電力系統故障分析(第三版)（簡體書）

本書為普通高等教育“十一五”國家級規劃教材。 全書共分8章，主要內容包括故障分析的基本知識、同步電機的基本方程和對稱故障分析、電力系統元件的各序參數和等值電路、簡單不對稱故障的分析計算、不對稱故障時系統中各電氣量值的分布計算、用計算機計算電力系統故障的方法、復故障計算和超高壓遠距離輸電線的短路暫態過程。本書比較充分地反映了近年來在電力系統故障分析方面提出的問題和取得的科研成果，概念準確、嚴謹、簡明，內容深入淺出。 本書可作為普通高等院校電力系統繼電保護及自動化專業的教材，又可作為電氣信息類其他專業高年級本科生或研究生的教學參考書，還可供從事電力系統繼電保護自動化工作的研究人員和工程技術人員參考。

繼電保護工程人員必需教材，銜接電力系統暫態分析和繼電保護原理

本書第二版問世已近十載，在此期間，有關電力系統故障分析（包括穩態分析與暫態分析）的理論、方法和技術又有了很大的發展，為此在第二版的基礎上作一定的補充和修改是很有必要的，以使該書能比較充分地反映近年來在電力系統故障分析方面提出的問題和取得的科研成果，適應電力系統故障分析內容的需要。

本次修訂保持了原書的基本內容，修訂編寫在概念介紹上力求準確、嚴謹、簡明，說服力強；在有關理論討論分析中，力求深入淺出，既便於自學，也易於講授；在理論聯繫實際方面，力爭從繼電保護的角度敘述電力系統故障時電氣量的有關特點及其影響因素；所舉例題，力求典型性和實用性好，概念性強，能結合繼電保護的有關內容。書中標註“*”的部分是選學及參考的內容，教師在授課當中可靈活掌握。

本書緒論和第一、二、七章及附錄由劉萬順編寫，第六、八章由徐玉琴編寫，黃少鋒編寫了第三、四、五章，並對書稿進行了詳細加工。

承蒙清華大學姜齊榮教授、華中科技大學尹項根教授審閱了全稿，並提出了寶貴的意見和建議，深表謝忱！

在修訂過程中，曾得到楊奇遜院士、楊以涵教授、王祥珩教授、江世芳教授、劉沛教授、曹祥麟教授及張新國教授的熱情關心與幫助，張新國教授在第二版的修訂過程中起到了重要的作用，張海、同志將第二版書稿的大部分內容轉換成文檔格式，還有不少兄弟院校和單位提供了資料，在此，一併致以謝意！

由於作者水平所限，書中難免有不妥和錯誤之處，懇請批評指正。

前言
第二版前言
緒論
第一章 故障分析的基本知識
第一節 電力系統各主要元件的等值電路
第二節 標幺制
第三節 網絡變換及化簡
第四節 由無限大功率電源供電的三相短路
第二章 同步電機的基本方程和對稱故障分析
第一節 同步電機的原始方程
第二節 坐標變換及dqO系統
第三節 派克戈列夫方程
第四節 同步電機的常用標幺制
第五節 運算電抗
第六節 同步電機三相短路暫態過程的分析
第七節 同步電機的暫態及次暫態參數
第八節 由發電機供電的三相短路實用計算
第九節 負荷影響
第三章 電力系統元件的各序參數和等值電路
第一節 不對稱三相電路中對稱分量法的應用
第二節 序阻抗的基本概念
第三節 發電機的等效電路與阻抗
第四節 負荷的等效電路與阻抗
第五節 變壓器的等效電路與阻抗
第六節 架空線路的等效電路與阻抗
第七節 電纜的等效電路與阻抗
第八節 架空輸電線的相序電容
第九節 電力系統相序網絡的構成
第四章 簡單不對稱故障的分析計算
第一節 概述
第二節 橫向不對稱故障的分析計算
第三節 系統參數變更時不對稱短路點各電氣量的變化特點
第四節 短路點經過渡阻抗短路時橫向不對稱故障的分析計算
第五節 縱向不對稱故障的分析計算
第六節 在abc系統中計算不對稱故障
第七節 不同接地系統復合序網的統一
第五章 不對稱故障時系統中各電氣量值的分布計算
第一節 各序電氣量分布計算的基本方法及其分布規律
第二節 單側電源不對稱短路時各相電壓沿線路的分布規律
第三節 對稱分量經變壓器后的相位變換
第四節 短路點有過渡電阻時電流電壓的分布及其變化規律
第六章 用計算機計算電力系統故障的方法
第一節 概述
第二節 電力系統故障計算用的等值網絡及其節點方程
第三節 系統故障時網絡電氣量的計算
第四節 節點導納矩陣(y)的形成
第五節 求節點阻抗矩陣的方法
第六節 導納型節點方程的常用解法
第七章 復故障計算
第一節 概述
第二節 雙口網絡的口參數方程
第三節 應用雙口網絡理論計算雙重復故障
第四節 N重復故障計算
第五節 小電流接地系統中兩點異相接地故障計算
第八章 超高壓遠距離輸電線的短路暫態過程
第一節 短路暫態過程中各種暫態分量的基本分析
第二節 用運算微積法計算三相短路暫態過程
第三節 用運算微積法計算不對稱短路暫態過程
第四節 用狀態方程解超高壓輸電線路短路暫態過程
第五節 超高壓輸電線路故障時行波暫態過程的數值計算
附錄A 計算任意時間短路電流周期分量有效值的計算曲線
附錄B 迭代計算過程中修正量■、■的推導
參考文獻

在電力系統中的不同地點（兩處或兩處以上）同時發生故障的情況，稱為複雜故障。這種情況又可視為多個簡單不對稱故障的複合，所以又稱復故障。

隨著電力系統的發展，發生這些故障的機率增大了。因此必須加強對於這些故障的分析和研究。

五、研究電力系統暫態過程的方法

研究電力系統暫態過程的方法歸納起來有兩類，一類為物理模擬法，另一類為數學模擬法。這裡僅就數學模擬法中的一般問題，即計算分析的主要步驟概括地作一介紹，至於更詳細、更系統的論述，那是以後各章中所要討論的內容。一般來講，可以將分析暫態過程的方法分解為三個步驟：

第一是建立數學模型。所謂數學模型（或數學模式）即為表示電力系統暫態的數學方程式。要求數學模型既要簡單又要合理。所謂合理就是要符合工程計算的實際要求，做到簡要才能方便於解算。為此，就需要將具體的系統根據內部的物理規律以及外部的影響條件加以簡化或理想化，然後再將系統的運行狀態表示為數學方程。一般情況下，所建立的數學方程是一組微分方程。實際上相同的系統暫態問題可能會用不同的數學模型表示。這樣就涉及了數學模型的設計與選擇問題，我們應當針對工程問題的實際要求以及所選用的計算工具，從數學模型中選擇較簡單的一種來表示電力系統的運行狀態。當然，採用計算機技術之後，數學模型可以更精確一些。

第二是求解數學模型，即藉助一定的計算工具和運用適當的計算方法去解所得的微分方程式，以確定暫態過程中各物理量的變化規律。由於電力系統及其暫態過程的複雜性，在進行分析計算時藉助適當的計算工具是必要的。常用的計算工具主要有電子計算器、直流與交流計算台（是基於用建立系統模型的方法進行模擬計算的一類計算工具）、動模和各類電力系統數字實時仿真係統，以及計算機等。各種計算工具都有其特點和適用範圍。這裡需要特別提及的一點是，隨著電力系統的不斷擴大和復雜化，對於電力系統暫態計算的內容（例如超高壓線路暫態過程與行波過程的計算、電力系統機網故障暫態全過程的數字仿真，以及交直流聯合輸電系統暫態的研究分析等），對解題的模型、計算的速度與精度都提出了更新和更高的要求，這些要求只有應用計算機才有可能實現。因此計算機已經成為電力系統暫態計算的強有力的計算工具，我們應當充分利用計算機的先進性。

第三是進行結果分析，就是將所得到的數學解答敷以物理內容，從物理上加以討論和解釋，並判斷它是否相對地符合電力系統暫態的實際情況。此外，在不少情況下還需要在上述討論分析的基礎上，進一步確定工程實際中常用的一些暫態計算量，同時給出這些量的實用計算法，以便於迅速而有效地解決工程技術的實際問題。

熟悉上述步驟中的各項要點，明確它們之間的密切關係，對於具體地進行電力系統暫態過程的分析研究是非常有益和必要的。

六、故障計算的基本假設

影響電力系統暫態過程的因素很多，例如磁路的飽和、各種物理過程的相互影響等，若在實際計算時把這些影響因素統統予以考慮，那是十分複雜的，有時是不可能的。另外，在許多情況下，這樣做也沒有必要。因此，通常是在滿足工程要求的前提下，採取一些合理的假設，以便略去次要因素，突出主要矛盾，簡化計算分析。