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第一章 电力系统分析基础1

1.1 电力系统概述1

1.1.1 电力系统的发展历史1

1.1.2 电力系统的结构2

1.1.3 电力系统的额定电压和频率4

1.1.4 表征电力系统的参数5

1.1.5 电力系统中性点接地方式5

1.2 现代电力系统的运行特点及要求7

1.2.1 现代电力系统的运行特点7

1.2.2 现代电力系统的特征7

1.2.3 现代电力系统的运行要求8

1.2.4 现代电力系统的运行状态与控制9

1.3 “电力系统分析”课程的主要内容10

第二章 电力网的数学模型12

2.1 输电线路的分布参数12

2.1.1 线路的电感参数13

2.1.2 线路的电容参数18

2.1.3 导线的电阻22

2.1.4 线路的电导22

2.2 输电线路的等值计算模型23

2.2.1 线路的电报方程23

2.2.2 线路相量微分方程的解24

2.2.3 线路的等值计算电路25

2.3 变压器等值电路及其参数26

2.3.1 双绕组变压器26

2.3.2 三绕组变压器的模型和参数30

2.3.3 自耦变压器33

2.3.4 变压器等值电路中理想变比的处理34

2.4 标幺制35

2.4.1 标幺制概述35

2.4.2 多电压等级下基准值的选择37

2.5 电网的数学模型39

2.5.1 节点导纳矩阵及其物理意义39

2.5.2 追加支路法形成节点导纳矩阵41

2.5.3 节点阻抗矩阵的物理意义42

2.5.4 追加支路法形成节点阻抗矩阵43

第三章 同步发电机模型46

3.1 同步发电机的原始模型46

3.1.1 同步发电机的原始方程46

3.1.2 同步发电机的电感参数48

3.2 同步发电机原始方程的Park变换51

3.2.1 Park变换的基本原理51

3.2.2 Park变换后同步发电机的电路方程53

3.2.3 Park变换后同步发电机的磁链方程54

3.3 同步发电机的标幺制方程及其等效电路55

3.3.1 基准值的选择55

3.3.2 电路方程的标幺制表示56

3.3.3 磁链方程的标幺制表示56

3.3.4 同步发电机的电路模型57

3.4 同步发电机的电机参数模型59

3.4.1 基本假设60

3.4.2 电机参数的定义61

3.4.3 电机参数表示的同步发电机方程65

3.4.4 同步发电机的简化模型68

3.5 同步发电机稳态和准稳态机端电压相量方程69

3.5.1 用空载电势表示的同步发电机端电压相量方程69

3.5.2 用暂态电势表示的同步发电机端电压相量方程70

3.5.3 用次暂态电势表示的同步发电机端电压相量方程71

3.6 转子运动方程72

3.6.1 概述72

3.6.2 标幺制表示的转子运动方程73

3.6.3 电角度方程（功角方程）73

第四章 电力系统潮流分析与计算74

4.1 潮流计算方程——节点功率方程74

4.1.1 支路潮流74

4.1.2 节点功率方程75

4.1.3 小结78

4.2 高斯—赛德尔迭代法79

4.2.1 基本原理79

4.2.2 电力系统潮流计算的高斯—赛德尔迭代法80

4.3 牛顿—拉夫逊法82

4.3.1 牛顿—拉夫逊法的基本原理82

4.3.2 基于直角坐标的牛顿—拉夫逊法84

4.3.3 基于极坐标的牛顿—拉夫逊法86

4.4 PQ解耦法87

4.5 潮流计算的手工计算方法89

4.5.1 简单支路的潮流分布和电压降落89

4.5.2 辐射形网络的手工潮流计算方法91

4.5.3 环网的手工潮流计算方法94

第五章 电力系统频率和电压的调整与控制96

5.1 电力系统的有功功率平衡和频率调整96

5.1.1 负荷的频率特性97

5.1.2 发电机组的频率特性98

5.1.3 电力系统频率调整100

5.2 电力系统的无功功率和电压调整106

5.2.1 同步发电机和无功补偿设备的无功功率—电压特性106

5.2.2 负荷的无功功率——电压特性109

5.2.3 电力系统无功功率平衡和电压调整110

第六章 电力系统三相对称故障分析118

6.1 电力系统故障概述118

6.1.1 短路的概念及类型118

6.1.2 短路发生的原因与危害119

6.1.3 短路故障分析的内容与目的119

6.2 简单无穷大电源系统的三相短路的暂态过程分析120

6.2.1 简单无穷大电源供电系统的短路暂态电流120

6.2.2 暂态过程分析121

6.2.3 短路冲击电流122

6.2.4 短路电流有效值123

6.3 同步发电机机端发生三相短路时的暂态过程分析123

6.3.1 简单一阶动态电路123

6.3.2 同步发电机机端三相短路电流的暂态分析124

6.4 三相短路的实用计算135

6.4.1 工程中实用短路计算的假设条件136

6.4.2 起始次暂态短路电流和冲击电流的计算136

6.4.3 短路电流计算曲线的制订及其应用138

6.4.4 短路电流周期分量的近似计算139

6.4.5 复杂网络的三相短路的计算方法139

第七章 电力系统不对称故障分析145

7.1 对称分量法的基本原理146

7.1.1 三相平衡系统的解耦147

7.1.2 对称分量法的物理意义148

7.1.3 利用对称分量法分析不对称故障149

7.2 电力系统的负序和零序网络及参数150

7.2.1 同步发电机的负序和零序参数151

7.2.2 输电线路的负序和零序参数152

7.2.3 电力变压器的负序和零序等效电路及参数158

7.2.4 综合负荷的等值电路和序阻抗164

7.2.5 电力系统各序网络的形成165

7.3 简单电力系统的不对称故障分析167

7.3.1 简单不对称短路故障的分析167

7.3.2 经过渡电阻的不对称短路分析174

7.3.3 经过渡电阻不对称短路的故障端口电压的相量图分析178

7.3.4 简单双端电源系统母线处（非故障点）的电压电流分析181

7.3.5 正序等效定则183

7.3.6 不对称断线（非全相运行）分析184

7.4 复杂电力系统的不对称故障分析185

7.4.1 不对称短路的分析与计算186

7.4.2 复杂电网的不对称断线分析191

7.4.3 复杂电网的复故障分析193

第八章 电力系统稳定性分析197

8.1 非线性系统的稳定性199

8.1.1 系统动态模型199

8.1.2 系统的静态稳定性200

8.1.3 系统的暂态稳定性200

8.1.4 数值积分法202

8.2 电力系统稳定性的基本概念和模型204

8.2.1 电力系统稳定性的基本概念204

8.2.2 电力系统稳定性分析模型205

8.3 电力系统的静态稳定性分析217

8.3.1 单机无穷大系统的静态稳定性机理217

8.3.2 小扰动法分析电力系统静态稳定性219

8.4 电力系统的暂态稳定性分析220

8.4.1 单机无穷大系统暂态稳定性机理220

8.4.2 等面积法则222

8.4.3 摇摆曲线的数值计算223

8.4.4 电力系统暂态稳定性分析的直接法224

8.5 电力系统的电压稳定性227

8.5.1 单负荷无穷大系统模型228

8.5.2 异步电动机的电磁功率228

8.5.3 变压器有载调压作用的影响230

8.5.4 电压稳定性机理230

参考文献232