本書為全國電力行業十四五規劃教材,新型電力系統系列教材。
本書系統地敘述了電力系統各元件的動態模型、穩定性的機理和控制措施。
全書內容共17章。第1章介紹了電力系統的基本結構和動態特性;第2章闡述了電力系統穩定性的概念與分
類;第3~9章介紹電力系統動態分析中常用元件的數學模型,包括同步發電機組動態數學模型、新能源發電單元
模型、新能源場站動態等值模型、交流網絡元件模型、柔性交流輸電裝備模型、高壓直流輸電系統模型、負荷模
型;第10~17章闡述了電力系統功角穩定性,次同步振蕩與軸系扭振,新型電力系統次/超同步振蕩,新型電力
系統同步穩定性、電壓穩定性、頻率穩定性,電力系統失步解列控制。本書力求突出電力系統穩定性問題的物理
本質,對新能源并網系統新型穩定形態和電力系統各類穩定問題的分析與控制進行了充分論述。
第1章 電力系統的基本結構和動態特性
1.1 電力系統的發展歷史
1.2 電力系統的基本結構
1.3 電力系統的動態特性
第2章 電力系統穩定性的概念與分類
2.1 基本概念和定義
2.2 穩定性的分類
2.2.1 角度穩定性
2.2.2 電壓穩定性
2.2.3 頻率穩定性
2.3 本章小結
第3章 同步發電機組動態數學模型
3.1 引言
3.2 同步發電機模型
3.2.1 同步發電機的基本方程
3.2.2 功率、力矩及轉子運動方程
3.3 勵磁系統模型
3.3.1 勵磁系統動態模型
3.3.2 電力系統穩定器模型
3.4 原動機及調速系統模型
3.4.1 原動機模型
3.4.2 調速系統模型
3.4.3 超速保護控制模型
3.5 本章小結
第4章 新能源發電單元模型
4.1 引言
4.2 雙饋風電機組模型
4.3 直驅風電機組模型
4.4 光伏發電單元模型
4.5 本章小結
第5章 新能源場站動態等值模型
5.1 引言
5.2 風電機組分群算法
5.3 群內等值參數辨識方法
5.3.1 基于參數辨識的控制器參數等值方法
5.3.2 風電場其他參數等值方法
5.3.3 風電場動態等值步驟
5.4 本章小結
第6章 交流網絡元件模型
6.1 引言
6.2 交流線路準穩態模型
6.2.1 abc相坐標準穩態模型
6.2.2 xy同步坐標實數域準穩態模型
6.3 交流線路電磁暫態模型
6.3.1 abc相坐標電磁暫態模型
6.3.2 dq旋轉坐標電磁暫態模型
6.3.3 xy同步坐標電磁暫態模型
6.4 變壓器準穩態模型
6.5 變壓器電磁暫態模型
6.5.1 abc相坐標電磁暫態模型
6.5.2 xy同步坐標電磁暫態模型
6.6 本章小結
第7章 柔性交流輸電裝備模型
7.1 引言
7.2 靜止無功補償器模型
7.2.1 SVC簡介
7.2.2 SVC工作原理與數學模型
7.3 靜止同步補償器模型
7.3.1 STATCOM簡介
7.3.2 STATCOM工作原理與數學模型
7.4 靜止同步串聯補償器模型
7.4.1 SSSC簡介
7.4.2 SSSC工作原理與數學模型
7.5 晶閘管控制串聯電容器模型
7.5.1 TCSC簡介
7.5.2 TCSC工作原理與數學模型
7.6 統一潮流控制器模型
7.6.1 UPFC簡介
7.6.2 UPFC工作原理與數學模型
7.7 本章小結
第8章 高壓直流輸電系統模型
8.1 引言
8.2 常規直流輸電模型
8.2.1 LCC-HVDC系統的動態模型
8.2.2 換流器模型
8.2.3 交直流系統模型
8.2.4 控制系統模型
8.3 柔性直流輸電模型
8.3.1 兩電平VSC-HVDC系統的動態模型
8.3.2 MMC-HVDC系統的動態模型
8.4 本章小結
第9章 負荷模型
9.1 引言
9.2 負荷靜態模型
9.2.1 多項式模型
9.2.2 冪函數模型
9.3 負荷動態模型
9.3.1 機理式負荷動態模型
9.3.2 非機理式負荷動態模型
9.4 綜合負荷模型
9.4.1 感應電動機并聯恒阻抗模型
9.4.2 感應電動機并聯ZIP模型
9.4.3 考慮配電網支路的綜合負荷模型
9.4.4 綜合負荷模型參數獲取方法
9.5 本章小結
第10章 電力系統小干擾功角穩定性分析與控制
10.1 引言
10.2 動態系統穩定性的基本概念
10.2.1 狀態的概念
10.2.2 平衡點
10.2.3 動態系統的穩定性
10.3 李雅普諾夫第一法
10.4 系統方程的線性化
10.5 狀態矩陣的特征行為
10.5.1 模態矩陣
10.5.2 動態系統的自由運動
10.5.3 模態、靈敏度和參與因子
10.5.4 可控性與可觀測性
10.6 單機無窮大系統小干擾功角穩定性分析
10.7 多機系統小干擾功角穩定性分析
10.7.1 網絡方程
10.7.2 全系統的線性化微分方程組
10.7.3 小擾動穩定性分析的步驟
10.8 電力系統強迫振蕩
10.8.1 單機無限大系統強迫振蕩
10.8.2 多機系統強迫振蕩
10.9 提升小干擾功角穩定性的控制措施
10.9.1 自由振蕩的控制措施
10.9.2 強迫振蕩的控制措施
10.10 本章小結
第11章 電力系統大干擾功角穩定性分析與控制
11.1 引言
11.2 大干擾功角穩定性基本概念
11.3 大干擾功角穩定性分析方法
11.3.1 時域仿真法
11.3.2 直接法
11.4 單機無窮大系統大干擾功角穩定性分析
11.4.1 基于等面積準則的單機無窮大系統暫態穩定分析
11.4.2 基于暫態能量函數的單機無窮大系統暫態穩定分析
11.4.3 等面積準則和能量函數的一致性分析
11.5 復雜多機系統大干擾功角穩定性分析
11.5.1 基于擴展等面積準則的多機系統暫態穩定分析
11.5.2 基于暫態能量函數法的多機系統暫態穩定分析
11.5.3 基于時域仿真法的多機系統暫態穩定分析
11.6 大干擾功角穩定控制方法
11.6.1 快關汽門控制
11.6.2 制動電阻控制
11.6.3 切機控制
11.7 本章小結
第12章 電力系統次同步振蕩與軸系扭振
12.1 引言
12.2 汽輪發電機組軸系扭振特性
12.3 次同步振蕩分析方法
12.3.1 頻率掃描法
12.3.2 復轉矩系數法
12.3.3 特征值法
12.3.4 機組作用系數法
12.3.5 時域仿真法
12.4 串補輸電引起的次同步諧振
12.4.1 感應發電機效應
12.4.2 機電扭振相互作用
12.4.3 暫態力矩放大作用
12.5 裝置引起的次同步振蕩
12.5.1 高壓直流輸電引發的次同步振蕩
12.5.2 電力系統穩定器引發的次同步振蕩
12.6 電網投切引起的軸系扭振
12.6.1 穩態投切
12.6.2 連續電網投切
12.7 次同步振蕩的控制措施
12.7.1 增設濾波器
12.7.2 避開諧振點
12.7.3 提高系統阻尼
12.8 本章小結
第13章 新型電力系統次/超同步振蕩分析與控制
13.1 引言
13.2 新型電力系統次/超同步振蕩分析方法
13.2.1 諧波響應分析法
13.2.2 阻抗分析法
13.2.3 基于蓋爾原理的穩定性分析方法
13.2.4 基于描述函數-廣義奈奎斯特判據的分析方法
13.3 風電場并網系統次/超同步振蕩算例分析
13.3.1 風電并網系統次同步振蕩頻率及影響因素分析
13.3.2 基于諧波響應法的次/超同步振蕩分析
13.3.3 基于蓋爾原理的次同步振蕩分析
13.3.4 基于描述函數廣義奈氏判據的次同步振蕩分析
13.4 光伏并網系統次同步振蕩算例分析
13.4.1 光伏并網系統拓撲結構
13.4.2 光伏并網系統次同步振蕩分析
13.5 新型電力系統次/超同步振蕩的控制
13.5.1 次/超同步振蕩的機組側控制
13.5.2 次/超同步振蕩的電網側控制
13.6 本章小結
第14章 變流器并網系統大擾動同步穩定性分析
14.1 引言
14.2 同步穩定性的基本概念
14.2.1 含變流器系統同步穩定問題的提出
14.2.2 含變流器系統廣義同步穩定性定義
14.2.3 含變流器系統同步失穩類型
14.3 跟網型變流器并網系統大擾動同步穩定性分析
14.3.1 跟網型變流器的同步機制
14.3.2 跟網型變流器閉環反饋回路與數學模型
14.3.3 跟網型變流器靜態同步穩定性分析
14.3.4 跟網型變流器大擾動同步穩定性分析
14.4 構網型變流器并網系統同步穩定性分析
14.4.1 構網型變流器的同步機制
14.4.2 構網型變流器閉環反饋回路與數學模型
14.4.3 構網型變流器靜態同步穩定性分析
14.4.4 構網型變流器大擾動同步穩定性分析
14.5 本章小結
第15章 電壓穩定性分析與控制
15.1 引言
15.2 電壓穩定性的基本概念
15.3 電壓穩定性分析方法
15.4 電壓穩定控制措施
15.4.1 提升電壓穩定性措施
15.4.2 實時穩定控制
15.4.3 低壓減負荷控制
15.5 本章小結
第16章 頻率穩定性分析與控制
16.1 引言
16.2 電力系統頻率特性分析
16.2.1 傳統發電機組頻率特性
16.2.2 新能源機組頻率特性
16.3 電力系統頻率穩定控制
16.3.1 低頻減載
16.3.2 高頻切機
16.4 頻率穩定分析控制方法展望
16.5 本章小結
第17章 電力系統失步解列控制
17.1 引言
17.2 失步的概念
17.3 失步解列判據及解列斷面的選擇
17.3.1 基于相位角的失步解列判據
17.3.2 基于視在阻抗角的失步解列判據
17.3.3 基于ucos軌跡的失步解列判據
17.3.4 其他失步解列判據
17.4 失步解列裝置的協調配合
17.5 失步解列控制系統
17.6 本章小結
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