5.2 转子电压磁链方程简化模型 66

4.6 同步电机的稳态数学模型及相量图 68

4.6.1 用同步电抗表示的同步电机稳态模型 68

4.6.2 用暂态电抗表示的同步电机稳态模型 70

4.6.3 用次暂态电抗表示的同步电机稳态模型 71

思考题 73

第5章 同步电机三相短路暂态过程分析 74

5.1 同步电机三相短路物理过程分析 74

5.1.1 同步电机三相短路的特点及磁链守恒原理 74

5.1.2 无阻尼绕组同步电机空载三相短路的物理过程 74

5.2 无阻尼绕组同步电机三相短路电流计算 77

5.2.1 不计衰减时同步电机空载短路电流计算 77

5.2.2　不计衰减时同步电机负载状态下的短路电流计算 80

5.2.3 自由电流衰减的时间常数 82

5.3　有阻尼绕组同步电机三相短路电流计算 86

5.3.1　不计衰减定子转子短路电流计算 86

5.3.2 自由电流分量的衰减时间常数 91

5.4　强行励磁对同步电机短路暂态过程的影响 94

思考题 95

第6章 电力系统故障的计算机算法 97

6.1　三相对称短路故障计算 97

6.2　简单不对称故障计算 99

6.2.1　序网络端口电压方程 99

6.2.2　不对称短路故障计算 101

6.2.3　不对称断线故障计算 104

6.3　复杂故障的计算 105

6.3.1　不对称故障的通用边界条件 105

6.3.2　多重故障计算 107

思考题 109

第7章 电力系统稳定性分析中的元件模型 110

7.1　概述 110

7.2　发电机的转子运动方程 111

7.2.1　转子运动方程的推导 111

7.2.2　转子运动方程的标幺值表示 113

7.2.3　惯性时间常数及物理含义 114

7.3　发电机功角及功率特性 115

7.3.1　转子位置角 115

7.3.2　功角及简单电力系统稳态功率特性 116

7.3.3　用其他电势表示的发电机功率特性 118

7.3.4　复杂系统的功率特性 121

7.4　功率特性影响因素分析 122

7.4.1　网络参数的影响 122

7.4.2　自动励磁调节器的影响 125

7.5　发电机励磁系统 127

7.5.1　发电机励磁系统的构成 127

7.5.2　主励磁系统模型 129

7.5.3　发电机励磁系统数学模型 133

7.6　原动机及调速器系统 134

7.6.1　水轮机及调速器系统 134

7.6.2　汽轮机及调速器系统 136

7.6.3　原动机及调速器系统简化模型 138

7.7　电力负荷模型 138

7.7.1　静态负荷模型 139

7.7.2　感应电动机负荷模型 140

7.7.3　其他负荷模型简介 141

思考题 142

第8章 电力系统稳定性的基本概念 144

8.1　电力系统稳定性概述 144

8.2　小扰动稳定性的初步概念 146

8.3　暂态稳定性的初步概念 149

8.4　负荷稳定的初步概念 151

8.5　电压稳定的初步概念 153

思考题 159

第9章　电力系统小扰动稳定性 160

9.1　小扰动稳定性基础概念 160

9.1.1　动力系统模型 160

9.1.2　运动稳定性的基本概念 162

9.1.3　系统的线性化模型 163

9.1.4　系统控制参数变动的影响 164

9.1.5　电力系统小扰动稳定性分析步骤 165

9.2　单机-无穷大系统小扰动稳定性分析 166

9.2.1　不计发电机阻尼时的稳定性分析 166

9.2.2　计及发电机阻尼时的稳定性分析 169

9.2.3　小扰动稳定储备系数和系统阻尼因子 171

9.3　简单电力系统小扰动稳定分岔分析 173

9.3.1　系统模型 173

9.3.2　系统小扰动稳定性分析 176

9.4　多机电力系统小扰动稳定性分析 182

9.4.1　系统模型 182

9.4.2　系统初始点的小扰动稳定性分析 184

9.4.3　系统负荷水平变动对小扰动稳定性的影响 187

9.4.4　发电机出力对系统小扰动稳定性的影响 188

9.4.5　综合考虑负荷水平和调度方式变化对系统小扰动稳定性的影响 191

思考题 192

第10章 电力系统暂态稳定性 194

10.1　概述 194

10.1.1　大扰动后的暂态过程 194

10.1.2　电力系统暂态稳定分析模型及其简化 195

10.1.3　电力系统暂态稳定分析方法 198

10.1.4　暂态稳定性研究的一些新问题 199

10.2　单机无穷大系统的暂态稳定判据——等面积定则 200

10.2.1　发电机各阶段的功率特性曲线 200

10.2.2　暂态稳定和不稳定场景分析 201

10.2.3　等面积定则 203

10.3　电力系统暂态稳定分析数值方法 205

10.3.1　常微分方程的数值积分方法 205

10.3.2　微分一代数方程的数值积分方法 210

10.4　单机无穷大系统暂态稳定数值分析 212

10.4.1 电力系统模型 212

10.4.2　不计阻尼时的暂态性分析 212

10.4.3　影响系统暂态稳定性的因素分析 217

10.5　多机电力系统暂态稳定性分析简介 220

10.5.1　暂态稳定分析的网络模型 221

10.5.2 电力系统暂态稳定分析的一般步骤 225

10.5.3　多机电力系统暂态稳定分析示例 228

思考题 232

第11章　提高电力系统稳定性的措施 234

11.1　概述 234

11.2　在电力系统规划设计阶段可采取的措施 235

11.2.1　提高系统功率极限的原理 235

11.2.2　改善发电机运行特性 236

11.2.3　改善输电线路的运行参数 238

11.2.4　改善变压器运行特性 245

11.2.5　实施无功补偿 247

11.2.6　优化保护装置 248

11.3　DyLiacco安全构想和运行控制措施 249

11.3.1　DyLiacco安全构想 249

11.3.2　EMS系统安全监控功能简介 250

11.3.3　电力系统运行控制的三道防线 252

11.4　电力系统运行控制措施 253

11.4.1　电力系统预防控制 254

11.4.2　电力系统紧急控制 256

11.4.3　实际例子 262

11.5　电力系统恢复控制 262

1.5.1　制定恢复计划和实施恢复培训 263

11.5.2　有功平衡和频率控制 263

11.5.3　无功平衡和电压控制 264

11.5.4　继电保护及安全自动装置的配合 265

思考题 266

参考文献 267