电力系统分析(第2版)/孙淑琴

本书共分8章，主要包括电力系统基础知识､电力系统各元件稳态参数及模型､电力系统稳态分析及计算､有功功率及频率调整､无功功率及电压调整､电力系统暂态分析及计算､电力系统稳定性分析计算｡全书自第3章开始，利用电力网络经典案例，将潮流､短路､暂态稳定性分析等计算机解法的规范化表达及详细计算过程进行了例举，读者可以通过这些案例的计算过程，编写计算程序，进而掌握课程的基本理论，学会分析问题及解决问题的方法｡本书可以作为电气工程､电力系统等专业的教学用书，同时也可供从事电力系统工作的工程技术人员和相关专业人员参考｡本书配有免费电子课件，欢迎选用本书作教材的老师登录www.cmpedu.com注册下载，或发邮件到jinacmp@163.com索取｡

序前言第1章绪论11.1电力系统概述11.1.1电力工业在国民经济中的地位11.1.2电力工业的历史及发展方向11.1.3我国古代对电和磁的认识及近现代电力工业的发展21.1.4电力系统的基本参数31.2电力系统运行应满足的基本要求51.2.1电力系统运行的特点51.2.2电力系统运行的基本要求51.2.3电力系统的负荷曲线61.3电力系统接线方式和电压等级71.3.1电力系统的接线方式71.3.2电力系统的电压等级91.3.3电力系统不同电压等级的适用范围101.3.4电力系统中性点接地方式111.4电气工程学科和电力系统分析课程131.4.1电气工程学科131.4.2电力系统分析课程的内容141.4.3计算机在电力系统运行与规划中的应用14本章小结15习题15第2章电力系统各元件稳态参数及模型162.1同步发电机数学模型及运行特性162.1.1同步发电机稳态数学模型162.1.2原动机调节效应192.1.3励磁调节效应212.1.4同步发电机接入系统222.1.5同步发电机的运行范围232.2电力线路的参数及数学模型242.2.1电力线路的基本结构242.2.2电力线路的参数252.2.3电力线路的数学模型282.3电力变压器的参数与数学模型342.3.1理想变压器342.3.2实际双绕组变压器362.3.3三绕组变压器392.3.4自耦变压器422.3.5变压器的Ⅱ形等效电路442.3.6电抗器的参数和等效电路452.4负荷的运行特性及数学模型462.5电力网络的数学模型472.5.1多电压等级网络中参数及变量的归算472.5.2标幺制512.5.3多电压等级电力网络标幺值等效电路562.5.4具有非标准电压比变压器时的电力网络等效电路59本章小结63习题63第3章电力系统稳态分析计算653.1潮流计算的基本原理653.1.1潮流计算的基本物理量653.1.2潮流计算的数学模型663.1.3潮流计算的约束条件683.2电力网络潮流计算的手算解法683.2.1电压降落与功率损耗的计算683.2.2辐射形电力网络的潮流计算723.2.3远距离输电线路的潮流分布793.3复杂电力网络潮流计算的计算机解法833.3.1导纳矩阵的形成833.3.2高斯-塞德尔法873.3.3牛顿-拉夫逊法923.3.4快速分解法1083.3.5直流法1133.4静态安全分析1173.4.1概述1173.4.2静态安全指标体系1183.4.3静态安全分析工作流程119本章小结120习题120第4章电力系统有功功率及频率调整1244.1有功功率的平衡1244.1.1有功功率电源与备用容量1244.1.2有功功率平衡及各类发电厂(机组)的合理组合1274.2频率调整的必要性1284.3电力系统的频率特性1294.3.1发电机组自动调速系统工作原理1294.3.2发电机组的有功功率—频率静态特性1304.3.3有功负荷的频率静态特性1314.4频率调整1324.4.1频率的一次调整1324.4.2频率的二次调整1344.4.3主调频厂的选择1354.4.4互联系统的频率调整1354.5有功功率的经济分配1404.5.1火电厂间有功功率负荷的经济分配1404.5.2水火电厂间有功功率负荷的经济分配144本章小结149习题149 第5章电力系统无功功率及电压调整1515.1无功功率平衡1515.1.1电力系统中的无功功率电源1515.1.2电力系统中的无功功率负荷及无功功率损耗1535.1.3电力系统中的无功功率平衡1545.2电压调整的必要性1555.2.1电压偏移对用电设备的影响1565.2.2无功功率与节点电压的关系1575.2.3负荷分类及其对电压影响的控制1585.3电压管理与电压调整1585.3.1电压中枢点的概念1595.3.2电压中枢点的电压偏移和调压方式1595.3.3电压调整的方法1615.4无功功率负荷的经济分配1685.4.1等微增率准则的应用1685.4.2无功功率补偿的经济配置172本章小结174习题174第6章电力系统对称故障分析计算1766.1短路的基本知识1766.1.1短路的原因､类型及危害1766.1.2计算短路电流的基本目的1776.2无限大功率电源供电系统的三相短路1786.2.1无限大功率电源的概念 1786.2.2无限大功率电源供电电路突然三相短路的暂态过程 1796.2.3短路冲击电流和短路全电流有效值1816.2.4短路容量1836.3同步发电机突然三相短路的物理过程及短路电流分析1846.3.1同步发电机在空载情况下突然三相短路的物理过程1846.3.2无阻尼绕组同步发电机空载时的突然三相短路电流1866.3.3无阻尼绕组同步发电机负载时的突然三相短路电流1886.3.4有阻尼绕组同步发电机的突然三相短路电流1896.3.5自动调节励磁装置对短路电流的影晌 1916.4电力系统三相短路的实用计算1936.4.1短路电流实用计算的基本假设与基本任务1936.4.2起始次暂态电流的计算 1946.4.3应用叠加原理计算电力系统三相短路1986.4.4任意时刻三相短路电流的计算2006.5计算机计算复杂系统短路电流周期分量起始值的原理2026.5.1基本原理2026.5.2利用节点阻抗矩阵计算的方法2036.5.3利用节点导纳矩阵计算的方法2096.5.4短路点在线路上任意处的计算方法211本章小结213习题214第7章电力系统不对称故障分析计算2157.1对称分量法2157.1.1不对称短路后电力网络的特点 2157.1.2对称分量法的概念2167.1.3对称分量法在电力系统不对称短路分析中的应用2187.2电力系统元件的序参数及序网络2217.2.1阻抗负荷的序网络及序参数2217.2.2发电机的序网络及序参数2237.2.3电动机的序网络及序参数2257.2.4变压器的序网络和序参数2267.2.5输电线路的序网络及序参数2337.2.6电缆线路的序网络及序参数2377.3电力系统的序网络2377.4简单不对称短路故障分析2417.4.1单相接地短路2437.4.2两相短路2477.4.3两相接地短路2487.4.4正序等效定则2517.5不对称短路时网络中电流和电压的分布2557.5.1不对称短路时网络中电流和电压的分布计算和规律2557.5.2对称分量经变压器后的相位变化2567.6不对称短路时运算曲线的应用2617.7电力系统非全相运行的分析2627.7.1单相断线 2637.7.2两相断线2647.8不对称故障的计算机算法2647.8.1不对称故障的通用边界条件 2647.8.2计算机计算不对称故障的数学描述2657.8.3计算机计算程序原理框图273本章小结274习题274第8章电力系统的稳定性分析计算2768.1电力系统稳定的概念2768.1.1静态稳定2778.1.2暂态稳定2788.1.3动态稳定2798.1.4电力系统稳定运行的基本要求2808.2同步发电机的机电特性2808.2.1同步发电机的转子运动方程2808.2.2发电机的电磁转矩和功率2828.3电力系统的静态稳定分析2838.3.1单机—无穷大系统的静态稳定2838.3.2小扰动法分析电力系统的静态稳定2858.3.3多机系统的静态稳定近似分析2898.3.4提高系统静态稳定性的措施2928.4电力系统的暂态稳定分析2948.4.1基本假定2948.4.2简单电力系统的暂态稳定分析2948.4.3暂态稳定计算的数学原理3008.4.4暂态稳定计算模型选择与描述3038.4.5暂态稳定性计算算法推导3048.4.6提高系统暂态稳定性的措施316本章小结321习题321参考文献323

前言中国电力科学研究院自本书第1版出版以来，电力工程科学和技术发展较快，尤其计算机在电力系统仿真分析､调度控制等方面应用广泛而深入的情况下，电力市场化改革也对电网安全提出了新的要求｡十多年来，我在吉林大学讲授“电力系统分析”课程，教材第1版的出版得益于授课心得､国内外教材的优秀理念和系统分析思想｡当时由于教学课时有限，第1版编写时精简了教材内容，教材使用的六年中也发现了部分内容有所缺失｡针对国家提出的深化工程教育改革､推进新工科建设与发展以及教学的实际需要，本书再版时进行了更为全面､系统､精细的计算和分析｡期望本书可以作为电气工程(电力系统)相关专业的教学用书和国内电力行业工作者的参考书籍｡本书共分8章，在结构､形式及内容上主要参考国内电力系统稳态分析､暂态分析等经典中文教材，结合了西方相关教材的特点､优秀理念和系统分析思想，主要阐述电力系统基础知识､电力系统各元件稳态参数和模型､电力系统稳态分析及计算､电力系统暂态分析及计算､电力系统稳定性分析及计算等几部分｡其中第1章中增加了中国电力工业发展历史和负荷曲线等内容;第2章中丰富了变压器模型部分内容;第3章中增加了静态安全分析部分内容;第4章中增加了有功功率经济分配部分内容;第5章中增加了无功功率负荷优化部分内容;第6章中增加了三相对称短路计算的计算机求解部分例题及习题;第7章中修订了对称分量法的部分表述，丰富了电力系统元件序网络和序参数等内容，增加了不对称故障计算机求解部分例题及习题;第8章中替换了暂态稳定性分析计算部分内容，增加了计算机求解例题及习题｡全书自第3章开始围绕典型例题，分别展示了电力网络潮流､短路以及暂态稳定性分析规范化计算机解法的详细求解过程，使学生通过这几部分例题的求解过程就能自行编写计算程序，验证教材中的基本理论及计算方法｡希望通过对这些基础性例题的求解，帮助读者掌握分析问题和解决问题的方法，启发读者去创新､开发新的应用领域｡为了便于读者使用，书中增加了一些研究分析型习题，全部习题的解答､各章节重点难点及经典案例的计算机仿真部分内容将在与本书配套的《电力系统分析学习指导及经典案例数值计算》中给出｡中国电力科学研究院的李再华老师是本书再版的合作者，他主要从事电力系统分析和软件开发工作，参与修订了本书第1章､第4章和第8章，并且仔细地阅读了部分章节的书稿，精炼了一些内容的文字表述｡在此对李再华老师表示感谢｡感谢我的学生鲁宇，在第1版教材出版时就曾协助整理过部分文字，本次又参与了第4章部分内容的文字整理工作｡在本门课程授课之初，我曾求助于本科阶段的老师和同学们，他们的指导和帮助，使我逐渐理清了“电力系统分析”课程的重难点以及授课方法｡教材第1版出版后我也曾请母校的老师们协助审阅，他们提出了一些意见和建议，但更多的是鼓励，在此我要感谢他们｡本书第1版被很多学校电气工程专业选作教材或参考书，并多次重印｡在教材再版之初我曾与这些学校的教师们联系，并征求修订意见，得到了很多对修订教材的支持和建议的回复，在此对各位同仁表示感谢｡本人在吉林大学主讲这门课程十余年，听课学生数千，他们提出的问题和与我的讨论都对我启发很大，他们对知识的渴求与热情和勇于探索的创新精神，给予了我不竭的动力和强有力的支持，使我有信心修订本书｡他们在校期间完成的毕业论文､课程设计报告等对本书再版有很大的帮助，部分学生为本书的修订提供了教学反馈并协助收集资料､绘制图表､整理例题及习题答案等｡在此对十多年来陪伴在我身边的学生们表示感谢｡我还要感谢吉林大学仪器科学与电气工程学院的领导，为我提供了良好的教学与科研环境，他们对本书的修订给予了支持和信任，使我能够顺利地完成本书的再版工作｡感谢汤涌教授为本书作序，感谢易俊和郑超，他们仔细审阅了全部书稿，并提出了宝贵意见和修改建议｡在本书编写过程中参照了书后“参考文献”中所列书目，查阅了国内电力设计院的电力设计规程等相关资料，在此对原作者表示衷心感谢!本书修订获得了“吉林大学‘十三五’规划教材”项目经费的支持，在此对学校提供经费支持表示感谢｡由于作者水平有限，书中难免有不妥之处，恳请广大读者和同仁批评指正｡Email:sunsq@jlu.edu.cn孙淑琴于吉林大学地质宫