现代电力系统分析 第4版PDF|Epub|txt|kindle电子书版本网盘下载

现代电力系统分析 第4版PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第1章 引言1

1.1 电力系统1

1.2 印度电力行业1

1.2.1 背景历史1

1.3 当代视角3

1.3.1 差异系数5

1.3.2 可用性关税6

1.3.3 负荷预测10

1.4 电力系统结构10

1.5 电能的传统来源12

1.5.1 热电站——蒸汽／燃气为基础12

1.5.2 核能发电16

1.5.3 水力发电21

1.6 磁流体（MHD）发电23

1.7 地热能源24

1.8 发电的环境影响25

1.8.1 大气污染26

1.8.2 热污染27

1.8.3 来自架空线的电磁辐射28

1.8.4 视觉和听觉的影响28

1.9 可再生能源28

1.10 太阳能及其利用30

1.10.1 太阳与太阳能30

1.10.2 日晒的变化31

1.10.3 太阳光束和接收面的几何学32

1.10.4 收集器的最佳方向32

1.10.5 太阳能的应用33

1.10.6 太阳热机系统33

1.10.7 太阳光直接转换转化为电能34

1.10.8 制造硅光伏电池的主流技术37

1.10.9 通过SPV（太阳能光伏）电池实现大能量转换38

1.11 风能39

1.11.1 风电系统的运行和控制42

1.11.2 风电场43

1.12 生物燃料44

1.13 发电预量、可靠性和可信度45

1.13.1 发电容量混合46

1.13.2 负荷管理47

1.14 储能47

1.14.1 压缩空气储能48

1.14.2 热存储48

1.14.3 蓄电池组48

1.14.4 氢能系统48

1.14.5 燃料电池49

1.15 节 能50

1.15.1 发电节能50

1.15.2 工业节能51

1.15.3 建筑物节能——工业、商业和家庭51

1.16 印度电力系统的发展52

1.17 放松管制54

1.18 分布式和分散发电55

1.19 电力工程师与电力系统学习56

1.20 使用计算机和微处理器56

1.21 印度电力工业面临的问题与它的选择57

附录1.159

附录1.259

参考例题61

思考题62

选择题62

参考文献63

第2章 输电线路的电阻和电感67

2.1 引言67

2.2 电感的定义67

2.3 一个孤立载流导线的磁链68

2.3.1 内部磁通的磁链68

2.3.2 导线外部两点间磁通引起的磁链变化69

2.3.3 外部某点磁通引起的磁链变化69

2.4 单相双线线路上的电感70

2.5 导线类型71

2.6 一个导线组的磁链72

2.7 复合导线的电感73

2.8 三相线路的电感76

2.9 双回三相线路80

2.10 分裂导线82

2.11 电阻83

2.12 趋肤效应和邻近效应84

2.13 磁场感应84

2.14 总结85

思考题85

选择题86

参考文献88

第3章 输电线路的电容89

3.1 简介89

3.2 长直导线的电场89

3.3 一组平行导线中两根平行导体的电位差89

3.4 双线线路的电容90

3.5 等间距三相输电线路的电容91

3.6 非对称间距三相线路的电容91

3.7 大地对输电线路电容的影响93

3.7.1 镜像法93

3.8 GMD方法（改进）99

3.9 分裂导线99

3.10 静电感应100

3.11 总结100

思考题100

选择题101

参考文献102

第4章 电力系统元件的描述103

4.1 引言103

4.2 三相平衡网络的单相表述103

4.3 单线图和阻抗或电抗图104

4.4 标幺系统106

4.4.1 变压器的标幺值表征107

4.4.2 电力系统的阻抗标幺值图108

4.5 复功率110

4.6 同步电机的稳态模型112

4.6.1 功率因数与功率控制116

4.6.2 凸极式同步发电机116

4.6.3 同步发电机的运行图118

4.7 电力变压器119

4.8 电力传输120

4.9 电力系统保护120

4.10 电力负荷的描述120

4.11 总结121

思考题121

选择题122

参考文献123

第5章 输电线路的特点和性能124

5.1 简介124

5.2 短输电线路124

5.2.1 电压调整率125

5.3 中等距离线路129

5.3.1 标准T模型129

5.3.2 标准π型模型130

5.4 长线路——严格解131

5.4.1 常数ABCD的求法133

5.5 长距离线路的等效电路134

5.6 长线路方程的解释137

5.7 费兰梯效应141

5.8 电力线路的调谐142

5.9 传输线路的功率流143

5.9.1 功率圆图150

5.10 控制电压的方法153

5.10.1 注入无功功率154

5.10.2 变压器控制156

5.10.3 通过线路中部升压控制157

5.10.4 传输线路的补偿157

5.11 总结162

思考题162

选择题163

参考文献164

第6章 潮流计算165

6.1 简介165

6.2 网络模型的描述166

6.2.1 YBUS矩阵形式的算法170

6.3 通过奇异变换生成YBUS173

6.3.1 图173

6.3.2 初级网络174

6.3.3 母线坐标系下的网络变量174

6.3.4 母线关联矩阵175

6.4 潮流计算177

6.4.1 平衡节点177

6.4.2 PQ节点／负载节点178

6.4.3 PV节点／发电节点178

6.4.4 电压可控节点178

6.4.5 近似潮流计算方法181

6.5 高斯-赛德尔法184

6.5.1 潮流计算算法（针对情形Ⅰ）185

6.5.2 收敛的加速186

6.6 牛顿-拉夫逊法191

6.6.1 NR法解潮流193

6.6.2 迭代算法196

6.6.3 直角坐标下的潮流修正方程式201

6.7 解耦潮流法204

6.7.1 解耦牛顿法206

6.7.2 快速解耦潮流法206

6.8 潮流计算方法的比较210

6.9 电压分布的控制212

6.9.1 由发电机控制212

6.9.2 通过无功发生器（同步或静态电容器）控制212

6.9.3 变压器控制213

6.10 电力电子控制下的潮流218

6.10.1 AC-DC潮流218

6.10.2 变流器模型220

6.10.3 解算方法220

6.10.4 顺序法221

6.11 总结222

思考题226

选择题228

参考文献229

第7章 电力系统优化运行231

7.1 概述231

7.2 单母线发电机组的优化运行232

7.2.1 发电机运行成本232

7.3 优化机组组合240

7.3.1 动态规划法241

7.4 可靠性的考虑243

7.4.1 巴顿安全函数245

7.4.2 安全约束下的机组组合优化245

7.4.3 考虑机组的启动246

7.5 最优发电调度247

7.5.1 由B系数表示的传输损耗249

7.5.2 传输损耗公式的推导252

7.5.3 由潮流方程表示的传输损耗255

7.6 最优潮流计算257

7.6.1 无不等式约束的潮流优化259

7.6.2 控制变量的不等式约束261

7.6.3 因变量的不等式约束261

7.7 水火混合电力系统的优化调度262

7.7.1 数学表述263

7.8 电力系统安全267

7.8.1 引言267

7.8.2 电力系统的状态分类269

7.8.3 安全性分析269

7.8.4 事故分析建模270

7.8.5 事故筛选270

7.9 维修计划272

7.10 电力系统可靠性272

7.10.1 电力中断272

7.10.2 连续马尔可夫过程273

7.10.3 可靠性规划274

7.10.4 互联系统274

7.10.5 复合发电及输电系统274

7.11 总结275

思考题275

选择题277

参考文献278

附录7.1 机组组合问题281

附录7.2 排放调度287

参考文献290

第8章 自动发电控制和电压控制293

8.1 概述293

8.2 频率控制（单一区域情况）294

8.2.1 汽轮机调速系统294

8.2.2 调速系统模型295

8.2.3 汽轮机模型296

8.2.4 发电机-负荷模型296

8.2.5 完整的独立电力系统的频率控制方框图297

8.2.6 稳态分析298

8.2.7 动态响应300

8.2.8 控制区的概念301

8.2.9 比例积分控制301

8.3 负荷频率控制和经济调度控制302

8.4 两区域的负荷频率控制303

8.5 负荷频率控制（两控制区）的优化306

8.6 自动电压控制311

8.7 受爬坡速率约束（GRCS）的负荷频率控制312

8.8 调速器死区及其对AGC的影响313

8.9 数字控制器314

8.9.1 离散控制模型314

8.10 分散控制314

8.11 用于AGC的离散积分控制器315

8.12 重组电力系统中的AGC315

8.12.1 框图表示316

8.12.2 非管制环境下的两区域电力系统状态空间模型318

8.13 总结321

思考题321

选择题322

参考文献323

第9章 对称故障分析325

9.1 概述325

9.2 传输线上的暂态过程325

9.3 同步电机的短路（空载情况）327

9.4 带载同步电机的短路332

9.4.1 应用戴维南定理计算短路（SC）电流334

9.5 断路器的选择335

9.6 短路计算的算法339

9.7 阻抗矩阵ZBUS建立342

9.7.1 通过建立导纳阵YBUS342

9.7.2 电流注入技术342

9.7.3 ZBUs建立的算法343

9.8 总结348

思考题348

选择题351

参考文献352

第10章 对称分量法353

10.1 概述353

10.2 对称分量变换353

10.2.1 功率恒定356

10.3 Y-△变压器的相移357

10.4 输电线路的序阻抗358

10.5 电力系统的序阻抗和序网络360

10.6 同步电机的序阻抗和序网络360

10.6.1 正序阻抗和网络361

10.6.2 负序阻抗和网络361

10.6.3 零序阻抗和网络362

10.6.4 同步发电机的序阻抗的值362

10.7 传输线的序阻抗363

10.8 变压器的序阻抗和序网络363

10.9 电力系统中的序网络的构造365

10.10 小结367

思考题367

选择题369

参考文献370

第11章 不对称故障分析371

11.1 概述371

11.2 不对称故障的对称分量分析371

11.3 单相接地故障372

11.3.1 带载条件下的故障分析373

11.4 两相短路故障374

11.5 两相接地故障375

11.6 断线故障381

11.6.1 两相断线381

11.6.2 单相断线382

11.7 利用节点阻抗矩阵法分析不对称故障383

思考题389

选择题392

参考文献393

第12章 电力系统稳定性394

12.1 引言394

12.1.1 电力系统稳定性的分类394

12.1.2 可靠性、安全性与稳定性的关系396

12.2 同步发电机的动态特性398

12.2.1 多机系统400

12.2.2 电机运动同步性400

12.3 功角方程401

12.3.1 简化的电机模型402

12.3.2 功角曲线402

12.4 节点消去技术404

12.4.1 星角变换405

12.4.2 戴维南等效405

12.4.3 节点消除技术405

12.5 简单系统408

12.5.1 连接无限大母线的电机408

12.5.2 两机系统408

12.6 静态稳定409

12.6.1 关于静态稳定的总结412

12.7 暂态稳定412

12.8 等面积法则414

12.8.1 机械功率突变415

12.8.2 故障切除时间对稳定性的影响416

12.8.3 一回输电线路突然消失417

12.8.4 一条线路突然短路418

12.9 运动方程的数值解法423

12.9.1 持续故障426

12.10 多机系统稳定性428

12.10.1 故障前节点矩阵435

12.10.2 故障期间节点矩阵435

12.10.3 故障后节点矩阵436

12.10.4 摇摆方程的数字计算机解法437

12.10.5 考虑自动调压器和调速环437

12.10.6 运动方程的状态方程438

12.10.7 运用改进欧拉方法计算摇摆曲线的计算机算法438

12.10.8 大系统的稳定性研究439

12.11 影响暂态稳定的因素439

12.11.1 近期趋势440

12.12 总结445

思考题445

选择题446

参考文献447

第13章 电力系统暂态过程449

13.1 介绍449

13.2 系统暂态过程分类449

13.2.1 浪涌现象449

13.2.2 短路现象450

13.2.3 暂态稳定450

13.3 浪涌行波和传播450

13.3.1 电流解451

13.3.2 结论的物理解释452

13.3.3 行波的反射与折射452

13.3.4 T型连接点的反射与折射454

13.3.5 线路与集总电抗连接455

13.3.6 串联电感456

13.3.7 行波的衰减和失真457

13.3.8 行波电压的测定458

13.4 输电线路过电压的产生460

13.4.1 谐振过电压461

13.4.2 操作过电压461

13.4.3 雷击过电压461

13.5 输电线路防雷保护463

13.5.1 使用屏蔽线或地线的保护463

13.6 电力系统设备的防浪涌冲击保护464

13.6.1 浪涌吸收器464

13.6.2 浪涌分流器（避雷器）464

13.7 绝缘配合466

13.7.1 基本绝缘水平466

13.7.2 临界闪络电压466

13.7.3 脉冲率466

13.7.4 标准脉冲测试波467

13.7.5 电压时间特性曲线467

13.7.6 设备的BIL467

13.7.7 绝缘配合468

13.7.8 避雷器相对于变压器的位置469

13.7.9 基于波形的绝缘配合469

13.8 雷电现象469

13.8.1 威尔逊电荷分离原理470

13.8.2 辛普森和Scarse学说470

13.8.3 雷击的机理470

13.9 中性点接地471

13.9.1 中性点接地方式472

13.10 总结473

思考题473

选择题474

参考文献475

第14章 高压直流（HVDC）输电476

14.1 概述476

14.2 换流器基础476

14.2.1 晶闸管（阀）476

14.2.2 晶闸管换流器477

14.2.3 晶闸管等级478

14.2.4 谐波478

14.3 直流线路的种类（输电方式）479

14.4 高压直流（HVDC）输电系统的结构480

14.4.1 谐波481

14.4.2 无功功率的需求481

14.5 HVDC控制原理481

14.6 经济考量482

14.7 HVDC的应用483

14.8 HVDC系统的优缺点484

14.9 三相桥式换流器的性能485

14.10 整流器485

14.11 逆变器487

14.12 HVDC中的几种典型断路器491

14.12.1 AC-DC线路491

14.12.2 多极直流线路491

14.13 近期前沿492

14.13.1 现有交流线路的改造492

14.13.2 近期印度的HVDC工程492

14.13.3 直流电抗器492

14.14 未来发展趋势492

14.15 总结493

思考题493

选择题493

参考文献494

第15章 电力系统安全分析495

15.1 引言495

15.2 系统状态分类496

15.2.1 电力系统的运行状态497

15.3 安全分析498

15.3.1 预想事故分析的建模499

15.3.2 预想事故筛选499

15.4 预想事故分析500

15.5 灵敏度因子504

15.6 电力系统的电压稳定性507

15.6.1 控制和防止电压不稳定的有效措施509

15.6.2 电压崩溃510

15.6.3 提高电压稳定性的方法510

15.6.4 未来趋势和挑战510

15.7 总结511

选择题511

参考文献513

第16章 电压稳定性514

16.1 引言514

16.1.1 小扰动电压稳定性514

16.1.2 电压稳定性514

16.1.3 电压崩溃514

16.2 功角与电压稳定性的比较515

16.2.1 电压稳定性研究515

16.2.2 静态电压分析515

16.2.3 一些应对措施515

16.3 无功功率潮流与电压崩溃516

16.4 电压稳定性问题的数学方程516

16.4.1 电压稳定性的其他准则518

16.5 电压稳定性分析519

16.5.1 各种电力系统元件的建模要求519

16.5.2 发电机及其励磁控制519

16.5.3 动态分析519

16.5.4 静态分析520

16.5.5 临近不稳定520

16.5.6 使用模型分析法的电压稳定性评估520

16.5.7 连续潮流分析法524

16.5.8 高压直流线路下的电压稳定性525

16.6 预防电压崩溃525

16.7 目前的技术发展水平、未来趋势及挑战525

16.8 小结529

选择题529

参考文献530

附录A531

第17章 电力系统的状态估计入门534

17.1 引言534

17.2 最小二乘估计：基本算法［7-9］534

17.2.1 加权LSE536

17.2.2 非线性测量537

17.3 电力系统的静态状态估计［10 12］539

17.3.1 唯注入算法（节点注入状态估计法）540

17.3.2 唯支路算法（支路潮流状态估计法）542

17.4 电力系统的跟踪状态估计［16］543

17.5 计算的一些注意事项543

17.5.1 网络可观测性［17］543

17.5.2 病态问题543

17.6 外部系统等值［20］544

17.7 不良数据的处理［21 22］544

17.7.1 不良数据检测［23］545

17.7.2 不良数据的辨识［23］545

17.7.3 不良数据的抑制［24］545

17.8 网络可观测性及伪测量546

17.9 电力系统状态估计的应用547

拓展阅读548

思考题548

选择题549

参考文献551

第18章 电力系统中的补偿553

18.1 引言553

18.2 载荷能力553

18.2.1 负荷补偿554

18.2.2 线路补偿554

18.3 补偿555

18.3.1 串联补偿555

18.3.2 并联补偿556

18.4 柔性交流输电系统（FACTS）556

18.4.1 并联补偿器558

18.4.2 串联补偿器558

18.4.3 串并联混合补偿器558

18.4.4 晶闸管控制的串联电容器（TCSC）560

18.4.5 静止同步补偿器（STATCOM）562

18.4.6 静止串联同步补偿器（SSSC）562

18.4.7 统一潮流控制器（UPFC）562

18.5 其他FACTS装置563

18.6 STATCOM和SVC之间的比较563

18.6.1 串、并联补偿器之间的比较564

18.7 FACTS装置的性能564

18.8 UPFC和SVC装置的费用比较565

18.9 FACTS装置的等效电路566

18.10 FACTS的应用与益处566

18.10.1 FACTS控制器在配电系统中对于提高电能质量的应用566

18.10.2 功率因数（PF）和THD568

18.11 总结568

选择题569

参考文献570

第19章 负荷预测技术572

19.1 前言572

19.2 预测方法573

19.3 平均值与趋势因子的估计573

19.3.1 更多的一般形式模型575

19.4 周期成分的估计575

19.5 ys（k）的估计：时间序列法576

19.5.1 自回归（AR）模型576

19.5.2 自回归滑动平均模型（Auto-Regressive Moving-Average Models）576

19.6 随机分量的估计：卡尔曼滤波法577

19.6.1 应用于短期预测577

19.6.2 即时非平稳态负荷预测技术579

19.7 利用计量经济模型进行长期负荷预测579

19.8 无功负荷预测579

19.9 总结580

19.9.1 未来发展趋势580

思考题580

选择题581

参考文献582

附录A向量与矩阵代数的介绍583

附录B电路常量概述592

附录C矩阵三角分解与最优排序598

附录D电力系统雅可比矩阵的元素603

附录E Kuhn-Tucker定理605

附录F电力系统的计算机实时控制607

附录G智能电网特性611

附录H MATLAB与Simulink介绍621

附录I变电站654

附录J负荷潮流计算方法的收敛性657

附录K电能质量：概述660

附录L电力系统通信的最新发展趋势668

附录M电力系统的重组和放松管制672

附录N电力系统可靠性研究680

附录O废气排放控制686

附录P发电机组检修计划695

附录1.1701

习题答案704

选择题答案711