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《电力系统分析基础》是普通高等教育“十一五”国家级规划教材,21世纪电力系统及其自动化规划教材。

作者简介

李庚银，男，1964年5月出生，汉族，河北雄县人，1996年毕业于华北电力大学电力系统及其自动化专业，获工学博士学位。现为华北电力大学电气与电子工程学院教授，博士生导师，电气与电子工程学院副院长，电网研究所所长。兼任第四届全国电力系统管理及其信息交换标准化技术委员会（SAC/TC82）委员，河北电机工程学会电力系统运行与规划专委会副主任，中国电机工程学会高级会员，IEEE会员。主要从事现代电能质量、高压直流输电与柔性交流输电、风电场并网技术、电力市场等学术方向的研究工作。
先后主持和参加国家科技支撑计划课题、国家重点基础研究发展计划（973）课题、国家自然科学基金项目、高等学校骨干教师资助计划项目、高等学校博士点基金项圈、北京市自然科学基金项目、南方电网公司重点科技项目等50余项。获得省部级科技进步三等奖1项，河北省教学成果三等奖1项。2000年享受国务院颁发的政府特殊津贴，曾获河北省优秀教师、保定市十大杰出青年等荣誉称号。发表学术论文320余篇，其中200余篇被SCI、EI收录。目前承担国家科技支撑计划课题“风电场接入电力系统的输电可靠性分析与应用”，国家自然科学基金项目“电能质量综合评估与多质量等级电能定价方法的研究”、“现代电能质量管理及相关电能定价策略研究”，国家重点基础研究发展计划（973）课题“微网及含微网配电系统的电能质量分析与控制”等。

目录

前言
第1章 电力系统的基本概念1
1.1 电力系统概述1
1.1.1 电力系统、电力网及动力系统1
1.1.2 我国电力系统的发展3
1.2 电力系统运行的特点和要求4
1.2.1 电能的优点4
1.2.2 电力系统运行的特点4
1.2.3 对电力系统运行的基本要求5
1.3 电力系统的接线方式和电压等级6
1.3.1 电力系统的接线方式和接线图6
1.3.2 电力系统的电压等级8
1.4 电力系统中性点的运行方式11

第2章 电力系统各元件的参数和数学模型15
2.1 电力系统各元件的参数和数学模型15
2.1.1 电力线路的参数和数学模型15
2.1.2 电抗器的参数和数学模型23
2.1.3 变压器的参数和数学模型23
2.1.4 发电机、负荷的参数和数学模型33
2.2 简单电力系统的等值网络34
2.2.1 用有名值计算时的电压级归算35
2.2.2 用标幺值计算时的电压级归算37
小结43
思考题44
习题44

第3章 简单电力系统的潮流分布计算47
3.1 电力线路运行状况的分析与计算47
3.1.1 电力线路上的功率损耗和电压降落47
3.1.2 电力线路的电能损耗50
3.2 变压器运行状况的分析与计算53
3.2.1 变压器的功率损耗和电压降落53
3.2.2 变压器的电能损耗55
3.3 辐射形网的潮流分布计算55
3.3.1 辐射形网潮流分布计算的一般步骤57
3.3.2 对多端网络的处理58
3.4 环形网中的潮流分布计算63
3.4.1 环形网中的初步功率分布64
3.4.2 环形网的分解及潮流分布66
3.5 电力网络的简化方法72
3.5.1 等效电源法72
3.5.2 负荷移置法74
3.5.3 星-网变换法76
3.6 电力网络潮流的调整控制77
3.6.1 调整控制潮流的必要性77
3.6.2 调整控制潮流的主要方法79
小结80
思考题81
习题82

第4章 复杂电力系统潮流分布的计算机算法86
4.1 潮流计算的数学模型86
4.1.1 节点电压方程86
4.1.2 节点导纳矩阵的形成88
4.1.3 节点导纳矩阵的修改91
4.1.4 潮流计算的基本方程与节点分类92
4.2 高斯-塞德尔法潮流计算93
4.2.1 高斯-塞德尔法概述93
4.2.2 高斯-塞德尔法潮流计算的求解过程94
4.3 牛顿-拉夫逊法潮流计算98
4.3.1 牛顿-拉夫逊法原理98
4.3.2 潮流计算时的修正方程100
4.3.3 牛顿-拉夫逊法潮流计算的求解过程104
4.4 P-Q分解法潮流计算106
4.4.1 潮流计算时的修正方程106
4.4.2 P-Q分解法潮流计算的基本
步骤109
小结110
思考题111
习题111

第5章 电力系统的有功功率和频率调整115
5.1 电力系统频率调整115
5.1.1 频率调整的必要性115
5.1.2 频率调整的措施118
5.2 电力系统中有功功率负荷的优化和分配126
5.2.1 发电机组的耗量特性和耗量微增率126
5.2.2 等耗量微增率准则127
小结130
思考题130
习题131

第6章 电力系统的无功功率和电压调整133
6.1 电力系统无功功率的平衡133
6.1.1 无功功率负荷和无功功率损耗133
6.1.2 无功功率电源135
6.1.3 无功功率的平衡138
6.2 电力系统中无功功率的最优分布138
6.2.1 无功功率电源的最优分布139
6.2.2 无功功率负荷的最优补偿143
6.3 电力系统的电压调整144
6.3.1 调压的必要性144
6.3.2 电力系统的电压管理146
6.3.3 电压调整的措施149
小结164
思考题165
习题165

第7章 电力系统三相短路的分析与计算170
7.1 电力系统故障概述170
7.2 无限大功率电源供电的系统三相短路电流分析172
7.2.1 暂态过程分析172
7.2.2 短路冲击电流和最大有效值电流174
7.2.3 短路功率175
7.3 电力系统三相短路的实用计算176
7.3.1 交流电流初始值的计算177
7.3.2 应用运算曲线求任意时刻的短路电流交流分量有效值188
7.3.3 转移阻抗及其求法194
7.4 计算机计算复杂系统短路电流交流分量初始值的原理195
7.4.1 等值网络195
7.4.2 用节点阻抗矩阵的计算方法196
7.4.3 用节点导纳矩阵的计算方法198
7.4.4 短路点在线路上任意处的
计算201
小结202
思考题202
习题202

第8章 电力系统不对称故障的分析与计算205
8.1 对称分量法205
8.1.1 对称分量法的计算205
8.1.2 对称分量法在不对称故障分析中的应用208
8.2 电力系统元件的序参数和等效电路210
8.2.1 同步发电机的各序参数210
8.2.2 异步电动机的各序电抗213
8.2.3 变压器的各序电抗和等效电路213
8.2.4 输电线路的序阻抗和等效电路219
8.2.5 电缆线路的零序阻抗227
8.2.6 电力系统的零序等效电路227
8.3 不对称短路的分析与计算229
8.3.1 各种不对称短路时故障处的短路电流和电压的计算229
8.3.2 非故障处电流和电压的计算246
8.4 非全相运行的分析和计算251
8.4.1 一相断线253
8.4.2 两相断线254
8.4.3 应用叠加原理的分析方法255
8.5 不对称故障计算的计算机算法259
小结262
思考题262
习题263
参考文献266

文摘

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2.过渡过程非常迅速
电能的传输近似于光的速度，以电磁波的形式传播，传播速度为30万km/s，“快”是它的一个极大特点。如电能从一处输送至另一处所需要的时间仅千分之几秒；电力系统从一种运行状态过渡到另一种运行状态的过渡过程非常快。
3.与国民经济各部门密切相关
现代工业、农业、国防、交通运输业等都广泛使用着电能，此外在人民日常生活中也广泛使用着各种电器，而且各部门的电气化程度愈来愈高。因此，电能供应的中断或不足，不仅直接影响各行业的生产，造成人民生活紊乱，而且在某些情况下甚至会造成政治上的损失或极其严重的社会性灾难。
由于这些特点的存在，对电力系统的运行提出了严格要求。
1.2.3 对电力系统运行的基本要求
评价电力系统的性能指标是安全可靠性、电能质量和经济性能。根据电力系统运行的特点，电力系统应满足以下基本要求。
1.保证可靠地持续供电
电力系统运行首先要满足可靠、不间断供电的要求。虽然保证可靠、不间断的供电是电力系统运行的首要任务，但并不是所有负荷都绝对不能停电，一般可按负荷对供电可靠性的要求将负荷分为三级，运行人员根据各种负荷的重要程度不同，区别对待。
一级负荷：属于重要负荷，如果对该负荷中断供电对，将会造成人身事故、设备损坏、产生大量废品，或长期不能恢复生产秩序，给国民经济带来巨大损失。
二级负荷：如果对该级负荷中断供电时，将会造成大量减产、工人窝工、机械停止运转、城市公用事业和人民生活受到影响等。
三级负荷：指不属于第一、二级负荷的其他负荷，短时停电不会带来严重后果。如工厂的不连续生产车间或辅助车间、小城镇、农村用电等。
通常对一级负荷要保证不间断供电。对二级负荷，如有可能也要保证不间断供电。当系统中出现供电不足时，三级负荷可以短时断电。当然，对负荷的这种分级不是一成不变的，它是随着国家的技术经济政策而转变的。

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