現代電力系統分析（第四版）

《現代電力系統分析（第四版）》是2016年5月清華大學出版社出版的圖書，作者是[印]DP Kothari、I J Nagrath、劉宏達、盧芳。

基本介紹

• 書名：現代電力系統分析（第四版）
• 作者：[印]DP Kothari、I J Nagrath、劉宏達、盧芳
• ISBN：9787302423980
• 定價：99元
• 出版社：清華大學出版社
• 出版時間：2016年5月

內容簡介

本書根據D.P.Kothari教授編寫的《Modern power system analysis 4th》翻譯而成。翻譯過程中，在力求忠實原文的基礎上，對文中的個別之處進行了解釋或錯誤更正。本書以印度電網為描述對象，在內容上補充了2007年之後電力和能源領域的一些研究成果；在知識點的組織上也與國內書目有所不同，側重全面揭示和展望電力分析領域的知識路線和發展路線，側重理論知識向實際工程問題的轉化。

全書內容由19章和16個附錄組成，其中正文包括：緒論部分，大視角地概述了21世紀電力系統的相關問題；隨後依次介紹了輸電線路等效參數、電力系統主要組成部分；在輸電線路特點與性能一章，引入了線路調壓器、電壓控制、閃電現象和中性點接地等方面的內容；交流潮流和AC-DC潮流；電力系統最佳化運行環節，詳細介紹了機組組合問題以及維修規劃、電力系統可靠性；電力系統的自動發電控制和電壓控制；電力系統的對稱故障分析、對稱分量法、不對稱故障分析、電力系統穩定和電力系統暫態；高壓直流輸電；電力系統安全分析；電壓穩定性；電力系統狀態估計；電力系統的補償；負荷預測技術。在附錄環節方面，除了對傳統電力知識進行補充以外，還安排了智慧型電網、智慧型變電站、電能質量、電力系統通信領域的趨勢、電力系統重組和電力系統可靠性等內容。在各章和每個附錄後，還給出了相應的參考文獻。

書中提供了實例總結、例題解算、思考題和多項選擇題，以幫助學生理解和體會概念。各章題目均給出了參考答案。

本書可作為電氣工程專業的研究生、高年級本科生、工程技術人員、管理人員的參考或學習的資料。

圖書目錄

第1章引言

1.1電力系統

1.2印度電力行業

本書章節編號遵照原書。

1.2.1背景歷史

1.3當代視角

1.3.1差異係數

1.3.2可用性關稅

1.3.3負荷預測

1.4電力系統結構

1.5電能的傳統來源

1.5.1熱電站——蒸汽/燃氣為基礎

1.5.2核能發電

1.5.3水力發電

1.6磁流體(MHD)發電

1.7地熱能源

1.8發電的環境影響

1.8.1大氣污染

1.8.2熱污染

1.8.3來自架空線的電磁輻射

1.8.4視覺和聽覺的影響

1.9可再生能源

1.10太陽能及其利用

1.10.1太陽與太陽能

1.10.2日曬的變化

1.10.3太陽光束和接收面的幾何學

1.10.4收集器的最佳方向

1.10.5太陽能的套用

1.10.6太陽熱機系統

1.10.7太陽光直接轉換轉化為電能

1.10.8製造矽光伏電池的主流技術

1.10.9通過SPV(太陽能光伏)電池實現大能量轉換

1.11風能

1.11.1風電系統的運行和控制

1.11.2風電場

1.12生物燃料

1.13發電預量、可靠性和可信度

1.13.1發電容量混合

1.13.2負荷管理

1.14儲能

1.14.1壓縮空氣儲能

1.14.2熱存儲

1.14.3蓄電池組

1.14.4氫能系統

1.14.5燃料電池

1.15節能

1.15.1發電節能

1.15.2工業節能

1.15.3建築物節能——工業、商業和家庭

1.16印度電力系統的發展

1.17放鬆管制

1.18分散式和分散發電

1.19電力工程師與電力系統學習

1.20使用計算機和微處理器

1.21印度電力工業面臨的問題與它的選擇

附錄1.1

附錄1.2

參考例題

思考題

選擇題

參考文獻

第2章輸電線路的電阻和電感

2.1引言

2.2電感的定義

2.3一個孤立載流導線的磁鏈

2.3.1內部磁通的磁鏈

2.3.2導線外部兩點間磁通引起的磁鏈變化

2.3.3外部某點磁通引起的磁鏈變化

2.4單相雙線線路上的電感

2.5導線類型

2.6一個導線組的磁鏈

2.7複合導線的電感

2.8三相線路的電感

2.9雙回三相線路

2.10分裂導線

2.11電阻

2.12趨膚效應和鄰近效應

2.13磁場感應

2.14總結

思考題

選擇題

參考文獻

第3章輸電線路的電容

3.1簡介

3.2長直導線的電場

3.3一組平行導線中兩根平行導體的電位差

3.4雙線線路的電容

3.5等間距三相輸電線路的電容

3.6非對稱間距三相線路的電容

3.7大地對輸電線路電容的影響

3.7.1鏡像法

3.8GMD方法(改進)

3.9分裂導線

3.10靜電感應

3.11總結

思考題

選擇題

參考文獻

第4章電力系統元件的描述

4.1引言

4.2三相平衡網路的單相表述

4.3單線圖和阻抗或電抗圖

4.4標麼系統

4.4.1變壓器的標麼值表征

4.4.2電力系統的阻抗標麼值圖

4.5復功率

4.6同步電機的穩態模型

4.6.1功率因數與功率控制

4.6.2凸極式同步發電機

4.6.3同步發電機的運行圖

4.7電力變壓器

4.8電力傳輸

4.9電力系統保護

4.10電力負荷的描述

4.11總結

思考題

選擇題

參考文獻

第5章輸電線路的特點和性能

5.1簡介

5.2短輸電線路

5.2.1電壓調整率

5.3中等距離線路

5.3.1標準T模型

5.3.2標準π型模型

5.4長線路——嚴格解

5.4.1常數ABCD的求法

5.5長距離線路的等效電路

5.6長線路方程的解釋

5.7費蘭梯效應

5.8電力線路的調諧

5.9傳輸線路的功率流

5.9.1功率圓圖

5.10控制電壓的方法

5.10.1注入無功功率

5.10.2變壓器控制

5.10.3通過線路中部升壓控制

5.10.4傳輸線路的補償

5.11總結

思考題

選擇題

參考文獻

第6章潮流計算

6.1簡介

6.2網路模型的描述

6.2.1YBUS矩陣形式的算法

6.3通過奇異變換生成YBUS

6.3.1圖

6.3.2初級網路

6.3.3母線坐標系下的網路變數

6.3.4母線關聯矩陣

6.4潮流計算

6.4.1平衡節點

6.4.2PQ節點/負載節點

6.4.3PV節點/發電節點

6.4.4電壓可控節點

6.4.5近似潮流計算方法

6.5高斯賽德爾法

6.5.1潮流計算算法(針對情形Ⅰ)

6.5.2收斂的加速

6.6牛頓拉夫遜法

6.6.1NR法解潮流

6.6.2疊代算法

6.6.3直角坐標下的潮流修正方程式

6.7解耦潮流法

6.7.1解耦牛頓法

6.7.2快速解耦潮流法

6.8潮流計算方法的比較

6.9電壓分布的控制

6.9.1由發電機控制

6.9.2通過無功發生器(同步或靜態電容器)控制

6.9.3變壓器控制

6.10電力電子控制下的潮流

6.10.1ACDC潮流

6.10.2變流器模型

6.10.3解算方法

6.10.4順序法

6.11總結

思考題

選擇題

參考文獻

第7章電力系統最佳化運行

7.1概述

7.2單母線發電機組的最佳化運行

7.2.1發電機運行成本

7.3最佳化機組組合

7.3.1動態規劃法

7.4可靠性的考慮

7.4.1巴頓安全函式

7.4.2安全約束下的機組組合最佳化

7.4.3考慮機組的啟動

7.5最優發電調度

7.5.1由B係數表示的傳輸損耗

7.5.2傳輸損耗公式的推導

7.5.3由潮流方程表示的傳輸損耗

7.6最優潮流計算

7.6.1無不等式約束的潮流最佳化

7.6.2控制變數的不等式約束

7.6.3因變數的不等式約束

7.7水火混合電力系統的最佳化調度

7.7.1數學表述

7.8電力系統安全

7.8.1引言

7.8.2電力系統的狀態分類

7.8.3安全性分析

7.8.4事故分析建模

7.8.5事故篩選

7.9維修計畫

7.10電力系統可靠性

7.10.1電力中斷

7.10.2連續馬爾可夫過程

7.10.3可靠性規劃

7.10.4互聯繫統

7.10.5複合發電及輸電系統

7.11總結

思考題

選擇題

參考文獻

附錄7.1機組組合問題

附錄7.2排放調度

參考文獻

第8章自動發電控制和電壓控制

8.1概述

8.2頻率控制(單一區域情況)

8.2.1汽輪機調速系統

8.2.2調速系統模型

8.2.3汽輪機模型

8.2.4發電機負荷模型

8.2.5完整的獨立電力系統的頻率控制方框圖

8.2.6穩態分析

8.2.7動態回響

8.2.8控制區的概念

8.2.9比例積分控制

8.3負荷頻率控制和經濟調度控制

8.4兩區域的負荷頻率控制

8.5負荷頻率控制(兩控制區)的最佳化

8.6自動電壓控制

8.7受爬坡速率約束(GRCS)的負荷頻率控制

8.8調速器死區及其對AGC的影響

8.9數字控制器

8.9.1離散控制模型

8.10分散控制

8.11用於AGC的離散積分控制器

8.12重組電力系統中的AGC

8.12.1框圖表示

8.12.2非管制環境下的兩區域電力系統狀態空間模型

8.13總結

思考題

選擇題

參考文獻

第9章對稱故障分析

9.1概述

9.2傳輸線上的暫態過程

9.3同步電機的短路(空載情況)

9.4帶載同步電機的短路

9.4.1套用戴維南定理計算短路(SC)電流

9.5斷路器的選擇

9.6短路計算的算法

9.7阻抗矩陣ZBUS建立

9.7.1通過建立導納陣YBUS

9.7.2電流注入技術

9.7.3ZBUS建立的算法

9.8總結

思考題

選擇題

參考文獻

第10章對稱分量法

10.1概述

10.2對稱分量變換

10.2.1功率恆定

10.3△變壓器的相移

10.4輸電線路的序阻抗

10.5電力系統的序阻抗和序網路

10.6同步電機的序阻抗和序網路

10.6.1正序阻抗和網路

10.6.2負序阻抗和網路

10.6.3零序阻抗和網路

10.6.4同步發電機的序阻抗的值

10.7傳輸線的序阻抗

10.8變壓器的序阻抗和序網路

10.9電力系統中的序網路的構造

10.10小結

思考題

選擇題

參考文獻

第11章不對稱故障分析

11.1概述

11.2不對稱故障的對稱分量分析

11.3單相接地故障

11.3.1帶載條件下的故障分析

11.4兩相短路故障

11.5兩相接地故障

11.6斷線故障

11.6.1兩相斷線

11.6.2單相斷線

11.7利用節點阻抗矩陣法分析不對稱故障

思考題

選擇題

參考文獻

第12章電力系統穩定性

12.1引言

12.1.1電力系統穩定性的分類

12.1.2可靠性、安全性與穩定性的關係

12.2同步發電機的動態特性

12.2.1多機系統

12.2.2電機運動同步性

12.3功角方程

12.3.1簡化的電機模型

12.3.2功角曲線

12.4節點消去技術

12.4.1星角變換

12.4.2戴維南等效

12.4.3節點消除技術

12.5簡單系統

12.5.1連線無限大母線的電機

12.5.2兩機系統

12.6靜態穩定

12.6.1關於靜態穩定的總結

12.7暫態穩定

12.8等面積法則

12.8.1機械功率突變

12.8.2故障切除時間對穩定性的影響

12.8.3一回輸電線路突然消失

12.8.4一條線路突然短路

12.9運動方程的數值解法

12.9.1持續故障

12.10多機系統穩定性

12.10.1故障前節點矩陣

12.10.2故障期間節點矩陣

12.10.3故障後節點矩陣

12.10.4搖擺方程的數字計算機解法

12.10.5考慮自動調壓器和調速環

12.10.6運動方程的狀態方程

12.10.7運用改進歐拉方法計算搖擺曲線的計算機算法

12.10.8大系統的穩定性研究

12.11影響暫態穩定的因素

12.11.1近期趨勢

12.12總結

思考題

選擇題

參考文獻

第13章電力系統暫態過程

13.1介紹

13.2系統暫態過程分類

13.2.1浪湧現象

13.2.2短路現象

13.2.3暫態穩定

13.3浪涌行波和傳播

13.3.1電流解

13.3.2結論的物理解釋

13.3.3行波的反射與折射

13.3.4T型連線點的反射與折射

13.3.5線路與集總電抗連線

13.3.6串聯電感

13.3.7行波的衰減和失真

13.3.8行波電壓的測定

13.4輸電線路過電壓的產生

13.4.1諧振過電壓

13.4.2操作過電壓

13.4.3雷擊過電壓

13.5輸電線路防雷保護

13.5.1使用禁止線或地線的保護

13.6電力系統設備的防浪涌衝擊保護

13.6.1浪涌吸收器

13.6.2浪涌分流器(避雷器)

13.7絕緣配合

13.7.1基本絕緣水平

13.7.2臨界閃絡電壓

13.7.3脈衝率

13.7.4標準脈衝測試波

13.7.5電壓時間特性曲線

13.7.6設備的BIL

13.7.7絕緣配合

13.7.8避雷器相對於變壓器的位置

13.7.9基於波形的絕緣配合

13.8雷電現象

13.8.1威爾遜電荷分離原理

13.8.2辛普森和Scarse學說

13.8.3雷擊的機理

13.9中性點接地

13.9.1中性點接地方式

13.10總結

思考題

選擇題

參考文獻

第14章高壓直流(HVDC)輸電

14.1概述

14.2換流器基礎

14.2.1晶閘管(閥)

14.2.2晶閘管換流器

14.2.3晶閘管等級

14.2.4諧波

14.3直流線路的種類(輸電方式)

14.4高壓直流(HVDC)輸電系統的結構

14.4.1諧波

14.4.2無功功率的需求

14.5HVDC控制原理

14.6經濟考量

14.7HVDC的套用

14.8HVDC系統的優缺點

14.9三相橋式換流器的性能

14.10整流器

14.11逆變器

14.12HVDC中的幾種典型斷路器

14.12.1ACDC線路

14.12.2多極直流線路

14.13近期前沿

14.13.1現有交流線路的改造

14.13.2近期印度的HVDC工程

14.13.3直流電抗器

14.14未來發展趨勢

14.15總結

思考題

選擇題

參考文獻

第15章電力系統安全分析

15.1引言

15.2系統狀態分類

15.2.1電力系統的運行狀態

15.3安全分析

15.3.1預想事故分析的建模

15.3.2預想事故篩選

15.4預想事故分析

15.5靈敏度因子

15.6電力系統的電壓穩定性

15.6.1控制和防止電壓不穩定的有效措施

15.6.2電壓崩潰

15.6.3提高電壓穩定性的方法

15.6.4未來趨勢和挑戰

15.7總結

選擇題

參考文獻

第16章電壓穩定性

16.1引言

16.1.1小擾動電壓穩定性

16.1.2電壓穩定性

16.1.3電壓崩潰

16.2功角與電壓穩定性的比較

16.2.1電壓穩定性研究

16.2.2靜態電壓分析

16.2.3一些應對措施

16.3無功功率潮流與電壓崩潰

16.4電壓穩定性問題的數學方程

16.4.1電壓穩定性的其他準則

16.5電壓穩定性分析

16.5.1各種電力系統元件的建模要求

16.5.2發電機及其勵磁控制

16.5.3動態分析

16.5.4靜態分析

16.5.5臨近不穩定

16.5.6使用模型分析法的電壓穩定性評估

16.5.7連續潮流分析法

16.5.8高壓直流線路下的電壓穩定性

16.6預防電壓崩潰

16.7目前的技術發展水平、未來趨勢及挑戰

16.8小結

選擇題

參考文獻

附錄A

第17章電力系統的狀態估計入門

17.1引言

17.2最小二乘估計： 基本算法[79]

17.2.1加權LSE

17.2.2非線性測量

17.3電力系統的靜態狀態估計[1012]

17.3.1唯注入算法（節點注入狀態估計法）

17.3.2唯支路算法(支路潮流狀態估計法)

17.4電力系統的跟蹤狀態估計[16]

17.5計算的一些注意事項

17.5.1網路可觀測性[17]

17.5.2病態問題

17.6外部系統等值[20]

17.7不良數據的處理[21，22]

17.7.1不良數據檢測[23]

17.7.2不良數據的辨識[23]

17.7.3不良數據的抑制[24]

17.8網路可觀測性及偽測量

17.9電力系統狀態估計的套用

拓展閱讀

思考題

選擇題

參考文獻

第18章電力系統中的補償

18.1引言

18.2載荷能力

18.2.1負荷補償

18.2.2線路補償

18.3補償

18.3.1串聯補償

18.3.2並聯補償

18.4柔性交流輸電系統(FACTS)

18.4.1並聯補償器

18.4.2串聯補償器

18.4.3串並聯混合補償器

18.4.4晶閘管控制的串聯電容器(TCSC)

18.4.5靜止同步補償器(STATCOM)

18.4.6靜止串聯同步補償器(SSSC)

18.4.7統一潮流控制器(UPFC)

18.5其他FACTS裝置

18.6STATCOM和SVC之間的比較

18.6.1串、並聯補償器之間的比較

18.7FACTS裝置的性能

18.8UPFC和SVC裝置的費用比較

18.9FACTS裝置的等效電路

18.10FACTS的套用與益處

18.10.1FACTS控制器在配電系統中對於提高電能質量的套用

18.10.2功率因數(PF)和THD

18.11總結

選擇題

參考文獻

第19章負荷預測技術

19.1前言

19.2預測方法

19.3平均值與趨勢因子的估計

19.3.1更多的一般形式模型

19.4周期成分的估計

19.5ys(k)的估計： 時間序列法

19.5.1自回歸（AR）模型

19.5.2自回歸滑動平均模型（AutoRegressive MovingAverage Models）

19.6隨機分量的估計： 卡爾曼濾波法

19.6.1套用於短期預測

19.6.2即時非平穩態負荷預測技術

19.7利用計量經濟模型進行長期負荷預測

19.8無功負荷預測

19.9總結

19.9.1未來發展趨勢

思考題

選擇題

參考文獻

附錄A向量與矩陣代數的介紹

附錄B電路常量概述

附錄C矩陣三角分解與最優排序

附錄D電力系統雅可比矩陣的元素

附錄EKuhnTucker定理

附錄F電力系統的計算機實時控制

附錄G智慧型電網特性

附錄HMATLAB與Simulink介紹

附錄I變電站

附錄J負荷潮流計算方法的收斂性

附錄K電能質量： 概述

附錄L電力系統通信的最新發展趨勢

附錄M電力系統的重組和放鬆管制

附錄N電力系統可靠性研究

附錄O廢氣排放控制

附錄P發電機組檢修計畫

附錄1.1

習題答案

選擇題答案