高等电力系统分析

本书共分8章,主要内容包括电力系统潮流计算、电力系统状态估计、电力系统静态安全分析、电力系统复杂故障分析、电力系统主要元件数学模型、电力系统静态稳定分析基本概念及方法、电力系统暂态稳定分析的直接法和时域法、电力系统低频振荡及次同步谐振等。除了保持传统电力系统分析的特点,本书根据电网的变化增加了新的内容,提供一定的算例,增加学生对所学知识的理解,在内容上更加精炼和实用,算例更加丰富,便于学生加深对所学内容的理解。

卢锦玲，华北电力大学，保定校区，骨干教师，主讲研究生课程高等电力系统分析，研究方向为电力系统运行分析与控制，在电力系统静态安全分析、暂态分析及电压稳定方面做过大量的研究工作。

“高等电力系统分析”既是电气工程类专业的一门重要的专业课程,也是后续专业课程的基础,理论性和工程性强。本书作为电力工程硕士研究生教材，内容覆盖了电力系统稳态分析、故障计算和稳定计算，覆盖面很大，除了保持传统电力系统分析的特点,根据电网的变化增加新的内容,提供一定的算例,增加学生对所学知识的理解,在内容上更加精炼和实用,算例更加丰富,便于学生加深对所学内容的理解，并提到了一些科研关心的问题。

“高等电力系统分析”既是电气工程类专业的一门重要的专业课程,也是后续专业课程的基础,理论性和工程性强。本书除了保持传统电力系统分析的特点,根据电网的变化增加新的内容,提供一定的算例,增加学生对所学知识的理解,在内容上更加精炼和实用,算例更加丰富,便于学生加深对所学内容的理解。

全书共分8章,第1章介绍电力系统潮流计算。潮流计算是电力系统稳态分析的基本内容,本章除了介绍电力系统常规潮流的计算方法之外,还较详细地介绍了为了改进潮流计算的收敛性和计算速度的保留非线性潮流算法、最小化潮流算法,以及交直流输电系统的潮流计算、最优潮流等。

第2章和第3章涉及电力系统安全监控方面的内容。能量管理系统EMS是电力系统调度运行的大脑,其功能的实现离不开各种高级分析软件,而这些软件的运行都是建立在可靠而准确的实时数据库基础上。第2章介绍电力系统状态估计,内容包括各种估计算法、不良数据的检测与辨识,以及电力系统网络拓扑分析和网络结构辨识。第3章介绍电力系统安全分析,主要介绍了电力系统静态等值、预想事故评定及预想事故自动选择。

第4章主要介绍使用对称分量法计算电力系统复杂故障的方法和用于故障分析的两端口网络方程。第5~8章主要介绍电力系统稳定分析。第5章介绍了用于电力系统稳定分析的主要元件数学模型,第6章介绍了电力系统静态稳定分析基本概念及方法,第7章介绍了电力系统暂态稳定分析的直接法和时域法,第8章介绍了电力系统低频振荡及次同步谐振。

本书由华北电力大学卢锦玲主编,郑焕坤、郝育黔、盛四清编写。其中第1章由郝育黔编写,第2章和第3章由卢锦玲编写,第4章由盛四清编写,第5~8章由郑焕坤编写。

本书由清华大学张伯明教授担任主审并详细审阅,提出许多有建设性的宝贵意见。在本书的编写过程中,参考、引用了国内外很多专家的著作和文章。在此编者一并致谢!

由于编者水平有限,书中不妥之处在所难免,恳请读者批评指正。

前言

第1章 电力系统潮流计算 1

1.1 概述 1

1.2 潮流计算问题的数学模型 2

1.3 潮流计算的几种基本方法 4

1.4 保留非线性潮流算法 15

1.5 最小化潮流算法 21

1.6 潮流计算中的自动调整 25

1.7 最优潮流问题 31

1.8 交直流电力系统的潮流计算 47

1.9 几种特殊性质的潮流计算问题简介 80

第2章 电力系统状态估计 84

2.1 概述 84

2.2 电力系统状态估计的数学描述与可观察性 88

2.3 最小二乘估计 91

2.4 静态最小二乘估计的改进 100

2.5 不良数据的检测与辨识 103

2.6 电力系统网络拓扑分析 111

第3章 电力系统静态安全分析 112

3.1 概述 112

3.2 电力系统静态等值 115

3.3 支路开断模拟 119

3.4 发电机开断模拟 132

3.5 预想事故的自动选择 136

第4章 电力系统复杂故障分析 142

4.1 概述 142

4.2 简单故障的再分析 145

4.3 用于故障分析的两端口网络方程 150

4.4 复杂故障分析 155

第5章 电力系统主要元件数学模型 173

5.1 同步电机数学模型 173

5.2 派克变换 182

5.3 同步发电机实用数学模型 187

5.4 大型汽轮发电机组的轴系方程 190

5.5 励磁系统数学模型 192

5.6 原动机及调速器数学模型 198

5.7 电力网络模型 203

第6章 电力系统静态稳定分析基本概念及方法 205

6.1 概述 205

6.2 简单电力系统的静态稳定性分析 207

6.3 多机电力系统的静态稳定性分析 208

6.4 发电机采用模型Ⅲ的电力系统线性化状态方程 213

6.5 发电机采用模型Ⅱ的电力系统线性化状态方程 217

6.6 复杂电力系统静态稳定判断 220

第7章 电力系统暂态稳定分析的直接法和时域法 222

7.1 概述 222

7.2 多机系统暂态稳定性计算———显式积分方法 226

7.3 多机系统暂态稳定性计算———隐式积分方法 231

7.4 暂态稳定性分析的直接法 238

第8章 电力系统低频振荡及次同步谐振 245

8.1 概述 245

8.2 单机无穷大系统的低频振荡 245

8.3 电力系统的次同步振荡及轴系扭振 251

8.4 抑制SSO的对策与SSO监护 257

参考文献 260