本書共分七章，分別為概述、電力系統的主要元件特性、電力系統靜態穩定、電力系統暫態穩定、電力系統暫態穩定分析的直接法、電力系統電壓穩定、電力系統頻率穩定，并包含一個附錄：穩定性分析的數學基礎。
本書的目的是幫助讀者掌握電力系統穩定的基本概念和基本分析方法，講解中既注重數學推導，也注重分析概念和公式的物理意義，并配有適當數目的例題和習題。可作為高等院校相關專業本科生教材和研究生參考書。
電力系統穩定分析的對象是系統在擾動后的動態響應過程，與通常采用代數方程形式描述的潮流和故障分析問題在思考方式和分析方法上都有本質的不同，所涉及到的物理概念和數學工具也有很大的區別。本書系統地介紹了電力系統穩定的基本概念和分析方法，初學者可以通過本書由淺入深地逐步建立電力系統穩定的基本概念，掌握穩定分析的基本思路和方法，專業人員則可以通過本書中對重要知識點的深入分析和探討進一步加深對穩定問題的理解。
閔勇，清華大學教授、博士生導師。1984年清華大學電機系本科畢業，1990年在清華大學電機系獲博士學位。曾任清華大學電機系柔性輸配電系統研究所所長、電力系統研究所所長、清華大學電氣工程學位分委員會主席、清華大學電機系系主任，現任清華大學低碳能源實驗室副主任、電力系統及發電設備安全控制和仿真國家重點實驗室副主任、國家科技部“十二五”國家科技重點專項（智能電網專項）專家組組長。主要從事電力系統動態過程分析、微電網技術、新能源接入和智能電網等方面的研究工作。在國內外期刊和會議上共發表學術論文140多篇。曾獲國家科技進步二等獎一項，省部級科技進步二等獎兩項。
第 1章概述 1
11穩定問題的提出和研究內容 1
111電力系統聯網的效益 1
112電力系統穩定問題的提出 2
113穩定研究的內容 3
12電力系統穩定的基本概念 4
121電力系統運行的穩定性 4
122電力系統穩定問題的概念和分類 5
13電力系統穩定研究的對象和方法 9
第 2章電力系統的主要元件特性 11
21同步發電機的機電特性 11
211同步發電機轉子運動方程 11
212發電機慣性時間常數 14
213發電機的電磁轉矩和功角方程 16
214轉子繞組的電磁暫態過程及方程 32
22同步發電機的阻尼特性 33
23發電機自動勵磁調節系統 35
231勵磁系統的作用 35
232主勵磁系統 36
233自動勵磁調節系統 40
24發電機自動調速系統 42
241原動機特性 42
242自動調速裝置 44
25負荷特性 48
251考慮機械暫態過程時異步電動機的動態特性 49
252考慮機電暫態過程時異步電動機的動態特性 51
253典型綜合負荷的描述形式 52
254負荷的靜態特性 53
練習題 55
第 3章電力系統靜態穩定 57
31靜態穩定的基本概念 57
32單機無窮大系統靜態穩定 57
321理想情況分析 57
322單機無窮大系統的特征根分析法 64
33調節裝置對靜態穩定的影響 70
331不連續調節勵磁對靜態穩定的影響 71
332自動連續勵磁調節對靜態穩定的影響 73
333自動調速系統對靜態穩定的影響 93
34復雜系統的靜態穩定性 95
341兩機系統的靜態穩定性分析 95
342多機系統的靜態穩定性分析 99
35負荷的靜態穩定性 103
351異步電動機的轉矩 -滑差特性分析 103
352異步電動機的無功 -電壓特性分析 104
36提高靜態穩定的措施 106
361采用先進的自動勵磁調節系統 106
362減少系統元件的電抗 106
363改善系統網絡結構和維持電壓的能力 107
練習題 108
第 4章電力系統暫態穩定 109
41暫態穩定的基本概念 109
42單機無窮大系統的暫態穩定性 111
421單機無窮大系統擾動前后的功率特性 111
422暫態穩定過程的物理過程分析 113
423等面積定則 116
424轉子運動方程的求解 121
43自動調節系統對暫態穩定性的影響 125
431自動勵磁調節系統的影響 125
432考慮勵磁調節裝置作用時的暫態穩定分析 126
433自動調速裝置的作用 127
44復雜系統暫態穩定計算 128
441求解方法 129
442系統模型 130
443算法實現 134
45提高暫態穩定性的措施 135
練習題 137
第 5章電力系統暫態穩定分析的直接法 138
51引言 138
52單機無窮大系統的直接法分析 141
521問題描述 141
522單機無窮大系統的穩定域 142
523能量函數方法 145
524能量函數法的保守性 148
53直接法在多機電力系統中的應用 152
531多機電力系統中的能量函數 152
532 PEBS方法 155
533 BCU方法 157
534穩定邊界的二次曲面近似方法 158
535其他方法 160
第 6章電力系統電壓穩定 161
61電力系統電壓穩定性的基本概念 161
62電力系統電壓穩定性的分析方法 162
621靜態電壓穩定分析的基本方法 162
622臨界功率與電壓崩潰 168
63電力系統電壓穩定性防治措施 177
第 7章電力系統頻率穩定 180
71引言 180
72電力系統頻率的基本概念 181
721傳統的信號頻率定義 181
722電力系統中的頻率概念 182
73電力系統頻率調整 184
731發電機功率頻率靜態特性 184
732負荷頻率靜態特性 185
733電力系統的頻率調整 186
74電力系統頻率動態過程分析 188
741單機模型下的頻率動態過程分析 188
742兩機系統頻率動態過程的分析 191
743多機系統頻率動態過程的分析 194
75頻率緊急控制 199
751電力系統緊急控制的概念 199
752低頻減載方案及其動作效果 200
附錄 A穩定性分析的數學基礎 205
A1常微分方程組 205
A11常微分方程組解的性質 205
A12常微分方程組的數值解法 206
A2動力系統的基本知識 208
A21自治系統與非自治系統 208
A22平衡點、不變集、極限集 209
A23非線性自治系統在平衡點處的線性化處理 210
A3穩定性的基本概念 212
A31自治系統零解的穩定性 213
A32線性系統的穩定性 214
A4非線性動力系統的穩定域理論 216
A41自治系統平衡點的分類 216
A42穩定流形、不穩定流形和穩定域 217
A43李雅普諾夫函數和能量函數 218
A44穩定域的拓撲結構 219
參考文獻 221
圖 11單電源系統 1
圖 12簡單互聯系統 1
圖 13 IEEE/CIGRE電力系統穩定問題分類 6
圖 14我國電力系統中目前使用的穩定問題分類 8
圖 21發電機 δ和 ω、ωN的關系 12
圖 22 abc坐標到 dq0坐標 16
圖 23單機無窮大系統接線圖 18
圖 24隱極機相量圖 19
圖 25 Eq恒定時隱極機的功角特性曲線 20
圖 26 Eq； 恒定時隱極機功角特性曲線 22
圖 27例 21的系統圖 22
圖 28例 21的功角特性曲線圖 24
圖 29凸極機相量圖 24
圖 210 Eq恒定時凸極發電機功角特性曲線 25
圖 211 Eq； 恒定時凸極發電機功角特性曲線 25
圖 212例 22的功角特性曲線圖 26
圖 213兩機系統示意圖 27
圖 214兩機系統功角特性 27
圖 215例 23的兩機系統接線圖 28
圖 216例 23的兩機系統的星形等值網絡 29
圖 217例 23的兩機系統的三角形等值網絡 29
圖 218例 23的兩機系統的功角特性曲線 30
圖 219帶電阻的單機無窮大系統 30
圖 220單機無窮大系統計及電阻時的功角特性 31
圖 221轉子回路磁鏈分布示意圖 32
圖 222考慮不同繞組時發電機的阻尼特性 34
圖 223汽輪發電機電磁阻尼轉矩的各分量 34
圖 224增加勵磁電流對發電機運行的影響 35
圖 225最簡單的直流勵磁機勵磁系統 36
圖 226具有副勵磁機的直流勵磁機勵磁系統 37
圖 227他勵式靜止半導體勵磁系統 37
圖 228他勵直流發電機勵磁系統 38
圖 229勵磁機的負載特性曲線 38
圖 230他勵直流勵磁機傳遞函數框圖 40
圖 231飽和特性示意圖 40
圖 232可控硅勵磁調節器原理框圖 40
圖 233可控硅勵磁調節器傳遞函數框圖 41
圖 234汽輪機結構示意圖 42
圖 235汽輪機傳遞函數框圖 43
圖 236水輪發電機示意圖 43
圖 237水錘效應示意圖 43
圖 238離心飛擺式調速器工作原理圖 44
圖 239機械液壓式調速器框圖 46
圖 240功頻電液式調速器原理圖 47
圖 241功頻電液式調速器框圖 47
圖 242異步電動機等值電路 50
圖 243異步電動機的轉矩 -滑差特性 51
圖 244暫態電勢表示的異步機等值電路 51
圖 245典型綜合負荷示意圖 52
圖 246題 22的系統圖 55
圖 247題 24的系統圖 56
圖 248題 25的系統圖 56
圖 31單機無窮大系統接線圖 58
圖 32單機無窮大系統相量圖 58
圖 33單機無窮大系統功角特性曲線 58
圖 34無阻尼時的轉子角和轉速動態過程 59
圖 35有阻尼時的轉子角動態過程 59
圖 36失穩情況下的轉子角動態過程 60
圖 37同步功率系數的變化特性 61
圖 38 Eq恒定時凸極機的功角特性曲線 61
圖 39 Eq； 恒定時發電機的功角特性曲線 61
圖 310例 31的系統圖 62
圖 311單機無窮大系統中的發電機框圖 65
圖 312考慮阻尼作用時的發電機框圖 68
圖 313不連續調節勵磁的動作情況示意圖 71
圖 314發電機相量圖 72
圖 315簡化的勵磁調節系統 74
圖 316帶勵磁調節器的發電機框圖 77
圖 317 K1、K2及 K4 ～ K6隨運行工況的變化趨勢 78
圖 318例 36的相量圖 79
圖 319 KA = KA min時系統失穩的示意圖 86
圖 320電磁轉矩 ΔTE與轉子角 Δδ的關系 86
圖 321常規勵磁系統中參數對阻尼轉矩系數 KED的影響 89
圖 322 PSS原理示意圖 91
圖 323比例式勵磁調節過程示意圖 92
圖 324不同勵磁調節方式的比較 93
圖 325帶調速器的單機無窮大系統框圖 94
圖 326兩機系統示意圖 95
圖 327兩機系統的功角特性 96
圖 328多機電力系統示意圖 99
圖 329電力系統元件接口及描述方式 103
圖 330異步電動機的轉矩 -滑差特性 104
圖 331單機帶異步電動機系統接線圖 104
圖 332單機帶異步電動機系統等值電路 104
圖 333異步電動機的無功 -電壓特性 105
圖 334串聯電容補償 107
圖 335調相機對靜態穩定性的影響 108
圖 336題 31的系統圖 108
圖 337題 32的系統圖 108
圖 338題 33的系統圖 108
圖 41單機無窮大系統及其等值電路 112
圖 42功率特性曲線和運行點的變化 114
圖 43穩定情況下的振蕩過程 115
圖 44發電機運行點的轉移過程 115
圖 45故障切除時間太長的情形 115
圖 46失穩情況下的振蕩過程 116
圖 47單機無窮大系統考慮重合閘時的面積圖形 118
圖 48例 41的系統圖 119
圖 49例 41的等值電路 120
圖 410分段計算法示意圖 122
圖 411分段計算法中操作的處理 124
圖 412擾動發生后發電機運行點的轉移 125
圖 413擾動發生后發電機運行點的轉移 (多次振蕩) 126
圖 414勵磁調節器簡化框圖 127
圖 415快關汽門提高系統暫態穩定性的作用 128
圖 416暫態穩定計算中的系統模型示意圖 130
圖 417暫態穩定計算的簡化程序框圖 135
圖 418題 41的系統圖 137
圖 419題 42的系統圖 137
圖 420題 43的系統圖 137
圖 51穩定邊界組成示意圖 143
圖 52單機無窮大系統的實際穩定域 (小阻尼系數時) 144
圖 53單機無窮大系統的實際穩定域 (大阻尼系數時) 144
圖 54穩定域、穩定軌線和不穩定軌線 144
圖 55單機無窮大系統中的勢能函數 U(δ) 147
圖 56單機無窮大系統能量函數的三維圖 147
圖 57沿故障中和故障后軌線計算的能量函數 148
圖 58真實穩定域和估計穩定域 148
圖 59 V˙L(x)《 0的說明圖 149
圖 510基于 LaSalle不變集原理得到的穩定域估計 149
圖 511軌線的出點和決定臨界能量的 UEP不在同一個方向的情況 150
圖 512采用主導 UEP決定臨界能量 151
圖 513二階梯度系統中的 U(δ)函數的等勢面 156
圖 61單電源帶負荷系統模型 163
圖 62剛性負荷的 (Pn,Qn)圖 164
圖 63剛性負荷時系統平衡點的分布區域 164
圖 64各種負荷特性對應的系統平衡點區域分布情況 165
圖 65等效可變導納負荷的系統模型 166
圖 66單機經線路帶負荷系統 166
圖 67系統的無功電壓特性曲線 166
圖 68系統無功電壓特性曲線與負荷無功電壓特性曲線 167
圖 69系統無功電壓特性與負荷無功電壓特性的相對位置 169
圖 610電壓崩潰案例 (Nago，1975) 170
圖 611例 61的系統接線及其等值電路 171
圖 612例 61的負荷無功電壓特性與系統無功電壓特性 173
圖 613例 62的系統接線及其等值電路圖 173
圖 614例 62的電壓特性曲線 174
圖 615負荷的有功電壓特性曲線與系統無功電壓特性曲線 175
圖 616負荷電導不變，電納增加時負荷無功電壓特性曲線與系統無功電壓特性曲線 176
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