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第Ⅰ部分 设备与现象2

第1章 简介2

1.1 为什么不是另一本书2

1.2 电压稳定性3

1.3 电力系统稳定性的分类5

1.4 本书的结构6

1.5 符号7

第2章 传输系统方面8

2.1 单负荷无穷大母线系统8

2.2 最大可传输功率9

2.2.1 无约束最大功率9

2.2.2 在一个给定负荷功率因数下的最大功率10

2.2.3 从电力潮流方程推演的最大功率13

2.3 功率-电压关系14

2.4 发电机无功功率要求16

2.5 对不稳定性机制的一个简单阐述17

2.5.1 与负荷PV特性相对的网络17

2.5.2 不稳定性现象19

2.6 补偿的影响20

2.6.1 线路串联补偿20

2.6.2 并联补偿21

2.6.3 静止无功补偿器22

2.7 VQ曲线25

2.8 可调节变压器分接头比例的影响27

2.9 习题29

第3章 发电方面32

3.1 同步发电机理论的回顾32

3.1.1 基本的建模假设32

3.1.2 派克方程33

3.1.3 运动动态34

3.1.4 仅考虑励磁的简化建模35

3.1.5 相量表示法37

3.1.6 同步参考轴38

3.1.7 功率关系式39

3.1.8 饱和的建模39

3.1.9 涉及饱和的稳态关系42

3.1.10 关于标幺值系统43

3.2 频率和电压控制器44

3.2.1 频率控制器概述44

3.2.2 自动电压调节器46

3.2.3 二次电压控制48

3.3 影响电压稳定性的限制装置49

3.3.1 过励磁限制器：描述49

3.3.2 过励磁限制器：建模51

3.3.3 电枢电流限制器53

3.4 同步发电机的电压-无功特性53

3.4.1 在自动电压调节器控制下的发电机53

3.4.2 在励磁电流限制下的发电机55

3.4.3 在电枢电流限制下的发电机58

3.4.4 讨论58

3.5 容量曲线59

3.5.1 简化情况：非饱和隐极机59

3.5.2 通常情况：详细建模60

3.6 关于可传输功率的发电机限制影响61

3.7 习题62

第4章 负荷方面64

4.1 依赖于负荷的电压64

4.1.1 负荷特性64

4.2 负荷恢复动态67

4.3 感应电动机68

4.3.1 感应电动机的重要性68

4.3.2 电动机建模68

4.3.3 受机械转矩影响的电动机行为72

4.3.4 单相感应电动机76

4.4 有载分接头转换器78

4.4.1 描述78

4.4.2 有载分接头转换器的建模79

4.4.3 通过有载分接头转换器实现的负荷恢复81

4.4.4 多级电力系统的有载分接头转换器83

4.5 恒温负荷恢复85

4.6 一般的综合负荷模型87

4.6.1 负荷综合87

4.6.2 自恢复负荷的通用模型88

4.7 高压直流联络线路90

4.8 习题92

第Ⅱ部分 稳定性机制和分析方法第5章 数学基础94

5.1 微分方程（定性理论）94

5.1.1 解的存在性和唯一性94

5.1.2 平衡及其稳定性96

5.1.3 不变流形98

5.1.4 极限环及其稳定性101

5.1.5 吸引域103

5.2 分岔105

5.2.1 什么是分岔105

5.2.2 鞍结点分岔106

5.2.3 霍普夫分岔109

5.3 微分-代数系统110

5.3.1 平衡点与稳定性110

5.3.2 研究代数方程奇异性111

5.4 多时间标度114

5.4.1 奇异摄动114

5.4.2 慢流形115

5.4.3 慢动态和快动态116

5.4.4 例：分解的振荡器117

5.4.5 在二时间标度系统中的奇异点118

第6章 建模：系统观点119

6.1 一般动态模型的概述119

6.1.1 瞬时响应：网络119

6.1.2 短期动态119

6.1.3 长期动态120

6.2 网络建模121

6.2.1 向量形式的网络模型121

6.2.2 双端口建模121

6.2.3 复电流公式122

6.2.4 实电流和虚电流公式123

6.2.5 有功电流和无功电流公式124

6.3 一个详细的例子125

6.3.1 全面描述125

6.3.2 主要的建模假设126

6.3.3 网络建模126

6.3.4 发电机建模128

6.3.5 负荷建模129

6.3.6 总结131

6.4 时间标度分解透视131

6.5 电压稳定性研究的平衡方程132

6.5.1 短期动态平衡133

6.5.2 长期动态平衡136

6.5.3 将平衡方程约简到仅存网络方程137

6.5.4 关于电力潮流方程的应用139

6.6 详细的例子（续）：平衡公式141

6.6.1 网络方程141

6.6.2 发电机平衡方程141

6.6.3 负荷平衡方程142

6.7 数据处理问题144

第7章 载荷能力、灵敏度和分岔分析146

7.1 载荷能力限制146

7.1.1 负荷特性的影响146

7.1.2 载荷能力限制的特性148

7.1.3 关于两母线系统的例证151

7.2 灵敏度分析153

7.2.1 灵敏度的推导153

7.2.2 关于两母线系统的例证154

7.3 分岔分析156

7.3.1 建模需要考虑的事项156

7.3.2 短期动态的鞍结点分岔157

7.3.3 例子158

7.3.4 长期动态的鞍结点分岔160

7.3.5 例子162

7.3.6 时间标度之间的相互作用165

7.3.7 例子166

7.4 特征向量和奇异向量特性169

7.4.1 关于特征向量的应用169

7.4.2 关于奇异值分解170

7.5 载荷能力曲面或分岔曲面171

7.5.1 参数空间171

7.5.2 法向量和最近分岔点173

7.5.3 对参数裕度的灵敏度174

7.6 存在不连续性的载荷能力限制176

7.6.1 不等式约束公式176

7.6.2 对受限发电机的应用177

7.6.3 关于灵敏度的影响179

7.7 习题179

第8章 不稳定性机制及抑制措施181

8.1 措施类型181

8.2 不稳定性机制的分类182

8.2.1 短期电压不稳定性182

8.2.2 长期电压不稳定性183

8.2.3 由长期动态诱导的短期不稳定性184

8.3 短期电压不稳定性的例子184

8.3.1 例1：短期1不稳定性185

8.3.2 例2：短期2不稳定性186

8.3.3 例3：短期3不稳定性187

8.4 短期不稳定性的抑制措施189

8.4.1 快速电容器投切189

8.4.2 静止无功补偿器189

8.4.3 高压直流调节189

8.4.4 快速故障清除190

8.4.5 快速甩负荷190

8.5 长期电压不稳定性的情况研究190

8.5.1 案例1：长期1不稳定性191

8.5.2 案例2：短期-长期1发电机不稳定性194

8.5.3 案例3：短期-长期1电动机不稳定性196

8.6 抑制长期不稳定性的校正措施197

8.6.1 措施的目的197

8.6.2 长期平衡恢复：何地动作198

8.6.3 长期平衡恢复：何时动作201

8.6.4 校正措施：数量对时间的问题202

8.7 习题205

第9章 电压安全评估的标准和方法206

9.1 电压安全：定义和标准206

9.1.1 运行状态206

9.1.2 安全分析207

9.1.3 安全裕度确定208

9.1.4 静态方法的符号208

9.2 意外事故估计209

9.2.1 意外事故后的电力潮流209

9.2.2 不可解情况的电力潮流方法210

9.2.3 VQ曲线211

9.2.4 多时间标度仿真方法212

9.2.5 准稳态长期仿真219

9.3 载荷能力限制计算221

9.3.1 定义及问题的陈述221

9.3.2 连续方法223

9.3.3 最优化方法225

9.3.4 结合灵敏度分析的时间仿真229

9.3.5 基于多电力潮流解的方法230

9.4 安全运行限制决策230

9.4.1 定义及问题陈述230

9.4.2 二分搜索232

9.5 不稳定性诊断的特征分析法233

9.5.1 特征向量分析233

9.5.2 特征向量计算方法234

9.6 源自实际系统的例子236

9.6.1 魁北克水电系统的电压稳定性236

9.6.2 系统建模237

9.6.3 准稳态仿真的有效性238

9.6.4 不稳定性机制和抑制措施的例子241

9.6.5 安全运行限制决策243

9.6.6 载荷能力限制决策244

9.6.7 临界点识别246

9.7 实时问题246

9.7.1 意外事故选择247

9.7.2 电压稳定性指标247

9.7.3 自动学习方法247

参考文献249

索引263