第1章 现代电力系统的基本特性 3
1．1 电力系统的发展历史 3
1．2 电力系统的结构 5
1．3 电力系统控制 6
1．4 稳定性的设计和运行准则 9
参考文献 11
第2章 电力系统稳定问题导论 13
2．1 基本概念和定义 13
2．1．1 转子角稳定 14
2．1．2 电压稳定和电压崩溃 19
2．1．3 中期和长期稳定 23
2．2 稳定的分类 24
2．3 稳定问题的历史回顾 25
参考文献 27
参考文献 29
3．1 物理描述 33
第3章 同步电机理论和建模 33
3．1．1 电枢和磁场结构 33
3．1．3 磁通势(MMF)波形 35
3．1．2 多极对电机 35
3．1．4 直轴和交轴 37
3．2 同步电机的数学描述 37
3．2．1 磁路方程回顾 38
3．2．2 同步电机的基本方程 40
3．3 dqo坐标变换 45
3．4 标么表示 51
3．4．1 定子量的标么系统 51
3．4．2 标么定子电压方程 52
3．4．3 标么转子电压方程 53
3．4．4 定子磁链方程 53
3．4．6 转子量的标么系统 54
3．4．5 转子磁链方程 54
3．4．7 标么功率和转矩 56
3．4．8 不同的标么系统和变换 57
3．4．9 标么方程一览 58
3．5 直轴和交轴的等值电路 60
3．6 稳态分析 63
3．6．1 电压、电流和磁链的关系 64
3．6．2 相量表示 65
3．6．3 转子角 67
3．6．4 稳态等值电路 67
3．6．5 计算稳态值的过程 68
3．7 电暂态性能特性 71
3．7．1 简单RL电路中的短路电流 71
3．7．2 同步电机的机端三相短路 72
3．7．3 短路电流中直流偏移的消除 73
3．8 磁路饱和 74
3．8．1 开路和短路特性 74
3．8．2 稳定研究中饱和的表示 75
3．8．3 改进的饱和模型 77
3．9 运动方程 83
3．9．1 运动机械学的回顾 84
3．9．2 摇摆方程 84
3．9．3 机械启动时间 86
3．9．4 惯性常数的计算 87
参考文献 89
3．9．5 系统研究中的表示 89
第4章 同步电机参数 93
4．1 运算参数 93
4．2 标准参数 96
4．3 频率响应特性 106
4．4 同步电机参数的确定 107
参考文献 110
第5章 稳定研究中同步电机的表示 113
5．1 研究大规模系统的必要简化 113
5．1．1 定子ρΦ项的忽略 113
5．1．2 忽略速度变化对定子电压的影响 115
5．2 忽略阻尼绕组的简化模型 119
5．3．1 经典模型 122
5．3 恒磁链模型 122
5．3．2 包括次暂态电路影响的恒磁链模型 125
5．3．3 不同时段的简化模型一览 126
5．4．1 无功容量曲线 127
5．4 无功容量极限 127
5．4．2V形曲线和合成曲线 129
参考文献 131
第6章 交流输电 133
6．1 输电线 133
6．1．1 电气特征 133
6．1．2 性能方程 134
6．1．3 自然或冲击阻抗负荷 137
6．1．4 输电线的等值电路 138
6．1．5 典型参数 139
6．1．6 电力传输线的性能要求 141
6．1．7 空载时电压和电流的分布 141
6．1．8 电压-功率特性 145
6．1．9 功率传输和稳定性考虑 147
6．1．10 线损对V-P和Q-P特性的影响 150
6．1．11 热极限 151
6．1．12 带负荷能力特性 151
6．2 变压器 153
6．2．1 双绕组变压器的表示 154
6．2．2 三绕组变压器的表示 160
6．2．3 移相变压器 163
6．3 电源之间的功率传递 166
6．4 潮流分析 169
6．4．1 网络方程 170
6．4．2 高斯-塞德尔法 172
6．4．3 牛顿-拉夫逊(N-R)法 173
6．4．4 快速分解潮流(FDLF)法 176
6．4．5 各种潮流解法的比较 178
6．4．6 面向稀疏矩阵的三角因子化 178
6．4．7 网络简化 179
参考文献 179
7．1 基本的负荷建模概念 183
第7章 电力系统负荷 183
7．1．1 静态负荷模型 184
7．1．2 动态负荷模型 185
7．2 感应电动机的建模 187
7．2．1 感应电机方程 188
7．2．2 稳态特性 193
7．2．3 不同的转子结构 197
7．2．4 饱和的表示 198
7．2．5 标么表示 199
7．2．6 稳定研究中的表示 201
7．3 同步电动机模型 205
7．4 负荷模型参数的获取 205
7．4．1 基于测量的方法 205
7．4．2 基于元件的方法 207
7．4．3 样本负荷特性 208
参考文献 209
第8章 励磁系统 213
8．1 励磁系统的要求 213
8．2 励磁系统的元件 214
8．3 励磁系统的类型 215
8．3．1 直流励磁系统 215
8．3．2 交流励磁系统 216
8．3．3 静止励磁系统 218
8．4 动态性能测量 221
8．3．4 近来的发展和未来的趋势 221
8．4．1 大信号性能测量 222
8．4．2 小信号性能测量 223
8．5 控制和保护功能 225
8．5．1 交流和直流调节器 225
8．5．2 励磁系统稳定电路 226
8．5．3 电力系统稳定器(PSS) 227
8．5．4 负荷补偿 227
8．5．5 欠励限制器 228
8．5．6 过励限制器 228
8．5．7 伏特／赫兹(V／Hz)限制器和保护 229
8．5．8 磁场短接电路 230
8．6 励磁系统的建模 230
8．6．1 标么系统 231
8．6．2 励磁系统元件的建模 234
8．6．3 完整励磁系统的建模 242
8．6．4 模型建立和检验的现场试验 249
第9章 原动机禾口能量供给系统 253
9．1 水轮机及其调速系统 253
9．1．1 水轮机的传递函数 254
9．1．2 假设无弹性水柱下的非线性水轮机模型 259
9．1．3 水轮机的调速器 263
9．1．4 详细的水力系统模型 270
9．1．5 水轮机建模的准则 277
9．2 汽轮机及其调速系统 278
9．2．1 汽轮机的建模 281
9．2．2 汽轮机的控制 288
9．2．3 汽轮机偏离正常频率运行的能力 296
9．3 热能系统 299
9．3．1 矿物燃料能量系统 299
9．3．2 核能系统 303
9．3．3 热能系统的建模 306
参考文献 306
第10章 高压直流输电 309
10．1 HVDC系统的接线和元件 310
10．1．1 HVDC输电连接的分类 310
10．1．2HVDC输电系统的元件 311
10．2 换流器理论和性能方程式 312
10．2．1 阀的特性 313
10．2．2 换流器电路 313
10．2．3 换流变压器额定值 327
10．2．4 多桥换流器 328
10．3 非正常运行 330
10．3．1 逆弧(逆火) 330
10．3．2 换向失败 331
10．4 HVDC系统的控制 332
10．4．1 控制的基本原理 332
10．4．2 控制的实施 341
10．4．3 换流器触发控制系统 342
10．4．4 阀的闭锁和旁路 345
10．4．5 起动、停运和潮流反转 346
10．4．6 提高交流系统性能的控制 347
10．5．1 交流侧谐波 348
10．5 谐波及滤波器 348
10．5．2 直流侧的谐波 350
10．6 交流系统强弱对交流／直流系统相互作用的影响 351
10．6．1 短路比 351
10．6．2 无功功率和交流系统强度 352
10．6．3 低ESCB系统存在的问题 352
10．6．4 与弱交流系统相关问题的解决 353
10．6．5 有效惯性常数 354
10．6．6 强制换相 354
10．7 对直流和交流故障的响应 354
10．7．1 直流线路故障 355
10．7．2 换流器故障 356
10．7．3 交流系统故障 356
10．8 多端直流输电系统 358
10．8．1 MTDC网络结构 359
10．8．2MTDC系统的控制 360
10．9 直流输电系统的模型 363
10．9．1 潮流计算中的表达式 363
10．9．2 直流量的标么值系统 376
10．9．3 稳定性研究中的表示 377
参考文献 385
11．1 有功功率和频率控制 389
第11章 有功功率和无功功率的控制 389
11．1．1 调速系统的基本工作原理 390
11．1．2 发电机组功率输出的控制 395
11．1．3 电力系统的复合调节特性 396
11．1．4 汽轮机-调速器系统的响应速度 398
11．1．5 自动发电控制的基本原理 400
11．1．6 AGC的实施 411
11．1．7 低频减负荷 415
11．2 无功功率和电压控制 417
11．2．1 无功功率的产生和吸收 418
11．2．2 电压控制的方法 418
11．2．4 并联电容器 419
11．2．3 并联电抗器 419
11．2．5 串联电容器 421
11．2．6 同步调相机 424
11．2．7 静止无功系统 424
11．2．8 输电系统的补偿原理 434
11．2．9 无功补偿装置的模型 445
11．2．10 可调分接头变压器在输电系统中的应用 449
11．2．11 配电系统的电压调节 450
11．2．12 变压器ULTE控制系统的模型 453
11．3 潮流分析步骤 455
11．3．1 故障前潮流 455
11．3．2 故障后潮流 456
参考丈献 457
第12章 小信号稳定性 465
12．1 动态系统稳定性的基本概念 465
12．1．1 状态空间表示法 465
12．1．2 动态系统的稳定性 467
12．1．3 线性化 468
12．1．4 稳定性分析 470
12．2 状态矩阵的特征行为 471
12．2．1 特征值 471
12．2．2 特征向量 471
12．2．4 动态系统的自由运动 472
12．2．3 模态矩阵 472
12．2．5 模态、灵敏度和参与因子 476
12．2．6 可控性和可观察性 478
12．2．7 复频率的概念 479
12．2．8 特征特性和传递函数之间的关系 480
12．2．9 特征值的计算 485
12．3 单机无穷大系统的小信号稳定 485
12．3．1 经典模型表示的发电机 486
12．3．2 同步电机励磁回路动态的影响 493
12．4 励磁系统的作用 508
12．5 电力系统稳定器 515
12．6 有阻尼绕组的系统状态矩阵 527
12．7 多机系统的小信号稳定性 534
12．8 大型系统的特殊分析技术 539
12．9 小信号稳定性问题的特性 552
参考文献 555
第13章 暂态稳定 559
13．1 暂态稳定的简单回顾 559
13．2 数值积分方法 564
13．2．1 欧拉法 564
13．2．2 改进欧拉法 565
13．2．3 龙格-库塔(R-K)方法 566
13．2．5 隐式积分法 568
13．2．4 显式积分方法的数值稳定性 568
13．3 电力系统动态响应的仿真 573
13．3．1 电力系统模型的结构 573
13．3．2 同步电机表达式 574
13．3．3 励磁系统表达式 578
13．3．4 输电网络和负荷表达式 580
13．3．5 全系统方程组 581
13．3．6 全系统方程的解法 582
13．4 不对称故障的分析 589
13．4．1 对称分量简介 589
13．4．2 同步电机的序阻抗 592
13．4．3 输电线路的序阻抗 596
13．4．4 变压器的序阻抗 597
13．4．5 不同类型的故障的仿真 598
13．4．6 断线条件下的表示 606
13．5 继电保护的行为 608
13．5．1 输电线路保护 608
13．5．2 故障切除时间 613
13．5．3 在摇摆过程中的继电器参量 615
13．5．4 在摇摆过程中距离保护行为的评估 618
13．5．5 防止在暂态情况下的跳闸 619
13．5．7 发电机失步保护 621
13．5．6 线路自动重合 621
13．5．8 失磁保护 624
13．6 一个大型系统的暂态稳定分析 629
13．7 暂态稳定性分析的直接法 634
13．7．1 暂态能量函数法的描述 634
13．7．2 实际电力系统的分析 636
13．7．3 直接法的限制 642
参考文献 642
第14章 电压稳定性 647
14．1 与电压稳定性相关的基本概念 648
14．1．1 输电系统特性 648
14．1．3 负荷特性 652
14．1．2 发电机特性 652
14．1．4 无功补偿装置的特性 653
14．2 电压崩溃 656
14．2．1 电压崩溃的典型情况 657
14．2．2 基于实际事故的一般特性 658
14．2．3 电压稳定性的分类 658
14．3 电压稳定性分析 659
14．3．1 建模要求 659
14．3．2 动态分析 660
14．3．3 静态分析 667
14．3．4 确定到发生不稳定的最短距离 679
14．3．5 连续潮流分析 683
14．4 防止电压崩溃 687
14．4．1 系统设计措施 687
14．4．2 系统运行措施 689
参考文献 689
第重5章 次同步振荡 693
15．1 汽轮发电机扭振特性 693
15．1．1 轴系模型 693
15．1．2 扭转自然频率和模形态 699
15．2 与电力系统控制的扭转相互作用 703
15．2．1 与发电机励磁控制的相互作用 704
15．2．3 与附近DC换流站的相互作用 708
15．2．2 与调速器的相互作用 708
15．3 次同步谐振 710
15．3．1 串联电容补偿输电系统的特性 710
15．3．2 感应发电机效应产生自励磁 712
15．3．3 造成SSR的扭转相互作用 712
15．3．4 分析方法 713
15．3．5 SSR问题的预防措施 717
15．4 电网投切扰动的冲击 717
15．5 紧密耦合机组之间的扭转性相互作用 720
参考丈献 722
15．6 水电机组扭转特性 722
第16章 中期和长期稳定 727
16．1 系统对严重扰动响应的性质 727
16．2 区分中期稳定和长期稳定 729
16．3 严重扰动时的发电厂响应 731
16．3．1 火电厂 731
16．3．2 水电厂 732
16．4 长期动态响应的模拟 734
16．4．1 长期动态模拟的目的 734
16．4．2 模型要求 734
16．4．3 数值积分技术 735
16．5．1 过量发电孤立网分析示例 736
16．5 严重的系统扰动分析示例 736
16．5．2 欠发电的孤立网分析示例 738
参考文献 742
第17章 提高稳定性的方法 745
17．1 提高暂态稳定性 745
17．1．1 快速切除故障 746
17．1．2 减小输电系统电抗 746
17．1．3 可调节并联补偿 747
17．1．4 动态电气制动 747
17．1．6 断路器的按相操作 748
17．1．7 单相开关操作 748
17．1．5 投切电抗器 748
17．1．8 汽轮机快速操作阀门 750
17．1．9 切除发电机 755
17．1．10 受控的系统解列和减负荷 757
17．1．11 高速励磁系统 758
17．1．12 不连续励磁控制 758
17．1．13 高压直流(HVDC)输电联络线的控制 760
17．2 提高小信号稳定性 761
17．2．1 电力系统稳定器 762
17．2．2 静止无功补偿器的附加控制 771
17．2．3 高压直流(HVl)C)输电联络线的附加控制 776
参考文献 782