本書共分七章，分別為概述、電力系統(tǒng)的主要元件特性、電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定、電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定、電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析的直接法、電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定、電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定，并包含一個附錄：穩(wěn)定性分析的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。
本書的目的是幫助讀者掌握電力系統(tǒng)穩(wěn)定的基本概念和基本分析方法，講解中既注重數(shù)學(xué)推導(dǎo)，也注重分析概念和公式的物理意義，并配有適當(dāng)數(shù)目的例題和習(xí)題。可作為高等院校相關(guān)專業(yè)本科生教材和研究生參考書。
電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析的對象是系統(tǒng)在擾動后的動態(tài)響應(yīng)過程，與通常采用代數(shù)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(zhì)的不同，所涉及到的物理概念和數(shù)學(xué)工具也有很大的區(qū)別。本書系統(tǒng)地介紹了電力系統(tǒng)穩(wěn)定的基本概念和分析方法，初學(xué)者可以通過本書由淺入深地逐步建立電力系統(tǒng)穩(wěn)定的基本概念，掌握穩(wěn)定分析的基本思路和方法，專業(yè)人員則可以通過本書中對重要知識點(diǎn)的深入分析和探討進(jìn)一步加深對穩(wěn)定問題的理解。
閔勇，清華大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師。1984年清華大學(xué)電機(jī)系本科畢業(yè)，1990年在清華大學(xué)電機(jī)系獲博士學(xué)位。曾任清華大學(xué)電機(jī)系柔性輸配電系統(tǒng)研究所所長、電力系統(tǒng)研究所所長、清華大學(xué)電氣工程學(xué)位分委員會主席、清華大學(xué)電機(jī)系系主任，現(xiàn)任清華大學(xué)低碳能源實(shí)驗(yàn)室副主任、電力系統(tǒng)及發(fā)電設(shè)備安全控制和仿真國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任、國家科技部“十二五”國家科技重點(diǎn)專項(xiàng)（智能電網(wǎng)專項(xiàng)）專家組組長。主要從事電力系統(tǒng)動態(tài)過程分析、微電網(wǎng)技術(shù)、新能源接入和智能電網(wǎng)等方面的研究工作。在國內(nèi)外期刊和會議上共發(fā)表學(xué)術(shù)論文140多篇。曾獲國家科技進(jìn)步二等獎一項(xiàng)，省部級科技進(jìn)步二等獎兩項(xiàng)。
第 1章概述 1
11穩(wěn)定問題的提出和研究內(nèi)容 1
111電力系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的效益 1
112電力系統(tǒng)穩(wěn)定問題的提出 2
113穩(wěn)定研究的內(nèi)容 3
12電力系統(tǒng)穩(wěn)定的基本概念 4
121電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性 4
122電力系統(tǒng)穩(wěn)定問題的概念和分類 5
13電力系統(tǒng)穩(wěn)定研究的對象和方法 9
第 2章電力系統(tǒng)的主要元件特性 11
21同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性 11
211同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動方程 11
212發(fā)電機(jī)慣性時間常數(shù) 14
213發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和功角方程 16
214轉(zhuǎn)子繞組的電磁暫態(tài)過程及方程 32
22同步發(fā)電機(jī)的阻尼特性 33
23發(fā)電機(jī)自動勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng) 35
231勵磁系統(tǒng)的作用 35
232主勵磁系統(tǒng) 36
233自動勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng) 40
24發(fā)電機(jī)自動調(diào)速系統(tǒng) 42
241原動機(jī)特性 42
242自動調(diào)速裝置 44
25負(fù)荷特性 48
251考慮機(jī)械暫態(tài)過程時異步電動機(jī)的動態(tài)特性 49
252考慮機(jī)電暫態(tài)過程時異步電動機(jī)的動態(tài)特性 51
253典型綜合負(fù)荷的描述形式 52
254負(fù)荷的靜態(tài)特性 53
練習(xí)題 55
第 3章電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定 57
31靜態(tài)穩(wěn)定的基本概念 57
32單機(jī)無窮大系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定 57
321理想情況分析 57
322單機(jī)無窮大系統(tǒng)的特征根分析法 64
33調(diào)節(jié)裝置對靜態(tài)穩(wěn)定的影響 70
331不連續(xù)調(diào)節(jié)勵磁對靜態(tài)穩(wěn)定的影響 71
332自動連續(xù)勵磁調(diào)節(jié)對靜態(tài)穩(wěn)定的影響 73
333自動調(diào)速系統(tǒng)對靜態(tài)穩(wěn)定的影響 93
34復(fù)雜系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性 95
341兩機(jī)系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性分析 95
342多機(jī)系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性分析 99
35負(fù)荷的靜態(tài)穩(wěn)定性 103
351異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩 -滑差特性分析 103
352異步電動機(jī)的無功 -電壓特性分析 104
36提高靜態(tài)穩(wěn)定的措施 106
361采用先進(jìn)的自動勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng) 106
362減少系統(tǒng)元件的電抗 106
363改善系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和維持電壓的能力 107
練習(xí)題 108
第 4章電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定 109
41暫態(tài)穩(wěn)定的基本概念 109
42單機(jī)無窮大系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性 111
421單機(jī)無窮大系統(tǒng)擾動前后的功率特性 111
422暫態(tài)穩(wěn)定過程的物理過程分析 113
423等面積定則 116
424轉(zhuǎn)子運(yùn)動方程的求解 121
43自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)對暫態(tài)穩(wěn)定性的影響 125
431自動勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的影響 125
432考慮勵磁調(diào)節(jié)裝置作用時的暫態(tài)穩(wěn)定分析 126
433自動調(diào)速裝置的作用 127
44復(fù)雜系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計算 128
441求解方法 129
442系統(tǒng)模型 130
443算法實(shí)現(xiàn) 134
45提高暫態(tài)穩(wěn)定性的措施 135
練習(xí)題 137
第 5章電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析的直接法 138
51引言 138
52單機(jī)無窮大系統(tǒng)的直接法分析 141
521問題描述 141
522單機(jī)無窮大系統(tǒng)的穩(wěn)定域 142
523能量函數(shù)方法 145
524能量函數(shù)法的保守性 148
53直接法在多機(jī)電力系統(tǒng)中的應(yīng)用 152
531多機(jī)電力系統(tǒng)中的能量函數(shù) 152
532 PEBS方法 155
533 BCU方法 157
534穩(wěn)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(tǒng)電壓穩(wěn)定 161
61電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的基本概念 161
62電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的分析方法 162
621靜態(tài)電壓穩(wěn)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(tǒng)電壓穩(wěn)定性防治措施 177
第 7章電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定 180
71引言 180
72電力系統(tǒng)頻率的基本概念 181
721傳統(tǒng)的信號頻率定義 181
722電力系統(tǒng)中的頻率概念 182
73電力系統(tǒng)頻率調(diào)整 184
731發(fā)電機(jī)功率頻率靜態(tài)特性 184
732負(fù)荷頻率靜態(tài)特性 185
733電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整 186
74電力系統(tǒng)頻率動態(tài)過程分析 188
741單機(jī)模型下的頻率動態(tài)過程分析 188
742兩機(jī)系統(tǒng)頻率動態(tài)過程的分析 191
743多機(jī)系統(tǒng)頻率動態(tài)過程的分析 194
75頻率緊急控制 199
751電力系統(tǒng)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(wěn)定性分析的數(shù)學(xué)基礎(chǔ) 205
A1常微分方程組 205
A11常微分方程組解的性質(zhì) 205
A12常微分方程組的數(shù)值解法 206
A2動力系統(tǒng)的基本知識 208
A21自治系統(tǒng)與非自治系統(tǒng) 208
A22平衡點(diǎn)、不變集、極限集 209
A23非線性自治系統(tǒng)在平衡點(diǎn)處的線性化處理 210
A3穩(wěn)定性的基本概念 212
A31自治系統(tǒng)零解的穩(wěn)定性 213
A32線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性 214
A4非線性動力系統(tǒng)的穩(wěn)定域理論 216
A41自治系統(tǒng)平衡點(diǎn)的分類 216
A42穩(wěn)定流形、不穩(wěn)定流形和穩(wěn)定域 217
A43李雅普諾夫函數(shù)和能量函數(shù) 218
A44穩(wěn)定域的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 219
參考文獻(xiàn) 221
圖 11單電源系統(tǒng) 1
圖 12簡單互聯(lián)系統(tǒng) 1
圖 13 IEEE/CIGRE電力系統(tǒng)穩(wěn)定問題分類 6
圖 14我國電力系統(tǒng)中目前使用的穩(wěn)定問題分類 8
圖 21發(fā)電機(jī) δ和 ω、ωN的關(guān)系 12
圖 22 abc坐標(biāo)到 dq0坐標(biāo) 16
圖 23單機(jī)無窮大系統(tǒng)接線圖 18
圖 24隱極機(jī)相量圖 19
圖 25 Eq恒定時隱極機(jī)的功角特性曲線 20
圖 26 Eq； 恒定時隱極機(jī)功角特性曲線 22
圖 27例 21的系統(tǒng)圖 22
圖 28例 21的功角特性曲線圖 24
圖 29凸極機(jī)相量圖 24
圖 210 Eq恒定時凸極發(fā)電機(jī)功角特性曲線 25
圖 211 Eq； 恒定時凸極發(fā)電機(jī)功角特性曲線 25
圖 212例 22的功角特性曲線圖 26
圖 213兩機(jī)系統(tǒng)示意圖 27
圖 214兩機(jī)系統(tǒng)功角特性 27
圖 215例 23的兩機(jī)系統(tǒng)接線圖 28
圖 216例 23的兩機(jī)系統(tǒng)的星形等值網(wǎng)絡(luò) 29
圖 217例 23的兩機(jī)系統(tǒng)的三角形等值網(wǎng)絡(luò) 29
圖 218例 23的兩機(jī)系統(tǒng)的功角特性曲線 30
圖 219帶電阻的單機(jī)無窮大系統(tǒng) 30
圖 220單機(jī)無窮大系統(tǒng)計及電阻時的功角特性 31
圖 221轉(zhuǎn)子回路磁鏈分布示意圖 32
圖 222考慮不同繞組時發(fā)電機(jī)的阻尼特性 34
圖 223汽輪發(fā)電機(jī)電磁阻尼轉(zhuǎn)矩的各分量 34
圖 224增加勵磁電流對發(fā)電機(jī)運(yùn)行的影響 35
圖 225最簡單的直流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng) 36
圖 226具有副勵磁機(jī)的直流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng) 37
圖 227他勵式靜止半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng) 37
圖 228他勵直流發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng) 38
圖 229勵磁機(jī)的負(fù)載特性曲線 38
圖 230他勵直流勵磁機(jī)傳遞函數(shù)框圖 40
圖 231飽和特性示意圖 40
圖 232可控硅勵磁調(diào)節(jié)器原理框圖 40
圖 233可控硅勵磁調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)框圖 41
圖 234汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 42
圖 235汽輪機(jī)傳遞函數(shù)框圖 43
圖 236水輪發(fā)電機(jī)示意圖 43
圖 237水錘效應(yīng)示意圖 43
圖 238離心飛擺式調(diào)速器工作原理圖 44
圖 239機(jī)械液壓式調(diào)速器框圖 46
圖 240功頻電液式調(diào)速器原理圖 47
圖 241功頻電液式調(diào)速器框圖 47
圖 242異步電動機(jī)等值電路 50
圖 243異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩 -滑差特性 51
圖 244暫態(tài)電勢表示的異步機(jī)等值電路 51
圖 245典型綜合負(fù)荷示意圖 52
圖 246題 22的系統(tǒng)圖 55
圖 247題 24的系統(tǒng)圖 56
圖 248題 25的系統(tǒng)圖 56
圖 31單機(jī)無窮大系統(tǒng)接線圖 58
圖 32單機(jī)無窮大系統(tǒng)相量圖 58
圖 33單機(jī)無窮大系統(tǒng)功角特性曲線 58
圖 34無阻尼時的轉(zhuǎn)子角和轉(zhuǎn)速動態(tài)過程 59
圖 35有阻尼時的轉(zhuǎn)子角動態(tài)過程 59
圖 36失穩(wěn)情況下的轉(zhuǎn)子角動態(tài)過程 60
圖 37同步功率系數(shù)的變化特性 61
圖 38 Eq恒定時凸極機(jī)的功角特性曲線 61
圖 39 Eq； 恒定時發(fā)電機(jī)的功角特性曲線 61
圖 310例 31的系統(tǒng)圖 62
圖 311單機(jī)無窮大系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)框圖 65
圖 312考慮阻尼作用時的發(fā)電機(jī)框圖 68
圖 313不連續(xù)調(diào)節(jié)勵磁的動作情況示意圖 71
圖 314發(fā)電機(jī)相量圖 72
圖 315簡化的勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng) 74
圖 316帶勵磁調(diào)節(jié)器的發(fā)電機(jī)框圖 77
圖 317 K1、K2及 K4 ～ K6隨運(yùn)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(tǒng)失穩(wěn)的示意圖 86
圖 320電磁轉(zhuǎn)矩 ΔTE與轉(zhuǎn)子角 Δδ的關(guān)系 86
圖 321常規(guī)勵磁系統(tǒng)中參數(shù)對阻尼轉(zhuǎn)矩系數(shù) KED的影響 89
圖 322 PSS原理示意圖 91
圖 323比例式勵磁調(diào)節(jié)過程示意圖 92
圖 324不同勵磁調(diào)節(jié)方式的比較 93
圖 325帶調(diào)速器的單機(jī)無窮大系統(tǒng)框圖 94
圖 326兩機(jī)系統(tǒng)示意圖 95
圖 327兩機(jī)系統(tǒng)的功角特性 96
圖 328多機(jī)電力系統(tǒng)示意圖 99
圖 329電力系統(tǒng)元件接口及描述方式 103
圖 330異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩 -滑差特性 104
圖 331單機(jī)帶異步電動機(jī)系統(tǒng)接線圖 104
圖 332單機(jī)帶異步電動機(jī)系統(tǒng)等值電路 104
圖 333異步電動機(jī)的無功 -電壓特性 105
圖 334串聯(lián)電容補(bǔ)償 107
圖 335調(diào)相機(jī)對靜態(tài)穩(wěn)定性的影響 108
圖 336題 31的系統(tǒng)圖 108
圖 337題 32的系統(tǒng)圖 108
圖 338題 33的系統(tǒng)圖 108
圖 41單機(jī)無窮大系統(tǒng)及其等值電路 112
圖 42功率特性曲線和運(yùn)行點(diǎn)的變化 114
圖 43穩(wěn)定情況下的振蕩過程 115
圖 44發(fā)電機(jī)運(yùn)行點(diǎn)的轉(zhuǎn)移過程 115
圖 45故障切除時間太長的情形 115
圖 46失穩(wěn)情況下的振蕩過程 116
圖 47單機(jī)無窮大系統(tǒng)考慮重合閘時的面積圖形 118
圖 48例 41的系統(tǒng)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(fā)生后發(fā)電機(jī)運(yùn)行點(diǎn)的轉(zhuǎn)移 125
圖 413擾動發(fā)生后發(fā)電機(jī)運(yùn)行點(diǎn)的轉(zhuǎn)移 (多次振蕩) 126
圖 414勵磁調(diào)節(jié)器簡化框圖 127
圖 415快關(guān)汽門提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的作用 128
圖 416暫態(tài)穩(wěn)定計算中的系統(tǒng)模型示意圖 130
圖 417暫態(tài)穩(wěn)定計算的簡化程序框圖 135
圖 418題 41的系統(tǒng)圖 137
圖 419題 42的系統(tǒng)圖 137
圖 420題 43的系統(tǒng)圖 137
圖 51穩(wěn)定邊界組成示意圖 143
圖 52單機(jī)無窮大系統(tǒng)的實(shí)際穩(wěn)定域 (小阻尼系數(shù)時) 144
圖 53單機(jī)無窮大系統(tǒng)的實(shí)際穩(wěn)定域 (大阻尼系數(shù)時) 144
圖 54穩(wěn)定域、穩(wěn)定軌線和不穩(wěn)定軌線 144
圖 55單機(jī)無窮大系統(tǒng)中的勢能函數(shù) U(δ) 147
圖 56單機(jī)無窮大系統(tǒng)能量函數(shù)的三維圖 147
圖 57沿故障中和故障后軌線計算的能量函數(shù) 148
圖 58真實(shí)穩(wěn)定域和估計穩(wěn)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(wěn)定域估計 149
圖 511軌線的出點(diǎn)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(dǎo) UEP決定臨界能量 151
圖 513二階梯度系統(tǒng)中的 U(δ)函數(shù)的等勢面 156
圖 61單電源帶負(fù)荷系統(tǒng)模型 163
圖 62剛性負(fù)荷的 (Pn,Qn)圖 164
圖 63剛性負(fù)荷時系統(tǒng)平衡點(diǎn)的分布區(qū)域 164
圖 64各種負(fù)荷特性對應(yīng)的系統(tǒng)平衡點(diǎn)區(qū)域分布情況 165
圖 65等效可變導(dǎo)納負(fù)荷的系統(tǒng)模型 166
圖 66單機(jī)經(jīng)線路帶負(fù)荷系統(tǒng) 166
圖 67系統(tǒng)的無功電壓特性曲線 166
圖 68系統(tǒng)無功電壓特性曲線與負(fù)荷無功電壓特性曲線 167
圖 69系統(tǒng)無功電壓特性與負(fù)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(tǒng)接線及其等值電路 171
圖 612例 61的負(fù)荷無功電壓特性與系統(tǒng)無功電壓特性 173
圖 613例 62的系統(tǒng)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(fù)荷的有功電壓特性曲線與系統(tǒng)無功電壓特性曲線 175
圖 616負(fù)荷電導(dǎo)不變，電納增加時負(fù)荷無功電壓特性曲線與系統(tǒng)無功電壓特性曲線 176
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