《电力系统动态――稳定性与控制(原书第2版)》简・马乔夫斯基 | PDF下载|ePub下载
电力系统动态――稳定性与控制(原书第2版) 版权信息
- 出版社：机械工业出版社
- 出版时间：2020-04-01
- ISBN：9787111640318
- 条形码：9787111640318 ; 978-7-111-64031-8
电力系统动态――稳定性与控制(原书第2版) 本书特色
本书全面讲解了现代电力系统的动态行为和控制问题，内容包括电力系统规 划、设计、运行和控制中特别关注的静态稳定性、暂态稳定性、电压稳定性、频率 稳定性、次同步振荡稳定性、动态等效和发电机自励磁等重要主题。本书的突出优 势是注重物理原理、内容全面、分析深入、解释透彻。
本书可作为电力系统专业硕士和博士研究生“电力系统暂态分析”课程的教 材。同时，本书也特别适合于从事电力系统研究、规划、设计、运行和控制的专业 人员阅读。
电力系统动态――稳定性与控制(原书第2版) 内容简介
本书的独到之处可以概括为注重物理原理、 解释透彻、数学推导完整深入。下面引述原书作者关于电力系统中物理原理与计算机仿真技 术关系的评论，以说明物理原理是根本，计算机仿真技术是手段，两者不可偏废的道理: “对过去二三十年里发表的大量论文的简短回顾表明，电力系统研究的重点一直集中在将计 算机有效地应用于电力系统分析。鉴于计算机技术的快速发展，计算机在电力系统分析中的 基础性作用是可以预期和理解的。然而，存在一种危险的倾向，年轻的工程师和研究人员更 乐意关注计算机技术，而不愿意花精力去理解难懂的电力系统动态过程本身的基本物理原理；一定时间后，这可能会影响此领域的发展。为了尝试解决这一问题，本书首先描述了特定电力系统动态现象的基本物理过程，在彻底理解基本原理以后，才给出更严格的数学处理 方法。一旦掌握了数学处理方法，就可以利用计算机来得到必要的定量分析结果。正是由于 这些原因，本书将集中阐述不同问题领域的基本分析方法，同时经常给出更加专业的参考文献。
电力系统动态――稳定性与控制(原书第2版) 目录
译者序 原书前言 符号汇总
缩略语
第1部分电力系统导论
第1章引言2
1.1动态系统的稳定性与控制2
1-2电力系统动态的分类 4
1-3两对重要的物理量：无功功率与电压和有功功率与频率 6
1.4电力系统的稳定性7
1.5电力系统的安全性 8
1.6简单的历史回顾10
第2章电力系统元件12
2.1引言12
2.1.1供电的可靠性12
2.1.2优质电能的供给12
2.1.3经济发电和输电13
2.1.4环境问题13
2.2电力系统结构13
2. 2-1发电14
2.2.2输电15
2.2.3配电15
2.2.4负荷需求16
2.3发电机组16
2.3.1同步发电机17
2.3.2励磁机和自动电压调节器 17
2.3.3涡轮机及其调速系统21
2.4变电站29
2.5输配电网络29
2.5.1架空线路和地下电缆30
2.5.2变压器30
2.5.3并联和串联元件35
2.5.4FACTS 装置36
2.6保护45
2.6.1输电线路保护45
2.6.2变压器保护47
2.6.3母线保护48
2.6.4发电机组保护48
2.7广域测量系统48
2. 7. 1基于 GPS 信号的 WAMS 和 WAMPAC 49
2.7.2相量50
2.7.3相量测量单元51
2. 7.4WAMS 和 WAMPAC 的结构52
第3章电力系统稳态分析 54
3.1输电线路54
3.1.1输电线路方程与*形等效电路 55
3.1.2输电线路的性能55
3.1.3电缆线路60
3.2变压器60
3.2.1等效电路60
3.2.2非标称电压比62
3.3同步发电机63
3.3.1圆柱形转子电机64
3.3.2凸极电机70
3.3.3作为功率源的同步发电机75
3.3.4圆柱形转子发电机的无功功率能力曲线77
3.3.5电压-无功功率能力特性9(Q) 80
3.3.6考虑网络的等效阻抗85
3.4电力系统负荷88
3.4.1照明与加热设备89
3.4.2感应电动机90
3.4.3负荷的静态特性93
3.4.4负荷模型95
3.5网络方程97
3.6输电网中的潮流 101
3.6.1潮流的控制 101
3.6.2潮流计算 104
第2部分电力系统动态导论
第4章 电磁暂态过程108
4.1 基本原理 108
4.2 同步发电机上的三相短路 110
4.2.1 发电机空载且忽略绕组电阻时的三相短路 110
4.2.2 将绕组的电阻效应考虑进来 113
4.2.3 电枢磁通路径与等效电抗 115
4.2.4 发电机电动势与等效电路 119
4.2.5 初始状态为空载时的发电机短路电流 125
4.2.6 带载发电机的短路电流 127
4.2.7次暂态转矩 128
4.3 相间短路 130
4.3.1 忽略绕组电阻时的短路电流和磁通 130
4.3.2 次暂态凸极效应的影响 134
4.3.3 正序和负序电抗 136
4.3.4 绕组电阻的影响 137
4.3.5次暂态转矩 138
4.4 发电机同期并网140
4.4.1 电流与转矩 140
4.5网络中的短路及其清除 142
第5章小扰动机电动态过程145
5.1摇摆方程 145
5.2阻尼功率 148
5.2.1 大转速偏差下的阻尼功率 151
5.3平衡点151
5.4不控系统的静态稳定性 153
5.4. 1 失步功率 153
5.4.2 暂态功率-功角特性154
5.4.3 转子摇摆和等面积法则 160
5.4.4 阻尼绕组的影响 161
5.4.5 转子磁链变化的影响 162
5.4.6 围绕平衡点的转子摇摆分析 166
5.4.7单机-无穷大系统的力学模拟 169
5.5 受控系统的静态稳定性 170
5.5.1 受控发电机的稳态功率-功角特性170
5.5.2 受控发电机的暂态功率-功角特性174
5.5.3 转子磁链变化的影响 176
5.5.4 AVR作用于阻尼绕组的影响 178
5.5.5对负阻尼分量的补偿 179
第6章 大扰动机电动态过程180
6.1 暂态稳定性180
6.1.1 故障清除不改变等效网络阻抗时的稳定性分析 180
6.1.2 有自动重合闸与无自动重合闸的短路清除 185
6.1.3功率振荡187
6.1.4 磁通衰减的影响 187
6.1.5AVR 的影响188
6.2多机系统中的转子摇摆 191
6.3用于稳定性评估的直接法 194
6.3.1 数学背景 194
6.3. 2 能量型 Lyapunov 函数 196
6.3.3暂态稳定区域198
6.3.4等面积法则 199
6.3.5用于多机系统的Lyapunov直接法 201
6.4同期过程206
6.5异步运行与再同步209
6.5.1 �y渡到异步运行的�y程 210
6.5.2 异步运行211
6.5.3再同步的可能性 211
6.6失步保护系统213
6.6.1功率振荡时的阻抗轨迹 214
6.6.2功率振荡闭锁 216
6.6.3 同步发电机的滑极保护 217
6.6.4电网中的失步跳闸 219
6.6.5大停电的例子 221
6.7传动轴系中的扭转振荡221
6.7. 1 汽轮机-发电机转子的自然扭振频率222
6.7.2系统故障的效应 227
6.7.3次同步谐振 229
第7章风力发电232
7.1风力机232
7.1. 1 发电机系统235
7.2感应电机等效电路 239
7.3接入电网的感应发电机242
7.4通过外部转子电阻略微增大转速变化范围的感应发电机245
7.5转速变化范围显著增大的感应发电机：DFIG 246
7.5.1 注入电压与转子电流同相时的运行特性248
7.5.2 注入电压与转子电流非同相时的运行特性 250
7.5.3作为同步发电机的DFIG 250
7.5.4 DFIG的控制策略 252
7.6全功率换流器系统：大范围变速控制253
7.6. 1 机侧逆变器254
7.6.2 网侧逆变器255
7.7变速风力机的峰值功率跟踪256
7.8海上风电场的接入256
7.9感应发电机的故障行为257
7.9. 1 定速感应发电机 257
7.9.2 变速感应发电机 258
7.10风电机组对电力系统稳定性的影响258
第8章电压稳定性260
8.1 网络可行性260
8.1. 1 理想刚性负荷261
8.1.2 负荷特性的影响 263
8.2稳定性判据265
8.2.1 d）Q/d9 判据 265
8.2.2 dE/dV
缩略语
第1部分电力系统导论
第1章引言2
1.1动态系统的稳定性与控制2
1-2电力系统动态的分类 4
1-3两对重要的物理量：无功功率与电压和有功功率与频率 6
1.4电力系统的稳定性7
1.5电力系统的安全性 8
1.6简单的历史回顾10
第2章电力系统元件12
2.1引言12
2.1.1供电的可靠性12
2.1.2优质电能的供给12
2.1.3经济发电和输电13
2.1.4环境问题13
2.2电力系统结构13
2. 2-1发电14
2.2.2输电15
2.2.3配电15
2.2.4负荷需求16
2.3发电机组16
2.3.1同步发电机17
2.3.2励磁机和自动电压调节器 17
2.3.3涡轮机及其调速系统21
2.4变电站29
2.5输配电网络29
2.5.1架空线路和地下电缆30
2.5.2变压器30
2.5.3并联和串联元件35
2.5.4FACTS 装置36
2.6保护45
2.6.1输电线路保护45
2.6.2变压器保护47
2.6.3母线保护48
2.6.4发电机组保护48
2.7广域测量系统48
2. 7. 1基于 GPS 信号的 WAMS 和 WAMPAC 49
2.7.2相量50
2.7.3相量测量单元51
2. 7.4WAMS 和 WAMPAC 的结构52
第3章电力系统稳态分析 54
3.1输电线路54
3.1.1输电线路方程与*形等效电路 55
3.1.2输电线路的性能55
3.1.3电缆线路60
3.2变压器60
3.2.1等效电路60
3.2.2非标称电压比62
3.3同步发电机63
3.3.1圆柱形转子电机64
3.3.2凸极电机70
3.3.3作为功率源的同步发电机75
3.3.4圆柱形转子发电机的无功功率能力曲线77
3.3.5电压-无功功率能力特性9(Q) 80
3.3.6考虑网络的等效阻抗85
3.4电力系统负荷88
3.4.1照明与加热设备89
3.4.2感应电动机90
3.4.3负荷的静态特性93
3.4.4负荷模型95
3.5网络方程97
3.6输电网中的潮流 101
3.6.1潮流的控制 101
3.6.2潮流计算 104
第2部分电力系统动态导论
第4章 电磁暂态过程108
4.1 基本原理 108
4.2 同步发电机上的三相短路 110
4.2.1 发电机空载且忽略绕组电阻时的三相短路 110
4.2.2 将绕组的电阻效应考虑进来 113
4.2.3 电枢磁通路径与等效电抗 115
4.2.4 发电机电动势与等效电路 119
4.2.5 初始状态为空载时的发电机短路电流 125
4.2.6 带载发电机的短路电流 127
4.2.7次暂态转矩 128
4.3 相间短路 130
4.3.1 忽略绕组电阻时的短路电流和磁通 130
4.3.2 次暂态凸极效应的影响 134
4.3.3 正序和负序电抗 136
4.3.4 绕组电阻的影响 137
4.3.5次暂态转矩 138
4.4 发电机同期并网140
4.4.1 电流与转矩 140
4.5网络中的短路及其清除 142
第5章小扰动机电动态过程145
5.1摇摆方程 145
5.2阻尼功率 148
5.2.1 大转速偏差下的阻尼功率 151
5.3平衡点151
5.4不控系统的静态稳定性 153
5.4. 1 失步功率 153
5.4.2 暂态功率-功角特性154
5.4.3 转子摇摆和等面积法则 160
5.4.4 阻尼绕组的影响 161
5.4.5 转子磁链变化的影响 162
5.4.6 围绕平衡点的转子摇摆分析 166
5.4.7单机-无穷大系统的力学模拟 169
5.5 受控系统的静态稳定性 170
5.5.1 受控发电机的稳态功率-功角特性170
5.5.2 受控发电机的暂态功率-功角特性174
5.5.3 转子磁链变化的影响 176
5.5.4 AVR作用于阻尼绕组的影响 178
5.5.5对负阻尼分量的补偿 179
第6章 大扰动机电动态过程180
6.1 暂态稳定性180
6.1.1 故障清除不改变等效网络阻抗时的稳定性分析 180
6.1.2 有自动重合闸与无自动重合闸的短路清除 185
6.1.3功率振荡187
6.1.4 磁通衰减的影响 187
6.1.5AVR 的影响188
6.2多机系统中的转子摇摆 191
6.3用于稳定性评估的直接法 194
6.3.1 数学背景 194
6.3. 2 能量型 Lyapunov 函数 196
6.3.3暂态稳定区域198
6.3.4等面积法则 199
6.3.5用于多机系统的Lyapunov直接法 201
6.4同期过程206
6.5异步运行与再同步209
6.5.1 �y渡到异步运行的�y程 210
6.5.2 异步运行211
6.5.3再同步的可能性 211
6.6失步保护系统213
6.6.1功率振荡时的阻抗轨迹 214
6.6.2功率振荡闭锁 216
6.6.3 同步发电机的滑极保护 217
6.6.4电网中的失步跳闸 219
6.6.5大停电的例子 221
6.7传动轴系中的扭转振荡221
6.7. 1 汽轮机-发电机转子的自然扭振频率222
6.7.2系统故障的效应 227
6.7.3次同步谐振 229
第7章风力发电232
7.1风力机232
7.1. 1 发电机系统235
7.2感应电机等效电路 239
7.3接入电网的感应发电机242
7.4通过外部转子电阻略微增大转速变化范围的感应发电机245
7.5转速变化范围显著增大的感应发电机：DFIG 246
7.5.1 注入电压与转子电流同相时的运行特性248
7.5.2 注入电压与转子电流非同相时的运行特性 250
7.5.3作为同步发电机的DFIG 250
7.5.4 DFIG的控制策略 252
7.6全功率换流器系统：大范围变速控制253
7.6. 1 机侧逆变器254
7.6.2 网侧逆变器255
7.7变速风力机的峰值功率跟踪256
7.8海上风电场的接入256
7.9感应发电机的故障行为257
7.9. 1 定速感应发电机 257
7.9.2 变速感应发电机 258
7.10风电机组对电力系统稳定性的影响258
第8章电压稳定性260
8.1 网络可行性260
8.1. 1 理想刚性负荷261
8.1.2 负荷特性的影响 263
8.2稳定性判据265
8.2.1 d）Q/d9 判据 265
8.2.2 dE/dV
电力系统动态――稳定性与控制(原书第2版) 作者简介
简•马乔夫斯基（Jan Machowski），波兰华沙工业大学。
詹纳斯•比亚莱克（Janusz Bialek），英国爱丁堡大学。
吉姆•邦比（Jim Bumby），英国杜伦大学
