電力系統分析基礎（簡體書）

《電力系統分析基礎》力求能充分反映當代電力系統分析領域的最新成就，突出電力系統分析基礎的特點，以基本理論、基本概念和基本方法為主，著重闡述電力系統的基本概念、電力系統元件的參數和數學模型、電力系統潮流計算、電力系統有功功率和頻率調整、電力系統無功功率和電壓調整、電力系統短路計算等基本內容，在保證體系完整、理論嚴謹的基礎上，力求簡潔、實用，概念明晰，刪除那些不必要的冗長的計算和推導過程，并將較復雜的電力系統暫態分析內容調整到後續其他課程。
《電力系統分析基礎》既可供高等學校電氣類有關專業師生使用，也可供從事電力系統工作的專業技術人員自學參考。

李庚銀，男，1964年5月出生，漢族，河北雄縣人，1996年畢業于華北電力大學電力系統及其自動化專業，獲工學博士學位。現為華北電力大學電氣與電子工程學院教授，博士生導師，電氣與電子工程學院副院長，電網研究所所長。兼任第四屆全國電力系統管理及其信息交換標準化技術委員會（SAC/TC82）委員，河北電機工程學會電力系統運行與規劃專委會副主任，中國電機工程學會高級會員，IEEE會員。主要從事現代電能質量、高壓直流輸電與柔性交流輸電、風電場并網技術、電力市場等學術方向的研究工作。
先後主持和參加國家科技支撐計劃課題、國家重點基礎研究發展計劃（973）課題、國家自然科學基金項目、高等學校骨干教師資助計劃項目、高等學校博士點基金項圈、北京市自然科學基金項目、南方電網公司重點科技項目等50余項。獲得省部級科技進步三等獎1項，河北省教學成果三等獎1項。2000年享受國務院頒發的政府特殊津貼，曾獲河北省優秀教師、保定市十大杰出青年等榮譽稱號。發表學術論文320余篇，其中200余篇被SCI、EI收錄。目前承擔國家科技支撐計劃課題“風電場接入電力系統的輸電可靠性分析與應用”，國家自然科學基金項目“電能質量綜合評估與多質量等級電能定價方法的研究”、“現代電能質量管理及相關電能定價策略研究”，國家重點基礎研究發展計劃（973）課題“微網及含微網配電系統的電能質量分析與控制”等。

《電力系統分析基礎》是普通高等教育“十一五”國家級規劃教材,21世紀電力系統及其自動化規劃教材。

前言
第1章 電力系統的基本概念1
1.1 電力系統概述1
1.1.1 電力系統、電力網及動力系統1
1.1.2 我國電力系統的發展3
1.2 電力系統運行的特點和要求4
1.2.1 電能的優點4
1.2.2 電力系統運行的特點4
1.2.3 對電力系統運行的基本要求5
1.3 電力系統的接線方式和電壓等級6
1.3.1 電力系統的接線方式和接線圖6
1.3.2 電力系統的電壓等級8
1.4 電力系統中性點的運行方式11

第2章 電力系統各元件的參數和數學模型15
2.1 電力系統各元件的參數和數學模型15
2.1.1 電力線路的參數和數學模型15
2.1.2 電抗器的參數和數學模型23
2.1.3 變壓器的參數和數學模型23
2.1.4 發電機、負荷的參數和數學模型33
2.2 簡單電力系統的等值網絡34
2.2.1 用有名值計算時的電壓級歸算35
2.2.2 用標?值計算時的電壓級歸算37
小結43
思考題44
習題44

第3章 簡單電力系統的潮流分布計算47
3.1 電力線路運行狀況的分析與計算47
3.1.1 電力線路上的功率損耗和電壓降落47
3.1.2 電力線路的電能損耗50
3.2 變壓器運行狀況的分析與計算53
3.2.1 變壓器的功率損耗和電壓降落53
3.2.2 變壓器的電能損耗55
3.3 輻射形網的潮流分布計算55
3.3.1 輻射形網潮流分布計算的一般步驟57
3.3.2 對多端網絡的處理58
3.4 環形網中的潮流分布計算63
3.4.1 環形網中的初步功率分布64
3.4.2 環形網的分解及潮流分布66
3.5 電力網絡的簡化方法72
3.5.1 等效電源法72
3.5.2 負荷移置法74
3.5.3 星-網變換法76
3.6 電力網絡潮流的調整控制77
3.6.1 調整控制潮流的必要性77
3.6.2 調整控制潮流的主要方法79
小結80
思考題81
習題82

第4章 復雜電力系統潮流分布的計算機算法86
4.1 潮流計算的數學模型86
4.1.1 節點電壓方程86
4.1.2 節點導納矩陣的形成88
4.1.3 節點導納矩陣的修改91
4.1.4 潮流計算的基本方程與節點分類92
4.2 高斯-塞德爾法潮流計算93
4.2.1 高斯-塞德爾法概述93
4.2.2 高斯-塞德爾法潮流計算的求解過程94
4.3 牛頓-拉夫遜法潮流計算98
4.3.1 牛頓-拉夫遜法原理98
4.3.2 潮流計算時的修正方程100
4.3.3 牛頓-拉夫遜法潮流計算的求解過程104
4.4 P-Q分解法潮流計算106
4.4.1 潮流計算時的修正方程106
4.4.2 P-Q分解法潮流計算的基本
步驟109
小結110
思考題111
習題111

第5章 電力系統的有功功率和頻率調整115
5.1 電力系統頻率調整115
5.1.1 頻率調整的必要性115
5.1.2 頻率調整的措施118
5.2 電力系統中有功功率負荷的優化和分配126
5.2.1 發電機組的耗量特性和耗量微增率126
5.2.2 等耗量微增率準則127
小結130
思考題130
習題131

第6章 電力系統的無功功率和電壓調整133
6.1 電力系統無功功率的平衡133
6.1.1 無功功率負荷和無功功率損耗133
6.1.2 無功功率電源135
6.1.3 無功功率的平衡138
6.2 電力系統中無功功率的最優分布138
6.2.1 無功功率電源的最優分布139
6.2.2 無功功率負荷的最優補償143
6.3 電力系統的電壓調整144
6.3.1 調壓的必要性144
6.3.2 電力系統的電壓管理146
6.3.3 電壓調整的措施149
小結164
思考題165
習題165

第7章 電力系統三相短路的分析與計算170
7.1 電力系統故障概述170
7.2 無限大功率電源供電的系統三相短路電流分析172
7.2.1 暫態過程分析172
7.2.2 短路沖擊電流和最大有效值電流174
7.2.3 短路功率175
7.3 電力系統三相短路的實用計算176
7.3.1 交流電流初始值的計算177
7.3.2 應用運算曲線求任意時刻的短路電流交流分量有效值188
7.3.3 轉移阻抗及其求法194
7.4 計算機計算復雜系統短路電流交流分量初始值的原理195
7.4.1 等值網絡195
7.4.2 用節點阻抗矩陣的計算方法196
7.4.3 用節點導納矩陣的計算方法198
7.4.4 短路點在線路上任意處的
計算201
小結202
思考題202
習題202

第8章 電力系統不對稱故障的分析與計算205
8.1 對稱分量法205
8.1.1 對稱分量法的計算205
8.1.2 對稱分量法在不對稱故障分析中的應用208
8.2 電力系統元件的序參數和等效電路210
8.2.1 同步發電機的各序參數210
8.2.2 異步電動機的各序電抗213
8.2.3 變壓器的各序電抗和等效電路213
8.2.4 輸電線路的序阻抗和等效電路219
8.2.5 電纜線路的零序阻抗227
8.2.6 電力系統的零序等效電路227
8.3 不對稱短路的分析與計算229
8.3.1 各種不對稱短路時故障處的短路電流和電壓的計算229
8.3.2 非故障處電流和電壓的計算246
8.4 非全相運行的分析和計算251
8.4.1 一相斷線253
8.4.2 兩相斷線254
8.4.3 應用疊加原理的分析方法255
8.5 不對稱故障計算的計算機算法259
小結262
思考題262
習題263
參考文獻266

2.過渡過程非常迅速
電能的傳輸近似于光的速度，以電磁波的形式傳播，傳播速度為30萬km/s，“快”是它的一個極大特點。如電能從一處輸送至另一處所需要的時間僅千分之幾秒；電力系統從一種運行狀態過渡到另一種運行狀態的過渡過程非常快。
3.與國民經濟各部門密切相關
現代工業、農業、國防、交通運輸業等都廣泛使用著電能，此外在人民日常生活中也廣泛使用著各種電器，而且各部門的電氣化程度愈來愈高。因此，電能供應的中斷或不足，不僅直接影響各行業的生產，造成人民生活紊亂，而且在某些情況下甚至會造成政治上的損失或極其嚴重的社會性災難。
由于這些特點的存在，對電力系統的運行提出了嚴格要求。
1.2.3 對電力系統運行的基本要求
評價電力系統的性能指標是安全可靠性、電能質量和經濟性能。根據電力系統運行的特點，電力系統應滿足以下基本要求。
1.保證可靠地持續供電
電力系統運行首先要滿足可靠、不間斷供電的要求。雖然保證可靠、不間斷的供電是電力系統運行的首要任務，但并不是所有負荷都絕對不能停電，一般可按負荷對供電可靠性的要求將負荷分為三級，運行人員根據各種負荷的重要程度不同，區別對待。
一級負荷：屬于重要負荷，如果對該負荷中斷供電對，將會造成人身事故、設備損壞、產生大量廢品，或長期不能恢復生產秩序，給國民經濟帶來巨大損失。
二級負荷：如果對該級負荷中斷供電時，將會造成大量減產、工人窩工、機械停止運轉、城市公用事業和人民生活受到影響等。
三級負荷：指不屬于第一、二級負荷的其他負荷，短時停電不會帶來嚴重後果。如工廠的不連續生產車間或輔助車間、小城鎮、農村用電等。
通常對一級負荷要保證不間斷供電。對二級負荷，如有可能也要保證不間斷供電。當系統中出現供電不足時，三級負荷可以短時斷電。當然，對負荷的這種分級不是一成不變的，它是隨著國家的技術經濟政策而轉變的。