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第1章 电力系统稳定性综述1

1.1 概论1

1.2 电力系统稳定性的理解1

1.3 电力系统稳定性的分类2

1.3.1 小信号稳定性2

1.3.2 暂态稳定性4

1.4 建模需要5

1.5 稳定裕度增加5

参考文献6

第Ⅰ部分 建模9

第2章 同步电机的建模9

2.1 简介9

2.2 同步电机方程9

2.2.1 磁链方程9

2.2.2 电压方程10

2.2.3 转矩方程11

2.3 派克变换11

2.4 同步电机方程的变换12

2.4.1 磁链方程的变换12

2.4.2 定子电压方程的变换13

2.4.3 转矩方程的变换16

2.5 电机参数标幺值17

2.5.1 转矩和功率方程20

2.6 同步电机等效电路21

2.7 磁链状态空间模型22

2.7.1 未饱和模型22

2.7.2 饱和模型26

2.8 电流状态空间模型27

参考文献29

第3章 同步电机并网30

3.1 同步电机与无穷大母线连接30

3.1.1 磁链状态空间模型31

3.1.2 电流状态空间模型34

3.2 同步电机与综合电力系统连接36

3.3 同步电机在不同运行模式中的参数36

3.4 同步电机简化模型39

3.4.1 经典模型39

3.4.2 E′q模型40

3.5 励磁系统43

3.5.1 励磁系统建模44

3.6 原动机控制系统建模47

3.6.1 水轮机47

3.6.2 汽轮机49

参考文献50

第4章 变压器、输电线路与负载建模52

4.1 变压器52

4.1.1 双绕组变压器建模52

4.1.2 移相变压器建模58

4.2 输电线60

4.2.1 输电线电流和电压关系60

4.2.2 输电线建模61

4.3 负荷62

4.3.1 静态负荷模型62

4.3.2 动态负荷模型64

4.4 关于稳定性和潮流分析的负载建模评价65

参考文献66

第Ⅱ部分 电力系统潮流71

第5章 电力系统潮流分析71

5.1 一般性概念71

5.2 牛顿迭代法72

5.2.1 极坐标系下的潮流方程计算方法73

5.2.2 直角坐标系下的潮流计算方法74

5.3 高斯-赛德尔迭代法79

5.4 P-Q分解法81

5.4.1 快速分解法81

参考文献84

第6章 最优潮流85

6.1 问题公式化85

6.2 求解问题86

6.3 有动态安全约束下的OPF89

参考文献92

第Ⅲ部分 稳定性分析97

第7章 小信号稳定性97

7.1 基础概念97

7.1.1 平衡点98

7.1.2 平衡点的稳定性99

7.1.3 同步电机的相量图100

7.2 小信号稳定性101

7.2.1 强制状态变量方程107

7.3 同步发电机的电流状态空间线性模型108

7.4 同步发电机的线性磁链空间状态模型114

7.5 多机系统的小信号稳定性118

参考文献121

第8章 暂态稳定性123

8.1 同步发电机模型124

8.2 数值积分技术127

8.3 简单电力系统暂态稳定性评估127

8.4 多机电力系统的暂态稳定性分析133

参考文献145

第9章 暂态能量函数法146

9.1 稳定性概率的定义146

9.1.1 正定有界函数147

9.1.2 负定有界函数147

9.1.3 引理147

9.1.4 稳定性区域147

9.1.5 李雅普诺夫函数理论147

9.2 单机无穷大系统的稳定性148

9.3 多机电力系统的稳定性154

9.3.1 能量平衡方法155

9.3.2 暂态能量函数（TEF）法159

参考文献164

第Ⅳ部分 稳定性的提高与控制167

第10章 人工智能技术167

10.1 人工神经网络167

10.2 神经网络拓扑结构168

10.2.1 单层前馈结构168

10.2.2 多层前馈结构168

10.2.3 递归网络169

10.2.4 反向传播学习算法169

10.3 模糊逻辑系统171

10.3.1 模糊集合论171

10.3.2 语言变量172

10.3.3 模糊IF-THEN规则172

10.3.4 模糊系统的结构172

10.4 神经模糊系统173

10.4.1 自适应神经模糊推理系统173

10.4.2 神经模糊控制结构175

10.4.3 在线自适应技术176

10.5 自适应简化神经模糊控制177

10.5.1 规则库结构简化177

10.6 自适应简易模糊逻辑控制的控制系统设计179

参考文献180

第11章 电力系统稳定器182

11.1 常规PSS182

11.1.1 常见的PSS配置182

11.1.2 PSS输入信号183

11.1.3 常见的PSS特性184

11.2 基于自适应控制的PSS184

11.2.1 直接自适应控制184

11.2.2 间接自适应控制186

11.2.3 间接自适应控制策略187

11.3 基于PS控制的APSS187

11.3.1 自动调节的PS控制策略187

11.3.2 极移控制下的PSS性能研究189

11.4 基于AI的APSS190

11.4.1 具有NN预测器和NN控制器的APSS190

11.4.2 基于自适应网络的FLC192

11.5 合并分析和基于AI的PSS194

11.5.1 神经辨识器和PS控制下的APSS194

11.5.2 具有模糊逻辑辨识器和PS控制器的APSS195

11.5.3 含有RLS辨识器的APSS和模糊逻辑控制195

11.6 基于递归自适应控制的APSS197

11.7 结语200

参考文献200

第12章 串联补偿204

12.1 输电线路参数定义204

12.2 无损输电线路的补偿205

12.2.1 串联补偿容量的确定方法205

12.2.2 无功补偿对无损线路暂态稳定性的提升207

12.3 长距离输电线209

12.3.1 长距离输电线串联补偿210

12.4 多机电力系统暂态稳定性的提升215

12.5 功率传输能力的研究219

12.6 小扰动稳定性的提升220

12.7 次同步振荡223

12.7.1 机械系统223

12.7.2 电力网络225

参考文献228

第13章 并联补偿230

13.1 无损输电线的并联补偿230

13.1.1 并联补偿后的线路参数计算230

13.1.2 经并联补偿无损线路暂态稳定性的提升231

13.2 长距离输电线233

13.3 静止无功补偿器235

13.3.1 FC-TCR补偿器的特征236

13.3.2 FC-TCR补偿器的建模237

13.4 静止同步补偿器（STATCOM）243

13.5 并联补偿电力系统中ASNFC的应用247

13.5.1 仿真分析248

13.5.2 三相对地短路测试248

参考文献249

第14章 补偿装置251

14.1 综述251

14.2 柔性交流输电系统251

14.2.1 晶闸管控制串联电容器251

14.2.2 静止同步串联补偿器253

14.2.3 静止无功补偿器254

14.2.4 静止同步补偿器256

14.2.5 移相变压器257

14.2.6 统一潮流控制器258

参考文献259

第15章 最新技术262

15.1 储能系统262

15.1.1 化学储能系统（电池）263

15.1.2 飞轮储能263

15.1.3 压缩空气储能263

15.1.4 抽水蓄能264

15.1.5 超级电容器265

15.1.6 超导储能265

15.2 超导的应用271

15.2.1 超导同步发电机271

15.2.2 超导电缆272

15.2.3 超导变压器272

15.2.4 超导限流器272

15.2.5 超导电磁储能应用275

15.2.6 储能系统的特征277

15.3 同步相量测量单元277

15.3.1 广域测量系统的结构277

15.3.2 广域测量系统的优点278

15.3.3 案例分析279

参考文献279

附录282

附录Ⅰ 同步电机计算中参数的标幺化形式282

附录Ⅱ 9节 点测试系统288

附录Ⅲ 数值积分技术290

附录Ⅳ 含15节 点、4发电机的系统数据293