具体描述
本书为普通高等教育"十五"规划教材。
本书共11章，主要内容包括电力系统的等值电路、电力系统潮流分布的计算、电力系统有功功率平衡及频率调整、电力系统无功功率平衡及电压调整、电力系统的经济运行、同步发电机基本方程及三相短路分析计算、电力系统三相短路故障实用计算、电力系统不对称故障分析计算、电力系统的电磁功率特性、电力系统的静态稳定性、电力系统的瞬态稳定性等。
本书主要作为普通高等学校电气工程及其自动化专业的本科辅导教材，也可作为高职高专相关专业的辅导教材。还可作为考研学生和从事电力系统及其自动化工作的工程技术人员的参考用书。
电力系统分析要点与习题 本书精选电力系统分析领域的核心概念、经典方法与典型例题，旨在为电力系统专业的学生、工程师及研究人员提供一套系统、实用的学习与参考资料。 电力系统是现代社会赖以运转的基石，其稳定、可靠、高效的运行对国民经济至关重要。电力系统分析作为电力工程的核心技术分支，其深度和广度直接决定了电力基础设施的规划、设计、运行和安全水平。本书并非对电力系统理论进行面面俱到的铺陈，而是聚焦于那些在实际工程和理论研究中最为关键、最常被考察的“要点”，并通过精选的习题，促使读者将理论知识转化为解决实际问题的能力。 第一部分：电力系统基础理论的深度聚焦 电力系统分析建立在一系列坚实的数学和物理基础之上。本书在开篇部分，将重点回顾并深入剖析这些基础概念的实际工程意义。 1. 复杂量的表示与向量运算在交流系统中的应用： 电力系统运行主要在正弦稳态下进行，对相量（Phasor）的准确理解和熟练运用是分析的起点。本书将详述相量表示法如何简化三相对称系统的计算，并深入探讨非对称系统（如单相接地故障）中，对称分量法（Symmetrical Components）的原理和应用。特别是对零序、正序和负序网络结构的建立过程，将通过详实的图例和推导，强调其在故障分析中的不可替代性。 2. 电力系统元件的参数化与建模： 从发电机到变压器，再到输电线路和负荷，电力系统的每一个元件都需要精确的数学模型才能进行有效分析。 输电线路模型： 重点解析中、长线路的 π型等效电路 和 T型等效电路 的推导过程，并讨论其在不同电压等级下的适用性。特高压输电带来的 集肤效应 和 电晕放电 等非线性效应，将作为扩展内容进行阐述，强调模型选择的依据。 同步发电机模型： 深入讲解发电机在暂态和次暂态分析中所使用的 d-q 坐标系变换，阐明直轴和交轴电抗的物理意义，以及如何从试验数据（如短路试验、空载试验）反演出这些关键参数。 变压器模型： 侧重于绕组联结组别（如 Y/Δ, Y/Y）对零序电流通路的影响，以及在不同负载和电压等级切换时的等效阻抗变化。 3. 潮流计算的核心算法与收敛性分析： 潮流计算是电力系统静态分析的基石。本书不会停留在简单的牛顿法公式罗列，而是深入剖析 牛顿-拉夫森（Newton-Raphson, NR）法 的迭代过程，特别是 雅可比矩阵 的构建与稀疏性处理。对于大规模系统，将对比 PQ 潮流法（快速牛顿法） 的计算效率和精度差异，并讨论系统奇异性（如电压骤降区域）对求解过程的影响。 第二部分：运行安全与故障分析的工程实践 系统的安全稳定运行依赖于对极端工况的预见和快速响应。本部分着重于对电力系统可能遇到的主要运行事件进行深入的量化分析。 1. 稳态运行与功角稳定性评估： 稳态分析不仅涉及电压和功率平衡，更重要的是对系统裕度的判断。 电压稳定裕度： 讨论 P-V 曲线 的绘制原理，明确电压崩溃点的物理含义，以及通过无功补偿设备（SVC, STATCOM）提升裕度的机理。 功角稳定性： 重点解析切线法（Equal Area Criterion）在暂态稳定分析中的应用局限性，并引入更精确的 时间域仿真 思想。对输电线路的功率传输能力限制——热限制、电压限制 和 稳定限制，进行多约束下的综合分析。 2. 故障分析与保护定值的整定： 故障分析是检验系统韧性的试金石。本书强调 电流和电压对称分量法 在三相、两相、单相接地故障中的实际应用步骤。 阻抗法求解故障电流： 详细演示如何构建系统的 零、序、负序等效阻抗网络，并利用故障点注入法计算出各相的故障电流和接地电流。 暂态分析简介： 简要引入暂态电抗的概念，说明其在短路电流暂态分量计算中的作用，为理解断路器开断能力提供理论支撑。 继电保护原理的数学表达： 探讨电流互感器和电压互感器的变比对保护回路的影响，以及主保护（如距离保护）的基本判据推导。 第三部分：系统的控制、优化与现代分析工具 现代电力系统正朝着高度集成化和智能化的方向发展。本书的后半部分将引入前沿分析思想，为读者衔接更高级的课程做好铺垫。 1. 系统经济调度与优化理论基础： 电力系统的运行目标是在满足所有技术约束的条件下，实现运行成本最低。 单位最小化与增量计算： 阐述 递减法 和 λ迭代法 在有功功率经济调度的应用。重点解析系统损失（Losses） 的计算，以及如何利用 电能耗系数矩阵（B 矩阵） 简化损失计算。 多目标优化视角： 简要介绍将无功功率优化、电压控制纳入到整体经济调度框架下的思路，为理解 Optimal Power Flow (OPF) 打下基础。 2. 暂态过程的数值求解与仿真基础： 从稳态分析跃升到动态分析，需要掌握数值积分方法。 状态空间模型： 讲解如何将复杂的电力系统方程组（包括发电机、励磁系统、调速器等）转化为标准的状态空间形式 $ dot{x} = f(x, u, t) $。 数值积分方法： 比较 欧拉法 和 龙格-库塔法（Runge-Kutta） 在求解微分代数方程组（DAE）时的稳定性和精度，这是所有专业仿真软件的底层逻辑。 习题设计理念 本书的习题设计严格围绕上述 要点 展开，强调手工推导与概念理解的结合。习题分为： 1. 基础巩固型： 直接检验公式记忆和基本计算步骤的准确性。 2. 模型构建型： 要求读者根据给定的物理参数，自行搭建如潮流计算的节点导纳矩阵、故障分析的序网连接等模型。 3. 综合应用型： 模拟实际工程场景，要求结合多种理论（如先潮流计算确定运行点，再进行暂态稳定校核），进行多步骤的复杂计算与结果分析。 通过对这些关键要点的精研和习题的反复训练，读者将能够系统地掌握电力系统分析的核心技术，为应对日益复杂的电网运行挑战做好充分准备。
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