电力系统分析

第1章电力系统的基本概念

1.1电力系统的组成和特点

1.1.1电力系统的组成

1.1.2电力系统的运行特点及基本要求

1.2电气设备的额定参数

1.3电力系统的接线图与接线方式

1.4电力系统分析课程的主要内容

本章小结

习题

第2章电力系统各元件的参数和等值电路

2.1同步发电机的等值电路与参数

2.1.1同步发电机的基本方程和坐标转换

2.1.2同步发电机稳态运行方程、相量图和等值电路

2.1.3基本方程的拉氏运算形式和运算电抗

2.2变压器的参数和等值电路

2.2.1双绕组变压器的参数和等值电路

2.2.2三绕组变压器的参数和等值电路

2.2.3自耦变压器的参数和等值电路

2.3电力线路的参数和等值电路

2.3.1电力线路的参数

2.3.2架空电力线路的等值电路

2.4负荷的参数和等值电路

2.5高压直流输电系统

2.5.1高压直流输电系统的结构

2.5.2高压直流输电系统的工作原理和运行特性

2.6标幺制

2.6.1关于标幺制

2.6.2基准值的选择

2.6.3多电压等级电力系统中基准电压的选择

本章小结

习题

第3章电力系统的潮流计算

3.1开式电力网的潮流计算

3.1.1网络元件的电压降落和功率损耗

3.1.2已知末端电压和末端功率的开式网潮流计算

3.1.3已知首端电压和首端功率的开式网潮流计算

3.1.4已知首端电压和末端功率的开式网潮流计算

3.2简单闭式电力网的潮流计算

3.2.1两端供电网络的潮流计算

3.2.2简单环形网络的潮流计算

3.3复杂电力系统潮流分布的计算机算法

3.3.1节点电压方程和节点导纳矩阵

3.3.2统一潮流方程

3.3.3牛顿拉夫逊法潮流计算

3.3.4PQ分解法潮流计算

3.3.5潮流计算在实际电力系统中的应用

本章小结

习题

第4章电力系统有功功率平衡和频率调整

4.1频率调整的必要性

4.2电力系统的有功功率平衡

4.2.1有功功率平衡及其与频率的关系

4.2.2有功负荷的变化规律和频率调整的方法

4.2.3有功功率平衡和备用容量

4.2.4负荷在各类发电厂间的合理分配

4.2.5火电机组的最优负荷分配

4.3电力系统的频率调整

4.3.1负荷的有功功率频率静态特性

4.3.2发电机组的有功功率频率静态特性

4.3.3电力系统的有功功率频率静态特性及频率的调整

4.3.4调频厂的选择

本章小结

习题

第5章电力系统无功功率平衡及电压调整

5.1概述

5.1.1电压偏移对用电设备及电力系统的影响

5.1.2允许的电压偏移

5.2电力系统的无功功率平衡

5.2.1负荷的电压静态特性

5.2.2电力网络的无功损耗

5.2.3无功功率电源

5.2.4无功功率平衡

5.3电力系统的电压管理

5.3.1中枢点的电压管理

5.3.2电压调整的基本原理

5.4电力系统的电压措施

5.4.1改变发电机端电压调压

5.4.2选择变压器变比调压

5.4.3改变网络中无功功率分布调压

5.4.4改变输电线路参数进行调压

5.5各种调压措施的合理应用

本章小结

习题

第6章电力系统短路的基本概念及三相短路的实用计算方法

6.1短路的一般概念

6.1.1短路的原因、类型及后果

6.1.2短路计算的目的

6.1.3短路计算的简化假设条件

6.2网络的变换与化简

6.2.1网络的等值变换

6.2.2利用网络的对称性化简

6.2.3转移电抗

6.3无限大容量电源的三相短路

6.3.1无限大容量电源的概念

6.3.2无限大容量电源供电的三相短路暂态过程分析

6.3.3短路冲击电流、短路电流的最大有效值和短路功率

6.4电力系统三相短路实用计算

6.4.1起始次暂态电流I″的计算

6.4.2应用计算曲线求任意时刻短路点的短路电流

本章小结

习题

第7章对称分量法及电力系统元件各序参数和等值电路

7.1对称分量法

7.1.1对称分量法的概念

7.1.2电力系统序阻抗

7.1.3对称分量法在不对称短路计算中的应用

7.2电力系统元件各序参数和等值电路

7.2.1同步发电机各序参数和等值电路

7.2.2变压器各序参数和等值电路

7.2.3架空输电线路各序参数和等值电路

7.2.4综合负荷各序参数和等值电路

7.3电力系统各序网络的制定

7.3.1正序网络

7.3.2负序网络

7.3.3零序网络

本章小结

习题

第8章电力系统不对称故障的分析和计算

8.1简单不对称短路的分析和计算

8.1.1单相(a相)接地短路

8.1.2两相(b相和c相)短路

8.1.3两相(b相和c相)短路接地

8.1.4正序等效定则

8.2简单不对称短路时非故障处的电压和电流计算

8.2.1计算各序网中任意处的各序电流和各序电压

8.2.2对称分量经变压器后的相位变换

8.2.3不对称短路时非故障处的电压和电流计算

8.3非全相运行的分析和计算

本章小结

习题

第9章电力系统运行稳定性的基本概念

9.1电力系统运行稳定性的定义及分类

9.1.1功角稳定性

9.1.2电压稳定性

9.1.3频率稳定性

9.2同步发电机转子运动方程

9.2.1发电机转子运动方程

9.2.2用标幺值表示的转子运动方程

9.2.3惯性时间常数的物理意义

9.3简单电力系统的功率特性

9.3.1隐极式发电机的功率特性

9.3.2凸极式发电机的功率特性

9.4复杂电力系统的功率特性

本章小结

习题

第10章电力系统的静态稳定性

10.1简单电力系统的静态稳定

10.1.1静态稳定性分析

10.1.2电力系统静态稳定的实用判据

10.2小干扰法分析电力系统的静态稳定性

10.2.1小干扰法

10.2.2用小干扰法分析简单电力系统的静态稳定

10.2.3计及发电机组的阻尼作用时静态稳定

10.3自动调节励磁对静态稳定的影响

10.3.1按电压偏差调节的比例式调节器

10.3.2比例式调节器对静态稳定的影响

10.4提高电力系统静态稳定性的措施

10.4.1采用自动调节励磁装置

10.4.2减小元件的电抗

10.4.3采用串联电容器

10.4.4改善系统结构和采用中间补偿设备

本章小结

习题

第11章电力系统的暂态稳定性

11.1电力系统暂态稳定概述

11.2简单电力系统暂态稳定分析

11.2.1简单电力系统在各种运行情况下的功角特性

11.2.2简单电力系统大干扰后发电机转子的相对运动

11.2.3等面积定则

11.2.4极限切除角

11.3发电机转子运动方程的求解方法

11.3.1分段计算法

11.3.2改进欧拉法

11.4自动调节系统对暂态稳定的影响

11.5复杂电力系统暂态稳定分析

11.5.1大干扰后各发电机转子运动的特点

11.5.2复杂电力系统暂态稳定的近似计算

11.5.3复杂电力系统暂态稳定的判断

11.6提高电力系统暂态稳定性的措施

11.6.1快速切除故障和自动重合闸

11.6.2提高发电机输出的电磁功率

11.6.3减小原动机输出的机械功率

11.6.4防止系统失去稳定的措施

本章小结

习题

附录A部分习题参考答案

附录B短路电流周期分量计算曲线数字表

参考文献2100433B

本书包括电力系统稳态分析(第1~5章)、电力系统暂态分析(第6~8章)和电力系统稳定与控制(第9~11章)共三部分内容。主要讲述： 电力系统各元件的参数和等值电路、潮流计算、有功功率平衡和频率调整、无功功率平衡及电压调整、短路的基本概念及计算方法、对称分量法、各序网络的制定、简单不对称短路计算、电力系统静态稳定性及动态稳定性的基本概念及其分析方法。本书可选作高等学校电气工程有关专业的教学用书，亦可供电力系统相关专业的技术人员参考。

《电力系统分析基础》是普通高等教育“十一五”国家级规划教材。

《电力系统分析基础》力求能充分反映当代电力系统分析领域的最新成就，突出电力系统分析基础的特点，在保证体系完整、理论严谨的基础上，力求简洁、实用，概念明晰，删除那些不必要的冗长的计算和推导过程，并将较复杂的电力系统暂态分析内容调整到后续其他课程。

《电力系统分析基础》既可供高等学校电气类有关专业师生使用，也可供从事电力系统工作的专业技术人员自学参考。

电力系统分析第一章 电力系统的基本概念

1.1电力系统慨述

1.2电力系统的额定电压

1.3电力系统负倚

1.4电力系统中性点的运行方式

1.5电力线路的结构

电力系统分析第二章 电力系统的计算基础

2.1架空线路的参数及其等效电路

2.2变压器的参数及其等效电路

2.3同步发电机和负荷的参数及其等效电路

2.4标么制

2.5电力系统的等效电路

电力系统分析第三章 电力系统短路的基本知识

3.1短路的一般概念

3.2网络的变换和化简

3.3转移电抗和输入电抗

3.4电流分布系数

电力系统分析第四章 电力系统的三相短路

4.1无穷大电源的三相短路

4.2三相短路电流的实用计算

4.3短路电流周期分量的近似估算

4.4应用计算曲线求任意时刻短路点的短路电流

电力系统分析第五章 电力系统的不对称短路

5.1对称分量法

5.2电力系统元件的序参数

5.3各序网络的制汀

5.4简单不对称短路的分析计算

5.5非故障处电流、电压的计算

5.6不对称短路时计算曲线的应用

5.7非全相断线的分析计算

电力系统分析第六章 电力系统的潮流计算

6.1概述

6.2电力网巾的电压计算

6.3电力网的功率损耗

6.4开式网络的潮流计算

6.5闭式网络的潮流分析

电力系统分析第七章 电力系统潮流的计算机算法

7.1概述

7.2潮流计算的数学模型

7.3网络方程式

7.4潮流计算的限制条件

7.5选代法的潮流计算

7.6牛顿拉夫逊法潮流计算

电力系统分析第八章 电力系统的无功功率和电压调整

8.1概述

8.2电力系统的无功功率平衡

8.3电力系统的电压管理

8.4发电机调压

8.5改变变压器变比的电压调整方式

8.6利用无功功率补偿调压

8.7通过改善线路参数调压

电力系统分析第九章 电力系统的有功功率和频率调整

9.1概述

9.2电力系统的有功功率平衡

9.3电力系统的频率特性

9.4电力系统的频率调整

9.5各发电厂之间有功负荷的合理分配

电力系统分析第十章 电力系统的经济运行

10.1概述

10.2电力网中电能损耗的近似计算

10.3降低网损的技术措施

10.4火电厂之间发电机有功出力的最优分配

10.5电力系统中无功功率的最优分布

电力系统分析第十一章 电力系统的稳定性

11.1概述

11.2各发电机转子之间的相对位置

11.3发电机的转子运动方程

11.4电力系统的功角特性

11.5电力系统的静态稳定性

11.6提高电力系统静态稳定性的措施

11.7负荷的静态稳定性

11.8电力系统的暂态稳定性

11.9提高暂态稳定性的措施

附录 电力线路、变压器特性数据表2100433B

电力系统分析（analysis of electric power system）电力系统稳态运行分析、故障分析和暂态过程的分析。电力系统分析的基础为电力系统潮流计算、短路故障计算和稳定计算。

电力系统稳态分析

主要研究电力系统稳态运行的性能，包括系统有功和无功功率的平衡，网络节点电压和支路功率的分布等，解决系统有功功率和频率调整，无功功率和电压控制等问题。电力系统潮流计算是电力系统稳态分析的基础。潮流计算的结果可以给出电力系统稳态运行时各节点电压和各支路功率的分布。在不同系统运行方式下进行大量潮流计算，可以研究并从中选择确定经济上合理、技术上可行、安全可靠的运行方式。潮流计算还给出电力网的功率损耗，便于进行网据分析，并进一步制定降低网损的措施。潮流计算还可以用于电力网事故预想，确定事故影响的程度和防止事故扩大的措施。潮流计算也用于输电线路工频过电压研究和调相、调压分析，为确定输电线路并联补偿容量、变压器可调分接头设置等系统设计的主要参数以及线路绝缘水平提供部分依据。谐波分析主要通过谐波潮流计算，研究在特定谐波源作用下，电力网内各节点谐波电压和支路谐波电流的分布，确定谐波源的影响从而制定消除谐波的措施。

电力系统故障分析

主要研究电力系统中发生故障（包括短路、断线和非正常操作）时，故障电流、电压及其在电力网中的分布。短路电流计算是故障分析的的主要内容。短路电流计算的目的，是确定短路故障的严重程度，选择电气设备参数。整定继电保护，分析系统中负序及零序电流的分布，从而确定其对电气设备和系统的影响。

电力系统暂态分析

主要研究电力系统受到扰动后的电磁和机电暂态过程，包括电磁暂态过程的分析和机电暂态过程的分析。

电磁暂态过程的分析

主要研究电力系统故障和操作过电压及谐振过电压，为变压器、断路器等高压电气设备和输电线路的绝缘配合和过电压保护的选择，以及降低或限制电力系统过电压技术措施的制订提供依据。

机电暂态过程的分析

主要研究电力系统受到大扰动后的暂态稳定和受到小扰动后的静态稳定性能。其中暂态稳定分析是研究电力系统受到诸如短路故障，切除或投入线路、发电机、负荷，发电机失去励磁或者冲击性负荷等大扰动作用下，电力系统的动态行为和保持同步稳定运行的能力。为选择规划设计中的电力系统的网络结构，校验和分析运行中的电力系统的稳定性能和稳定破坏事故，制订防止稳定破坏的措施提供依据。静态稳定分析为确定输电系统的输送功率，分析静态稳定破坏和低频振荡事故的原因，选择发电机励磁调节系统、电力系统稳定器的形式和参数提供依据。

电力系统分析工具 三要有暂态网络分析仪、物理模拟装置和计算机数字仿真。

暂态网络分析仪 用阻抗模型模拟电力网用于电磁暂态过程的研究。其变压器、线路的频变电气参数具有较高精度，而且利用计算机技术进行数据的收集处理和分析，有较强的实用价值。

电力系统动态模拟装置

曾广泛用于电力系统稳定研究和机电暂态分析。该模拟装置的所有元件均为物理仿真模型，模拟产生的物理现象可与实际电力系统一一对应，可用于考核校验实际电力系统继电保护和自动装置。但由于模拟装置中元件的数量有限，模拟试验周期长以及计算机数字仿真的迅速发展等原因，其实际应用受到了限制。

计算机数字仿真

电力系统分析的主要方法。电力系统分析的理论研究和计算机技术的发展和广泛应用，促进了电力系统分析方法的进步和发展。理论研究为电力系统分析建立了坚实的理论基础，例如三相交流电力系统不对称故障和操作下电压、电流计算的对称分量法，以及描述同步电机的电压、电流、磁链等电磁量与转矩、转速等机械量之间的相互关系的派克方程。前者为现代电力系统网络分析提供了重要的方法依据，而后者奠定了同步电机暂态分析的基础。矩阵、图论、数值计算等与计算机相关的应用数学分支在电力系统分析领域的应用与发展，使电力系统分析数学表达的形式、建立数学模型的方法、数值计算方法等方面发生了很大变化，从而大大提高了电力系统分析的规模和速度，适应了现代大规模电力系统（几千个节点、上万条支路）和实时控制快速分析的需要，这是其他分析手段无法比拟的。