现代电力系统分析

第1章引言

1.1电力系统

1.2印度电力行业

本书章节编号遵照原书。

1.2.1背景历史

1.3当代视角

1.3.1差异系数

1.3.2可用性关税

1.3.3负荷预测

1.4电力系统结构

1.5电能的传统来源

1.5.1热电站——蒸汽/燃气为基础

1.5.2核能发电

1.5.3水力发电

1.6磁流体(MHD)发电

1.7地热能源

1.8发电的环境影响

1.8.1大气污染

1.8.2热污染

1.8.3来自架空线的电磁辐射

1.8.4视觉和听觉的影响

1.9可再生能源

1.10太阳能及其利用

1.10.1太阳与太阳能

1.10.2日晒的变化

1.10.3太阳光束和接收面的几何学

1.10.4收集器的最佳方向

1.10.5太阳能的应用

1.10.6太阳热机系统

1.10.7太阳光直接转换转化为电能

1.10.8制造硅光伏电池的主流技术

1.10.9通过SPV(太阳能光伏)电池实现大能量转换

1.11风能

1.11.1风电系统的运行和控制

1.11.2风电场

1.12生物燃料

1.13发电预量、可靠性和可信度

1.13.1发电容量混合

1.13.2负荷管理

1.14储能

1.14.1压缩空气储能

1.14.2热存储

1.14.3蓄电池组

1.14.4氢能系统

1.14.5燃料电池

1.15节能

1.15.1发电节能

1.15.2工业节能

1.15.3建筑物节能——工业、商业和家庭

1.16印度电力系统的发展

1.17放松管制

1.18分布式和分散发电

1.19电力工程师与电力系统学习

1.20使用计算机和微处理器

1.21印度电力工业面临的问题与它的选择

附录1.1

附录1.2

参考例题

思考题

选择题

参考文献

第2章输电线路的电阻和电感

2.1引言

2.2电感的定义

2.3一个孤立载流导线的磁链

2.3.1内部磁通的磁链

2.3.2导线外部两点间磁通引起的磁链变化

2.3.3外部某点磁通引起的磁链变化

2.4单相双线线路上的电感

2.5导线类型

2.6一个导线组的磁链

2.7复合导线的电感

2.8三相线路的电感

2.9双回三相线路

2.10分裂导线

2.11电阻

2.12趋肤效应和邻近效应

2.13磁场感应

2.14总结

思考题

选择题

参考文献

第3章输电线路的电容

3.1简介

3.2长直导线的电场

3.3一组平行导线中两根平行导体的电位差

3.4双线线路的电容

3.5等间距三相输电线路的电容

3.6非对称间距三相线路的电容

3.7大地对输电线路电容的影响

3.7.1镜像法

3.8GMD方法(改进)

3.9分裂导线

3.10静电感应

3.11总结

思考题

选择题

参考文献

第4章电力系统元件的描述

4.1引言

4.2三相平衡网络的单相表述

4.3单线图和阻抗或电抗图

4.4标幺系统

4.4.1变压器的标幺值表征

4.4.2电力系统的阻抗标幺值图

4.5复功率

4.6同步电机的稳态模型

4.6.1功率因数与功率控制

4.6.2凸极式同步发电机

4.6.3同步发电机的运行图

4.7电力变压器

4.8电力传输

4.9电力系统保护

4.10电力负荷的描述

4.11总结

思考题

选择题

参考文献

第5章输电线路的特点和性能

5.1简介

5.2短输电线路

5.2.1电压调整率

5.3中等距离线路

5.3.1标准T模型

5.3.2标准π型模型

5.4长线路——严格解

5.4.1常数ABCD的求法

5.5长距离线路的等效电路

5.6长线路方程的解释

5.7费兰梯效应

5.8电力线路的调谐

5.9传输线路的功率流

5.9.1功率圆图

5.10控制电压的方法

5.10.1注入无功功率

5.10.2变压器控制

5.10.3通过线路中部升压控制

5.10.4传输线路的补偿

5.11总结

思考题

选择题

参考文献

第6章潮流计算

6.1简介

6.2网络模型的描述

6.2.1YBUS矩阵形式的算法

6.3通过奇异变换生成YBUS

6.3.1图

6.3.2初级网络

6.3.3母线坐标系下的网络变量

6.3.4母线关联矩阵

6.4潮流计算

6.4.1平衡节点

6.4.2PQ节点/负载节点

6.4.3PV节点/发电节点

6.4.4电压可控节点

6.4.5近似潮流计算方法

6.5高斯赛德尔法

6.5.1潮流计算算法(针对情形Ⅰ)

6.5.2收敛的加速

6.6牛顿拉夫逊法

6.6.1NR法解潮流

6.6.2迭代算法

6.6.3直角坐标下的潮流修正方程式

6.7解耦潮流法

6.7.1解耦牛顿法

6.7.2快速解耦潮流法

6.8潮流计算方法的比较

6.9电压分布的控制

6.9.1由发电机控制

6.9.2通过无功发生器(同步或静态电容器)控制

6.9.3变压器控制

6.10电力电子控制下的潮流

6.10.1ACDC潮流

6.10.2变流器模型

6.10.3解算方法

6.10.4顺序法

6.11总结

思考题

选择题

参考文献

第7章电力系统优化运行

7.1概述

7.2单母线发电机组的优化运行

7.2.1发电机运行成本

7.3优化机组组合

7.3.1动态规划法

7.4可靠性的考虑

7.4.1巴顿安全函数

7.4.2安全约束下的机组组合优化

7.4.3考虑机组的启动

7.5最优发电调度

7.5.1由B系数表示的传输损耗

7.5.2传输损耗公式的推导

7.5.3由潮流方程表示的传输损耗

7.6最优潮流计算

7.6.1无不等式约束的潮流优化

7.6.2控制变量的不等式约束

7.6.3因变量的不等式约束

7.7水火混合电力系统的优化调度

7.7.1数学表述

7.8电力系统安全

7.8.1引言

7.8.2电力系统的状态分类

7.8.3安全性分析

7.8.4事故分析建模

7.8.5事故筛选

7.9维修计划

7.10电力系统可靠性

7.10.1电力中断

7.10.2连续马尔可夫过程

7.10.3可靠性规划

7.10.4互联系统

7.10.5复合发电及输电系统

7.11总结

思考题

选择题

参考文献

附录7.1机组组合问题

附录7.2排放调度

参考文献

......

本书根据D.P.Kothari教授编写的《Modern power system analysis 4th》翻译而成。翻译过程中，在力求忠实原文的基础上，对文中的个别之处进行了解释或错误更正。本书以印度电网为描述对象，在内容上补充了2007年之后电力和能源领域的一些研究成果；在知识点的组织上也与国内书目有所不同，侧重全面揭示和展望电力分析领域的知识路线和发展路线，侧重理论知识向实际工程问题的转化。 　　全书内容由19章和16个附录组成，其中正文包括：绪论部分，大视角地概述了21世纪电力系统的相关问题；随后依次介绍了输电线路等效参数、电力系统主要组成部分；在输电线路特点与性能一章，引入了线路调压器、电压控制、闪电现象和中性点接地等方面的内容；交流潮流和AC-DC潮流；电力系统优化运行环节，详细介绍了机组组合问题以及维修规划、电力系统可靠性；电力系统的自动发电控制和电压控制；电力系统的对称故障分析、对称分量法、不对称故障分析、电力系统稳定和电力系统暂态；高压直流输电；电力系统安全分析；电压稳定性；电力系统状态估计；电力系统的补偿；负荷预测技术。在附录环节方面，除了对传统电力知识进行补充以外，还安排了智能电网、智能变电站、电能质量、电力系统通信领域的趋势、电力系统重组和电力系统可靠性等内容。在各章和每个附录后，还给出了相应的参考文献。 　　书中提供了实例总结、例题解算、思考题和多项选择题，以帮助学生理解和体会概念。各章题目均给出了参考答案。 　　本书可作为电气工程专业的研究生、高年级本科生、工程技术人员、管理人员的参考或学习的资料。

信息技术和电气工程学科国际知名教材
　　美国多所著名高校推荐教材
　　本书是基于世界著名电力教育家、IET和IEEE Fellow D.P.Kothari教授在2012年执笔的*新英文版翻译而成。该书前三版被国际众多高校所使用，一直是电力专业知名教材之一。从理论到实际，并加以前瞻的全视角论述，一直是此系列书的特色，这一版本延续了这一特点。同时，书中还给出了大量结合实际的例题、自测题以及答案。为了提高读者利用计算机解决电力系统分析问题的能力，书中给出了19个基于MATLAB/Simulink的程序代码。通过中译版的出版，希望可以让我国电力方向的学生和科研人员能从中获益，并促进我国的电力教育和加强工程实践教育。
　　本书特色：
　　1. 面向研究型高校高年级本科生、研究生和电力工程技术人员，引领提高。
　　2. 体现宽口径教学思想，满足多学科交叉的教学需求。
　　3. 强调物理概念，简化理论推导，强调理论联系实际，反映技术发展。
　　4. 补充了2007年之后电力和能源领域的研究成果。
　　5. 揭示了某些现有知识的路线，展望了电力分析领域未来一些可能的路线。