定 价:55 元
丛书名:“十三五”国家重点出版物出版规划项目卓越工程能力培养与工程教育专业认证系列规划教材(电气工程及其自
- 作者:顾丹珍黄海涛李晓露
- 出版时间:2022/5/1
- ISBN:9787111693963
- 出 版 社:机械工业出版社
- 中图法分类:TM711
- 页码:
- 纸张:胶版纸
- 版次:
- 开本:16开
本书为“十三五”国家重点出版物出版规划项目——卓越工程能力培养与工程教育专业认证系列规划教材之一。
全书共分10章,主要内容包括绪论、电力系统计算基础知识、电力系统潮流计算、电力系统分析方法及应用、电力系统状态估计、电力系统静态安全分析、电力系统故障分析、电力系统元件模型、电力系统小干扰稳定分析、电力系统暂态稳定分析。
本书主要作为高等院校电气工程及其自动化专业的研究生教材,也可作为本科高年级学生教学用书,还可作为从事电力系统运行、规划设计的工程技术人员或科研人员的参考书。
前言
近30年来是我国电力工业高速发展的时期。2014年,习近平总书记提出“四个革命、一个合作”(能源消费革命、能源供给革命、能源技术革命和能源体制革命,全方位加强国际合作)的能源发展战略。我国电力工业进入了全球能源转型背景下的新发展阶段,由高速增长向高质量发展转型。电力行业按照高质量发展的根本要求,加大电力结构调整力度,继续加快清洁能源发展,促进跨区跨省送电,推进清洁能源大范围优化配置,推进终端能源电气化利用水平;深化电力体制改革,大力推进电力市场建设,推动电力科技创新;进一步加强绿色发展,积极应对气候变化;不断扩大“一带一路”电力国际合作,持续构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系。
今天,电力系统及相关学科的迅猛发展对电力系统分析的理论和研究方法产生了深刻影响;其发展已经与计算机信息技术的应用和发展融为一体,密不可分。电力电子技术在电力系统中的大量应用为电力系统提供了更快速、更准确、更柔性化的控制手段,丰富了电力系统调控手段。这些都需要人们对现代电力系统分析的理论、模型和算法进一步研究和完善。
本书以电力调度中电力系统分析高级应用为框架,以计算机为工具,以相应数学理论方法为基础,简明介绍已经很成熟且广泛应用的基本理论和方法,包括电力系统网络分析方法、电力系统模型、电力系统稳态、暂态分析方法和电力系统状态估计,全书共分为10章。
第1章为绪论,归纳了现代电力系统的基本特征和发展方向,概括了现代电力系统分析的理论和方法的发展与特点。
第2章为电力系统计算基础知识,介绍了图论的基本知识、电力网络方程的建立、线性方程组的解法、常微分方程的数值解法,以及电力网络求解的稀疏技术、分块计算技术。
第3章为电力系统潮流计算,首先介绍电力系统常规潮流计算的数学模型和经典潮流计算方法,然后介绍交直流混联系统和含FACTS元件电力系统的潮流计算。后简要介绍几种实际应用中的特殊潮流算法。
第4章为电力系统分析方法及应用,介绍广泛应用于电力系统稳态分析、运行和控制中的分析方法,包括灵敏度分析、潮流和电力系统静态等值三种为常用的分析方法。
第5章为电力系统状态估计,介绍电力系统状态估计的基础知识,包括状态估计的基本概念、方法及实现,以及支路潮流状态估计和不良数据的检测与辨识。
第6章为电力系统静态安全分析,重点介绍较成熟且在实际系统中已有应用的电力系统静态安全分析方法。
第7章为电力系统故障分析,重点介绍短路和断线故障的通用复合序网以及用于故障分析的两端口网络方程。
第8章为电力系统元件模型,重点讨论同步发电机组、电力负荷的动态特性及数学模型。另外,本章对直流系统的工作原理、数学模型和控制方式进行较详细的讨论。
第9章为电力系统小干扰稳定分析,首先介绍用于小干扰稳定问题的特征分析法,然后分别就单机无穷大系统和多机系统进行小干扰稳定分析。
第10章为电力系统暂态稳定分析,介绍基于时域仿真法的暂态稳定分析和暂态稳定直接法。
本书由顾丹珍、黄海涛和李晓露老师合作编写。李晓露老师编写第2章、第5~7章,黄海涛老师编写第3、4章,顾丹珍老师编写其余章节并负责全书统稿。在本书编写过程中得到了上海电力大学电气工程学院的支持,在此表示衷心的感谢,同时对本书所列参考书目的各位作者表示感谢。
由于编者水平有限,再加上编写时间仓促,书中不妥之处在所难免,恳请读者批评指正。
编者
序
前言
第1章绪论1
1.1电力系统发展概述1
1.2现代电力系统2
1.2.1现代电力系统特征和挑战2
1.2.2现代电力系统分析理论与方法5
1.3本书的主要内容9
第2章电力系统计算基础知识11
2.1概述11
2.2图论的基本知识11
2.2.1图论的术语和定义11
2.2.2图的矩阵表示13
2.2.3矩阵形式的基尔霍夫定律16
2.3电力网络方程18
2.3.1节点电压方程和回路电流方程18
2.3.2节点导纳矩阵19
2.4线性方程组的解法27
2.4.1高斯消去法28
2.4.2因子表法31
2.4.3三角分解法34
2.5电力网络求解的稀疏技术36
2.5.1稀疏存储技术37
2.5.2稀疏求解技术41
2.6节点优化编号45
2.7大型电力网络的分块计算50
2.7.1节点分裂法51
2.7.2支路切割法52
2.7.3大规模电网的分解协调并行计算方法53
2.8常微分方程的数值解法55
2.8.1欧拉法56
2.8.2改进欧拉法57
2.8.3龙格库塔法58
2.8.4隐式积分法58
2.9本章小结59
现代电力系统分析目录第3章电力系统潮流计算60
3.1概述60
3.2潮流计算的数学模型61
3.2.1潮流方程61
3.2.2潮流计算的定解条件65
3.2.3潮流计算的约束条件66
3.3经典电力系统潮流计算方法66
3.3.1高斯赛德尔法67
3.3.2牛顿拉夫逊法68
3.3.3快速解耦算法73
3.3.4潮流计算方法的比较76
3.4交直流混联系统潮流计算77
3.4.1交直流潮流计算方程78
3.4.2交直流潮流的统一算法80
3.4.3交直流潮流的顺序算法82
3.5含FACTS元件的电力系统潮流计算82
3.5.1FACTS元件模型83
3.5.2含FACTS元件的电力系统潮流计算86
3.6几种特殊性质的潮流算法90
3.6.1直流潮流90
3.6.2随机潮流91
3.6.3三相潮流92
3.6.4谐波潮流92
3.7本章小结93
第4章电力系统分析方法及应用94
4.1概述94
4.2灵敏度分析方法94
4.2.1灵敏度分析的基本方法95
4.2.2灵敏度分析方法在电力系统中的应用98
4.2.3分布因子分析的基本方法99
4.2.4分布因子在电力系统中的应用103
4.3化潮流算法105
4.3.1潮流的数学模型106
4.3.2潮流的简化梯度算法107
4.3.3潮流的内点法110
4.3.4潮流在电力系统中的应用114
4.4电力系统静态等值118
4.4.1电力系统静态等值的基本概念118
4.4.2Ward等值120
4.4.3REI等值123
4.5本章小结125
第5章电力系统状态估计126
5.1概述126
5.2状态估计的基本概念126
5.2.1估计126
5.2.2电力系统量测方程128
5.2.3状态估计与潮流计算的区别130
5.2.4电力系统状态估计流程130
5.3系统的可观测性分析132
5.3.1数值法132
5.3.2拓扑法133
5.3.3混合法135
5.4小二乘状态估计135
5.5支路潮流状态估计138
5.5.1数学模型138
5.5.2算法特点141
5.6不良数据的检测与辨识142
5.6.1不良数据检测142
5.6.2不良数据辨识147
5.7本章小结151
第6章电力系统静态安全分析152
6.1概述152
6.2电力系统运行状态153
6.3静态安全分析的支路开断模拟154
6.3.1直流法154
6.3.2补偿法158
6.3.3灵敏度分析法161
6.4静态安全分析的发电机开断模拟165
6.4.1方法原理165
6.4.2结合解耦潮流算法的发电机开断167
6.4.3考虑外部等值167
6.5预想事故的自动筛选168
6.5.1评价事故的行为指标169
6.5.2预想事故的自动筛选方法169
6.6本章小结170
第7章电力系统故障分析171
7.1概述171
7.2简单不对称故障计算171
7.2.1对称分量法171
7.2.2简单故障的再分析174
7.3复杂故障计算179
7.3.1用于故障分析的两端口网络179
7.3.2双重故障计算182
7.3.3多重故障计算187
7.4本章小结188
第8章电力系统元件模型189
8.1发电机模型189
8.1.1理想电机189
8.1.2abc坐标系统下的基本方程190
8.1.3dq0坐标系统下的基本方程191
8.1.4用标幺值表示的同步电机方程193
8.1.5用电机参数表示的同步电机方程196
8.1.6同步电机实用模型199
8.2励磁系统数学模型201
8.2.1励磁机的数学模型202
8.2.2典型励磁系统模型206
8.2.3电力系统稳定器208
8.3原动机及调速器数学模型208
8.3.1水轮机及其调速系统模型208
8.3.2汽轮机及其调速系统模型211
8.4负荷模型214
8.4.1负荷静态特性模型214
8.4.2负荷动态特性模型215
8.5高压直流输电系统的数学模型217
8.5.1直流输电的稳态模型217
8.5.2直流系统的基本调节方式223
8.5.3直流控制系统模型225
8.6双馈风电机组模型225
8.6.1双馈风电机组详细模型225
8.6.2双馈风电机组平均模型229
8.7本章小结231
第9章电力系统小干扰稳定分析232
9.1特征分析法232
9.1.1特征值和特征向量233
9.1.2动态系统的自由运动234
9.1.3主要术语介绍235
9.2单机无穷大系统的小干扰稳定分析238
9.2.1发电机采用经典二阶模型时的系统小干扰分析238
9.2.2发电机采用三阶实用模型时的系统小干扰分析241
9.3多机系统的小干扰分析250
9.3.1电力系统的线性化模型250
9.3.2全系统线性化方程组的形成257
9.3.3小干扰稳定的分析方法介绍258
9.4交直流混联电力系统小干扰分析的研究动向263
9.5本章小结265
第10章电力系统暂态稳定分析266
10.1暂态稳定分析的时域仿真法267
10.1.1全系统数学模型267
10.1.2微分方程组和代数方程组的求解方法268
10.1.3暂态稳定分析的一般过程269
10.1.4发电机节点的处理和机网接口计算271
10.1.5负荷节点处理275
10.1.6网络操作及故障的处理276
10.1.7暂态稳定分析数值解的计算过程279
10.2电力系统直接法暂态稳定分析282
10.2.1直接法的简单概念282
10.2.2单机无穷大系统的直接法暂态稳定分析284
10.2.3多机系统直接法暂态稳定分析286
10.3本章小结290
参考文献291