《無功功率與電力系統(tǒng)運(yùn)行(第三版)》主要介紹電力系統(tǒng)無功功率對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的影響。全書共分為10章加以闡述,分別為電力系統(tǒng)無功功率;無功功率與電壓運(yùn)行管理;無功功率與電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行;電力系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型;無功功率與靜態(tài)電壓穩(wěn)定性;無功功率與系統(tǒng)靜態(tài)功角穩(wěn)定性;無功功率與系統(tǒng)暫態(tài)功角穩(wěn)定性;無功功率與動(dòng)態(tài)電壓穩(wěn)定性;無功功率與電力系統(tǒng)低頻振蕩和廣域測量系統(tǒng)在電網(wǎng)安全運(yùn)行中的應(yīng)用。
電力工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè),電網(wǎng)企業(yè)擔(dān)負(fù)著資源優(yōu)化配置、保障國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和促進(jìn)人民生活水平提高的重要經(jīng)濟(jì)責(zé)任和社會(huì)責(zé)任。我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展推動(dòng)了電網(wǎng)與電網(wǎng)企業(yè)的蓬勃發(fā)展,當(dāng)今的電力工業(yè)已成為世界上自動(dòng)化水平最高的工業(yè)之一。
從電力系統(tǒng)誕生的那一天開始,人們用電形式主要表現(xiàn)為對(duì)有功功率的消耗,因此人們主要關(guān)注有功功率的研究,并取得了矚目的成績。但對(duì)無功功率的研究卻起步較晚。電力工業(yè)起步的同時(shí),人們僅關(guān)注無功功率與電力系統(tǒng)電壓運(yùn)行的關(guān)系;直至20世紀(jì)60年代,人們才開始研究無功功率與電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)系;至20世紀(jì)70年代,世界上一些國家發(fā)生了電壓崩潰事故,造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響,人們才開始研究無功功率與電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定的關(guān)系。然而事實(shí)上,無功功率不僅對(duì)電力系統(tǒng)的電壓質(zhì)量、電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和電壓穩(wěn)定具有重要影響,還對(duì)電力系統(tǒng)的靜態(tài)功角穩(wěn)定和暫態(tài)功角穩(wěn)定具有重要的影響。
本書總結(jié)了國內(nèi)外比較新的的研究進(jìn)展,系統(tǒng)地論述了無功功率與電力系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)系。內(nèi)容主要包括無功功率與電壓運(yùn)行管理;無功功率與電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行;無功功率與電力系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定;無功功率與電力系統(tǒng)靜態(tài)功角穩(wěn)定;無功功率與電力系統(tǒng)暫態(tài)功角穩(wěn)定和無功功率與電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)電壓穩(wěn)定性;此外本書還對(duì)目前電力系統(tǒng)的三項(xiàng)前沿技術(shù)之一——廣域測量技術(shù)在國內(nèi)電力系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了介紹。
本書作者是一位從事電網(wǎng)企業(yè)一線工作的年青學(xué)者,既有博學(xué)的理論知識(shí),又有具體的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。相信本書的出版能對(duì)無功功率與電力系統(tǒng)運(yùn)行的研究做出有益的探索,并能夠?yàn)殡娋W(wǎng)運(yùn)行的專業(yè)技術(shù)人員和從事電力系統(tǒng)相關(guān)研究人員提供一定的指導(dǎo)。
電力系統(tǒng)無功功率是電力系統(tǒng)能量的兩種表現(xiàn)形式之一,雖然無功功率不消耗功率,但無功功率是用來建立和維持磁場,完成電磁能量的相互轉(zhuǎn)換,從而完成電力系統(tǒng)能量傳輸?shù)谋匾獥l件。長期以來,人們根據(jù)電力系統(tǒng)的特性,一般將無功功率與電力系統(tǒng)電壓特性和電壓穩(wěn)定聯(lián)系在一起。事實(shí)上,無功功率還對(duì)電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和功角穩(wěn)定具有重要影響。深入研究無功功率對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的影響具有重要的意義。
《無功功率與電力系統(tǒng)運(yùn)行》自2009年4月第1版出版以來,于2012年2月第二版再次出版,一直受到讀者的喜愛。為了更好地適應(yīng)讀者的需求,在第二版的基礎(chǔ)上進(jìn)行了修訂和完善。根據(jù)現(xiàn)代AVC的發(fā)展,更新了基于多智能體的無功電壓控制技術(shù)相關(guān)內(nèi)容;修改完善了廣域測量系統(tǒng)在電網(wǎng)運(yùn)行控制中的應(yīng)用相關(guān)內(nèi)容。全書仍然包括十章內(nèi)容,分別為電力系統(tǒng)無功功率;無功功率與電壓運(yùn)行管理;無功功率與電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行;電力系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型;無功功率與電力系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定;無功功率與電力系統(tǒng)靜態(tài)功角穩(wěn)定;無功功率與電力系統(tǒng)暫態(tài)功角穩(wěn)定;無功功率與電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)電壓穩(wěn)定;無功功率與電力系統(tǒng)低頻振蕩和廣域測量系統(tǒng)在電網(wǎng)運(yùn)行控制中的應(yīng)用。
本書在闡述過程中,兼顧了理論和實(shí)踐,在數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)過程中,闡述了其揭示的物理意義,使讀者易于理解。本書是在作者多年來對(duì)無功功率和電力系統(tǒng)運(yùn)行的研究成果基礎(chǔ)上撰寫而成的,同時(shí)吸收借鑒了國內(nèi)外近些年有關(guān)電力系統(tǒng)無功功率和電力系統(tǒng)運(yùn)行的電力科研工作者比較新的研究成果,在此表示感謝!
本書內(nèi)容豐富,可供電氣工程、電力系統(tǒng)運(yùn)行管理人員及相關(guān)技術(shù)人員參考,同時(shí)可以作為電氣工程專業(yè)和電力系統(tǒng)專業(yè)研究生和本科生的參考資料,也可作為電力工程專業(yè)教師的參考書。
本書撰寫過程中,國家電網(wǎng)公司運(yùn)行專業(yè)領(lǐng)軍人才李端超高級(jí)工程師、西門子(中國)有限公司南京分公司張雅瓊高級(jí)工程師、國家電網(wǎng)公司規(guī)劃專業(yè)領(lǐng)軍人才張鵬飛博士、河海大學(xué)潘學(xué)萍教授、安徽電力調(diào)度控制中心董瑞高級(jí)工程師為本書提供了無私的支持和幫助,本書吸收了他們研究的部分成果;汪永華教授為本書提出了很多有益的建議;此外國網(wǎng)電力科學(xué)研究院徐偉博士、劉強(qiáng)博士,安徽電力調(diào)度控制中心丁超高級(jí)工程師也參加了本書的編寫工作和校正工作,在此表示衷心感謝。
由于編者水平有限,因此本書不完善、不正確的地方在所難免,如有缺點(diǎn)和不足之處,敬請(qǐng)讀者見諒,并懇請(qǐng)讀者給予批評(píng)指正。
編者2015年6月序
前言
第1章電力系統(tǒng)無功功率1
1.1無功功率的基本概念1
1.2無功功率對(duì)電力系統(tǒng)的影響2
1.3正弦電路的無功功率理論3
1.4電力系統(tǒng)無功電源9
1.5電力系統(tǒng)的無功負(fù)荷25
1.6無功功率平衡31
參考文獻(xiàn)32
第2章無功功率與電壓運(yùn)行管理33
2.1電力系統(tǒng)無功功率傳輸33
2.2電力系統(tǒng)無功電壓管理35
2.3電網(wǎng)無功電壓標(biāo)準(zhǔn)40
2.4發(fā)電機(jī)無功電壓調(diào)整43
2.5調(diào)整變壓器變比調(diào)壓44
2.6采用無功補(bǔ)償設(shè)備調(diào)壓47
2.7組合調(diào)壓49
2.8基于多智能體協(xié)調(diào)的電網(wǎng)無功電壓的自動(dòng)控制50
參考文獻(xiàn)70
第3章無功功率與電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行71
3.1電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行71
3.2電力系統(tǒng)中無功功率的比較好的分布73
3.3開式網(wǎng)無功負(fù)荷的比較好的補(bǔ)償容量及約束補(bǔ)償容量76
3.4電力系統(tǒng)無功功率優(yōu)化——閉式網(wǎng)82
3.5電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行理論的融合與發(fā)展89
3.6等耗量微增率與電力市場統(tǒng)一邊際電價(jià)的聯(lián)系93
參考文獻(xiàn)96
第4章電力系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型97
4.1概述97
4.2同步發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型98
4.3發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)模型104
4.4原動(dòng)機(jī)模型112
4.5負(fù)荷模型116
4.6電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型121
參考文獻(xiàn)122
第5章無功功率與靜態(tài)電壓穩(wěn)定性123
5.1概述123
5.2電力系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定125
5.3靜態(tài)電壓穩(wěn)定分析方法(PU曲線分析)128
5.4電壓穩(wěn)定性(UQ曲線分析)130
5.5潮流多解法132
5.6連續(xù)潮流法140
5.7奇異值分析145
5.8靈敏度分析法147
5.9靜態(tài)電壓穩(wěn)定控制150
參考文獻(xiàn)152
第6章無功功率與系統(tǒng)靜態(tài)功角穩(wěn)定性154
6.1電力系統(tǒng)靜態(tài)功角穩(wěn)定性154
6.2發(fā)電機(jī)無功功率對(duì)系統(tǒng)靜態(tài)功角穩(wěn)定性的影響分析156
6.3無功補(bǔ)償設(shè)備對(duì)系統(tǒng)靜態(tài)功角穩(wěn)定性的影響分析160
6.4靜態(tài)電壓穩(wěn)定與靜態(tài)功角穩(wěn)定的判據(jù)比較分析164
參考文獻(xiàn)171
第7章無功功率與系統(tǒng)暫態(tài)功角穩(wěn)定性172
7.1電力系統(tǒng)暫態(tài)功角穩(wěn)定性172
7.2暫態(tài)功角穩(wěn)定分析方法174
7.3暫態(tài)功角穩(wěn)定理論證明——等面積法則175
7.4暫態(tài)功角穩(wěn)定分析方法——擴(kuò)展等面積法則179
7.5發(fā)電機(jī)無功功率對(duì)暫態(tài)功角穩(wěn)定性的影響分析——基于等面積法則證明183
7.6發(fā)電機(jī)無功功率對(duì)暫態(tài)功角穩(wěn)定性的影響分析——基于EEAC理論證明187
7.7無功補(bǔ)償設(shè)備對(duì)暫態(tài)功角穩(wěn)定性的影響分析191
參考文獻(xiàn)194
第8章無功功率與動(dòng)態(tài)電壓穩(wěn)定性196
8.1概述196
8.2電力系統(tǒng)暫態(tài)電壓穩(wěn)定的時(shí)域仿真198
8.3電力系統(tǒng)暫態(tài)電壓穩(wěn)定199
8.4中長期電壓穩(wěn)定202
8.5暫態(tài)電壓穩(wěn)定控制203
參考文獻(xiàn)209
第9章無功功率與電力系統(tǒng)低頻振蕩211
9.1概述211
9.2電力系統(tǒng)低頻振蕩機(jī)理212
9.3電力系統(tǒng)低頻振蕩分析方法214
9.4無功功率對(duì)電力系統(tǒng)低頻振蕩的影響分析224
參考文獻(xiàn)228
第10章廣域測量系統(tǒng)在電網(wǎng)安全運(yùn)行中的應(yīng)用229
10.1電網(wǎng)廣域測量系統(tǒng)229
10.2廣域測量系統(tǒng)在靜態(tài)穩(wěn)定在線計(jì)算分析及控制中的應(yīng)用234
10.3廣域測量系統(tǒng)在暫態(tài)穩(wěn)定在線計(jì)算分析及控制中的應(yīng)用238
10.4廣域測量系統(tǒng)在低頻振蕩在線計(jì)算分析及控制中的應(yīng)用243
參考文獻(xiàn)246