电力系统分析

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适读人群：电气工程类电力系统及其自动化专业的大学生教育部普通本科教育课程思政示范课程配套教材；
配有视频、动画等二维码数字资源，便于教学及自学；
在各章开篇加入章节知识的思维导图，在各章末尾加入了现场工程师和杰出青年科研工作者对于该部分知识的理解，便于学生将理论知识与工程实践紧密结合。内容简介.png

本书全面介绍了电力系统的分析和设计方法以及相应的运行实践，共分为10章，包括电力系统稳态和暂态两部分。稳态部分共6章，主要内容包括电力系统概述、电网等效电路和参数计算、电力系统潮流计算、电力系统计算机潮流计算、电力系统有功功率和频率、电力系统无功功率和电压；暂态部分共4章，主要内容包括电力系统对称故障分析与计算、电力系统不对称故障分析与计算、电力系统静态稳定性、电力系统暂态稳定性。
本书力求将理论知识与工程实践紧密结合。全书以一个典型简化电网为案例贯穿，力求为读者构建完整的电力系统观念。在各章开篇加入章节知识的思维导图，在各章末尾加入了现场工程师和杰出青年科研工作者对于该部分知识的理解。为便于教学及自学，在各章中均配以视频、动画等二维码数字资源，通过扫描二维码即可直观明了地观看导学视频讲解和知识点动画演示。
本书取材全面且合理，可作为电气工程类电力系统及其自动化专业的教材，也可作为其他强电类专业的教学用书，同时亦可作为从事电力相关行业的工程技术人员的参考用书。
目录简介.png

前言

第1章电力系统概述

11电力系统及其发展

111电力系统基本概念

112电力系统发展概况

113电力系统发展趋势

12电力系统电压等级及电能质量

121电力系统电压等级

122电力系统电能质量

123用电安全

13电力系统新技术

131新能源发电技术

132柔性交流输电技术

133智能电网技术

134能源互联网

135特高压交直流输电

136电力电子化能源系统

137需求响应

138分布式发电接入电力系统

14本书选用的几个典型电网结构

小结

第2章电网等效电路和参数计算

21电力线路及其参数计算

211电力线路概述

212电力线路架设与绝缘子

213电力架空线路参数计算

22输电线路参数及等效电路

221一般线路的等效电路

222长距离线路的分布参数等效模型

23变压器等效电路及参数

231变压器的主要特性及额定参数

232双绕组变压器的参数和等效模型

233三绕组变压器的参数和等效模型

234自耦变压器的参数和等效模型

24发电机等效电路及参数

25负荷等效电路及参数

251机理式负荷模型

252输入/输出式负荷模型

26电力系统的等效网络

27电网等效电路知识拓展

271电网仿真分析技术发展综述

272电网等效电路工程应用

小结

习题

第3章电力系统潮流计算

31电力线路运行状况的分析与计算

311电力线路上的功率损耗和电压降落计算

312线路运行状况的分析

313变压器的电压降落、功率损耗

32简单辐射形网络的潮流分布

33简单环形网络的潮流计算

34网络变换

35电力网络潮流的调整控制

36潮流计算知识拓展

361潮流计算发展综述

362潮流计算工程应用

小结

习题

第4章电力系统计算机潮流计算

41潮流计算方程

411支路潮流

412节点功率方程

413节点复功率方程

414直角坐标表示的电力系统节点功率方程

415极坐标表示的节点功率方程

42高斯－赛德尔迭代法

421高斯－赛德尔迭代法基本原理

422电力系统潮流计算的高斯－赛德尔迭代法

43牛顿－拉夫逊法

431牛顿－拉夫逊法基本原理

432直角坐标节点功率方程的牛顿－拉夫逊法

433极坐标节点功率方程的牛顿－拉夫逊法

44PQ分解法

45计算机潮流计算知识拓展

451电力市场环境下的最优潮流发展综述

452计算机潮流计算工程应用

小结

习题

第5章电力系统有功功率和频率

51电力系统有功功率的平衡

511频率及有功功率调节的意义

512电力系统频率及有功功率的分层控制

52电力系统的频率特性

521电力系统负荷的频率特性

522发电机组的频率特性

523电力系统的频率特性及其控制

524联合电力系统的频率控制

53电力系统的自动调频方法

531主导发电机法

532积差调节法（同步时间法）

533联合自动调频

534联合电力系统的调频

54电力系统有功功率经济分配控制

541发电设备的经济特性

542等微增率准则

543考虑网络损耗的负荷经济分配

55有功功率和频率知识拓展

551有功功率和频率发展综述

552有功功率和频率工程应用

小结

习题

第6章电力系统无功功率和电压

61电力系统总无功功率的平衡

611无功功率负荷和无功功率损耗

612电网中的无功电源

613无功功率平衡

62电力系统的电压调整

621调整电压的必要性

622电压波动和电压管理

623电力系统最优潮流

63电压调整的措施

631通过改变发电机端电压调压

632通过改变变压器电压比调压

633通过补偿设备调压和组合调压

634线路串联补偿电容改善电压质量

64无功功率和电压知识拓展

641大规模风电并网发展综述

642无功功率补偿工程应用

小结

习题

第7章电力系统对称故障分析与计算

71短路的基本概念

72标幺值

73无限大容量系统的三相短路分析

74三相短路实用计算

741周期电流起始值的计算

742短路电流计算机算法原理

75对称故障分析知识拓展

751对称故障分析发展综述

752对称故障分析工程应用

小结

习题

第8章电力系统不对称故障分析与计算

81对称分量法

811对称分量法概述

812对称分量法的应用

813三相对称元件序分量的独立性

82电力系统元件的序参数和等效电路

821架空线路的序阻抗和等效电路

822电缆线路的零序阻抗

823变压器的各序参数和等效电路

824旋转电机的各序参数

83不对称短路的分析计算

831故障处的电流与电压计算

832非故障处的电流与电压计算

84不对……前言/序言电力系统是由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电装置转换成电能，再经输电、变电和配电系统将电能供应给负荷，通过各种设备转换成动力、热、光等不同形式的能量，从而为地区经济和人民生活提供服务。电力系统的出现，使高效、无污染、使用方便、易于调控的电能得到广泛应用，推动了社会生产各个领域的变化，开创了电力时代，引发了第二次技术革命。电力系统的规模和技术水准已成为一个国家经济发展水平的标志之一。电力系统分析是一门研究电力系统在稳态和暂态过程中的各种行为特性及其调控技术的、应用性极强又具有系统理论体系的学科。

目前，绝大部分高校的电气相关专业均开设了电力系统分析课程。对于高校电气专业学生、电力工程师等，一本内容充实、难度适当且能够涵盖电力系统传统及新兴技术，并将其较好融合的教材是极其重要的。

本书全面介绍了电力系统的分析和设计方法以及相应的运行实践，其中特别强调了这一学科领域的发展历程及新技术的产生与应用。本书包括电力系统稳态和暂态两部分，其中稳态部分主要内容包括电网等效电路和参数计算、电力系统潮流计算、电力系统计算机潮流计算、电力系统有功功率和频率、电力系统无功功率和电压；暂态部分主要内容包括电力系统对称故障分析与计算、电力系统不对称故障分析与计算、电力系统静态稳定性、电力系统暂态稳定性。

本书面向电力行业最新科技发展，立足行业应用，强化了书中知识的先进性、实用性和可操作性，具有如下特点：

1）案例驱动，贯穿始终。本书开篇提供了两个贯穿全书的由实际电网简化而来的系统案例，后续章节的研究学习均以这两个案例为背景，便于教师授课以及学生构建完整的知识体系。

2）立足学科导向，激发学生兴趣。每章开篇，首先给出一条国内外知名科学家的名言，然后设计本章知识点的思维导图，引出对应知识的学科发展史，指导学生了解应该学什么、为什么学以及如何学。

3）面向行业应用，解决书本与实践脱节的问题。针对每章的知识重点，每章中安排一节技术相关的工程应用，由编者与具备多年现场经验的工程师共同完成，以行业工程师的视角，介绍该部分内容在现场如何应用，解决实际问题。

4）面向行业未来科技发展，引导学生热爱科学。针对每章的主体内容，每章中安排一节技术相关的前沿拓展，由编者与国内外著名学科专家共同完成，以科研工作者的视角，介绍该部分国内外最新前沿技术，开拓学生视野。

5）贯彻国家全面发展的教育理念。每章通过我国有影响力的电力系统工程典型案例或者行业卓越专家的见解，践行科学精神和工程伦理。

电力系统作为一门古老而又新兴的学科，既有很多成熟的理论和方法，同时，随着信息技术、新能源技术等相关领域的快速发展，又是一门新兴的充满挑战的学科。为这样一个学科的核心课程编写教材，编者确实如履薄冰。编者结合十余年电力系统分析的教学、科研工作以及对于未来电网的思考，编写了本书。如果本书在传授知识以外，还能够对于学生的学习能力、实践能力、创新能力培养以及工程伦理和科研精神塑造起到一点点助益，则编者不胜欣慰和感激。本书写作历时两年多，中间经历了新冠疫情，历经了三十余次修改，终于成稿。感谢博士研究生王睿、黄雨佳、程冲、任一平、秦德豪、董千语，硕士研究生王一帆、孙茜、孙家正、李治波、李林娟、吴玒璘、姚葭、李正、杨萌等在文字校对、图形制作、仿真算例以及本书习题等方面卓有成效的工作，特别感谢硕士研究生高嘉文在全书格式编排、公式校对等方面的工作，同时也要感谢丹麦技术大学王佳蔚，浙江大学丁一，天津大学朱介北，武汉大学张俊，山东大学赵浩然，东南大学汤奕，上海科技大学刘宇，香港中文大学（深圳）理工学院赵俊华，中国电力科学研究院马世聪、鲁广明，国网辽宁省电力有限公司李典阳、禹佳，国网辽宁省电力有限公司经济技术研究院王义贺，国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院张强、楚天丰，国网南瑞科技股份有限公司南瑞研究院巴超，中车株洲电力机车研究所有限公司何志强，深圳市恒力电源设备有限公司于洋等专家在其擅长的领域针对本书的知识拓展及行业应用方面给出的新颖而又契合实际的观点和参考。

限于编者的水平和教学经验，书中错误和不当之处在所难免，恳请读者批评指正。如果读者在使用本书的过程中有任何疑问或建议，欢迎加入QQ群：902774506交流探讨。

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