定 價：29 元
叢書名：高等院校電氣工程及其自動化專業(yè)系列精品教材
- 作者：房大中主編
- 出版時間：2010/1/1
- ISBN：9787030262110
- 出 版 社：科學(xué)出版社
- 中圖法分類：TM711
- 頁碼：268
- 紙張：膠版紙
- 版次：1
- 開本：16開
《電力系統(tǒng)分析》重點(diǎn)闡述電力系統(tǒng)分析涉及的元件模型和計(jì)算機(jī)分析方法。全書共分11章，包括電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型、電力系統(tǒng)潮流的計(jì)算機(jī)分析方法、電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型、同步電機(jī)三相短路暫態(tài)過程分析、電力系統(tǒng)故障的計(jì)算機(jī)算法、電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析中的元件模型、電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本概念、電力系統(tǒng)小擾動穩(wěn)定性、電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性、提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施。每章都提供了一些思考題，便于學(xué)生掌握相關(guān)知識。
《電力系統(tǒng)分析》可作為高等院校電氣工程及其自動化專業(yè)的本科生教材，也可供高職、高專相關(guān)專業(yè)師生參考，還可作為電力工程技術(shù)人員的參考資料和培訓(xùn)教材。
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本書是為電氣工程及其自動化專業(yè)本科生編寫的一門專業(yè)課教材，也是天津大學(xué)李林川教授主編的《電力系統(tǒng)基礎(chǔ)》一書的配套教材。
電氣工程及其自動化專業(yè)的本科生，在學(xué)習(xí)了“電路”、“電機(jī)學(xué)”、“電力系統(tǒng)基礎(chǔ)”課程后可繼續(xù)學(xué)習(xí)本書。本書重點(diǎn)講述電力系統(tǒng)分析涉及的元件模型和計(jì)算機(jī)分析方法，其中：第1章介紹電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型；第2章介紹電力系統(tǒng)潮流分析的數(shù)學(xué)模型及常用的計(jì)算機(jī)方法；第3章介紹電力系統(tǒng)有功負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配和最優(yōu)潮流的基本概念及計(jì)算方法；第4章引出電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)分析中的同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型；第5章為同步電機(jī)三相短路電流的解析分析方法；第6章為電力系統(tǒng)短路及斷線故障的計(jì)算機(jī)分析方法；第7章介紹電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性分析中的元件模型，包括發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)、調(diào)速器模型及負(fù)荷模型；第8章介紹電力系統(tǒng)各種穩(wěn)定性的基本概念；第9章和第10章介紹電力系統(tǒng)小擾動和暫態(tài)穩(wěn)定性的分析方法；第11章介紹提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施，其內(nèi)容包括安全穩(wěn)定控制技術(shù)的基本概念及實(shí)現(xiàn)方法。編者希望通過本書的學(xué)習(xí)，可以使讀者對電力系統(tǒng)的各種安全穩(wěn)定問題及分析方法有一個比較全面的了解。
本書由房大中任主編，第1～6章由房大中編寫，第7～11章由賈宏杰編寫。
本書初稿承蒙余貽鑫教授審閱，提出了很多寶貴的意見和建議，在此深表感謝。同時感謝編者的研究生為本書所做的繪圖及文字校對工作。
由于編者水平有限，書中不妥之處在所難免，敬請讀者批評指正。
目錄
前言
第1章 電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型 1
1.1 節(jié)點(diǎn)電壓方程與節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣 1
1.1.1 節(jié)點(diǎn)電壓方程的建立 1
1.1.2 節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣元素的物理意義 3
1.1.3 節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣形成與修改的計(jì)算機(jī)方法 5
1.1.4 節(jié)點(diǎn)方程的實(shí)數(shù)化求解方法 8
1.2 節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣 8
1.2.1 節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣表示的網(wǎng)絡(luò)方程 8
1.2.2 節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣的特點(diǎn)及其元素的物理意義 9
1.2.3 節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣元素的求解方法 9
1.2.4 節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣元素的實(shí)數(shù)化求解方法 10
思考題 11
第2章 電力系統(tǒng)潮流的計(jì)算機(jī)分析方法 12
2.1 潮流計(jì)算的數(shù)學(xué)模型 12
2.1.1 節(jié)點(diǎn)的功率方程 12
2.1.2 潮流計(jì)算中節(jié)點(diǎn)的分類 13
2.1.3 電力網(wǎng)絡(luò)的潮流方程 14
2.2 牛頓-拉夫遜潮流算法 15
2.2.1 牛頓迭代算法 16
2.2.2 牛頓法的幾何解釋 17
2.2.3 極坐標(biāo)牛頓潮流算法的雅可比矩陣 17
2.2.4 直角坐標(biāo)牛頓潮流算法的雅可比矩陣 19
2.2.5 初值的設(shè)置與元件通過功率和電流的計(jì)算 21
2.2.6 牛頓潮流算法流程及評價 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評價 25
2.4 直流潮流算法 27
思考題 28
第3章 電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 29
3.1 電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基本概念 29
3.2 火電廠間有功負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配 29
3.3 水火電廠間有功負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配 34
3.4 電力系統(tǒng)最優(yōu)潮流 36
3.4.1 最優(yōu)潮流的數(shù)學(xué)模型 37
3.4.2 最優(yōu)潮流計(jì)算的降維梯度法 39
3.4.3 解耦最優(yōu)潮流 43
思考題 45
第4章 同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型 46
4.1 abc坐標(biāo)系的同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型 46
4.1.1 理想同步電機(jī) 46
4.1.2 abc坐標(biāo)系的同步電機(jī)方程 48
4.2 dq0坐標(biāo)系的同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型 52
4.2.1 派克變換 52
4.2.2 dq0坐標(biāo)系的同步電機(jī)方程 52
4.2.3 派克變換的物理解釋 54
4.3 同步電機(jī)的標(biāo)幺值基本方程 56
4.4 電機(jī)參數(shù)表示的同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型 59
4.4.1 同步電機(jī)參數(shù) 59
4.4.2 同步電機(jī)參數(shù)與其原始參數(shù)的關(guān)系 61
4.4.3 電機(jī)參數(shù)表示的同步電機(jī)方程 63
4.4.4 同步電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩方程 64
4.5 同步電機(jī)的簡化數(shù)學(xué)模型 65
4.5.1 定子電壓方程簡化模型 65
4.5.2 轉(zhuǎn)子電壓磁鏈方程簡化模型 66
4.6 同步電機(jī)的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型及相量圖 68
4.6.1 用同步電抗表示的同步電機(jī)穩(wěn)態(tài)模型 68
4.6.2 用暫態(tài)電抗表示的同步電機(jī)穩(wěn)態(tài)模型 70
4.6.3 用次暫態(tài)電抗表示的同步電機(jī)穩(wěn)態(tài)模型 71
思考題 73
第5章 同步電機(jī)三相短路暫態(tài)過程分析 74
5.1 同步電機(jī)三相短路物理過程分析 74
5.1.1 同步電機(jī)三相短路的特點(diǎn)及磁鏈?zhǔn)睾阍?74
5.1.2 無阻尼繞組同步電機(jī)空載三相短路的物理過程 74
5.2 無阻尼繞組同步電機(jī)三相短路電流計(jì)算 77
5.2.1 不計(jì)衰減時同步電機(jī)空載短路電流計(jì)算 77
5.2.2 不計(jì)衰減時同步電機(jī)負(fù)載狀態(tài)下的短路電流計(jì)算 80
5.2.3 自由電流衰減的時間常數(shù) 82
5.3 有阻尼繞組同步電機(jī)三相短路電流計(jì)算 86
5.3.1 不計(jì)衰減定子轉(zhuǎn)子短路電流計(jì)算 86
5.3.2 自由電流分量的衰減時間常數(shù) 91
5.4 強(qiáng)行勵磁對同步電機(jī)短路暫態(tài)過程的影響 94
思考題 95
第6章 電力系統(tǒng)故障的計(jì)算機(jī)算法 97
6.1 三相對稱短路故障計(jì)算 97
6.2 簡單不對稱故障計(jì)算 99
6.2.1 序網(wǎng)絡(luò)端口電壓方程 99
6.2.2 不對稱短路故障計(jì)算 101
6.2.3 不對稱斷線故障計(jì)算 104
6.3 復(fù)雜故障的計(jì)算 105
6.3.1 不對稱故障的通用邊界條件 105
6.3.2 多重故障計(jì)算 107
思考題 109
第7章 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析中的元件模型 110
7.1 概述 110
7.2 發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子運(yùn)動方程 111
7.2.1 轉(zhuǎn)子運(yùn)動方程的推導(dǎo) 111
7.2.2 轉(zhuǎn)子運(yùn)動方程的標(biāo)幺值表示 113
7.2.3 慣性時間常數(shù)及物理含義 114
7.3 發(fā)電機(jī)功角及功率特性 115
7.3.1 發(fā)電機(jī)功角 115
7.3.2 功角及簡單電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)功率特性 116
7.3.3 用其他電勢表示的發(fā)電機(jī)功率特性 118
7.3.4 復(fù)雜系統(tǒng)的功率特性 121
7.4 功率特性影響因素分析 122
7.4.1 網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的影響 122
7.4.2 自動勵磁調(diào)節(jié)器的影響 125
7.5 發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng) 127
7.5.1 發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)的構(gòu)成 127
7.5.2 主勵磁系統(tǒng)模型 129
7.5.3 發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 133
7.6 原動機(jī)及調(diào)速器系統(tǒng) 134
7.6.1 水輪機(jī)及調(diào)速器系統(tǒng) 134
7.6.2 汽輪機(jī)及調(diào)速器系統(tǒng) 136
7.6.3 原動機(jī)及調(diào)速器系統(tǒng)簡化模型 138
7.7 電力負(fù)荷模型 138
7.7.1 靜態(tài)負(fù)荷模型 139
7.7.2 感應(yīng)電動機(jī)負(fù)荷模型 140
7.7.3 其他負(fù)荷模型簡介 141
思考題 142
第8章 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本概念 144
8.1 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性概述 144
8.2 小擾動穩(wěn)定性的初步概念 146
8.3 暫態(tài)穩(wěn)定性的初步概念 149
8.4 負(fù)荷穩(wěn)定的初步概念 151
8.5 電壓穩(wěn)定的初步概念 153
思考題 159
第9章 電力系統(tǒng)小擾動穩(wěn)定性 160
9.1 小擾動穩(wěn)定性基礎(chǔ)概念 160
9.1.1 動力系統(tǒng)模型 160
9.1.2 運(yùn)動穩(wěn)定性的基本概念 162
9.1.3 系統(tǒng)的線性化模型 163
9.1.4 系統(tǒng)控制參數(shù)變動的影響 164
9.1.5 電力系統(tǒng)小擾動穩(wěn)定性分析步驟 165
9.2 單機(jī)-無窮大系統(tǒng)小擾動穩(wěn)定性分析 166
9.2.1 不計(jì)發(fā)電機(jī)阻尼時的穩(wěn)定性分析 166
9.2.2 計(jì)及發(fā)電機(jī)阻尼時的穩(wěn)定性分析 169
9.2.3 小擾動穩(wěn)定儲備系數(shù)和系統(tǒng)阻尼因子 171
9.3 簡單電力系統(tǒng)小擾動穩(wěn)定分岔分析 173
9.3.1 系統(tǒng)模型 173
9.3.2 系統(tǒng)小擾動穩(wěn)定性分析 176
9.4 多機(jī)電力系統(tǒng)小擾動穩(wěn)定性分析 182
9.4.1 系統(tǒng)模型 182
9.4.2 系統(tǒng)初始點(diǎn)的小擾動穩(wěn)定性分析 184
9.4.3 系統(tǒng)負(fù)荷水平變動對小擾動穩(wěn)定性的影響 187
9.4.4 發(fā)電機(jī)出力對系統(tǒng)小擾動穩(wěn)定性的影響 188
9.4.5 綜合考慮負(fù)荷水平和調(diào)度方式變化對系統(tǒng)小擾動穩(wěn)定性的影響 191
思考題 192
第10章 電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性 194
10.1 概述 194
10.1.1 大擾動后的暫態(tài)過程 194
10.1.2 電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析模型及其簡化 195
10.1.3 電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析方法 198
10.1.4 暫態(tài)穩(wěn)定性研究的一些新問題 199
10.2 單機(jī)無窮大系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定判據(jù)——等面積定則 200
10.2.1 發(fā)電機(jī)各階段的功率特性曲線 200
10.2.2 暫態(tài)穩(wěn)定和不穩(wěn)定場景分析 201
10.2.3 等面積定則 203
10.3 電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析數(shù)值方法 205
10.3.1 常微分方程的數(shù)值積分方法 205
10.3.2 微分-代數(shù)方程的數(shù)值積分方法 210
10.4 單機(jī)無窮大系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定數(shù)值分析 212
10.4.1 電力系統(tǒng)模型 212
10.4.2 不計(jì)阻尼時的暫態(tài)性分析 212
10.4.3 影響系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的因素分析 217
10.5 多機(jī)電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性分析簡介 220
10.5.1 暫態(tài)穩(wěn)定分析的網(wǎng)絡(luò)模型 221
10.5.2 電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析的一般步驟 225
10.5.3 多機(jī)電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析示例 228
思考題 232
第11章 提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施 234
11.1 概述 234
11.2 在電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)階段可采取的措施 235
11.2.1 提高系統(tǒng)功率極限的原理 235
11.2.2 改善發(fā)電機(jī)運(yùn)行特性 236
11.2.3 改善輸電線路的運(yùn)行參數(shù) 238
11.2.4 改善變壓器運(yùn)行特性 245
11.2.5 實(shí)施無功補(bǔ)償 247
11.2.6 優(yōu)化保護(hù)裝置 248
11.3 DyLiacco安全構(gòu)想和運(yùn)行控制措施 249
11.3.1 DyLiacco安全構(gòu)想 249
11.3.2 EMS系統(tǒng)安全監(jiān)控功能簡介 250
11.3.3 電力系統(tǒng)運(yùn)行控制的三道防線 252
11.4 電力系統(tǒng)運(yùn)行控制措施 253
11.4.1 電力系統(tǒng)預(yù)防控制 254
11.4.2 電力系統(tǒng)緊急控制 256
11.4.3 實(shí)際例子 262
11.5 電力系統(tǒng)恢復(fù)控制 262
11.5.1 制定恢復(fù)計(jì)劃和實(shí)施恢復(fù)培訓(xùn) 263
11.5.2 有功平衡和頻率控制 263
11.5.3 無功平衡和電壓控制 264
11.5.4 繼電保護(hù)及安全自動裝置的配合 265
思考題 266
參考文獻(xiàn) 267
1.1.3 節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣形成與修改的計(jì)算機(jī)方法
在研究電力網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣形成與修改的計(jì)算機(jī)方法之前，先要設(shè)計(jì)一種電力網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的輸入方法。假定構(gòu)成電力網(wǎng)絡(luò)的元件包括雙繞組變壓器、輸電線路及母線接地支路。對變壓器，假定三繞組變壓器已轉(zhuǎn)化為三個雙繞組變壓器的等值電路，且略去勵磁導(dǎo)納支路，若需考慮勵磁導(dǎo)納支路，則將該支路視為接到相應(yīng)節(jié)點(diǎn)上的母線接地支路處理。書中的母線接地支路可以表示母線上的接地電容和接地電感，亦可模擬短路故障等異常情況。
本書介紹的電力網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的輸入方法以電力網(wǎng)絡(luò)元件為單位，如表1-1每一行所示，其中：
第一和第三個字段為字符串型數(shù)據(jù)，表示元件的首節(jié)點(diǎn)名和尾節(jié)點(diǎn)名。
第二和第四個字段為整數(shù)型數(shù)據(jù)，表示元件的首節(jié)點(diǎn)和尾節(jié)點(diǎn)編號，如果尾節(jié)點(diǎn)編號為0，表示該行數(shù)據(jù)對應(yīng)的元件為接地支路元件。
第五和第六個字段為實(shí)數(shù)型數(shù)據(jù)，若該行對應(yīng)變壓器元件，這兩個數(shù)據(jù)分別表示變壓器繞組的等值電阻和電抗；若該行對應(yīng)輸電線（或母線接地支路元件），這兩個數(shù)據(jù)分別表示該元件模型的串聯(lián)等值電阻和電抗。
第七和第八個字段為實(shí)數(shù)型數(shù)據(jù)，分別表示輸電線π型等值電路一端的接地電納和變壓器的變比，若第八個字段的數(shù)據(jù)為空，表示該行對應(yīng)輸電線元件，否則為雙繞組變壓器元件。
表1-1所示的輸入文件內(nèi)容為圖1-1（b）所示電力網(wǎng)絡(luò)的輸入?yún)?shù)。需要注意的是，雙繞組變壓器的變比統(tǒng)一規(guī)定為首節(jié)點(diǎn)至尾節(jié)點(diǎn)的變比，為1︰k；另外，允許電力網(wǎng)絡(luò)存在并聯(lián)元件，例如，若圖1-1網(wǎng)絡(luò)增加一條與輸電線L1相同的并聯(lián)輸電線，表1-1輸入文件中只要再增補(bǔ)一行與第四行相同的數(shù)據(jù)即可。另外，需要指出的是輸入文件對每行數(shù)據(jù)的先后次序無限制。
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