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第1章 电力系统概述1

1.1 电力系统基本概念1

1.1.1 电力系统的组成1

1.1.2 电力系统的运行特点2

1.1.3 电力系统设计的基本要求2

1.1.4 本课程学习内容简介3

1.2 电力系统的主要电源3

1.2.1 火力发电厂3

1.2.2 水力发电厂4

1.2.3 核电站5

1.2.4 风力发电6

1.2.5 太阳能发电7

1.3 电力网8

1.3.1 额定电压与额定频率8

1.3.2 输电网与配电网10

1.3.3 电力系统中性点接地方式10

1.4 电力系统的负荷10

1.4.1 负荷的分类11

1.4.2 负荷曲线12

1.5 电力系统的发展概况13

1.5.1 电力系统的发展简史13

1.5.2 我国的电力系统14

1.5.3 电力系统的发展前景15

小结16

习题17

第2章 电力系统元件等效电路和参数20

2.1 电力线路等效电路及其参数20

2.1.1 电力线路的分类和结构20

2.1.2 单位长度电力线路的等效电路及参数21

2.1.3 电力线路的等效电路24

2.2 变压器等效电路及其参数26

2.2.1 双绕组变压器等效电路和参数26

2.2.2 三绕组变压器等效电路和参数29

2.2.3 自耦变压器等效电路和参数32

2.3 同步发电机等效电路及参数32

2.3.1 理想同步发电机的基本概念32

2.3.2 同步发电机稳态运行时的参数和等效电路33

2.4 电力系统负荷模型34

2.4.1 负荷用功率表示34

2.4.2 负荷用复阻抗表示35

2.5 电力系统的等效电路35

2.5.1 有名制表示的等效电路35

2.5.2 标幺制38

2.5.3 标幺制表示的等效电路39

2.5.4 近似估算时标幺制表示的等效电路42

小结43

习题44

第3章 简单电力系统潮流分析47

3.1 电力线路分析47

3.1.1 电力线路的电压降落47

3.1.2 电力线路的功率损耗50

3.2 变压器分析51

3.2.1 变压器的电压降落与功率损耗51

3.2.2 运算功率和运算负荷51

3.3 简单开式网络的潮流计算52

3.3.1 已知同端电压和功率时的潮流计算52

3.3.2 已知首端电压和末端功率的潮流计算53

3.4 简单闭式网络的潮流计算58

3.4.1 两端供电网络的潮流计算58

3.4.2 简单环形网络的潮流计算59

3.5 电力网的电能损耗估算62

3.5.1 电力线路中的电能损耗估算62

3.5.2 变压器中的电能损耗64

3.5.3 电力网的网损率66

小结66

习题66

第4章 复杂电力系统潮流计算69

4.1 电力网络的数学模型69

4.1.1 节点电压方程的建立69

4.1.2 节点导纳矩阵及其修正71

4.1.3 变压器电压比改变时导纳矩阵的修正73

4.2 功率方程和节点分类75

4.2.1 功率方程75

4.2.2 节点分类77

4.2.3 潮流计算的约束条件78

4.3 牛顿-拉夫逊法潮流计算78

4.3.1 牛顿-拉夫逊法的基本原理78

4.3.2 潮流计算的修正方程80

4.3.3 牛顿-拉夫逊潮流计算步骤82

4.4 P-Q分解法潮流计算84

4.4.1 P-Q分解法的简化过程84

4.4.2 P-Q分解法潮流计算步骤86

4.5 Matlab在电力系统潮流分析中的应用举例88

小结91

习题91

第5章 电力系统功率平衡与控制94

5.1 电力系统中有功功率平衡与频率变化94

5.2 有功功率的电源与负荷95

5.2.1 有功功率负荷及其变化95

5.2.2 有功功率电源的备用95

5.2.3 各类发电厂的合理组合96

5.3 电力系统的有功功率平衡97

5.3.1 电力系统的有功功率-频率静态特性97

5.3.2 电力系统的频率调整99

5.4 电力系统中无功功率的平衡104

5.4.1 无功功率负荷和无功功率损耗105

5.4.2 无功功率电源105

5.4.3 无功功率与电压的关系108

5.5 电力系统的电压控制109

5.5.1 中枢点的电压管理109

5.5.2 电压调整的基本原理110

5.5.3 电压调整措施110

小结120

习题120

第6章 电力系统三相短路故障分析124

6.1 电力系统故障概述124

6.1.1 电力系统故障原因及分类124

6.1.2 短路计算的简化125

6.2 无限大容量电源供电的电力系统三相短路125

6.2.1 无限大容量电源的概念125

6.2.2 无限大容量电源供电的三相短路电流分析126

6.2.3 短路冲击电流129

6.2.4 短路电流的最大有效值和短路功率130

6.3 电力系统三相短路的实用计算133

6.3.1 确定系统各元件的次暂态参数133

6.3.2 起始次暂态电流I″的计算136

6.3.3 非无限大电源供电的电力系统三相短路时的冲击电流137

6.3.4 电力系统三相短路分析举例138

6.4 应用运算曲线求任意时刻的短路电流142

6.4.1 运算曲线的制订142

6.4.2 运算曲线的应用143

6.4.3 电流分布系数和转移阻抗146

6.5 三相短路起始暂态电流的计算机算法146

小结149

习题150

第7章 电力系统不对称运行分析方法——对称分量法153

7.1 对称分量法及其应用153

7.1.1 对称分量法153

7.1.2 对称分量法在不对称短路计算中的应用155

7.2 同步发电机的各序参数157

7.3 变压器的各序参数和等效电路157

7.3.1 普通变压器的各序参数157

7.3.2 变压器等效电路与外电路的连接159

7.3.3 中性点有接地阻抗时变压器的零序等效电路160

7.4 电力线路的各序参数和等效电路161

7.5 异步电动机和综合负荷各序参数和等效电路161

7.6 电力系统故障运行的等效电路162

小结168

习题168

第8章 电力系统不对称故障分析172

8.1 简单不对称短路的分析与计算172

8.1.1 单相接地短路173

8.1.2 两相短路177

8.1.3 两相接地短路179

8.1.4 正序等效定则183

8.2 简单不对称短路时非故障处的电压和电流计算186

8.2.1 计算序电压和序电流的分布186

8.2.2 序电压和序电流经变压器后的相位变换187

8.2.3 非故障点电压和电流计算举例188

8.3 电力系统非全相运行的分析190

8.3.1 单相断线故障191

8.3.2 两相断线故障192

8.4 不对称短路时运算曲线的应用193

8.5 不对称短路计算机辅助分析193

小结195

习题195

第9章 电力系统稳定性分析199

9.1 电力系统稳定性概述199

9.2 电力系统的静态稳定200

9.2.1 静态稳定的基本概念200

9.2.2 静态稳定实用判据202

9.2.3 励磁调节对静态稳定性的影响204

9.2.4 静态稳定的分析方法205

9.3 电力系统的暂态稳定205

9.3.1 暂态稳定的基本概念205

9.3.2 简单电力系统暂态稳定的分析207

9.3.3 等面积定则209

9.3.4 极限切除角210

9.4 提高电力系统稳定性的措施212

9.4.1 提高稳定性的一般原则212

9.4.2 改善电力系统元件的特性和参数213

9.4.3 改善电力系统运行条件和参数215

9.4.4 防止系统失去稳定的措施216

小结217

习题218

附录A Matlab程序221

附录B 短路电流运算曲线228

参考文献233