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電力系統分析 第2版 版權信息
- ISBN：9787111747451
- 條形碼：9787111747451 ; 978-7-111-74745-1
- 裝幀：平裝-膠訂
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
電力系統分析 第2版 本書特色
在本書編寫過程中,我們力圖體現“工程—理論—工程”的教學改革思路。注重從工程實踐和工程場景中提出問題,注意講清從工程問題提煉數學模型時采用的假設條件,注重分析產生問題的癥結和解決問題的關鍵;對于解決問題的理論分析過程,注重講清楚邏輯思路;對于理論分析的結果,再回到工程問題的場景中分析其價值和局限。
電力系統分析 第2版 內容簡介
機 械 工 業 出 版 社全書共分12章,主要內容有:電力系統的基本概念;電力系統穩態分析各元件特性及建模、簡單和復雜電力系統的潮流計算方法、有功功率平衡和頻率調整、電壓調整和無功補償;電力系統短路故障概述、對稱短路故障和不對稱故障計算原理和方法;發電機及其他動態元件的建模、電力系統穩定性概述、電力系統靜態穩定性和暫態穩定性分析。 在每章中都安排有與該章內容相關的工程引例和擴展閱讀,并配有相應的習題和自行開發的計算平臺,有助于初學者了解所學內容的工程背景及發展趨勢,并初步具備利用仿真工具分析電力系統問題的能力。每章后都有在線測試題,讀者可以掃描二維碼進行在線自測。 書中的大量擴展閱讀資料,有助于學生了解我國電力系統發展的成就和未來發展趨勢,更好地樹立強電報國的理想和信念。 本書可作為高等學校本科電氣工程及其自動化專業的教學用書,也可作為高職高專相關專業教材,同時可供電力系統行業的工程技術人員參考。
電力系統分析 第2版 目錄
目錄
序
前言
第1章電力系統的基本概念1
1.1電力系統概述1
1.1.1電力系統的形成和發展1
1.1.2現代電力系統3
1.1.3電力系統的基本參量和接線圖4
1.2電力系統運行應滿足的基本要求6
1.2.1電能生產和供應的特點6
1.2.2電力系統運行的基本要求7
1.3電力系統的接線方式9
1.3.1幾種典型接線方式的特點9
1.3.2電氣設備的額定電壓要求10
1.4電力系統分析課程的內容和相關研究工具12
1.4.1電力系統分析課程的定位和主要內容12
1.4.2電力系統研究工具簡介12
小結14
擴展閱讀1.1我國電力系統未來發展的展望14
習題16
第2章電力系統元件特性和數學模型17
【引例】17
2.1交流電路中的功率18
2.1.1單相正弦交流電路的功率18
2.1.2三相正弦交流電路的功率20
2.1.3電功率與電能量的關系22
2.2電力線路的參數和數學模型22
2.2.1電力線路分類和結構特點22
2.2.2架空交流輸電線路的參數25
2.2.3電力線路的數學模型28
2.2.4輸電線路的自然功率31
2.3電力變壓器的參數和等效電路32
2.3.1電力變壓器的等效電路32
2.3.2雙繞組變壓器的參數計算34
2.3.3三繞組變壓器參數計算35
2.3.4變壓器Π形等效電路37
2.4發電機組的穩態運行特性39
2.5負荷的靜態特性和等效模型41
2.5.1負荷的靜態特性41
2.5.2電力系統計算中的負荷等效模型42
2.6電力網絡的數學模型43
2.6.1電力網絡等效電路43
2.6.2標幺制43
2.6.3不同電壓等級電網中各元件參數標幺值的計算46
2.6.4基準值改變時標幺值的換算49
2.6.5標幺值的簡化計算方法49
小結51
擴展閱讀2.1輸電網擴展規劃簡介52
習題53
第3章簡單電力系統的潮流計算與分析54
【引例】54
3.1穩態運行時輸電元件的功率、電壓關系55
3.1.1穩態運行時電力線路的功率、電壓關系55
3.1.2分析電力線路運行狀態的功率圓圖60
3.1.3穩態運行時變壓器的功率、電壓關系62
3.2潮流計算中的功率等效和簡化64
3.3簡單電力網絡的潮流計算與分析65
3.3.1輻射網的潮流計算65
3.3.2簡單環網的潮流計算70
3.3.3兩端供電網的潮流初始分布計算74
3.4電力網絡潮流的調整控制76
3.4.1潮流調控的必要性76
3.4.2借附加串聯加壓器控制潮流76
3.4.3借柔性交流輸電裝置控制潮流79
小結81
擴展閱讀3.1分布式電源接入對主動配電網潮流的影響81
擴展閱讀3.2電磁環網的運行問題82
習題83
第4章復雜電力系統的潮流計算方法85
【引例】85
4.1一般電力網絡功率方程86
4.1.1節點電壓方程88
4.1.2網絡結構變化時節點導納矩陣的修改90
4.1.3電力網絡的功率方程和節點類型劃分91
4.2牛頓法潮流計算94
4.2.1求解非線性代數方程的牛頓-拉夫遜法94
4.2.2潮流計算的修正方程式97
4.2.3牛頓-拉夫遜法潮流計算的基本步驟100
4.3PQ分解法潮流計算102
小結105
擴展閱讀4.1交直流混聯系統的潮流計算105
擴展閱讀4.2*優潮流107
擴展閱讀4.3電力系統狀態估計108
習題109
第5章電力系統有功功率平衡和頻率調整112
【引例1】112
【引例2】113
5.1電力系統的有功功率平衡113
5.1.1頻率偏移的起因及其影響113
5.1.2有功負荷變化的分類和平衡對策115
5.1.3有功功率備用容量116
5.2電力系統有功功率的經濟分配117
5.2.1各類發電廠的運行特點與機組組合117
5.2.2電力系統有功負荷在發電機間的*優分配119
5.3電力系統的頻率調整126
5.3.1電力系統及其元件的功率-頻率特性126
5.3.2有功功率不平衡量與頻率偏移的定量關系130
小結136
擴展閱讀5.1電力系統自動發電控制(AGC)137
擴展閱讀5.2防止頻率過度降低的緊急控制—低頻減載138
習題139
第6章電力系統的電壓調整和無功補償141
【引例】141
6.1電力系統電壓調整的必要性142
6.2電力系統電壓調整的定量關系144
6.2.1簡單電力系統中電壓調整的定量關系144
6.2.2復雜電力系統中電壓調整的定量關系145
6.3不同運行方式下調壓控制量的協調147
6.4無功電源的運行特性和調壓控制量計算150
6.4.1無功電源的運行特性150
6.4.2變壓器分接頭計算153
6.4.3無功補償設備的*小補償容量計算155
6.4.4調壓措施的綜合運用158
小結158
擴展閱讀6.1電力系統的自動電壓控制(AVC)159
擴展閱讀6.2電壓九區圖控制法160
習題161
第7章電力系統對稱短路電流的計算方法163
【引例】163
7.1電力系統短路故障概述163
7.2電力系統三相短路電流分析166
7.2.1恒定電動勢源電路的三相短路電流分析166
7.2.2同步發電機三相短路電流的主要特征分析168
7.2.3短路沖擊電流和短路電流有效值168
7.3短路電流周期分量初始值計算170
7.3.1短路電流近似計算時的計算條件170
7.3.2簡單電力系統短路電流的計算171
7.3.3復雜電力系統短路電流的計算172
7.4短路電流的計算機計算172
7.4.1等效網絡173
7.4.2基于節點阻抗矩陣的穩態短路電流計算方法174
7.4.3基于節點導納矩陣的穩態短路電流計算方法175
7.4.4輸電線路非端點位置短路時短路電流計算方法176
小結177
擴展閱讀7.1大電網短路電流超標問題177
習題178
第8章電力系統不對稱故障的分析和計算181
【引例】181
8.1對稱分量法的基本原理182
8.1.1同頻率三相不對稱相量的對稱分量變換182
8.1.2不對稱短路計算的序網絡電壓方程184
8.2電力系統接地方式及各元件的序阻抗188
8.2.1電力系統中性點接地方式188
8.2.2同步發電機的負序電抗和零序電抗188
8.2.3異步電動機的負序電抗和零序電抗189
8.2.4變壓器的零序等效電路及其參數190
8.2.5輸電線路的零序阻抗及其等效電路193
8.3電力系統的各序網絡198
8.4簡單不對稱短路的計算199
8.4.1單相接地短路200
8.4.2相間短路201
8.4.3兩相短路接地203
8.4.4正序等效定則205
8.5非故障處電流和電壓的計算206
8.5.1對稱分量經變壓器后的相位變換206
8.5.2不對稱短路的序網絡的電壓分布208
8.6非全相斷線的分析計算209
小結212
擴展閱讀8.1小電流接地系統及其故障選線213
習題214
第9章同步發電機的基本方程及三相突然短路分析216
【引例】216
9.1同步發電機的結構與abc坐標系下的基本方程217
9.2派克變換與dq0坐標系下的同步發電機基本方程220
9.3同步發電機的基本參數226
9.3.1同步發電機的穩態參數226
9.3.2同步發電機的暫態參數227
9.4同步發電機突然短路后的電流波形和分析232
9.5應用同步發電機基本方程(拉普拉斯運算形式)分析突然三相短路電流234
9.5.1不計阻尼繞組時的短路電流235
9.5.2計及阻尼繞組時同步發電機突然三相短路電流表達式241
9.6同步發電機機端突然三相短路時短路電流周期分量初始值的計算243
小結247
擴展閱讀9.1分布式電源故障特性248
習題249
第10章電力系統穩定性問題概述和各元件的機電動態模型250
【引例】250
10.1電力系統運行狀態穩定性概述251
10.1.1電力系統暫態過程的特點251
10.1.2一般動力學系統的穩定性概念和基本分析方法252
10.1.3電力系統穩定性分類254
10.2同步發電機組的機電特性255
10.2.1同步發電機組轉子運動方程255
10.2.2同步發電機的電磁轉矩和電磁功率258
10.2.3電動勢變化過程的方程式268
10.3自動調節勵磁系統的數學模型269
10.4用于機電暫態過程分析的負荷動態模型271
小結272
擴展閱讀10.1《電力系統安全穩定導則》簡介273
習題275
第11章電力系統運行狀態的靜態穩定性276
【引例】276
11.1簡單電力系統運行狀態的靜態穩定性276
11.1.1靜態穩定性的物理分析277
11.1.2靜態穩定判據279
11.1.3靜態穩定極限和儲備系數279
11.2簡單電力系統運行狀態靜態穩定性的數學分析280
11.2.1應用小干擾法分析簡單系統運行狀態的靜態穩定性280
11.2.2阻尼對靜態穩定性的影響284
11.3自動勵磁調節系統對靜態穩定性影響的分析286
11.4多機電力系統靜態穩定性的基本分析方法293
11.5提高靜態穩定性的措施294
11.5.1采用自動勵磁調節器295
11.5.2減小元件的電抗295
11.5.3改善系統的結構和采用中間補償設備296
小結296
擴展閱讀11.1大規模互聯電力系統低頻振蕩296
擴展閱讀11.2串聯電容補償298
習題298
第12章電力系統運行狀態經受大擾動后的暫態穩定性300
【引例】300
12.1暫態穩定性概述301
12.2簡單系統運行狀態經受大擾動后的暫態穩定性計算方法303
12.2.1故障擾動物理過程303
12.2.2等面積定則305
12.2.3簡單系統暫態穩定分析的數值積分法310
12.3復雜電力系統暫態穩定性的數值仿真計算方法312
12.4提高暫態穩定性的措施和失穩后的控制317
12.4.1提高暫態穩定性的措施318
12.4.2電力系統失去暫態穩定后的控制措施321
小結321
擴展閱讀12.1提高交直流混聯電力系統暫態穩定性措施概述322
擴展閱讀12.2電力系統暫態仿真簡介323
習題324
附錄325
附錄A直角坐標系下的牛頓法潮流計算325
附錄B短路后任意時刻短路電流周期分量的計算327
附錄C同步電機定轉子繞組的電感系數330
附錄D同步電機的標幺制333
附錄E計及阻尼繞組作用時同步機突然三相短路電流表達式338
附錄F“電力系統分析”課程習題用擴展計算平臺(EPSCPS)簡介342
參考文獻348
序
前言
第1章電力系統的基本概念1
1.1電力系統概述1
1.1.1電力系統的形成和發展1
1.1.2現代電力系統3
1.1.3電力系統的基本參量和接線圖4
1.2電力系統運行應滿足的基本要求6
1.2.1電能生產和供應的特點6
1.2.2電力系統運行的基本要求7
1.3電力系統的接線方式9
1.3.1幾種典型接線方式的特點9
1.3.2電氣設備的額定電壓要求10
1.4電力系統分析課程的內容和相關研究工具12
1.4.1電力系統分析課程的定位和主要內容12
1.4.2電力系統研究工具簡介12
小結14
擴展閱讀1.1我國電力系統未來發展的展望14
習題16
第2章電力系統元件特性和數學模型17
【引例】17
2.1交流電路中的功率18
2.1.1單相正弦交流電路的功率18
2.1.2三相正弦交流電路的功率20
2.1.3電功率與電能量的關系22
2.2電力線路的參數和數學模型22
2.2.1電力線路分類和結構特點22
2.2.2架空交流輸電線路的參數25
2.2.3電力線路的數學模型28
2.2.4輸電線路的自然功率31
2.3電力變壓器的參數和等效電路32
2.3.1電力變壓器的等效電路32
2.3.2雙繞組變壓器的參數計算34
2.3.3三繞組變壓器參數計算35
2.3.4變壓器Π形等效電路37
2.4發電機組的穩態運行特性39
2.5負荷的靜態特性和等效模型41
2.5.1負荷的靜態特性41
2.5.2電力系統計算中的負荷等效模型42
2.6電力網絡的數學模型43
2.6.1電力網絡等效電路43
2.6.2標幺制43
2.6.3不同電壓等級電網中各元件參數標幺值的計算46
2.6.4基準值改變時標幺值的換算49
2.6.5標幺值的簡化計算方法49
小結51
擴展閱讀2.1輸電網擴展規劃簡介52
習題53
第3章簡單電力系統的潮流計算與分析54
【引例】54
3.1穩態運行時輸電元件的功率、電壓關系55
3.1.1穩態運行時電力線路的功率、電壓關系55
3.1.2分析電力線路運行狀態的功率圓圖60
3.1.3穩態運行時變壓器的功率、電壓關系62
3.2潮流計算中的功率等效和簡化64
3.3簡單電力網絡的潮流計算與分析65
3.3.1輻射網的潮流計算65
3.3.2簡單環網的潮流計算70
3.3.3兩端供電網的潮流初始分布計算74
3.4電力網絡潮流的調整控制76
3.4.1潮流調控的必要性76
3.4.2借附加串聯加壓器控制潮流76
3.4.3借柔性交流輸電裝置控制潮流79
小結81
擴展閱讀3.1分布式電源接入對主動配電網潮流的影響81
擴展閱讀3.2電磁環網的運行問題82
習題83
第4章復雜電力系統的潮流計算方法85
【引例】85
4.1一般電力網絡功率方程86
4.1.1節點電壓方程88
4.1.2網絡結構變化時節點導納矩陣的修改90
4.1.3電力網絡的功率方程和節點類型劃分91
4.2牛頓法潮流計算94
4.2.1求解非線性代數方程的牛頓-拉夫遜法94
4.2.2潮流計算的修正方程式97
4.2.3牛頓-拉夫遜法潮流計算的基本步驟100
4.3PQ分解法潮流計算102
小結105
擴展閱讀4.1交直流混聯系統的潮流計算105
擴展閱讀4.2*優潮流107
擴展閱讀4.3電力系統狀態估計108
習題109
第5章電力系統有功功率平衡和頻率調整112
【引例1】112
【引例2】113
5.1電力系統的有功功率平衡113
5.1.1頻率偏移的起因及其影響113
5.1.2有功負荷變化的分類和平衡對策115
5.1.3有功功率備用容量116
5.2電力系統有功功率的經濟分配117
5.2.1各類發電廠的運行特點與機組組合117
5.2.2電力系統有功負荷在發電機間的*優分配119
5.3電力系統的頻率調整126
5.3.1電力系統及其元件的功率-頻率特性126
5.3.2有功功率不平衡量與頻率偏移的定量關系130
小結136
擴展閱讀5.1電力系統自動發電控制(AGC)137
擴展閱讀5.2防止頻率過度降低的緊急控制—低頻減載138
習題139
第6章電力系統的電壓調整和無功補償141
【引例】141
6.1電力系統電壓調整的必要性142
6.2電力系統電壓調整的定量關系144
6.2.1簡單電力系統中電壓調整的定量關系144
6.2.2復雜電力系統中電壓調整的定量關系145
6.3不同運行方式下調壓控制量的協調147
6.4無功電源的運行特性和調壓控制量計算150
6.4.1無功電源的運行特性150
6.4.2變壓器分接頭計算153
6.4.3無功補償設備的*小補償容量計算155
6.4.4調壓措施的綜合運用158
小結158
擴展閱讀6.1電力系統的自動電壓控制(AVC)159
擴展閱讀6.2電壓九區圖控制法160
習題161
第7章電力系統對稱短路電流的計算方法163
【引例】163
7.1電力系統短路故障概述163
7.2電力系統三相短路電流分析166
7.2.1恒定電動勢源電路的三相短路電流分析166
7.2.2同步發電機三相短路電流的主要特征分析168
7.2.3短路沖擊電流和短路電流有效值168
7.3短路電流周期分量初始值計算170
7.3.1短路電流近似計算時的計算條件170
7.3.2簡單電力系統短路電流的計算171
7.3.3復雜電力系統短路電流的計算172
7.4短路電流的計算機計算172
7.4.1等效網絡173
7.4.2基于節點阻抗矩陣的穩態短路電流計算方法174
7.4.3基于節點導納矩陣的穩態短路電流計算方法175
7.4.4輸電線路非端點位置短路時短路電流計算方法176
小結177
擴展閱讀7.1大電網短路電流超標問題177
習題178
第8章電力系統不對稱故障的分析和計算181
【引例】181
8.1對稱分量法的基本原理182
8.1.1同頻率三相不對稱相量的對稱分量變換182
8.1.2不對稱短路計算的序網絡電壓方程184
8.2電力系統接地方式及各元件的序阻抗188
8.2.1電力系統中性點接地方式188
8.2.2同步發電機的負序電抗和零序電抗188
8.2.3異步電動機的負序電抗和零序電抗189
8.2.4變壓器的零序等效電路及其參數190
8.2.5輸電線路的零序阻抗及其等效電路193
8.3電力系統的各序網絡198
8.4簡單不對稱短路的計算199
8.4.1單相接地短路200
8.4.2相間短路201
8.4.3兩相短路接地203
8.4.4正序等效定則205
8.5非故障處電流和電壓的計算206
8.5.1對稱分量經變壓器后的相位變換206
8.5.2不對稱短路的序網絡的電壓分布208
8.6非全相斷線的分析計算209
小結212
擴展閱讀8.1小電流接地系統及其故障選線213
習題214
第9章同步發電機的基本方程及三相突然短路分析216
【引例】216
9.1同步發電機的結構與abc坐標系下的基本方程217
9.2派克變換與dq0坐標系下的同步發電機基本方程220
9.3同步發電機的基本參數226
9.3.1同步發電機的穩態參數226
9.3.2同步發電機的暫態參數227
9.4同步發電機突然短路后的電流波形和分析232
9.5應用同步發電機基本方程(拉普拉斯運算形式)分析突然三相短路電流234
9.5.1不計阻尼繞組時的短路電流235
9.5.2計及阻尼繞組時同步發電機突然三相短路電流表達式241
9.6同步發電機機端突然三相短路時短路電流周期分量初始值的計算243
小結247
擴展閱讀9.1分布式電源故障特性248
習題249
第10章電力系統穩定性問題概述和各元件的機電動態模型250
【引例】250
10.1電力系統運行狀態穩定性概述251
10.1.1電力系統暫態過程的特點251
10.1.2一般動力學系統的穩定性概念和基本分析方法252
10.1.3電力系統穩定性分類254
10.2同步發電機組的機電特性255
10.2.1同步發電機組轉子運動方程255
10.2.2同步發電機的電磁轉矩和電磁功率258
10.2.3電動勢變化過程的方程式268
10.3自動調節勵磁系統的數學模型269
10.4用于機電暫態過程分析的負荷動態模型271
小結272
擴展閱讀10.1《電力系統安全穩定導則》簡介273
習題275
第11章電力系統運行狀態的靜態穩定性276
【引例】276
11.1簡單電力系統運行狀態的靜態穩定性276
11.1.1靜態穩定性的物理分析277
11.1.2靜態穩定判據279
11.1.3靜態穩定極限和儲備系數279
11.2簡單電力系統運行狀態靜態穩定性的數學分析280
11.2.1應用小干擾法分析簡單系統運行狀態的靜態穩定性280
11.2.2阻尼對靜態穩定性的影響284
11.3自動勵磁調節系統對靜態穩定性影響的分析286
11.4多機電力系統靜態穩定性的基本分析方法293
11.5提高靜態穩定性的措施294
11.5.1采用自動勵磁調節器295
11.5.2減小元件的電抗295
11.5.3改善系統的結構和采用中間補償設備296
小結296
擴展閱讀11.1大規模互聯電力系統低頻振蕩296
擴展閱讀11.2串聯電容補償298
習題298
第12章電力系統運行狀態經受大擾動后的暫態穩定性300
【引例】300
12.1暫態穩定性概述301
12.2簡單系統運行狀態經受大擾動后的暫態穩定性計算方法303
12.2.1故障擾動物理過程303
12.2.2等面積定則305
12.2.3簡單系統暫態穩定分析的數值積分法310
12.3復雜電力系統暫態穩定性的數值仿真計算方法312
12.4提高暫態穩定性的措施和失穩后的控制317
12.4.1提高暫態穩定性的措施318
12.4.2電力系統失去暫態穩定后的控制措施321
小結321
擴展閱讀12.1提高交直流混聯電力系統暫態穩定性措施概述322
擴展閱讀12.2電力系統暫態仿真簡介323
習題324
附錄325
附錄A直角坐標系下的牛頓法潮流計算325
附錄B短路后任意時刻短路電流周期分量的計算327
附錄C同步電機定轉子繞組的電感系數330
附錄D同步電機的標幺制333
附錄E計及阻尼繞組作用時同步機突然三相短路電流表達式338
附錄F“電力系統分析”課程習題用擴展計算平臺(EPSCPS)簡介342
參考文獻348
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