本書共分8章，主要包括電力系統(tǒng)基礎(chǔ)知識?電力系統(tǒng)各元件穩(wěn)態(tài)參數(shù)及模型?電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析及計(jì)算?有功功率及頻率調(diào)整?無功功率及電壓調(diào)整?電力系統(tǒng)暫態(tài)分析及計(jì)算?電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析計(jì)算?全書自第3章開始，利用電力網(wǎng)絡(luò)經(jīng)典案例，將潮流?短路?暫態(tài)穩(wěn)定性分析等計(jì)算機(jī)解法的規(guī)范化表達(dá)及詳細(xì)計(jì)算過程進(jìn)行了例舉，讀者可以通過這些案例的計(jì)算過程，編寫計(jì)算程序，進(jìn)而掌握課程的基本理論，學(xué)會分析問題及解決問題的方法?
本書可以作為電氣工程?電力系統(tǒng)等專業(yè)的教學(xué)用書，同時(shí)也可供從事電力系統(tǒng)工作的工程技術(shù)人員和相關(guān)專業(yè)人員參考?
本書配有免費(fèi)電子課件，歡迎選用本書作教材的老師登錄www.cmpedu.com注冊下載，或發(fā)郵件到j(luò)inacmp@163.com索取?
前言
中國電力科學(xué)研究院自本書第1版出版以來，電力工程科學(xué)和技術(shù)發(fā)展較快，尤其計(jì)算機(jī)在電力系統(tǒng)仿真分析?調(diào)度控制等方面應(yīng)用廣泛而深入的情況下，電力市場化改革也對電網(wǎng)安全提出了新的要求?十多年來，我在吉林大學(xué)講授電力系統(tǒng)分析課程，教材第1版的出版得益于授課心得?國內(nèi)外教材的優(yōu)秀理念和系統(tǒng)分析思想?當(dāng)時(shí)由于教學(xué)課時(shí)有限，第1版編寫時(shí)精簡了教材內(nèi)容，教材使用的六年中也發(fā)現(xiàn)了部分內(nèi)容有所缺失?針對國家提出的深化工程教育改革?推進(jìn)新工科建設(shè)與發(fā)展以及教學(xué)的實(shí)際需要，本書再版時(shí)進(jìn)行了更為全面?系統(tǒng)?精細(xì)的計(jì)算和分析?期望本書可以作為電氣工程(電力系統(tǒng))相關(guān)專業(yè)的教學(xué)用書和國內(nèi)電力行業(yè)工作者的參考書籍?
本書共分8章，在結(jié)構(gòu)?形式及內(nèi)容上主要參考國內(nèi)電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析?暫態(tài)分析等經(jīng)典中文教材，結(jié)合了西方相關(guān)教材的特點(diǎn)?優(yōu)秀理念和系統(tǒng)分析思想，主要闡述電力系統(tǒng)基礎(chǔ)知識?電力系統(tǒng)各元件穩(wěn)態(tài)參數(shù)和模型?電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析及計(jì)算?電力系統(tǒng)暫態(tài)分析及計(jì)算?電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析及計(jì)算等幾部分?其中第1章中增加了中國電力工業(yè)發(fā)展歷史和負(fù)荷曲線等內(nèi)容;第2章中豐富了變壓器模型部分內(nèi)容;第3章中增加了靜態(tài)安全分析部分內(nèi)容;第4章中增加了有功功率經(jīng)濟(jì)分配部分內(nèi)容;第5章中增加了無功功率負(fù)荷優(yōu)化部分內(nèi)容;第6章中增加了三相對稱短路計(jì)算的計(jì)算機(jī)求解部分例題及習(xí)題;第7章中修訂了對稱分量法的部分表述，豐富了電力系統(tǒng)元件序網(wǎng)絡(luò)和序參數(shù)等內(nèi)容，增加了不對稱故障計(jì)算機(jī)求解部分例題及習(xí)題;第8章中替換了暫態(tài)穩(wěn)定性分析計(jì)算部分內(nèi)容，增加了計(jì)算機(jī)求解例題及習(xí)題?全書自第3章開始圍繞典型例題，分別展示了電力網(wǎng)絡(luò)潮流?短路以及暫態(tài)穩(wěn)定性分析規(guī)范化計(jì)算機(jī)解法的詳細(xì)求解過程，使學(xué)生通過這幾部分例題的求解過程就能自行編寫計(jì)算程序，驗(yàn)證教材中的基本理論及計(jì)算方法?希望通過對這些基礎(chǔ)性例題的求解，幫助讀者掌握分析問題和解決問題的方法，啟發(fā)讀者去創(chuàng)新?開發(fā)新的應(yīng)用領(lǐng)域?
為了便于讀者使用，書中增加了一些研究分析型習(xí)題，全部習(xí)題的解答?各章節(jié)重點(diǎn)難點(diǎn)及經(jīng)典案例的計(jì)算機(jī)仿真部分內(nèi)容將在與本書配套的《電力系統(tǒng)分析學(xué)習(xí)指導(dǎo)及經(jīng)典案例數(shù)值計(jì)算》中給出?
中國電力科學(xué)研究院的李再華老師是本書再版的合作者，他主要從事電力系統(tǒng)分析和軟件開發(fā)工作，參與修訂了本書第1章?第4章和第8章，并且仔細(xì)地閱讀了部分章節(jié)的書稿，精煉了一些內(nèi)容的文字表述?在此對李再華老師表示感謝?
感謝我的學(xué)生魯宇，在第1版教材出版時(shí)就曾協(xié)助整理過部分文字，本次又參與了第4章部分內(nèi)容的文字整理工作?
在本門課程授課之初，我曾求助于本科階段的老師和同學(xué)們，他們的指導(dǎo)和幫助，使我逐漸理清了電力系統(tǒng)分析課程的重難點(diǎn)以及授課方法?教材第1版出版后我也曾請母校的老師們協(xié)助審閱，他們提出了一些意見和建議，但更多的是鼓勵(lì)，在此我要感謝他們?
本書第1版被很多學(xué)校電氣工程專業(yè)選作教材或參考書，并多次重印?在教材再版之初我曾與這些學(xué)校的教師們聯(lián)系，并征求修訂意見，得到了很多對修訂教材的支持和建議的回復(fù)，在此對各位同仁表示感謝?
本人在吉林大學(xué)主講這門課程十余年，聽課學(xué)生數(shù)千，他們提出的問題和與我的討論都對我啟發(fā)很大，他們對知識的渴求與熱情和勇于探索的創(chuàng)新精神，給予了我不竭的動力和強(qiáng)有力的支持，使我有信心修訂本書?他們在校期間完成的畢業(yè)論文?課程設(shè)計(jì)報(bào)告等對本書再版有很大的幫助，部分學(xué)生為本書的修訂提供了教學(xué)反饋并協(xié)助收集資料?繪制圖表?整理例題及習(xí)題答案等?在此對十多年來陪伴在我身邊的學(xué)生們表示感謝?
我還要感謝吉林大學(xué)儀器科學(xué)與電氣工程學(xué)院的領(lǐng)導(dǎo)，為我提供了良好的教學(xué)與科研環(huán)境，他們對本書的修訂給予了支持和信任，使我能夠順利地完成本書的再版工作?
感謝湯涌教授為本書作序，感謝易俊和鄭超，他們仔細(xì)審閱了全部書稿，并提出了寶貴意見和修改建議?
在本書編寫過程中參照了書后參考文獻(xiàn)中所列書目，查閱了國內(nèi)電力設(shè)計(jì)院的電力設(shè)計(jì)規(guī)程等相關(guān)資料，在此對原作者表示衷心感謝!
本書修訂獲得了吉林大學(xué)十三五規(guī)劃教材項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)的支持，在此對學(xué)校提供經(jīng)費(fèi)支持表示感謝?
由于作者水平有限，書中難免有不妥之處，懇請廣大讀者和同仁批評指正?
Email:sunsq@jlu.edu.cn
孫淑琴
于吉林大學(xué)地質(zhì)宮
序
前言
第1章緒論1
1.1電力系統(tǒng)概述1
1.1.1電力工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位1
1.1.2電力工業(yè)的歷史及發(fā)展方向1
1.1.3我國古代對電和磁的認(rèn)識及近現(xiàn)代電力工業(yè)的發(fā)展2
1.1.4電力系統(tǒng)的基本參數(shù)3
1.2電力系統(tǒng)運(yùn)行應(yīng)滿足的基本要求5
1.2.1電力系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)5
1.2.2電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求5
1.2.3電力系統(tǒng)的負(fù)荷曲線6
1.3電力系統(tǒng)接線方式和電壓等級7
1.3.1電力系統(tǒng)的接線方式7
1.3.2電力系統(tǒng)的電壓等級9
1.3.3電力系統(tǒng)不同電壓等級的適用范圍10
1.3.4電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式11
1.4電氣工程學(xué)科和電力系統(tǒng)分析課程13
1.4.1電氣工程學(xué)科13
1.4.2電力系統(tǒng)分析課程的內(nèi)容14
1.4.3計(jì)算機(jī)在電力系統(tǒng)運(yùn)行與規(guī)劃中的應(yīng)用14
本章小結(jié)15
習(xí)題15
第2章電力系統(tǒng)各元件穩(wěn)態(tài)參數(shù)及模型16
2.1同步發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型及運(yùn)行特性16
2.1.1同步發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型16
2.1.2原動機(jī)調(diào)節(jié)效應(yīng)19
2.1.3勵(lì)磁調(diào)節(jié)效應(yīng)21
2.1.4同步發(fā)電機(jī)接入系統(tǒng)22
2.1.5同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行范圍23
2.2電力線路的參數(shù)及數(shù)學(xué)模型24
2.2.1電力線路的基本結(jié)構(gòu)24
2.2.2電力線路的參數(shù)25
2.2.3電力線路的數(shù)學(xué)模型28
2.3電力變壓器的參數(shù)與數(shù)學(xué)模型34
2.3.1理想變壓器34
2.3.2實(shí)際雙繞組變壓器36
2.3.3三繞組變壓器39
2.3.4自耦變壓器42
2.3.5變壓器的Ⅱ形等效電路44
2.3.6電抗器的參數(shù)和等效電路45
2.4負(fù)荷的運(yùn)行特性及數(shù)學(xué)模型46
2.5電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型47
2.5.1多電壓等級網(wǎng)絡(luò)中參數(shù)及變量的歸算47
2.5.2標(biāo)幺制51
2.5.3多電壓等級電力網(wǎng)絡(luò)標(biāo)幺值等效電路56
2.5.4具有非標(biāo)準(zhǔn)電壓比變壓器時(shí)的電力網(wǎng)絡(luò)等效電路59
本章小結(jié)63
習(xí)題63
第3章電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析計(jì)算65
3.1潮流計(jì)算的基本原理65
3.1.1潮流計(jì)算的基本物理量65
3.1.2潮流計(jì)算的數(shù)學(xué)模型66
3.1.3潮流計(jì)算的約束條件68
3.2電力網(wǎng)絡(luò)潮流計(jì)算的手算解法68
3.2.1電壓降落與功率損耗的計(jì)算68
3.2.2輻射形電力網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算72
3.2.3遠(yuǎn)距離輸電線路的潮流分布79
3.3復(fù)雜電力網(wǎng)絡(luò)潮流計(jì)算的計(jì)算機(jī)解法83
3.3.1導(dǎo)納矩陣的形成83
3.3.2高斯-塞德爾法87
3.3.3牛頓-拉夫遜法92
3.3.4快速分解法108
3.3.5直流法113
3.4靜態(tài)安全分析117
3.4.1概述117
3.4.2靜態(tài)安全指標(biāo)體系118
3.4.3靜態(tài)安全分析工作流程119
本章小結(jié)120
習(xí)題120
第4章電力系統(tǒng)有功功率及頻率調(diào)整124
4.1有功功率的平衡124
4.1.1有功功率電源與備用容量124
4.1.2有功功率平衡及各類發(fā)電廠(機(jī)組)的合理組合127
4.2頻率調(diào)整的必要性128
4.3電力系統(tǒng)的頻率特性129
4.3.1發(fā)電機(jī)組自動調(diào)速系統(tǒng)工作原理129
4.3.2發(fā)電機(jī)組的有功功率頻率靜態(tài)特性130
4.3.3有功負(fù)荷的頻率靜態(tài)特性131
4.4頻率調(diào)整132
4.4.1頻率的一次調(diào)整132
4.4.2頻率的二次調(diào)整134
4.4.3主調(diào)頻廠的選擇135
4.4.4互聯(lián)系統(tǒng)的頻率調(diào)整135
4.5有功功率的經(jīng)濟(jì)分配140
4.5.1火電廠間有功功率負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配140
4.5.2水火電廠間有功功率負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配144
本章小結(jié)149
習(xí)題149 第5章電力系統(tǒng)無功功率及電壓調(diào)整151
5.1無功功率平衡151
5.1.1電力系統(tǒng)中的無功功率電源151
5.1.2電力系統(tǒng)中的無功功率負(fù)荷及無功功率損耗153
5.1.3電力系統(tǒng)中的無功功率平衡154
5.2電壓調(diào)整的必要性155
5.2.1電壓偏移對用電設(shè)備的影響156
5.2.2無功功率與節(jié)點(diǎn)電壓的關(guān)系157
5.2.3負(fù)荷分類及其對電壓影響的控制158
5.3電壓管理與電壓調(diào)整158
5.3.1電壓中樞點(diǎn)的概念159
5.3.2電壓中樞點(diǎn)的電壓偏移和調(diào)壓方式159
5.3.3電壓調(diào)整的方法161
5.4無功功率負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配168
5.4.1等微增率準(zhǔn)則的應(yīng)用168
5.4.2無功功率補(bǔ)償?shù)慕?jīng)濟(jì)配置172
本章小結(jié)174
習(xí)題174
第6章電力系統(tǒng)對稱故障分析計(jì)算176
6.1短路的基本知識176
6.1.1短路的原因?類型及危害176
6.1.2計(jì)算短路電流的基本目的177
6.2無限大功率電源供電系統(tǒng)的三相短路178
6.2.1無限大功率電源的概念 178
6.2.2無限大功率電源供電電路突然三相短路的暫態(tài)過程 179
6.2.3短路沖擊電流和短路全電流有效值181
6.2.4短路容量183
6.3同步發(fā)電機(jī)突然三相短路的物理過程及短路電流分析184
6.3.1同步發(fā)電機(jī)在空載情況下突然三相短路的物理過程184
6.3.2無阻尼繞組同步發(fā)電機(jī)空載時(shí)的突然三相短路電流186
6.3.3無阻尼繞組同步發(fā)電機(jī)負(fù)載時(shí)的突然三相短路電流188
6.3.4有阻尼繞組同步發(fā)電機(jī)的突然三相短路電流189
6.3.5自動調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置對短路電流的影晌 191
6.4電力系統(tǒng)三相短路的實(shí)用計(jì)算193
6.4.1短路電流實(shí)用計(jì)算的基本假設(shè)與基本任務(wù)193
6.4.2起始次暫態(tài)電流的計(jì)算 194
6.4.3應(yīng)用疊加原理計(jì)算電力系統(tǒng)三相短路198
6.4.4任意時(shí)刻三相短路電流的計(jì)算200
6.5計(jì)算機(jī)計(jì)算復(fù)雜系統(tǒng)短路電流周期分量起始值的原理202
6.5.1基本原理202
6.5.2利用節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣計(jì)算的方法203
6.5.3利用節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣計(jì)算的方法209
6.5.4短路點(diǎn)在線路上任意處的計(jì)算方法211
本章小結(jié)213
習(xí)題214
第7章電力系統(tǒng)不對稱故障分析計(jì)算215
7.1對稱分量法215
7.1.1不對稱短路后電力網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn) 215
7.1.2對稱分量法的概念216
7.1.3對稱分量法在電力系統(tǒng)不對稱
短路分析中的應(yīng)用218
7.2電力系統(tǒng)元件的序參數(shù)及序網(wǎng)絡(luò)221
7.2.1阻抗負(fù)荷的序網(wǎng)絡(luò)及序參數(shù)221
7.2.2發(fā)電機(jī)的序網(wǎng)絡(luò)及序參數(shù)223
7.2.3電動機(jī)的序網(wǎng)絡(luò)及序參數(shù)225
7.2.4變壓器的序網(wǎng)絡(luò)和序參數(shù)226
7.2.5輸電線路的序網(wǎng)絡(luò)及序參數(shù)233
7.2.6電纜線路的序網(wǎng)絡(luò)及序參數(shù)237
7.3電力系統(tǒng)的序網(wǎng)絡(luò)237
7.4簡單不對稱短路故障分析241
7.4.1單相接地短路243
7.4.2兩相短路247
7.4.3兩相接地短路248
7.4.4正序等效定則251
7.5不對稱短路時(shí)網(wǎng)絡(luò)中電流和電壓的分布255
7.5.1不對稱短路時(shí)網(wǎng)絡(luò)中電流和電壓的分布計(jì)算和規(guī)律255
7.5.2對稱分量經(jīng)變壓器后的相位變化256
7.6不對稱短路時(shí)運(yùn)算曲線的應(yīng)用261
7.7電力系統(tǒng)非全相運(yùn)行的分析262
7.7.1單相斷線 263
7.7.2兩相斷線264
7.8不對稱故障的計(jì)算機(jī)算法264
7.8.1不對稱故障的通用邊界條件 264
7.8.2計(jì)算機(jī)計(jì)算不對稱故障的數(shù)學(xué)描述265
7.8.3計(jì)算機(jī)計(jì)算程序原理框圖273
本章小結(jié)274
習(xí)題274
第8章電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析計(jì)算276
8.1電力系統(tǒng)穩(wěn)定的概念276
8.1.1靜態(tài)穩(wěn)定277
8.1.2暫態(tài)穩(wěn)定278
8.1.3動態(tài)穩(wěn)定279
8.1.4電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基本要求280
8.2同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性280
8.2.1同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子運(yùn)動方程280
8.2.2發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和功率282
8.3電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定分析283
8.3.1單機(jī)無窮大系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定283
8.3.2小擾動法分析電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定285
8.3.3多機(jī)系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定近似分析289
8.3.4提高系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的措施292
8.4電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定分析294
8.4.1基本假定294
8.4.2簡單電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定分析294
8.4.3暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算的數(shù)學(xué)原理300
8.4.4暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算模型選擇與描述303
8.4.5暫態(tài)穩(wěn)定性計(jì)算算法推導(dǎo)304
8.4.6提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的措施316
本章小結(jié)321
習(xí)題321
參考文獻(xiàn)323
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