目录

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

第8章自动发电控制和电压控制

8.1概述

8.2频率控制(单一区域情况)

8.2.1汽轮机调速系统

8.2.2调速系统模型

8.2.3汽轮机模型

8.2.4发电机负荷模型

8.2.5完整的独立电力系统的频率控制方框图

8.2.6稳态分析

8.2.7动态响应

8.2.8控制区的概念

8.2.9比例积分控制

8.3负荷频率控制和经济调度控制

8.4两区域的负荷频率控制

8.5负荷频率控制(两控制区)的优化

8.6自动电压控制

8.7受爬坡速率约束(GRCS)的负荷频率控制

8.8调速器死区及其对AGC的影响

8.9数字控制器

8.9.1离散控制模型

8.10分散控制

8.11用于AGC的离散积分控制器

8.12重组电力系统中的AGC

8.12.1框图表示

8.12.2非管制环境下的两区域电力系统状态空间模型

8.13总结

思考题

选择题

参考文献

第9章对称故障分析

9.1概述

9.2传输线上的暂态过程

9.3同步电机的短路(空载情况)

9.4带载同步电机的短路

9.4.1应用戴维南定理计算短路(SC)电流

9.5断路器的选择

9.6短路计算的算法

9.7阻抗矩阵ZBUS建立

9.7.1通过建立导纳阵YBUS

9.7.2电流注入技术

9.7.3ZBUS建立的算法

9.8总结

思考题

选择题

参考文献

第10章对称分量法

10.1概述

10.2对称分量变换

10.2.1功率恒定

10.3△变压器的相移

10.4输电线路的序阻抗

10.5电力系统的序阻抗和序网络

10.6同步电机的序阻抗和序网络

10.6.1正序阻抗和网络

10.6.2负序阻抗和网络

10.6.3零序阻抗和网络

10.6.4同步发电机的序阻抗的值

10.7传输线的序阻抗

10.8变压器的序阻抗和序网络

10.9电力系统中的序网络的构造

10.10小结

思考题

选择题

参考文献

第11章不对称故障分析

11.1概述

11.2不对称故障的对称分量分析

11.3单相接地故障

11.3.1带载条件下的故障分析

11.4两相短路故障

11.5两相接地故障

11.6断线故障

11.6.1两相断线

11.6.2单相断线

11.7利用节点阻抗矩阵法分析不对称故障

思考题

选择题

参考文献

第12章电力系统稳定性

12.1引言

12.1.1电力系统稳定性的分类

12.1.2可靠性、安全性与稳定性的关系

12.2同步发电机的动态特性

12.2.1多机系统

12.2.2电机运动同步性

12.3功角方程

12.3.1简化的电机模型

12.3.2功角曲线

12.4节点消去技术

12.4.1星角变换

12.4.2戴维南等效

12.4.3节点消除技术

12.5简单系统

12.5.1连接无限大母线的电机

12.5.2两机系统

12.6静态稳定

12.6.1关于静态稳定的总结

12.7暂态稳定

12.8等面积法则

12.8.1机械功率突变

12.8.2故障切除时间对稳定性的影响

12.8.3一回输电线路突然消失

12.8.4一条线路突然短路

12.9运动方程的数值解法

12.9.1持续故障

12.10多机系统稳定性

12.10.1故障前节点矩阵

12.10.2故障期间节点矩阵

12.10.3故障后节点矩阵

12.10.4摇摆方程的数字计算机解法

12.10.5考虑自动调压器和调速环

12.10.6运动方程的状态方程

12.10.7运用改进欧拉方法计算摇摆曲线的计算机算法

12.10.8大系统的稳定性研究

12.11影响暂态稳定的因素

12.11.1近期趋势

12.12总结

思考题

选择题

参考文献

第13章电力系统暂态过程

13.1介绍

13.2系统暂态过程分类

13.2.1浪涌现象

13.2.2短路现象

13.2.3暂态稳定

13.3浪涌行波和传播

13.3.1电流解

13.3.2结论的物理解释

13.3.3行波的反射与折射

13.3.4T型连接点的反射与折射

13.3.5线路与集总电抗连接

13.3.6串联电感

13.3.7行波的衰减和失真

13.3.8行波电压的测定

13.4输电线路过电压的产生

13.4.1谐振过电压

13.4.2操作过电压

13.4.3雷击过电压

13.5输电线路防雷保护

13.5.1使用屏蔽线或地线的保护

13.6电力系统设备的防浪涌冲击保护

13.6.1浪涌吸收器

13.6.2浪涌分流器(避雷器)

13.7绝缘配合

13.7.1基本绝缘水平

13.7.2临界闪络电压

13.7.3脉冲率

13.7.4标准脉冲测试波

13.7.5电压时间特性曲线

13.7.6设备的BIL

13.7.7绝缘配合

13.7.8避雷器相对于变压器的位置

13.7.9基于波形的绝缘配合

13.8雷电现象

13.8.1威尔逊电荷分离原理

13.8.2辛普森和Scarse学说

13.8.3雷击的机理

13.9中性点接地

13.9.1中性点接地方式

13.10总结

思考题

选择题

参考文献

第14章高压直流(HVDC)输电

14.1概述

14.2换流器基础

14.2.1晶闸管(阀)

14.2.2晶闸管换流器

14.2.3晶闸管等级

14.2.4谐波

14.3直流线路的种类(输电方式)

14.4高压直流(HVDC)输电系统的结构

14.4.1谐波

14.4.2无功功率的需求

14.5HVDC控制原理

14.6经济考量

14.7HVDC的应用

14.8HVDC系统的优缺点

14.9三相桥式换流器的性能

14.10整流器

14.11逆变器

14.12HVDC中的几种典型断路器

14.12.1ACDC线路

14.12.2多极直流线路

14.13近期前沿

14.13.1现有交流线路的改造

14.13.2近期印度的HVDC工程

14.13.3直流电抗器

14.14未来发展趋势

14.15总结

思考题

选择题

参考文献

第15章电力系统安全分析

15.1引言

15.2系统状态分类

15.2.1电力系统的运行状态

15.3安全分析

15.3.1预想事故分析的建模

15.3.2预想事故筛选

15.4预想事故分析

15.5灵敏度因子

15.6电力系统的电压稳定性

15.6.1控制和防止电压不稳定的有效措施

15.6.2电压崩溃

15.6.3提高电压稳定性的方法

15.6.4未来趋势和挑战

15.7总结

选择题

参考文献

第16章电压稳定性

16.1引言

16.1.1小扰动电压稳定性

16.1.2电压稳定性

16.1.3电压崩溃

16.2功角与电压稳定性的比较

16.2.1电压稳定性研究

16.2.2静态电压分析

16.2.3一些应对措施

16.3无功功率潮流与电压崩溃

16.4电压稳定性问题的数学方程

16.4.1电压稳定性的其他准则

16.5电压稳定性分析

16.5.1各种电力系统元件的建模要求

16.5.2发电机及其励磁控制

16.5.3动态分析

16.5.4静态分析

16.5.5临近不稳定

16.5.6使用模型分析法的电压稳定性评估

16.5.7连续潮流分析法

16.5.8高压直流线路下的电压稳定性

16.6预防电压崩溃

16.7目前的技术发展水平、未来趋势及挑战

16.8小结

选择题

参考文献

附录A

第17章电力系统的状态估计入门

17.1引言

17.2最小二乘估计： 基本算法［79］

17.2.1加权LSE

17.2.2非线性测量

17.3电力系统的静态状态估计［1012］

17.3.1唯注入算法（节点注入状态估计法）

17.3.2唯支路算法(支路潮流状态估计法)

17.4电力系统的跟踪状态估计［16］

17.5计算的一些注意事项

17.5.1网络可观测性［17］

17.5.2病态问题

17.6外部系统等值［20］

17.7不良数据的处理［21，22］

17.7.1不良数据检测［23］

17.7.2不良数据的辨识［23］

17.7.3不良数据的抑制［24］

17.8网络可观测性及伪测量

17.9电力系统状态估计的应用

拓展阅读

思考题

选择题

参考文献

第18章电力系统中的补偿

18.1引言

18.2载荷能力

18.2.1负荷补偿

18.2.2线路补偿

18.3补偿

18.3.1串联补偿

18.3.2并联补偿

18.4柔性交流输电系统(FACTS)

18.4.1并联补偿器

18.4.2串联补偿器

18.4.3串并联混合补偿器

18.4.4晶闸管控制的串联电容器(TCSC)

18.4.5静止同步补偿器(STATCOM)

18.4.6静止串联同步补偿器(SSSC)

18.4.7统一潮流控制器(UPFC)

18.5其他FACTS装置

18.6STATCOM和SVC之间的比较

18.6.1串、并联补偿器之间的比较

18.7FACTS装置的性能

18.8UPFC和SVC装置的费用比较

18.9FACTS装置的等效电路

18.10FACTS的应用与益处

18.10.1FACTS控制器在配电系统中对于提高电能质量的应用

18.10.2功率因数(PF)和THD

18.11总结

选择题

参考文献

第19章负荷预测技术

19.1前言

19.2预测方法

19.3平均值与趋势因子的估计

19.3.1更多的一般形式模型

19.4周期成分的估计

19.5ys(k)的估计： 时间序列法

19.5.1自回归（AR）模型

19.5.2自回归滑动平均模型（AutoRegressive MovingAverage Models）

19.6随机分量的估计： 卡尔曼滤波法

19.6.1应用于短期预测

19.6.2即时非平稳态负荷预测技术

19.7利用计量经济模型进行长期负荷预测

19.8无功负荷预测

19.9总结

19.9.1未来发展趋势

思考题

选择题

参考文献


附录A向量与矩阵代数的介绍

附录B电路常量概述

附录C矩阵三角分解与最优排序

附录D电力系统雅可比矩阵的元素

附录EKuhnTucker定理

附录F电力系统的计算机实时控制

附录G智能电网特性

附录HMATLAB与Simulink介绍

附录I变电站

附录J负荷潮流计算方法的收敛性

附录K电能质量： 概述

附录L电力系统通信的最新发展趋势

附录M电力系统的重组和放松管制

附录N电力系统可靠性研究

附录O废气排放控制

附录P发电机组检修计划

附录1.1

习题答案

选择题答案