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集笔者十多年对无功功率和电力系统运行的研究成果和国内外研究的**成果编写而成。

适读人群：

《无功功率与电力系统运行（第三版）》可供电气工程、电力系统运行管理人员及相关技术人员阅读，同时也可以作为电气工程专业和电力系统专业的本科生、研究生以及相关专业的教师学习参考。

内容简介

《无功功率与电力系统运行（第三版）》主要介绍电力系统无功功率对电力系统运行的影响。
全书共分为10章加以阐述，分别为电力系统无功功率；
无功功率与电压运行管理；
无功功率与电力系统经济运行；
电力系统数学模型；
无功功率与静态电压稳定性；
无功功率与系统静态功角稳定性；
无功功率与系统暂态功角稳定性；
无功功率与动态电压稳定性；

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目　　录

前言
第1章电力系统无功功率1
1.1无功功率的基本概念1
1.2无功功率对电力系统的影响2
1.3正弦电路的无功功率理论3
1.4电力系统无功电源9
1.5电力系统的无功负荷25
1.6无功功率平衡31
参考文献32

第2章无功功率与电压运行管理33
2.1电力系统无功功率传输33
2.2电力系统无功电压管理35
2.3电网无功电压标准40

前言 
第1章电力系统无功功率1 
1.1无功功率的基本概念1 
1.2无功功率对电力系统的影响2 
1.3正弦电路的无功功率理论3 
1.4电力系统无功电源9 
1.5电力系统的无功负荷25 
1.6无功功率平衡31 
参考文献32 
 
第2章无功功率与电压运行管理33 
2.1电力系统无功功率传输33 
2.2电力系统无功电压管理35 
2.3电网无功电压标准40 
2.4发电机无功电压调整43 
2.5调整变压器变比调压44 
2.6采用无功补偿设备调压47 
2.7组合调压49 
2.8基于多智能体协调的电网无功电压的自动控制50 
参考文献70 
 
第3章无功功率与电力系统经济运行71 
3.1电力系统经济运行71 
3.2电力系统中无功功率的最优分布73 
3.3开式网无功负荷的最优补偿容量及约束补偿容量76 
3.4电力系统无功功率优化――闭式网82 
3.5电力系统经济运行理论的融合与发展89 
3.6等耗量微增率与电力市场统一边际电价的联系93 
参考文献96 
 
第4章电力系统数学模型97 
4.1概述97 
4.2同步发电机数学模型98 
4.3发电机励磁系统模型104 
4.4原动机模型112 
4.5负荷模型116 
4.6电力网络的数学模型121 
参考文献122 
 
第5章无功功率与静态电压稳定性123 
5.1概述123 
5.2电力系统静态电压稳定125 
5.3静态电压稳定分析方法（PU曲线分析）128 
5.4电压稳定性（UQ曲线分析）130 
5.5潮流多解法132 
5.6连续潮流法140 
5.7奇异值分析145 
5.8灵敏度分析法147 
5.9静态电压稳定控制150 
参考文献152 
 
第6章无功功率与系统静态功角稳定性154 
6.1电力系统静态功角稳定性154 
6.2发电机无功功率对系统静态功角稳定性的影响分析156 
6.3无功补偿设备对系统静态功角稳定性的影响分析160 
6.4静态电压稳定与静态功角稳定的判据比较分析164 
参考文献171 
 
第7章无功功率与系统暂态功角稳定性172 
7.1电力系统暂态功角稳定性172 
7.2暂态功角稳定分析方法174 
7.3暂态功角稳定理论证明――等面积法则175 
7.4暂态功角稳定分析方法――扩展等面积法则179 
7.5发电机无功功率对暂态功角稳定性的影响分析――基于等面积法则证明183 
7.6发电机无功功率对暂态功角稳定性的影响分析――基于EEAC理论证明187 
7.7无功补偿设备对暂态功角稳定性的影响分析191 
参考文献194 
 
第8章无功功率与动态电压稳定性196 
8.1概述196 
8.2电力系统暂态电压稳定的时域仿真198 
8.3电力系统暂态电压稳定199 
8.4中长期电压稳定202 
8.5暂态电压稳定控制203 
参考文献209 
 
第9章无功功率与电力系统低频振荡211 
9.1概述211 
9.2电力系统低频振荡机理212 
9.3电力系统低频振荡分析方法214 
9.4无功功率对电力系统低频振荡的影响分析224 
参考文献228 
 
第10章广域测量系统在电网安全运行中的应用229 
10.1电网广域测量系统229 
10.2广域测量系统在静态稳定在线计算分析及控制中的应用234 
10.3广域测量系统在暂态稳定在线计算分析及控制中的应用238 
10.4广域测量系统在低频振荡在线计算分析及控制中的应用243 
参考文献246

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前　　言

电力工业是国民经济发展的重要支柱产业，电网企业担负着资源优化配置、保障国民经济快速发展和促进人民生活水平提高的重要经济责任和社会责任。我国经济社会的快速发展推动了电网与电网企业的蓬勃发展，当今的电力工业已成为世界上自动化水平最高的工业之一。
从电力系统诞生的那一天开始，人们用电形式主要表现为对有功功率的消耗，因此人们主要关注有功功率的研究，并取得了瞩目的成绩。但对无功功率的研究却起步较晚。电力工业起步的同时，人们仅关注无功功率与电力系统电压运行的关系；直至20世纪60年代，人们才开始研究无功功率与电力系统经济运行的关系；至20世纪70年代，世界上一些国家发生了电压崩溃事故，造成了巨大的经济损失和社会影响，人们才开始研究无功功率与电力系统电压稳定的关系。然而事实上，无功功率不仅对电力系统的电压质量、电力系统的经济运行和电压稳定具有重要影响，还对电力系统的静态功角稳定和暂态功角稳定具有重要的影响。
本书总结了国内外最新的研究进展，系统地论述了无功功率与电力系统运行的关系。内容主要包括无功功率与电压运行管理；无功功率与电力系统经济运行；无功功率与电力系统静态电压稳定；无功功率与电力系统静态功角稳定；无功功率与电力系统暂态功角稳定和无功功率与电力系统动态电压稳定性；此外本书还对目前电力系统的三项前沿技术之一――广域测量技术在国内电力系统中的应用进行了介绍。

电力工业是国民经济发展的重要支柱产业，电网企业担负着资源优化配置、保障国民经济快速发展和促进人民生活水平提高的重要经济责任和社会责任。我国经济社会的快速发展推动了电网与电网企业的蓬勃发展，当今的电力工业已成为世界上自动化水平最高的工业之一。 
从电力系统诞生的那一天开始，人们用电形式主要表现为对有功功率的消耗，因此人们主要关注有功功率的研究，并取得了瞩目的成绩。但对无功功率的研究却起步较晚。电力工业起步的同时，人们仅关注无功功率与电力系统电压运行的关系；直至20世纪60年代，人们才开始研究无功功率与电力系统经济运行的关系；至20世纪70年代，世界上一些国家发生了电压崩溃事故，造成了巨大的经济损失和社会影响，人们才开始研究无功功率与电力系统电压稳定的关系。然而事实上，无功功率不仅对电力系统的电压质量、电力系统的经济运行和电压稳定具有重要影响，还对电力系统的静态功角稳定和暂态功角稳定具有重要的影响。 
 本书总结了国内外最新的研究进展，系统地论述了无功功率与电力系统运行的关系。内容主要包括无功功率与电压运行管理；无功功率与电力系统经济运行；无功功率与电力系统静态电压稳定；无功功率与电力系统静态功角稳定；无功功率与电力系统暂态功角稳定和无功功率与电力系统动态电压稳定性；此外本书还对目前电力系统的三项前沿技术之一――广域测量技术在国内电力系统中的应用进行了介绍。 
本书作者是一位从事电网企业一线工作的年青学者，既有博学的理论知识，又有具体的实践经验。相信本书的出版能对无功功率与电力系统运行的研究做出有益的探索，并能够为电网运行的专业技术人员和从事电力系统相关研究人员提供一定的指导。 
 电力系统无功功率是电力系统能量的两种表现形式之一，虽然无功功率不消耗功率，但无功功率是用来建立和维持磁场，完成电磁能量的相互转换，从而完成电力系统能量传输的必要条件。长期以来，人们根据电力系统的特性，一般将无功功率与电力系统电压特性和电压稳定联系在一起。事实上，无功功率还对电力系统的经济运行和功角稳定具有重要影响。深入研究无功功率对电力系统运行的影响具有重要的意义。 
 《无功功率与电力系统运行》自2009年4月第一版出版以来，于2012年2月第二版再次出版，一直受到读者的喜爱。为了更好地适应读者的需求，在第二版的基础上进行了修订和完善。根据现代AVC的发展，更新了基于多智能体的无功电压控制技术相关内容；修改完善了广域测量系统在电网运行控制中的应用相关内容。全书仍然包括十章内容，分别为电力系统无功功率；无功功率与电压运行管理；无功功率与电力系统经济运行；电力系统数学模型；无功功率与电力系统静态电压稳定；无功功率与电力系统静态功角稳定；无功功率与电力系统暂态功角稳定；无功功率与电力系统动态电压稳定；无功功率与电力系统低频振荡和广域测量系统在电网运行控制中的应用。 
 本书在阐述过程中，兼顾了理论和实践，在数学公式推导过程中，阐述了其揭示的物理意义，使读者易于理解。本书是在作者多年来对无功功率和电力系统运行的研究成果基础上撰写而成的，同时吸收借鉴了国内外近些年有关电力系统无功功率和电力系统运行的电力科研工作者最新研究成果，在此表示感谢！ 
 本书内容丰富，可供电气工程、电力系统运行管理人员及相关技术人员参考，同时可以作为电气工程专业和电力系统专业研究生和本科生的参考资料，也可作为电力工程专业教师的参考书。 
 本书撰写过程中，国家电网公司运行专业领军人才李端超高级工程师、西门子（中国）有限公司南京分公司张雅琼高级工程师、国家电网公司规划专业领军人才张鹏飞博士、河海大学潘学萍教授、安徽电力调度控制中心董瑞高级工程师为本书提供了无私的支持和帮助，本书吸收了他们研究的部分成果；汪永华教授为本书提出了很多有益的建议；此外国网电力科学研究院徐伟博士、刘强博士，安徽电力调度控制中心丁超高级工程师也参加了本书的编写工作和校正工作，在此表示衷心感谢。 
 由于编者水平有限，因此本书不完善、不正确的地方在所难免，如有缺点和不足之处，敬请读者见谅，并恳请读者给予批评指正。 
 
 编者2015年6月序

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