電力系統動態：穩定性與控制(原書第2版)（簡體書）

本書全面講解了現代電力系統的動態行為和控制問題，內容包括電力系統規 劃、設計、運行和控制中特別關注的靜態穩定性、暫態穩定性、電壓穩定性、頻率 穩定性、次同步振盪穩定性、動態等效和發電機自勵磁等重要主題。本書的突出優 勢是注重物理原理、內容全面、分析深入、解釋透徹。
本書可作為電力系統專業碩士和博士研究生“電力系統暫態分析”課程的教 材。同時，本書也特別適合於從事電力系統研究、規劃、設計、運行和控制的專業 人員閱讀。

本書的獨到之處可以概括為注重物理原理、 解釋透徹、數學推導完整深入。下面引述原書作者關於電力系統中物理原理與計算機仿真技 術關係的評論，以說明物理原理是根本，計算機仿真技術是手段，兩者不可偏廢的道理: “對過去二三十年裡發表的大量論文的簡短回顧表明，電力系統研究的重點一直集中在將計 算機有效地應用於電力系統分析。鑒於計算機技術的快速發展，計算機在電力系統分析中的 基礎性作用是可以預期和理解的。然而，存在一種危險的傾向，年輕的工程師和研究人員更 樂意關注計算機技術，而不願意花精力去理解難懂的電力系統動態過程本身的基本物理原理；一定時間後，這可能會影響此領域的發展。為了嘗試解決這一問題，本書首先描述了特定電力系統動態現象的基本物理過程，在徹底理解基本原理以後，才給出更嚴格的數學處理 方法。一旦掌握了數學處理方法，就可以利用計算機來得到必要的定量分析結果。正是由於 這些原因，本書將集中闡述不同問題領域的基本分析方法，同時經常給出更加專業的參考文獻。

譯者序 原書前言 符號匯總縮略語第1部分電力系統導論第1章引言21.1動態系統的穩定性與控制21-2電力系統動態的分類 41-3兩對重要的物理量：無功功率與電壓和有功功率與頻率 61.4電力系統的穩定性71.5電力系統的安全性 81.6簡單的歷史回顧10第2章電力系統元件122.1引言122.1.1供電的可靠性122.1.2優質電能的供給122.1.3經濟發電和輸電132.1.4環境問題132.2電力系統結構132. 2-1發電142.2.2輸電152.2.3配電152.2.4負荷需求162.3發電機組162.3.1同步發電機172.3.2勵磁機和自動電壓調節器 172.3.3渦輪機及其調速系統212.4變電站292.5輸配電網絡292.5.1架空線路和地下電纜302.5.2變壓器302.5.3並聯和串聯元件352.5.4FACTS 裝置362.6保護452.6.1輸電線路保護452.6.2變壓器保護472.6.3母線保護482.6.4發電機組保護482.7廣域測量系統482. 7. 1基於 GPS 信號的 WAMS 和 WAMPAC 492.7.2相量502.7.3相量測量單元512. 7.4WAMS 和 WAMPAC 的結構52第3章電力系統穩態分析 543.1輸電線路543.1.1輸電線路方程與*形等效電路 553.1.2輸電線路的性能553.1.3電纜線路603.2變壓器603.2.1等效電路603.2.2非標稱電壓比623.3同步發電機633.3.1圓柱形轉子電機643.3.2凸極電機703.3.3作為功率源的同步發電機753.3.4圓柱形轉子發電機的無功功率能力曲線773.3.5電壓-無功功率能力特性9(Q) 803.3.6考慮網絡的等效阻抗853.4電力系統負荷883.4.1照明與加熱設備893.4.2感應電動機903.4.3負荷的靜態特性933.4.4負荷模型953.5網絡方程973.6輸電網中的潮流 1013.6.1潮流的控制 1013.6.2潮流計算 104第2部分電力系統動態導論第4章 電磁暫態過程1084.1 基本原理 1084.2 同步發電機上的三相短路 1104.2.1 發電機空載且忽略繞組電阻時的三相短路 1104.2.2 將繞組的電阻效應考慮進來 1134.2.3 電樞磁通路徑與等效電抗 1154.2.4 發電機電動勢與等效電路1194.2.5 初始狀態為空載時的發電機短路電流 1254.2.6 帶載發電機的短路電流 1274.2.7次暫態轉矩 1284.3 相間短路 1304.3.1 忽略繞組電阻時的短路電流和磁通 1304.3.2 次暫態凸極效應的影響 1344.3.3 正序和負序電抗 1364.3.4 繞組電阻的影響 1374.3.5次暫態轉矩 1384.4 發電機同期並網1404.4.1 電流與轉矩 1404.5網絡中的短路及其清除 142第5章小擾動機電動態過程1455.1搖擺方程 1455.2阻尼功率 1485.2.1 大轉速偏差下的阻尼功率 1515.3平衡點1515.4不控系統的靜態穩定性 1535.4. 1 失步功率 1535.4.2 暫態功率-功角特性1545.4.3 轉子搖擺和等面積法則 1605.4.4 阻尼繞組的影響 1615.4.5 轉子磁鏈變化的影響 1625.4.6 圍繞平衡點的轉子搖擺分析 1665.4.7單機-無窮大系統的力學模擬 1695.5 受控系統的靜態穩定性 1705.5.1 受控發電機的穩態功率-功角特性1705.5.2 受控發電機的暫態功率-功角特性1745.5.3 轉子磁鏈變化的影響 1765.5.4 AVR作用於阻尼繞組的影響 1785.5.5對負阻尼分量的補償 179第6章 大擾動機電動態過程1806.1 暫態穩定性1806.1.1 故障清除不改變等效網絡阻抗時的穩定性分析 1806.1.2 有自動重合閘與無自動重合閘的短路清除 1856.1.3功率振盪1876.1.4 磁通衰減的影響 1876.1.5AVR 的影響1886.2多機系統中的轉子搖擺 1916.3用於穩定性評估的直接法 1946.3.1 數學背景 1946.3. 2 能量型 Lyapunov 函數 1966.3.3暫態穩定區域1986.3.4等面積法則 1996.3.5用於多機系統的Lyapunov直接法 2016.4同期過程2066.5異步運行與再同步2096.5.1 辻渡到異步運行的辻程 2106.5.2 異步運行2116.5.3再同步的可能性 2116.6失步保護系統2136.6.1功率振盪時的阻抗軌跡 2146.6.2功率振盪閉鎖 2166.6.3 同步發電機的滑極保護 2176.6.4電網中的失步跳閘 2196.6.5大停電的例子 2216.7傳動軸系中的扭轉振盪2216.7. 1 汽輪機-發電機轉子的自然扭振頻率2226.7.2系統故障的效應 2276.7.3次同步諧振 229第7章風力發電2327.1風力機2327.1. 1 發電機系統2357.2感應電機等效電路 2397.3接入電網的感應發電機2427.4通過外部轉子電阻略微增大轉速變化範圍的感應發電機2457.5轉速變化範圍顯著增大的感應發電機：DFIG 2467.5.1 注入電壓與轉子電流同相時的運行特性2487.5.2 注入電壓與轉子電流非同相時的運行特性 2507.5.3作為同步發電機的DFIG 2507.5.4 DFIG的控制策略 2527.6全功率換流器系統：大範圍變速控制2537.6. 1 機側逆變器2547.6.2 網側逆變器2557.7變速風力機的峰值功率跟蹤2567.8海上風電場的接入2567.9感應發電機的故障行為2577.9. 1 定速感應發電機 2577.9.2 變速感應發電機 2587.10風電機組對電力系統穩定性的影響258第8章電壓穩定性2608.1 網絡可行性2608.1. 1 理想剛性負荷2618.1.2 負荷特性的影響 2638.2穩定性判據2658.2.1 d）Q/d9 判據 2658.2.2 dE/dV