電力系統(tǒng)故障分析

前言

　　本書第二版問世已近十載，在此期間，有關(guān)電力系統(tǒng)故障分析（包括穩(wěn)態(tài)分析與暫態(tài)分析）的理論、方法和技術(shù)又有了很大的發(fā)展，為此在第二版的基礎(chǔ)上作一定的補(bǔ)充和修改是很有必要的，以使該書能比較充分地反映近年來在電力系統(tǒng)故障分析方面提出的問題和取得的科研成果，適應(yīng)電力系統(tǒng)故障分析內(nèi)容的需要?！　”敬涡抻啽３至嗽瓡幕緝?nèi)容，修訂編寫在概念介紹上力求準(zhǔn)確、嚴(yán)謹(jǐn)、簡(jiǎn)明，說服力強(qiáng)；在有關(guān)理論討論分析中，力求深入淺出，既便于自學(xué)，也易于講授；在理論聯(lián)系實(shí)際方面，力爭(zhēng)從繼電保護(hù)的角度敘述電力系統(tǒng)故障時(shí)電氣量的有關(guān)特點(diǎn)及其影響因素；所舉例題，力求典型性和實(shí)用性好，概念性強(qiáng)，能結(jié)合繼電保護(hù)的有關(guān)內(nèi)容。書中標(biāo)注“*”的部分是選學(xué)及參考的內(nèi)容，教師在授課當(dāng)中可靈活掌握?！　”緯w論和第一、二、七章及附錄由劉萬順編寫，第六、八章由徐玉琴編寫，黃少鋒編寫了第三、四、五章，并對(duì)書稿進(jìn)行了詳細(xì)加工?！　〕忻汕迦A大學(xué)姜齊榮教授、華中科技大學(xué)尹項(xiàng)根教授審閱了全稿，并提出了寶貴的意見和建議，深表謝忱！　　在修訂過程中，曾得到楊奇遜院士、楊以涵教授、王祥珩教授、江世芳教授、劉沛教授、曹祥麟教授及張新國(guó)教授的熱情關(guān)心與幫助，張新國(guó)教授在第二版的修訂過程中起到了重要的作用，張海、同志將第二版書稿的大部分內(nèi)容轉(zhuǎn)換成文檔格式，還有不少兄弟院校和單位提供了資料，在此，一并致以謝意！　　由于作者水平所限，書中難免有不妥和錯(cuò)誤之處，懇請(qǐng)批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

本書為普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材。    全書共分8章，主要內(nèi)容包括故障分析的基本知識(shí)、同步電機(jī)的基本方程和對(duì)稱故障分析、電力系統(tǒng)元件的各序參數(shù)和等值電路、簡(jiǎn)單不對(duì)稱故障的分析計(jì)算、不對(duì)稱故障時(shí)系統(tǒng)中各電氣量值的分布計(jì)算、用計(jì)算機(jī)計(jì)算電力系統(tǒng)故障的方法、復(fù)故障計(jì)算和超高壓遠(yuǎn)距離輸電線的短路暫態(tài)過程。本書比較充分地反映了近年來在電力系統(tǒng)故障分析方面提出的問題和取得的科研成果，概念準(zhǔn)確、嚴(yán)謹(jǐn)、簡(jiǎn)明，內(nèi)容深入淺出。    本書可作為普通高等院校電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及自動(dòng)化專業(yè)的教材，又可作為電氣信息類其他專業(yè)高年級(jí)本科生或研究生的教學(xué)參考書，還可供從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)自動(dòng)化工作的研究人員和工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

前言第二版前言緒論第一章  故障分析的基本知識(shí)  第一節(jié)  電力系統(tǒng)各主要元件的等值電路  第二節(jié)  標(biāo)幺制  第三節(jié)  網(wǎng)絡(luò)變換及化簡(jiǎn)  第四節(jié)  由無限大功率電源供電的三相短路第二章  同步電機(jī)的基本方程和對(duì)稱故障分析  第一節(jié)  同步電機(jī)的原始方程  第二節(jié)  坐標(biāo)變換及dqO系統(tǒng)  第三節(jié)  派克戈列夫方程  第四節(jié)  同步電機(jī)的常用標(biāo)幺制  第五節(jié)  運(yùn)算電抗  第六節(jié)  同步電機(jī)三相短路暫態(tài)過程的分析  第七節(jié)  同步電機(jī)的暫態(tài)及次暫態(tài)參數(shù)  第八節(jié)  由發(fā)電機(jī)供電的三相短路實(shí)用計(jì)算  第九節(jié)  負(fù)荷影響第三章  電力系統(tǒng)元件的各序參數(shù)和等值電路  第一節(jié)  不對(duì)稱三相電路中對(duì)稱分量法的應(yīng)用  第二節(jié)  序阻抗的基本概念  第三節(jié)  發(fā)電機(jī)的等效電路與阻抗  第四節(jié)  負(fù)荷的等效電路與阻抗  第五節(jié)  變壓器的等效電路與阻抗  第六節(jié)  架空線路的等效電路與阻抗  第七節(jié)  電纜的等效電路與阻抗  第八節(jié)  架空輸電線的相序電容  第九節(jié)  電力系統(tǒng)相序網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成第四章  簡(jiǎn)單不對(duì)稱故障的分析計(jì)算  第一節(jié)  概述  第二節(jié)  橫向不對(duì)稱故障的分析計(jì)算  第三節(jié)  系統(tǒng)參數(shù)變更時(shí)不對(duì)稱短路點(diǎn)各電氣量的變化特點(diǎn)  第四節(jié)  短路點(diǎn)經(jīng)過渡阻抗短路時(shí)橫向不對(duì)稱故障的分析計(jì)算  第五節(jié)  縱向不對(duì)稱故障的分析計(jì)算  第六節(jié)  在abc系統(tǒng)中計(jì)算不對(duì)稱故障  第七節(jié)  不同接地系統(tǒng)復(fù)合序網(wǎng)的統(tǒng)一第五章  不對(duì)稱故障時(shí)系統(tǒng)中各電氣量值的分布計(jì)算  第一節(jié)  各序電氣量分布計(jì)算的基本方法及其分布規(guī)律  第二節(jié)  單側(cè)電源不對(duì)稱短路時(shí)各相電壓沿線路的分布規(guī)律  第三節(jié)  對(duì)稱分量經(jīng)變壓器后的相位變換  第四節(jié)  短路點(diǎn)有過渡電阻時(shí)電流電壓的分布及其變化規(guī)律第六章  用計(jì)算機(jī)計(jì)算電力系統(tǒng)故障的方法  第一節(jié)  概述  第二節(jié)  電力系統(tǒng)故障計(jì)算用的等值網(wǎng)絡(luò)及其節(jié)點(diǎn)方程  第三節(jié)  系統(tǒng)故障時(shí)網(wǎng)絡(luò)電氣量的計(jì)算  第四節(jié)  節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣(y)的形成  第五節(jié)  求節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣的方法  第六節(jié)  導(dǎo)納型節(jié)點(diǎn)方程的常用解法第七章  復(fù)故障計(jì)算  第一節(jié)  概述  第二節(jié)  雙口網(wǎng)絡(luò)的口參數(shù)方程  第三節(jié)  應(yīng)用雙口網(wǎng)絡(luò)理論計(jì)算雙重復(fù)故障  第四節(jié)  N重復(fù)故障計(jì)算  第五節(jié)  小電流接地系統(tǒng)中兩點(diǎn)異相接地故障計(jì)算第八章  超高壓遠(yuǎn)距離輸電線的短路暫態(tài)過程  第一節(jié)  短路暫態(tài)過程中各種暫態(tài)分量的基本分析  第二節(jié)  用運(yùn)算微積法計(jì)算三相短路暫態(tài)過程  第三節(jié)  用運(yùn)算微積法計(jì)算不對(duì)稱短路暫態(tài)過程  第四節(jié)  用狀態(tài)方程解超高壓輸電線路短路暫態(tài)過程  第五節(jié)  超高壓輸電線路故障時(shí)行波暫態(tài)過程的數(shù)值計(jì)算附錄A  計(jì)算任意時(shí)間短路電流周期分量有效值的計(jì)算曲線附錄B  迭代計(jì)算過程中修正量△u、△v的推導(dǎo)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　在電力系統(tǒng)中的不同地點(diǎn)（兩處或兩處以上）同時(shí)發(fā)生故障的情況，稱為復(fù)雜故障。這種情況又可視為多個(gè)簡(jiǎn)單不對(duì)稱故障的復(fù)合，所以又稱復(fù)故障?！　‰S著電力系統(tǒng)的發(fā)展，發(fā)生這些故障的幾率增大了。因此必須加強(qiáng)對(duì)于這些故障的分析和研究?！　∥?、研究電力系統(tǒng)暫態(tài)過程的方法　　研究電力系統(tǒng)暫態(tài)過程的方法歸納起來有兩類，一類為物理模擬法，另一類為數(shù)學(xué)模擬法。這里僅就數(shù)學(xué)模擬法中的一般問題，即計(jì)算分析的主要步驟概括地作一介紹，至于更詳細(xì)、更系統(tǒng)的論述，那是以后各章中所要討論的內(nèi)容。一般來講，可以將分析暫態(tài)過程的方法分解為三個(gè)步驟：　　第一是建立數(shù)學(xué)模型。所謂數(shù)學(xué)模型（或數(shù)學(xué)模式）即為表示電力系統(tǒng)暫態(tài)的數(shù)學(xué)方程式。要求數(shù)學(xué)模型既要簡(jiǎn)單又要合理。所謂合理就是要符合工程計(jì)算的實(shí)際要求，做到簡(jiǎn)要才能方便于解算。為此，就需要將具體的系統(tǒng)根據(jù)內(nèi)部的物理規(guī)律以及外部的影響條件加以簡(jiǎn)化或理想化，然后再將系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)表示為數(shù)學(xué)方程。一般情況下，所建立的數(shù)學(xué)方程是一組微分方程。實(shí)際上相同的系統(tǒng)暫態(tài)問題可能會(huì)用不同的數(shù)學(xué)模型表示。這樣就涉及了數(shù)學(xué)模型的設(shè)計(jì)與選擇問題，我們應(yīng)當(dāng)針對(duì)工程問題的實(shí)際要求以及所選用的計(jì)算工具，從數(shù)學(xué)模型中選擇較簡(jiǎn)單的一種來表示電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)然，采用計(jì)算機(jī)技術(shù)之后，數(shù)學(xué)模型可以更精確一些。　　第二是求解數(shù)學(xué)模型，即借助一定的計(jì)算工具和運(yùn)用適當(dāng)?shù)挠?jì)算方法去解所得的微分方程式，以確定暫態(tài)過程中各物理量的變化規(guī)律。由于電力系統(tǒng)及其暫態(tài)過程的復(fù)雜性，在進(jìn)行分析計(jì)算時(shí)借助適當(dāng)?shù)挠?jì)算工具是必要的。常用的計(jì)算工具主要有電子計(jì)算器、直流與交流計(jì)算臺(tái)（是基于用建立系統(tǒng)模型的方法進(jìn)行模擬計(jì)算的一類計(jì)算工具）、動(dòng)模和各類電力系統(tǒng)數(shù)字實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)，以及計(jì)算機(jī)等。各種計(jì)算工具都有其特點(diǎn)和適用范圍。這里需要特別提及的一點(diǎn)是，隨著電力系統(tǒng)的不斷擴(kuò)大和復(fù)雜化，對(duì)于電力系統(tǒng)暫態(tài)計(jì)算的內(nèi)容（例如超高壓線路暫態(tài)過程與行波過程的計(jì)算、電力系統(tǒng)機(jī)網(wǎng)故障暫態(tài)全過程的數(shù)字仿真，以及交直流聯(lián)合輸電系統(tǒng)暫態(tài)的研究分析等），對(duì)解題的模型、計(jì)算的速度與精度都提出了更新和更高的要求，這些要求只有應(yīng)用計(jì)算機(jī)才有可能實(shí)現(xiàn)。因此計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為電力系統(tǒng)暫態(tài)計(jì)算的強(qiáng)有力的計(jì)算工具，我們應(yīng)當(dāng)充分利用計(jì)算機(jī)的先進(jìn)性?！　〉谌沁M(jìn)行結(jié)果分析，就是將所得到的數(shù)學(xué)解答敷以物理內(nèi)容，從物理上加以討論和解釋，并判斷它是否相對(duì)地符合電力系統(tǒng)暫態(tài)的實(shí)際情況。此外，在不少情況下還需要在上述討論分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步確定工程實(shí)際中常用的一些暫態(tài)計(jì)算量，同時(shí)給出這些量的實(shí)用計(jì)算法，以便于迅速而有效地解決工程技術(shù)的實(shí)際問題?！　∈煜ど鲜霾襟E中的各項(xiàng)要點(diǎn)，明確它們之間的密切關(guān)系，對(duì)于具體地進(jìn)行電力系統(tǒng)暫態(tài)過程的分析研究是非常有益和必要的?！　×?、故障計(jì)算的基本假設(shè)　　影響電力系統(tǒng)暫態(tài)過程的因素很多，例如磁路的飽和、各種物理過程的相互影響等，若在實(shí)際計(jì)算時(shí)把這些影響因素統(tǒng)統(tǒng)予以考慮，那是十分復(fù)雜的，有時(shí)是不可能的。另外，在許多情況下，這樣做也沒有必要。因此，通常是在滿足工程要求的前提下，采取一些合理的假設(shè)，以便略去次要因素，突出主要矛盾，簡(jiǎn)化計(jì)算分析。

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