现代电力系统

本书在分析电力系统的系统性的基础上，首先介绍构成电力系统的各种发输配用设备的数学模型，并介绍这些设备相互联系、相互影响的基本原理。针对由这些设备构成的电力系统，分别介绍其稳态分析和故障分析的理论，前者包括获取稳态详细信息的潮流计算模型及相应算法、稳态时的有功无功平衡及对应的频率电压调整问题、电力系统经济运行问题，后者由简单到复杂地介绍三相对称故障、简单不对称故障和通用复杂故障的分析计算方法。本书可作为电气工程专业的本科生教材或参考书，涉及少量在硕士阶段讲解的知识点（如稀疏计算），也可作为电力工业的专业技术人员、科研人员的参考书。

武志刚，男，博士，副教授，华南理工大学电力学院电力系系主任，主要研究方向包括电力系统分析与计算、电力系统仿真、人工智能在电力系统领域的应用和复杂系统理论在电力系统中的应用。历年教学评价均为所在院系前10%，多次获得校级教学质量奖，华南理工大学精品微课。主要著作有：武志刚，戴栋，钟庆，李海锋，朱林：智能电网：基础设施、相关技术及解决方案，机械工业出版社，2015.5，译著。深度参与南方电网新一代仿真程序开发，获南方电网专利奖和科技进步奖。作为主要研究者参与中国工程院重大咨询项目《我国未来电网格局》，在已发布的2020年我国电网格局咨询意见撰稿中发挥重要作用。

1电力系统概述(1) 1.1电力系统的内涵(1) 1.2电力系统的历史沿革与现代社会(11) 1.3习题(16) 2电力系统的系统性(17) 2.1引言：万物皆为系统(17) 2.2系统论与图论(18) 2.3电力系统是典型的非平衡系统(20) 2.4电力系统的时空表现(22) 2.5习题(33) 3电能的“生产”：发电机(34) 3.1发电机在电力系统中扮演的角色(34) 3.2理想同步电机的基本假设(36) 3.3同步电机原始模型(39) 3.4派克变换和dq0坐标系(48) 3.5同步电机稳态模型(54) 3.6同步电机暂态模型(61) 3.7不同电力系统分析场合中同步电机的模型(91) 3.8习题(92) 4电力网络的数学模型(93) 4.1电力网络通用模型(93) 4.2电网元件模型(107) 4.3配电网与输电网(121) 4.4习题(123) 5电能的“消费”：负荷(124) 5.1电力系统负荷的概念及组成(124) 5.2负荷曲线(126) 5.3负荷特性和负荷模型(134) 5.4习题(138) 6电力系统稳态分析的基本问题(139) 6.1电力系统稳态的物理本质和数学本质(139) 6.2解析计算和数值计算(140) 6.3电力系统稳态分析的内容(144) 6.4习题(145) 7电力系统状态的微观分析(146) 7.1电力系统状态的微观层面表达(146) 7.2简单支路传输功率过程中的电压降落和功率损耗(146) 7.3网络元件的电压降落和功率损耗(153) 7.4习题(155) 8电力系统潮流计算的基本方法(156) 8.1潮流计算的定义和经典模型(156) 8.2开式网络潮流计算的前推回代法(163) 8.3复杂电网潮流计算的高斯赛德尔法(171) 8.4复杂电网潮流计算的牛顿拉夫逊法(173) 8.5牛顿拉夫逊法潮流计算的改进(180) 8.6牛顿拉夫逊法的扩展(188) 8.7直流潮流(206) 8.8习题(208) 现代电力系统目录9稀疏技术在电力系统计算中的应用(209) 9.1网络方程求解的高斯消去法(209) 9.2稀疏矩阵的概念(217) 9.3节点导纳矩阵的稀疏性及其稀疏存储(218) 9.4因子表分解的稀疏计算(222) 9.5方程求解过程中的稀疏计算(227) 9.6稀疏向量求解(228) 9.7节点优化编号问题(232) 9.8习题(237) 10电力系统的功率平衡和频率电压调整(238) 10.1电力系统功率平衡问题概述(238) 10.2电力系统的有功功率平衡和无功功率平衡(240) 10.3参与有功功率平衡的各个角色(243) 10.4频率的一次调整和二次调整(252) 10.5互联系统有功功率平衡和频率调整(258) 10.6参与无功功率平衡的各个角色(263) 10.7允许电压偏移和中枢点电压管理(271) 10.8中枢点电压调整的通用数学模型(274) 10.9频率调整和电压调整的关系(275) 10.10习题(276) 11电力系统的经济运行(277) 11.1电力系统经济运行的基本概念(277) 11.2电网侧的经济运行问题(277) 11.3发电侧的经济运行问题(287) 11.4源网荷储联动的经济性(297) 11.5习题(298) 12最基本的电力系统故障分析：三相短路故障计算(299) 12.1电力系统短路的一般概念(299) 12.2电力系统中短路计算的近似处理(303) 12.3互阻抗和转移阻抗的概念(305) 12.4三相短路计算的具体方法(306) 12.5习题(309) 13简单不对称故障分析(311) 13.1对称分量法(311) 13.2典型电力系统设备的序阻抗(320) 13.3各序网络的制定方法(330) 13.4简单不对称短路故障中短路点处的分析计算(334) 13.5简单不对称短路故障中电网任意位置的分析计算(342) 13.6非全相断线故障的分析方法(351) 13.7非全相断线故障的边界条件和复合序网(353) 13.8习题(354) 14复杂故障分析(355) 14.1复杂故障的通用边界条件(355) 14.2单一故障求解的通用表达方法(357) 14.3多重故障的一般性推广(359) 14.4电力系统工程实际中的复杂故障分析(360) 14.5习题(361) 参考文献(362)