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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