高等电力网络分析（第2版）

　　基础篇 电力网络分析基本原理
　　第1章 电力网络分析的一般方法2
　　1.1 网络分析概述2
　　1.1.1 网络的概念2
　　1.1.2 电力网络分析的主要步骤3
　　1.2 网络的拓扑约束5
　　1.2.1 图的概念和一些基本定义5
　　1.2.2 网络分析中常用的关联矩阵6
　　1.2.3 关联矩阵A， B， Q之间的关系9
　　1.2.4 网络拓扑约束——基尔霍夫定律的表达10
　　1.2.5 道路-支路关联矩阵12
　　1.3 电力网络支路特性的约束14
　　1.3.1 一般支路及其退化14
　　1.3.2 网络支路方程和原始阻抗(导纳)矩阵15
　　1.4 网络方程——网络的数学模型15
　　1.4.1 节点网络方程16
　　1.4.2 回路网络方程17
　　1.4.3 割集网络方程17
　　1.4.4 基于道路的回路网络方程18
　　1.5 关联矢量与支路的数学描述19
　　1.5.1 关联矢量和一般无源支路的数学描述19
　　1.5.2 广义关联矢量和变压器/移相器支路的数学描述20
　　1.6 小结22
　　习题22
　　第2章 电力系统网络矩阵24
　　2.1 节点导纳矩阵24
　　2.1.1 节点导纳矩阵的性质及物理意义24
　　2.1.2 节点导纳矩阵的建立27
　　2.1.3 节点导纳矩阵的修改32
　　2.2 节点阻抗矩阵35
　　2.2.1 节点阻抗矩阵的性质及物理意义35
　　2.2.2 用支路追加法建立节点阻抗矩阵37
　　2.2.3 连续回代法形成节点阻抗矩阵44
　　2.2.4 基于连续回代法的稀疏阻抗矩阵法47
　　2.2.5 网络变更时节点阻抗矩阵的修正49
　　2.3 节点导纳矩阵和节点阻抗矩阵之间的关系50
　　2.4 节点法和回路法之间的关系51
　　2.5 小结54
　　习题55
　　第3章 电力网络计算中的稀疏技术58
　　3.1 概述58
　　3.2 稀疏技术59
　　3.2.1 稀疏矢量和稀疏矩阵的存储59
　　3.2.2 稀疏矩阵的因子分解62
　　3.2.3 利用稀疏矩阵因子表求解稀疏线性代数方程组64
　　3.3 稀疏矩阵技术的图论描述69
　　3.3.1 基本定义和术语69
　　3.3.2 因子分解过程的图论描述71
　　3.3.3 前代回代过程的图论描述75
　　3.3.4 不对称稀疏矩阵的处理78
　　3.3.5 计算代价的分析79
　　3.4 稀疏矢量法80
　　3.4.1 有关稀疏矢量法的几个定义80
　　3.4.2 稀疏矢量法中的几个性质和定理81
　　3.4.3 道路集的形成83
　　3.4.4 计算代价的分析84
　　3.5 节点优化编号84
　　3.5.1 稀疏矩阵中节点优化编号方法84
　　3.5.2 提高稀疏矢量法计算效率的节点优化编号方法85
　　3.6 小结86
　　习题87
　　第4章 网络方程的修正解法89
　　4.1 补偿法网络方程的修正解89
　　4.1.1 矩阵求逆辅助定理89
　　4.1.2 补偿法网络方程的修正计算89
　　4.1.3 补偿法在电网计算中的应用92
　　4.1.4 补偿法的物理解释94
　　4.2 因子表的修正算法98
　　4.2.1 因子表的秩1修正算法98
　　4.2.2 系数矩阵阶次变化时因子表的修正104
　　4.2.3 因子表的局部再分解109
　　4.2.4 块稀疏矩阵的因子表修正算法112
　　4.3 小结113
　　习题113
　　第5章 网络变换、化简和等值115
　　5.1 星形接法变成网形接法以及负荷移置115
　　5.2 网络化简117
　　5.2.1 用导纳矩阵表示的形式118
　　5.2.2 用阻抗矩阵表示的形式118
　　5.2.3 网络的自适应化简119
　　5.3 电力系统外部网络的静态等值123
　　5.3.1 外部网络静态等值的原理123
　　5.3.2 外部网络静态等值的实用化124
　　5.4 诺顿等值、戴维南等值及其推广127
　　5.4.1 诺顿等值和戴维南等值127
　　5.4.2 网络变化时等值参数的修正133
　　5.5 小结135
　　习题136
　　第6章 大规模电力网络的分块计算139
　　6.1 网络的分块解法139
　　6.1.1 节点分裂法139
　　6.1.2 支路切割法144
　　6.1.3 统一的网络分块解法151
　　6.2 大规模电网的分解协调计算和并行计算155
　　6.2.1 网络分块解法的并行计算特性分析155
　　6.3 广义支路切割法的一般形式158
　　6.3.1 一般形式广义支路切割法的列式158
　　6.3.2 讨论几种情况161
　　6.3.3 并行算法的实现163
　　6.4 大规模电网分块计算的实际应用166
　　6.5 小结167
　　习题168
　　应用篇 潮流计算与故障分析
　　第7章 潮流计算的数学模型及基本解法172
　　7.1 潮流计算问题的数学模型173
　　7.1.1 潮流方程173
　　7.1.2 潮流方程的讨论和节点类型的划分174
　　7.2 以高斯迭代法为基础的潮流计算方法176
　　7.2.1 高斯迭代法176
　　7.2.2 关于高斯法的讨论177
　　7.3 牛顿-拉夫逊法潮流计算180
　　7.3.1 牛顿-拉夫逊法的一般描述180
　　7.3.2 直角坐标的牛顿-拉夫逊法181
　　7.3.3 极坐标的牛顿-拉夫逊法181
　　7.3.4 雅可比矩阵的讨论182
　　7.4 小结187
　　习题188
　　第8章 潮流方程的特殊解法191
　　8.1 直流潮流191
　　8.1.1 直流潮流算法列式191
　　8.1.2 直流潮流的理论基础192
　　8.2 潮流计算的快速分解法194
　　8.2.1 快速分解法的修正方程及迭代格式194
　　8.2.2 快速分解法的理论基础195
　　8.2.3 快速分解法的计算流程199
　　8.3 潮流计算中的灵敏度分析和分布因子202
　　8.3.1 灵敏度分析的基本方法202
　　8.3.2 潮流灵敏度矩阵204
　　8.3.3 分布因子208
　　8.4 小结217
　　习题218
　　第9章 潮流计算中的特殊问题220
　　9.1 负荷的电压静态特性220
　　9.2 节点类型的相互转换和多Vθ节点问题221
　　9.2.1 PV节点转换成PQ节点221
　　9.2.2 PQ节点转换成PV节点224
　　9.2.3 多Vθ节点时的潮流计算225
　　9.3 中枢点电压及联络线功率的控制227
　　9.3.1 中枢点电压的控制227
　　9.3.2 联络线功率的控制229
　　9.4 潮流方程解的存在性、多值性以及病态潮流解法230
　　9.4.1 潮流方程解的存在性和多值性230
　　9.4.2 病态潮流及其解法231
　　9.5 潮流方程中的二次型232
　　9.6 连续潮流计算234
　　9.6.1 连续潮流计算的基本原理234
　　9.6.2 连续潮流计算的主要技术235
　　9.7 小结237
　　习题238
　　第10章 潮流计算问题的扩展241
　　10.1 概述241
　　10.1.1 变量的划分242
　　10.1.2 潮流方程242
　　10.1.3 约束方程243
　　10.2 潮流计算问题的扩展245
　　10.2.1 常规潮流245
　　10.2.2 约束潮流245
　　10.2.3 动态潮流246
　　10.2.4 随机潮流248
　　10.2.5 最优潮流250
　　10.2.6 开断潮流251
　　10.3 最优潮流及其求解方法252
　　10.3.1 最优潮流算法的分类252
　　10.3.2 简化梯度法最优潮流254
　　10.3.3 牛顿法最优潮流259
　　10.3.4 有功无功交叉逼近最优潮流算法260
　　10.3.5 基于内点法的最优潮流算法262
　　10.3.6 关于最优潮流的经济目标函数264
　　10.4 开断潮流及其求解方法265
　　10.4.1 补偿法支路开断时的潮流计算265
　　10.4.2 发电机开断的潮流计算267
　　10.5 潮流跟踪算法268
　　10.5.1 电力市场环境下的潮流跟踪问题268
　　10.5.2 比例分配原则269
　　10.5.3 潮流跟踪算法269
　　10.5.4 无环流网络的节点排序274
　　10.6 小结275
　　习题275
　　第11章 对称分量法和相序网络277
　　11.1 对称分量法277
　　11.1.1 三相对称元件的单相模型表示277
　　11.1.2 故障系统分析的对称分量法280
　　11.1.3 相分量法和对称分量法的比较283
　　11.2 电力系统元件的序参数和序网284
　　11.2.1 同步发电机和负荷的序参数284
　　11.2.2 输电线元件的序参数285
　　11.2.3 变压器元件的序参数287
　　11.2.4 电力系统的零序网络及零序节点导纳矩阵293
　　11.3 故障电路的对称分量模型294
　　11.3.1 横向故障电路的相分量模型296
　　11.3.2 横向故障电路的序分量模型296
　　11.3.3 纵向故障电路的相分量和序分量模型298
　　11.4 小结299
　　习题300
　　第12章 电力系统故障分析的计算机方法301
　　12.1 电力系统故障分析常规方法的原理301
　　12.1.1 将电网等值到故障端口计算故障电流301
　　12.1.2 应用对称分量法时的表现形式304
　　12.1.3 故障分析常规方法的讨论306
　　12.2 规范化的计算机故障分析计算方法310
　　12.2.1 基本思想311
　　12.2.2 一条输电线元件发生短路故障的情况311
　　12.2.3 一条输电线元件发生短路加线路跳开故障时的分析315
　　12.2.4 故障影响一组元件的情况316
　　12.3 小结317
　　习题318
　　附录A 分块矩阵求逆与矩阵求逆引理321
　　A1 分块矩阵求逆公式321
　　A2 矩阵求逆引理的证明322
　　附录B IEEE 14母线和30母线标准试验系统数据323
　　参考文献329

　　张伯明，山西霍县人，1948年出生。1985年在清华大学电机工程系获博士学位，并留校任教，1990年晋升为副教授，1993年晋升为教授，1994年为博士生指导教师。1987-l988年在英国Strathclyde大学做访问学者，1994年在瑞士联邦工业大学做访问科学家。长期从事电力系统分析和电网调度自动化的教学和科研工作，在电网控制中心能量管理系统等领域取得多项达到国际先进水平的科研成果。曾于1990年在东北电网率先实现实时状态估计等EMS高级应用软件，之后将他领导开发的EMS/DTS一体化系统在全国60多个电网推广应用。近期又成功开发电网在线安全稳定分析、预警和决策支持系统等新应用，并投入电网实际运行。新近提出三维协调的新一代电网能量管理系统，解决了其中的关键技术问题并完成了示范工程。发表论文200多篇。曾获国家级科技进步二等奖1项，省部级科技进步一等奖2项，光华科技基金一等奖1项。曾被国家教育委员会和国务院学位委员会表彰为“在工作中做出突出贡献的中国博士学位获得者”。现任IEEE和CSEE高级会员，CIGRE中国国家委员会执委，国际控制中心学术论坛执委。

　　本书系统地介绍电力系统网络分析的计算机计算方法的基本原理和实现技术。
　　全书共2篇12章。基础篇共6章，介绍电力网络分析的基本原理，包括电力网络分析的一般方法，电力系统网络矩阵，电力网络计算中的稀疏技术，网络方程的修正解法，网络变换、化简和等值，大规模电力网络的分块计算。应用篇共6章，介绍电力系统网络分析中的潮流计算和故障分析，包括潮流计算的数学模型及基本解法，潮流方程的特殊解法，潮流计算中的特殊问题，潮流计算问题的扩展，对称分量法和相序网络，电力系统故障分析的计算机方法。
　　本书侧重介绍电力网络分析中的基础性和共性问题，将矩阵分析、图论描述和物理概念解释相结合，注意联系电网实际，叙述深入浅出，并附有例题和习题，便于读者自学。
　　本书可以作为电力系统及其自动化专业研究生教材，也可供电力专业科技人员、高等院校教师和高年级学生参考。