定 價(jià):58 元
叢書名:“十三五”國(guó)家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目 卓越工程能力培養(yǎng)與工程教育專業(yè)認(rèn)證系列規(guī)劃教材(電氣工程及其自
- 作者:穆鋼 主編
- 出版時(shí)間:2021/7/1
- ISBN:9787111672609
- 出 版 社:機(jī)械工業(yè)出版社
- 中圖法分類:TM711.2
- 頁碼:
- 紙張:膠版紙
- 版次:
- 開本:16開
全書共分12章,主要內(nèi)容有:電力系統(tǒng)的基本概念;電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析各元件特性及建模、簡(jiǎn)單和復(fù)雜電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算方法、有功功率平衡和頻率調(diào)整、電壓調(diào)整和無功補(bǔ)償;電力系統(tǒng)短路故障概述、對(duì)稱短路故障和不對(duì)稱故障計(jì)算原理和方法;發(fā)電機(jī)及其他動(dòng)態(tài)元件的建模、電力系統(tǒng)穩(wěn)定性概述、電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性和暫態(tài)穩(wěn)定性分析。
在每章中都安排有與該章內(nèi)容相關(guān)的工程引例和擴(kuò)展閱讀,并配有相應(yīng)的習(xí)題和自行開發(fā)的計(jì)算平臺(tái),有助于初學(xué)者了解所學(xué)內(nèi)容的工程背景及發(fā)展趨勢(shì),并初步具備利用仿真工具分析電力系統(tǒng)問題的能力。
本書可作為高等學(xué)校本科電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的教學(xué)用書,也可作為高職高專相關(guān)專業(yè)教材,同時(shí)可供電力系統(tǒng)行業(yè)的工程技術(shù)人員參考。
經(jīng)過多年發(fā)展,我國(guó)電力系統(tǒng)已經(jīng)成為世界上的互聯(lián)電力系統(tǒng),無論是總裝機(jī)容量、發(fā)電量,還是電壓等級(jí)、輸電線路長(zhǎng)度,以及可再生能源裝機(jī)規(guī)模都居世界首位。
電力系統(tǒng)的規(guī)模增長(zhǎng)和發(fā)電裝機(jī)結(jié)構(gòu)的顯著變化,帶動(dòng)了電力系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步。電力系統(tǒng)形態(tài)的變化也帶來了很多新問題和新需求。
編者所在的東北電力大學(xué)電氣工程教學(xué)團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期從事“電力系統(tǒng)分析”課程的教學(xué),在教學(xué)改革和課程建設(shè)的長(zhǎng)期實(shí)踐中,總結(jié)凝練了“工程—理論—工程”的教學(xué)思路并經(jīng)過長(zhǎng)期實(shí)踐,曾獲教學(xué)成果二等獎(jiǎng),課程也先后入選精品課和精品資源共享課。
通過編寫一部教材來反映教學(xué)改革的思路和實(shí)踐,是我們縈繞已久的心愿。又唯恐才疏學(xué)淺,力所不逮,延宕數(shù)載而不決。2017年,在第六屆全國(guó)高校電氣工程系列課程教師研修班上,我們介紹了關(guān)于教學(xué)改革的思考和教材建設(shè)的想法,得到與會(huì)老師們的積極共鳴,機(jī)械工業(yè)出版社的編輯也大力推動(dòng),開啟了編寫本書的征程。
在本書編寫過程中,我們力圖體現(xiàn)“工程—理論—工程”的教學(xué)改革思路。注重從工程實(shí)踐和工程場(chǎng)景中提出問題,注意講清從工程問題提煉數(shù)學(xué)模型時(shí)采用的假設(shè)條件,注重分析產(chǎn)生問題的癥結(jié)和解決問題的關(guān)鍵;對(duì)于解決問題的理論分析過程,注重講清楚邏輯思路;對(duì)于理論分析的結(jié)果,再回到工程問題的場(chǎng)景中分析其價(jià)值和局限。
電力系統(tǒng)課程的主要教學(xué)內(nèi)容已成體系,本書沿用了這一傳統(tǒng)架構(gòu)。
在繼承的基礎(chǔ)上,如何創(chuàng)新?在編寫中怎樣才能突出“工程—理論—工程”的理念?我們?cè)诰帉懕緯鴷r(shí)做了一點(diǎn)嘗試。
1.編撰引例。從第2章開始,每一章均編寫了引例,從不同的角度引出本章待解的工程問題,初步交代問題的形貌,說明解決問題的意義和不解決問題的危害。在具體教學(xué)內(nèi)容的處理上,物理概念的清晰交代和數(shù)學(xué)方法的運(yùn)用并重,以解決問題的思路脈絡(luò)引領(lǐng)公式推導(dǎo),講清推導(dǎo)意圖,簡(jiǎn)化一些比較冗繁的推導(dǎo)過程。
2.充實(shí)小結(jié)。為實(shí)現(xiàn)理論回歸工程,努力剖析了每一個(gè)理論所解決問題的工程價(jià)值體現(xiàn),并在各章結(jié)尾編寫了小結(jié)。小結(jié)不拘泥于本章教學(xué)內(nèi)容的簡(jiǎn)單概述,盡量結(jié)合教學(xué)內(nèi)容對(duì)相關(guān)領(lǐng)域工程問題進(jìn)行梳理總結(jié),幫助學(xué)生舉一反三,了解所學(xué)知識(shí)的工程應(yīng)用價(jià)值和延展。
3.增加擴(kuò)展閱讀。為了反映電力系統(tǒng)發(fā)展帶來的一些新問題,以及因教學(xué)內(nèi)容限制而未能介紹的工程問題,我們編寫了數(shù)量不等的擴(kuò)展閱讀材料附在各章末尾。擴(kuò)展閱讀選題靈活,體例不限,幫助學(xué)生快速了解一個(gè)工程領(lǐng)域或一個(gè)工程問題的概貌,擴(kuò)展學(xué)生視野,有興趣者亦可循此深入探究。
4.開發(fā)計(jì)算平臺(tái)。為了幫助學(xué)生更好地了解復(fù)雜電力系統(tǒng)的運(yùn)行特性,學(xué)會(huì)分析復(fù)雜電力系統(tǒng)的運(yùn)行問題,開發(fā)了“電力系統(tǒng)分析”課程習(xí)題用擴(kuò)展計(jì)算平臺(tái)(EPSCPS)。
本書由穆鋼教授擔(dān)任主編,安軍教授任副主編,參加編寫的老師有周毅博、楊修宇、王玉鵬、劉洪波、陳奇。感謝東北電力大學(xué)電力系統(tǒng)課程組的陳厚合、孫亮、孫正龍、李娟、羅遠(yuǎn)翔、姜濤、楊德友、楊玉龍、李本新、楊浩和李玲老師在百忙之中抽時(shí)間審閱了初稿,并提出寶貴的修改意見。
大學(xué)之本,在于教學(xué)。教學(xué)之基,在于教材。對(duì)于像“電力系統(tǒng)分析”這樣歷史悠久的成熟課程,編寫一部新教材是一件十分辛苦的工作。若試想在某些方面有新的嘗試和探索,就更加艱難。掩卷之余,猶如學(xué)生交上考卷,等待老師的評(píng)判。對(duì)編者而言,判定本書是否合格的恰恰是使用本書的學(xué)生。真誠(chéng)地希望我們的辛苦付出能稍稍降低學(xué)生學(xué)習(xí)這門課程的難度,真誠(chéng)地期待我們教學(xué)改革的構(gòu)思、教材編寫的構(gòu)想能如絲絲春雨般浸潤(rùn)到學(xué)生的心田。
誠(chéng)然,囿于編者的學(xué)識(shí)和水平,書中不妥之處在所難免,懇請(qǐng)各位同道、各位同學(xué)不吝賜教!批評(píng)指正!
感謝東北電力大學(xué)電氣工程學(xué)院、教務(wù)處對(duì)本書編寫工作的大力支持和熱忱幫助!
編者
序
前言
第1章電力系統(tǒng)的基本概念1
1.1電力系統(tǒng)概述1
1.1.1電力系統(tǒng)的形成和發(fā)展1
1.1.2現(xiàn)代電力系統(tǒng)3
1.1.3電力系統(tǒng)的基本參量和接線圖4
1.2電力系統(tǒng)運(yùn)行應(yīng)滿足的基本要求6
1.2.1電能生產(chǎn)和供應(yīng)的特點(diǎn)6
1.2.2電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求7
1.3電力系統(tǒng)的接線方式9
1.3.1幾種典型接線方式的特點(diǎn)9
1.3.2電氣設(shè)備的額定電壓要求10
1.4電力系統(tǒng)分析課程的內(nèi)容和相關(guān)研究工具12
1.4.1電力系統(tǒng)分析課程的定位和主要內(nèi)容12
1.4.2電力系統(tǒng)研究工具簡(jiǎn)介12
小結(jié)14
擴(kuò)展閱讀1.1我國(guó)電力系統(tǒng)未來發(fā)展的展望14
習(xí)題16
第2章電力系統(tǒng)元件特性和數(shù)學(xué)模型17
【引例】17
2.1交流電路中的功率18
2.1.1單相正弦交流電路的功率18
2.1.2三相正弦交流電路的功率20
2.1.3電功率與電能量的關(guān)系22
2.2電力線路的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型22
2.2.1電力線路分類和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)22
2.2.2架空交流輸電線路的參數(shù)25
2.2.3電力線路的數(shù)學(xué)模型28
2.2.4輸電線路的自然功率31
2.3電力變壓器的參數(shù)和等效電路32
2.3.1電力變壓器的等效電路32
2.3.2雙繞組變壓器的參數(shù)計(jì)算34
2.3.3三繞組變壓器參數(shù)計(jì)算35
2.3.4變壓器Π形等效電路37
2.4發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行特性39
2.5負(fù)荷的靜態(tài)特性和等效模型41
2.5.1負(fù)荷的靜態(tài)特性41
2.5.2電力系統(tǒng)計(jì)算中的負(fù)荷等效模型42
2.6電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型43
2.6.1電力網(wǎng)絡(luò)等效電路43
2.6.2標(biāo)幺制43
2.6.3不同電壓等級(jí)電網(wǎng)中各元件參數(shù)標(biāo)幺值的計(jì)算46
2.6.4基準(zhǔn)值改變時(shí)標(biāo)幺值的換算49
2.6.5標(biāo)幺值的簡(jiǎn)化計(jì)算方法49
小結(jié)51
擴(kuò)展閱讀2.1輸電網(wǎng)擴(kuò)展規(guī)劃簡(jiǎn)介52
習(xí)題53
電力系統(tǒng)分析目錄第3章簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算與分析54
【引例】54
3.1穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)輸電元件的功率、電壓關(guān)系55
3.1.1穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)電力線路的功率、電壓關(guān)系55
3.1.2分析電力線路運(yùn)行狀態(tài)的功率圓圖60
3.1.3穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)變壓器的功率、電壓關(guān)系62
3.2潮流計(jì)算中的功率等效和簡(jiǎn)化64
3.3簡(jiǎn)單電力網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算與分析65
3.3.1輻射網(wǎng)的潮流計(jì)算65
3.3.2簡(jiǎn)單環(huán)網(wǎng)的潮流計(jì)算70
3.3.3兩端供電網(wǎng)的潮流初始分布計(jì)算74
3.4電力網(wǎng)絡(luò)潮流的調(diào)整控制76
3.4.1潮流調(diào)控的必要性76
3.4.2借附加串聯(lián)加壓器控制潮流76
3.4.3借柔性交流輸電裝置控制潮流79
小結(jié)81
擴(kuò)展閱讀3.1分布式電源接入對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)潮流的影響81
擴(kuò)展閱讀3.2電磁環(huán)網(wǎng)的運(yùn)行問題82
習(xí)題83
第4章復(fù)雜電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算方法85
【引例】85
4.1一般電力網(wǎng)絡(luò)功率方程86
4.1.1節(jié)點(diǎn)電壓方程88
4.1.2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化時(shí)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的修改90
4.1.3電力網(wǎng)絡(luò)的功率方程和節(jié)點(diǎn)類型劃分91
4.2牛頓法潮流計(jì)算94
4.2.1求解非線性代數(shù)方程的牛頓拉夫遜法94
4.2.2潮流計(jì)算的修正方程式97
4.2.3牛頓拉夫遜法潮流計(jì)算的基本步驟100
4.3PQ分解法潮流計(jì)算102
小結(jié)105
擴(kuò)展閱讀4.1交直流混聯(lián)系統(tǒng)的潮流計(jì)算105
擴(kuò)展閱讀4.2潮流107
擴(kuò)展閱讀4.3電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)108
習(xí)題109
第5章電力系統(tǒng)有功功率平衡和頻率調(diào)整112
【引例1】112
【引例2】113
5.1電力系統(tǒng)的有功功率平衡113
5.1.1頻率偏移的起因及其影響113
5.1.2有功負(fù)荷變化的分類和平衡對(duì)策115
5.1.3有功功率備用容量116
5.2電力系統(tǒng)有功功率的經(jīng)濟(jì)分配117
5.2.1各類發(fā)電廠的運(yùn)行特點(diǎn)與機(jī)組組合117
5.2.2電力系統(tǒng)有功負(fù)荷在發(fā)電機(jī)上的分配119
5.3電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整126
5.3.1電力系統(tǒng)及其元件的功率頻率特性126
5.3.2有功功率不平衡量與頻率偏移的定量關(guān)系130
小結(jié)136
擴(kuò)展閱讀5.1電力系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)137
擴(kuò)展閱讀5.2防止頻率過度降低的緊急控制—低頻減載138
習(xí)題139
第6章電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整和無功補(bǔ)償141
【引例】141
6.1電力系統(tǒng)電壓調(diào)整的必要性142
6.2電力系統(tǒng)電壓調(diào)整的定量關(guān)系144
6.2.1簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)中電壓調(diào)整的定量關(guān)系144
6.2.2復(fù)雜電力系統(tǒng)中電壓調(diào)整的定量關(guān)系145
6.3不同運(yùn)行方式下調(diào)壓控制量的協(xié)調(diào)147
6.4無功電源的運(yùn)行特性和調(diào)壓控制量計(jì)算150
6.4.1無功電源的運(yùn)行特性150
6.4.2變壓器分接頭計(jì)算153
6.4.3無功補(bǔ)償設(shè)備的小補(bǔ)償容量計(jì)算155
6.4.4調(diào)壓措施的綜合運(yùn)用158
小結(jié)158
擴(kuò)展閱讀6.1電力系統(tǒng)的自動(dòng)電壓控制(AVC)159
擴(kuò)展閱讀6.2電壓九區(qū)圖控制法160
習(xí)題161
第7章電力系統(tǒng)對(duì)稱短路電流的計(jì)算方法163
【引例】163
7.1電力系統(tǒng)短路故障概述163
7.2電力系統(tǒng)三相短路電流分析166
7.2.1恒定電動(dòng)勢(shì)源電路的三相短路電流分析166
7.2.2同步發(fā)電機(jī)三相短路電流的主要特點(diǎn)分析168
7.2.3短路沖擊電流和短路電流有效值168
7.3短路電流周期分量初始值計(jì)算170
7.3.1短路電流近似計(jì)算時(shí)的計(jì)算條件170
7.3.2簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)短路電流的計(jì)算171
7.3.3復(fù)雜電力系統(tǒng)短路電流的計(jì)算172
7.4短路電流的計(jì)算機(jī)計(jì)算172
7.4.1等效網(wǎng)絡(luò)173
7.4.2基于節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣的穩(wěn)態(tài)短路電流計(jì)算方法174
7.4.3基于節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的穩(wěn)態(tài)短路電流計(jì)算方法175
7.4.4輸電線路非端點(diǎn)位置短路時(shí)的計(jì)算方法176
小結(jié)177
擴(kuò)展閱讀7.1大電網(wǎng)短路電流超標(biāo)問題177
習(xí)題178
第8章電力系統(tǒng)不對(duì)稱故障的分析和計(jì)算181
【引例】181
8.1對(duì)稱分量法的基本原理182
8.1.1同頻率三