现代电力系统分析-(第四版)

目录 第1章引言 1.1电力系统 1.2印度电力行业 本书章节编号遵照原书。 1.2.1背景历史 1.3当代视角 1.3.1差异系数 1.3.2可用性关税 1.3.3负荷预测 1.4电力系统结构 1.5电能的传统来源 1.5.1热电站——蒸汽/燃气为基础 1.5.2核能发电 1.5.3水力发电 1.6磁流体(mhd)发电 1.7地热能源 1.8发电的环境影响 1.8.1大气污染 1.8.2热污染 1.8.3来自架空线的电磁辐射 1.8.4视觉和听觉的影响 1.9可再生能源 1.10太阳能及其利用 1.10.1太阳与太阳能 1.10.2日晒的变化 1.10.3太阳光束和接收面的几何学 1.10.4收集器的*佳方向 1.10.5太阳能的应用 1.10.6太阳热机系统 1.10.7太阳光直接转换转化为电能 1.10.8制造硅光伏电池的主流技术 1.10.9通过spv(太阳能光伏)电池实现大能量转换 1.11风能 1.11.1风电系统的运行和控制 1.11.2风电场 1.12生物燃料 1.13发电预量、可靠性和可信度 1.13.1发电容量混合 1.13.2负荷管理 1.14储能 1.14.1压缩空气储能 1.14.2热存储 1.14.3蓄电池组 1.14.4氢能系统 1.14.5燃料电池 1.15节能 1.15.1发电节能 1.15.2工业节能 1.15.3建筑物节能——工业、商业和家庭 1.16印度电力系统的发展 1.17放松管制 1.18分布式和分散发电 1.19电力工程师与电力系统学习 1.20使用计算机和微处理器 1.21印度电力工业面临的问题与它的选择 附录1.1 附录1.2 参考例题 思考题 选择题 参考文献 第2章输电线路的电阻和电感 2.1引言 2.2电感的定义 2.3一个孤立载流导线的磁链 2.3.1内部磁通的磁链 2.3.2导线外部两点间磁通引起的磁链变化 2.3.3外部某点磁通引起的磁链变化 2.4单相双线线路上的电感 2.5导线类型 2.6一个导线组的磁链 2.7复合导线的电感 2.8三相线路的电感 2.9双回三相线路 2.10分裂导线 2.11电阻 2.12趋肤效应和邻近效应 2.13磁场感应 2.14总结 思考题 选择题 参考文献 第3章输电线路的电容 3.1简介 3.2长直导线的电场 3.3一组平行导线中两根平行导体的电位差 3.4双线线路的电容 3.5等间距三相输电线路的电容 3.6非对称间距三相线路的电容 3.7大地对输电线路电容的影响 3.7.1镜像法 3.8gmd方法(改进) 3.9分裂导线 3.10静电感应 3.11总结 思考题 选择题 参考文献 第4章电力系统元件的描述 4.1引言 4.2三相平衡网络的单相表述 4.3单线图和阻抗或电抗图 4.4标幺系统 4.4.1变压器的标幺值表征 4.4.2电力系统的阻抗标幺值图 4.5复功率 4.6同步电机的稳态模型 4.6.1功率因数与功率控制 4.6.2凸极式同步发电机 4.6.3同步发电机的运行图 4.7电力变压器 4.8电力传输 4.9电力系统保护 4.10电力负荷的描述 4.11总结 思考题 选择题 参考文献 第5章输电线路的特点和性能 5.1简介 5.2短输电线路 5.2.1电压调整率 5.3中等距离线路 5.3.1标准t模型 5.3.2标准π型模型 5.4长线路——严格解 5.4.1常数abcd的求法 5.5长距离线路的等效电路 5.6长线路方程的解释 5.7费兰梯效应 5.8电力线路的调谐 5.9传输线路的功率流 5.9.1功率圆图 5.10控制电压的方法 5.10.1注入无功功率 5.10.2变压器控制 5.10.3通过线路中部升压控制 5.10.4传输线路的补偿 5.11总结 思考题 选择题 参考文献 第6章潮流计算 6.1简介 6.2网络模型的描述 6.2.1ybus矩阵形式的算法 6.3通过奇异变换生成ybus 6.3.1图 6.3.2初级网络 6.3.3母线坐标系下的网络变量 6.3.4母线关联矩阵 6.4潮流计算 6.4.1平衡节点 6.4.2pq节点/负载节点 6.4.3pv节点/发电节点 6.4.4电压可控节点 6.4.5近似潮流计算方法 6.5高斯赛德尔法 6.5.1潮流计算算法(针对情形ⅰ) 6.5.2收敛的加速 6.6牛顿拉夫逊法 6.6.1nr法解潮流 6.6.2迭代算法 6.6.3直角坐标下的潮流修正方程式 6.7解耦潮流法 6.7.1解耦牛顿法 6.7.2快速解耦潮流法 6.8潮流计算方法的比较 6.9电压分布的控制 6.9.1由发电机控制 6.9.2通过无功发生器(同步或静态电容器)控制 6.9.3变压器控制 6.10电力电子控制下的潮流 6.10.1acdc潮流 6.10.2变流器模型 6.10.3解算方法 6.10.4顺序法 6.11总结 思考题 选择题 参考文献 第7章电力系统优化运行 7.1概述 7.2单母线发电机组的优化运行 7.2.1发电机运行成本 7.3优化机组组合 7.3.1动态规划法 7.4可靠性的考虑 7.4.1巴顿安全函数 7.4.2安全约束下的机组组合优化 7.4.3考虑机组的启动 7.5*优发电调度 7.5.1由b系数表示的传输损耗 7.5.2传输损耗公式的推导 7.5.3由潮流方程表示的传输损耗 7.6*优潮流计算 7.6.1无不等式约束的潮流优化 7.6.2控制变量的不等式约束 7.6.3因变量的不等式约束 7.7水火混合电力系统的优化调度 7.7.1数学表述 7.8电力系统安全 7.8.1引言 7.8.2电力系统的状态分类 7.8.3安全性分析 7.8.4事故分析建模 7.8.5事故筛选 7.9维修计划 7.10电力系统可靠性 7.10.1电力中断 7.10.2连续马尔可夫过程 7.10.3可靠性规划 7.10.4互联系统 7.10.5复合发电及输电系统 7.11总结 思考题 选择题 参考文献 附录7.1机组组合问题 附录7.2排放调度 参考文献 第8章自动发电控制和电压控制 8.1概述 8.2频率控制(单一区域情况) 8.2.1汽轮机调速系统 8.2.2调速系统模型 8.2.3汽轮机模型 8.2.4发电机负荷模型 8.2.5完整的独立电力系统的频率控制方框图 8.2.6稳态分析 8.2.7动态响应 8.2.8控制区的概念 8.2.9比例积分控制 8.3负荷频率控制和经济调度控制 8.4两区域的负荷频率控制 8.5负荷频率控制(两控制区)的优化 8.6自动电压控制 8.7受爬坡速率约束(grcs)的负荷频率控制 8.8调速器死区及其对agc的影响 8.9数字控制器 8.9.1离散控制模型 8.10分散控制 8.11用于agc的离散积分控制器 8.12重组电力系统中的agc 8.12.1框图表示 8.12.2非管制环境下的两区域电力系统状态空间模型 8.13总结 思考题 选择题 参考文献 第9章对称故障分析 9.1概述 9.2传输线上的暂态过程 9.3同步电机的短路(空载情况) 9.4带载同步电机的短路 9.4.1应用戴维南定理计算短路(sc)电流 9.5断路器的选择 9.6短路计算的算法 9.7阻抗矩阵zbus建立 9.7.1通过建立导纳阵ybus 9.7.2电流注入技术 9.7.3zbus建立的算法 9.8总结 思考题 选择题 参考文献 第10章对称分量法 10.1概述 10.2对称分量变换 10.2.1功率恒定 10.3△变压器的相移 10.4输电线路的序阻抗 10.5电力系统的序阻抗和序网络 10.6同步电机的序阻抗和序网络 10.6.1正序阻抗和网络 10.6.2负序阻抗和网络 10.6.3零序阻抗和网络 10.6.4同步发电机的序阻抗的值 10.7传输线的序阻抗 10.8变压器的序阻抗和序网络 10.9电力系统中的序网络的构造 10.10小结 思考题 选择题 参考文献 第11章不对称故障分析 11.1概述 11.2不对称故障的对称分量分析 11.3单相接地故障 11.3.1带载条件下的故障分析 11.4两相短路故障 11.5两相接地故障 11.6断线故障 11.6.1两相断线 11.6.2单相断线 11.7利用节点阻抗矩阵法分析不对称故障 思考题 选择题 参考文献 第12章电力系统稳定性 12.1引言 12.1.1电力系统稳定性的分类 12.1.2可靠性、安全性与稳定性的关系 12.2同步发电机的动态特性 12.2.1多机系统 12.2.2电机运动同步性 12.3功角方程 12.3.1简化的电机模型 12.3.2功角曲线 12.4节点消去技术 12.4.1星角变换 12.4.2戴维南等效 12.4.3节点消除技术 12.5简单系统 12.5.1连接无限大母线的电机 12.5.2两机系统 12.6静态稳定 12.6.1关于静态稳定的总结 12.7暂态稳定 12.8等面积法则 12.8.1机械功率突变 12.8.2故障切除时间对稳定性的影响 12.8.3一回输电线路突然消失 12.8.4一条线路突然短路 12.9运动方程的数值解法 12.9.1持续故障 12.10多机系统稳定性 12.10.1故障前节点矩阵 12.10.2故障期间节点矩阵 12.10.3故障后节点矩阵 12.10.4摇摆方程的数字计算机解法 12.10.5考虑自动调压器和调速环 12.10.6运动方程的状态方程 12.10.7运用改进欧拉方法计算摇摆曲线的计算机算法 12.10.8大系统的稳定性研究 12.11影响暂态稳定的因素 12.11.1近期趋势 12.12总结 思考题 选择题 参考文献 第13章电力系统暂态过程 13.1介绍 13.2系统暂态过程分类 13.2.1浪涌现象 13.2.2短路现象 13.2.3暂态稳定 13.3浪涌行波和传播 13.3.1电流解 13.3.2结论的物理解释 13.3.3行波的反射与折射 13.3.4t型连接点的反射与折射 13.3.5线路与集总电抗连接 13.3.6串联电感 13.3.7行波的衰减和失真 13.3.8行波电压的测定 13.4输电线路过电压的产生 13.4.1谐振过电压 13.4.2操作过电压 13.4.3雷击过电压 13.5输电线路防雷保护 13.5.1使用屏蔽线或地线的保护 13.6电力系统设备的防浪涌冲击保护 13.6.1浪涌吸收器 13.6.2浪涌分流器(避雷器) 13.7绝缘配合 13.7.1基本绝缘水平 13.7.2临界闪络电压 13.7.3脉冲率 13.7.4标准脉冲测试波 13.7.5电压时间特性曲线 13.7.6设备的bil 13.7.7绝缘配合 13.7.8避雷器相对于变压器的位置 13.7.9基于波形的绝缘配合 13.8雷电现象 13.8.1威尔逊电荷分离原理 13.8.2辛普森和scarse学说 13.8.3雷击的机理 13.9中性点接地 13.9.1中性点接地方式 13.10总结 思考题 选择题 参考文献 第14章高压直流(hvdc)输电 14.1概述 14.2换流器基础 14.2.1晶闸管(阀) 14.2.2晶闸管换流器 14.2.3晶闸管等级 14.2.4谐波 14.3直流线路的种类(输电方式) 14.4高压直流(hvdc)输电系统的结构 14.4.1谐波 14.4.2无功功率的需求 14.5hvdc控制原理 14.6经济考量 14.7hvdc的应用 14.8hvdc系统的优缺点 14.9三相桥式换流器的性能 14.10整流器 14.11逆变器 14.12hvdc中的几种典型断路器 14.12.1acdc线路 14.12.2多极直流线路 14.13近期前沿 14.13.1现有交流线路的改造 14.13.2近期印度的hvdc工程 14.13.3直流电抗器 14.14未来发展趋势 14.15总结 思考题 选择题 参考文献 第15章电力系统安全分析 15.1引言 15.2系统状态分类 15.2.1电力系统的运行状态 15.3安全分析 15.3.1预想事故分析的建模 15.3.2预想事故筛选 15.4预想事故分析 15.5灵敏度因子 15.6电力系统的电压稳定性 15.6.1控制和防止电压不稳定的有效措施 15.6.2电压崩溃 15.6.3提高电压稳定性的方法 15.6.4未来趋势和挑战 15.7总结 选择题 参考文献 第16章电压稳定性 16.1引言 16.1.1小扰动电压稳定性 16.1.2电压稳定性 16.1.3电压崩溃 16.2功角与电压稳定性的比较 16.2.1电压稳定性研究 16.2.2静态电压分析 16.2.3一些应对措施 16.3无功功率潮流与电压崩溃 16.4电压稳定性问题的数学方程 16.4.1电压稳定性的其他准则 16.5电压稳定性分析 16.5.1各种电力系统元件的建模要求 16.5.2发电机及其励磁控制 16.5.3动态分析 16.5.4静态分析 16.5.5临近不稳定 16.5.6使用模型分析法的电压稳定性评估 16.5.7连续潮流分析法 16.5.8高压直流线路下的电压稳定性 16.6预防电压崩溃 16.7目前的技术发展水平、未来趋势及挑战 16.8小结 选择题 参考文献 附录a 第17章电力系统的状态估计入门 17.1引言 17.2*小二乘估计： 基本算法［79］ 17.2.1加权lse 17.2.2非线性测量 17.3电力系统的静态状态估计［1012］ 17.3.1唯注入算法（节点注入状态估计法） 17.3.2唯支路算法(支路潮流状态估计法) 17.4电力系统的跟踪状态估计［16］ 17.5计算的一些注意事项 17.5.1网络可观测性［17］ 17.5.2病态问题 17.6外部系统等值［20］ 17.7不良数据的处理［21，22］ 17.7.1不良数据检测［23］ 17.7.2不良数据的辨识［23］ 17.7.3不良数据的抑制［24］ 17.8网络可观测性及伪测量 17.9电力系统状态估计的应用 拓展阅读 思考题 选择题 参考文献 第18章电力系统中的补偿 18.1引言 18.2载荷能力 18.2.1负荷补偿 18.2.2线路补偿 18.3补偿 18.3.1串联补偿 18.3.2并联补偿 18.4柔性交流输电系统(facts) 18.4.1并联补偿器 18.4.2串联补偿器 18.4.3串并联混合补偿器 18.4.4晶闸管控制的串联电容器(tcsc) 18.4.5静止同步补偿器(statcom) 18.4.6静止串联同步补偿器(sssc) 18.4.7统一潮流控制器(upfc) 18.5其他facts装置 18.6statcom和svc之间的比较 18.6.1串、并联补偿器之间的比较 18.7facts装置的性能 18.8upfc和svc装置的费用比较 18.9facts装置的等效电路 18.10facts的应用与益处 18.10.1facts控制器在配电系统中对于提高电能质量的应用 18.10.2功率因数(pf)和thd 18.11总结 选择题 参考文献 第19章负荷预测技术 19.1前言 19.2预测方法 19.3平均值与趋势因子的估计 19.3.1更多的一般形式模型 19.4周期成分的估计 19.5ys(k)的估计： 时间序列法 19.5.1自回归（ar）模型 19.5.2自回归滑动平均模型（autoregressive movingaverage models） 19.6随机分量的估计： 卡尔曼滤波法 19.6.1应用于短期预测 19.6.2即时非平稳态负荷预测技术 19.7利用计量经济模型进行长期负荷预测 19.8无功负荷预测 19.9总结 19.9.1未来发展趋势 思考题 选择题 参考文献 附录a向量与矩阵代数的介绍 附录b电路常量概述 附录c矩阵三角分解与*优排序 附录d电力系统雅可比矩阵的元素 附录ekuhntucker定理 附录f电力系统的计算机实时控制 附录g智能电网特性 附录hmatlab与simulink介绍 附录i变电站 附录j负荷潮流计算方法的收敛性 附录k电能质量： 概述 附录l电力系统通信的*新发展趋势 附录m电力系统的重组和放松管制 附录n电力系统可靠性研究 附录o废气排放控制 附录p发电机组检修计划 附录1.1 习题答案 选择题答案