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第一章 电力系统分析基础 1

1.1 电力系统概述 1

1.1.1 电力系统的发展历史 1

1.1.2 电力系统的结构 2

1.1.3 电力系统的额定电压和频率 4

1.1.4 表征电力系统的参数 5

1.1.5 电力系统中性点接地方式 5

1.2 现代电力系统的运行特点及要求 7

1.2.1 现代电力系统的运行特点 7

1.2.2 现代电力系统的特征 7

1.2.3 现代电力系统的运行要求 8

1.2.4 现代电力系统的运行状态与控制 9

1.3 “电力系统分析”课程的主要内容 10

第二章 电力网的数学模型 12

2.1 输电线路的分布参数 12

2.1.1 线路的电感参数 13

2.1.2 线路的电容参数 18

2.1.3 导线的电阻 22

2.1.4 线路的电导 22

2.2 输电线路的等值计算模型 23

2.2.1 线路的电报方程 23

2.2.2 线路相量微分方程的解 24

2.2.3 线路的等值计算电路 25

2.3 变压器等值电路及其参数 26

2.3.1 双绕组变压器 26

2.3.2 三绕组变压器的模型和参数 30

2.3.3 自耦变压器 33

2.3.4 变压器等值电路中理想变比的处理 34

2.4 标幺制 35

2.4.1 标幺制概述 35

2.4.2 多电压等级下基准值的选择 37

2.5 电网的数学模型 39

2.5.1 节点导纳矩阵及其物理意义 39

2.5.2 追加支路法形成节点导纳矩阵 41

2.5.3 节点阻抗矩阵的物理意义 42

2.5.4 追加支路法形成节点阻抗矩阵 43

第三章 同步发电机模型 46

3.1 同步发电机的原始模型 46

3.1.1 同步发电机的原始方程 46

3.1.2 同步发电机的电感参数 48

3.2 同步发电机原始方程的Park变换 51

3.2.1 Park变换的基本原理 51

3.2.2 Park变换后同步发电机的电路方程 53

3.2.3 Park变换后同步发电机的磁链方程 54

3.3 同步发电机的标幺制方程及其等效电路 55

3.3.1 基准值的选择 55

3.3.2 电路方程的标幺制表示 56

3.3.3 磁链方程的标幺制表示 56

3.3.4 同步发电机的电路模型 57

3.4 同步发电机的电机参数模型 59

3.4.1 基本假设 60

3.4.2 电机参数的定义 61

3.4.3 电机参数表示的同步发电机方程 65

3.4.4 同步发电机的简化模型 68

3.5 同步发电机稳态和准稳态机端电压相量方程 69

3.5.1 用空载电势表示的同步发电机端电压相量方程 69

3.5.2 用暂态电势表示的同步发电机端电压相量方程 70

3.5.3 用次暂态电势表示的同步发电机端电压相量方程 71

3.6 转子运动方程 72

3.6.1 概述 72

3.6.2 标幺制表示的转子运动方程 73

3.6.3 电角度方程（功角方程） 73

第四章 电力系统潮流分析与计算 74

4.1 潮流计算方程——节点功率方程 74

4.1.1 支路潮流 74

4.1.2 节点功率方程 75

4.1.3 小结 78

4.2 高斯—赛德尔迭代法 79

4.2.1 基本原理 79

4.2.2 电力系统潮流计算的高斯—赛德尔迭代法 80

4.3 牛顿—拉夫逊法 82

4.3.1 牛顿—拉夫逊法的基本原理 82

4.3.2 基于直角坐标的牛顿—拉夫逊法 84

4.3.3 基于极坐标的牛顿—拉夫逊法 86

4.4 PQ解耦法 87

4.5 潮流计算的手工计算方法 89

4.5.1 简单支路的潮流分布和电压降落 89

4.5.2 辐射形网络的手工潮流计算方法 91

4.5.3 环网的手工潮流计算方法 94

第五章 电力系统频率和电压的调整与控制 96

5.1 电力系统的有功功率平衡和频率调整 96

5.1.1 负荷的频率特性 97

5.1.2 发电机组的频率特性 98

5.1.3 电力系统频率调整 100

5.2 电力系统的无功功率和电压调整 106

5.2.1 同步发电机和无功补偿设备的无功功率—电压特性 106

5.2.2 负荷的无功功率——电压特性 109

5.2.3 电力系统无功功率平衡和电压调整 110

第六章 电力系统三相对称故障分析 118

6.1 电力系统故障概述 118

6.1.1 短路的概念及类型 118

6.1.2 短路发生的原因与危害 119

6.1.3 短路故障分析的内容与目的 119

6.2 简单无穷大电源系统的三相短路的暂态过程分析 120

6.2.1 简单无穷大电源供电系统的短路暂态电流 120

6.2.2 暂态过程分析 121

6.2.3 短路冲击电流 122

6.2.4 短路电流有效值 123

6.3 同步发电机机端发生三相短路时的暂态过程分析 123

6.3.1 简单一阶动态电路 123

6.3.2 同步发电机机端三相短路电流的暂态分析 124

6.4 三相短路的实用计算 135

6.4.1 工程中实用短路计算的假设条件 136

6.4.2 起始次暂态短路电流和冲击电流的计算 136

6.4.3 短路电流计算曲线的制订及其应用 138

6.4.4 短路电流周期分量的近似计算 139

6.4.5 复杂网络的三相短路的计算方法 139

第七章 电力系统不对称故障分析 145

7.1 对称分量法的基本原理 146

7.1.1 三相平衡系统的解耦 147

7.1.2 对称分量法的物理意义 148

7.1.3 利用对称分量法分析不对称故障 149

7.2 电力系统的负序和零序网络及参数 150

7.2.1 同步发电机的负序和零序参数 151

7.2.2 输电线路的负序和零序参数 152

7.2.3 电力变压器的负序和零序等效电路及参数 158

7.2.4 综合负荷的等值电路和序阻抗 164

7.2.5 电力系统各序网络的形成 165

7.3 简单电力系统的不对称故障分析 167

7.3.1 简单不对称短路故障的分析 167

7.3.2 经过渡电阻的不对称短路分析 174

7.3.3 经过渡电阻不对称短路的故障端口电压的相量图分析 178

7.3.4 简单双端电源系统母线处（非故障点）的电压电流分析 181

7.3.5 正序等效定则 183

7.3.6 不对称断线（非全相运行）分析 184

7.4 复杂电力系统的不对称故障分析 185

7.4.1 不对称短路的分析与计算 186

7.4.2 复杂电网的不对称断线分析 191

7.4.3 复杂电网的复故障分析 193

第八章 电力系统稳定性分析 197

8.1 非线性系统的稳定性 199

8.1.1 系统动态模型 199

8.1.2 系统的静态稳定性 200

8.1.3 系统的暂态稳定性 200

8.1.4 数值积分法 202

8.2 电力系统稳定性的基本概念和模型 204

8.2.1 电力系统稳定性的基本概念 204

8.2.2 电力系统稳定性分析模型 205

8.3 电力系统的静态稳定性分析 217

8.3.1 单机无穷大系统的静态稳定性机理 217

8.3.2 小扰动法分析电力系统静态稳定性 219

8.4 电力系统的暂态稳定性分析 220

8.4.1 单机无穷大系统暂态稳定性机理 220

8.4.2 等面积法则 222

8.4.3 摇摆曲线的数值计算 223

8.4.4 电力系统暂态稳定性分析的直接法 224

8.5 电力系统的电压稳定性 227

8.5.1 单负荷无穷大系统模型 228

8.5.2 异步电动机的电磁功率 228

8.5.3 变压器有载调压作用的影响 230

8.5.4 电压稳定性机理 230

参考文献 232