原版前言 这是一本有关理解、建模、分析与改善电力系统稳定与控制问题的书。这些问题构成了 现代电力系统规划、设计及运行的重要组成部分。由于系统互联和新技术的采用，电力系统 的复杂性甘趋上升。同时，经济性和电力工业管制所带来的约束条件迫使电力系统运行在 稳定极限附近。这两个因素带来了新的电力系统稳定性问题。由此，应用特殊的控制措施 来提高系统安全性，辅助经济设计与提供系统运行更大的灵活性被日趋重视。另外，计算机 技术、数值分析、控制理论与装置建模领域的新进展为发展更好的分析工具与系统设计过程 做出了贡献。本书的主要目的就是介绍这些新的进展并提供该研究领域的一个全面分析与 综合 这本书来源于多方面有关电力系统稳定与控制的材料：它们包括自199年起，我在 多伦多大学教授研究生课程资料；与我密切相关的EPRI的研究项目(RPI208,RP2447, RP3040,RP314l,RP400O,RP849与RP997)和大量的在EEE.EE与CIGRE上发表的论 文。 这本书是为与电力系统密切相关的实践工程师以及研究生和电力系统的研究者面写。 关于这个主题的专著15年前就有；一些非常好的书已有30~40年的历史。由于缺乏一本 全面的教材，关于电力系统稳定性的课程往往局限于这个主题很窄的方面而强调专门的分 析技术。更重要的是，无论是老师还是学生都缺乏直接来自于实践方面的信息。因为这个 领域的涉及范固极其广泛，所以刚刚进入该领域的实践工程师往往面临着从广为分散的资 料中来获取必要信息的难题。 本书旨在通过提供必要的基本概念，解释实践应用方面，并耳对建模技术与分析工具 最近进展的全面阐述来弥补这个代沟。全书由三篇组成。第一篇由前两章组成，提供了一 般的背景知识。第1章描述现代电力系统结构，明确了控制的不同形式和水平。第2章介 绍了稳定性问题，提供基本的概念、定义与分类。 本书的第二篇由3~11章组成，主要讲述装置特性与建模。电力系统的稳定性受到电 力系统每一个主要元件特性的影响。欲理解电力系统的稳定性，对每一个元件的物理特性 与它们的能力必须有一定的了解。如何用数学工具来描述这些模型对于稳定性分析是至关 重要的。第3、10章介绍发电机、励磁系统、原动机、交流与直流传输线路与系统负荷的 建模。第1章介绍了有功控制与无功控制的概念，提出了控制设备的模型
第三篇由12~17章组成，主要研究不同类型的电力系统稳定性。这部分的重点放在 对稳定性现象诸多方面的物理概念的理解，详尽阐述了分析的方法与改善稳定性问题的控 制措施。 电力系统稳定性的概念是与电力系统控制紧密相联的。电力系统的整体控制是在一个 分层结构中高度分散的。这些挖制强烈的影响到系统的稳定性。 每一章都按由浅到深的方式展开，直至该理论能够应用于复杂的实际情形。每章都有 大量的例子加以说明。在任何可能的地方，历史的回顾与过去的经验都会被加以强调。 由于这是本书的初版，难免有论述不够充分的地方。还可能存在一些印刷或其他方面 的错误。我非常欢迎有关这些错误的反馈意见；我也非常欢迎各方面的意见以便再版时加 以改进。 我想感谢很多人帮助我准备这本书。Baofu Gao与Sainat山Moorty帮助我完成了本书的 许多计算与计算棍仿真。Kip Morison,.Solomon Yirga,Meir Klein,Chi Tang与Deepa Kundur 也帮助我提供了一些计算结果。 Atef Morched,Kip Morison,Emie Neudorf,Graham Rogers,David Wong,Hamid Hamadanizadeh,Behnam Danai,Saced Arabi与Lew Rubino审阅了本书的多章并提出了可贵的 评论。 David Lee审阅了第8章与第9章，并且提出了许多宝贵建议。22年来，我与Lee先生 在许多与复杂电力系统稳定性相关的问题上紧密合作，本书多处反映了我们共同的研究成 果。 Carson Taylor审阅了书稿并提出了改进本书的许多有益建议。另外，与Taylor先生， Charles Concordia博士，Yakout Mansour先生的许多富有启发性的讨论帮助我形成了对电力 系统稳定性分析当前与未来需求的更好认识。 Patti Scou与Christine Hebscher编辑了手稿的初耥、Janet Kibblewhite缄辑了手稿的终稿 并提出了许多改送的建议。 我想深深地感谢Lei Wang与他的妻子Xiaolu Meng,他们为书稿包括插图的准备做出了 杰出的工作。 借这个机会，我想感谢Paul L.Dandeno先生在我职业生涯的早期在安大略水电局对 我的鼓励与信任。正是由于他的引导，我加入了电力行业，后来又从事了本书所涉及的有 关电力系统动态特性的许多领城。 我想感谢美国电力研究院(EPR)对本书的赞助。我想特别地感谢Neal Bahu博士和 Mark Lauby先生给以我的鼓励与支持。Mark Lauby先生也审阅了书稿并提出了许多帮助性 的建议。 我想感谢Liz Dohert和Patty Jones,他们帮我处理与本书相关的通信及其他商务事件。 最后，我要感谢我的妻子，Cee山ha Kundur,在我撰写此书的漫长岁月中所给予我的不懈 支持与鼓励。 Prabha Shankar Kundur
自 录 中文版序 译者前言 原版序 原版前言 第一隐超论 第1章现代电力系统的基本特性 1.1电力系统的发展历史 .3 12电力系统的结构 13电力系统控制： 1.4 稳定性的设计和运行准则 参考文献. 第2章电力系统稳定问题导论 13 2.1基本概念和定义 13 2.1.1转子角稳定 212电压稳定和电压崩费 19 2.1.3中期和长期稳定. 23 2.2稳定的分类 2.3稳定问题的历史回顾 .25 参考文献 第二篇装置特胜和建模 第3章 同步电机理论和建模 3.1物理措述. 33 3.1.1电枢和磁场结构 33
3.1.2多极对电机 3.1.3磁通势(MF)波形 3.1.4直轴和交轴 37 3.2同步电机的数学描述. 32.1磁路方程回顾 38 3.2.2同步电机的基本方程4*4 40 3.3dg0坐标变换 45 3.4标么表示 5 3.4.1定子量的标么系统 51 3.4.2标么定子电压方程 51 3.4.3标么转子电压方程 3.4.4 定子磁继方程 3,4.5转子磁链方程 54 3.4.6转子量的标么系统 .54 3.47标么功率和转矩. 56 3.4.8不同的标么系统和变换 457 3.4.9标么方程一览. 58 3.5直轴和交轴的等值电路 60 3.6稳态分析. 3.6.1电压、电流和磁链的关系 64 3.6.2相量表示 ·65 3.6.3转子角 67 3.6.4换态等值电路. .67 3.6.5计算稳态值的过程 6 3.7电暂态性能特性 .71 3.7.1简单肚电路中的短路电流 71 3.72同步电机的机端三相短路. 72 3.73短路电流中直流似移的消除. 73 3.8磁路饱和. 3.8.1开路和短路特性 3.8.2 稳定研究中饱和的表示 75 3.8.3改进的饱和模型. 3.9运动方程 3.91运动机械学的回 84 3.9.2摇摆方程 3.9.3机械启动时间. 3.9.4惯性常数的计算 3.9.5 系统研充中的表示 参考文献 89
第4章同步电机参数.9男 4.1运算参数 .9 4.2标准参数 96 4.3频率响应特性. 106 44同先由机参数的确房 107 参考文献 110 第5章 稳定研究中同步电机的表示. 13 5.1研究大规模系统的必要简化 113 51.1定子 帅项的忽略 13 5.1.2忽略速度变化对定子电压的影响 5.2领路阳尼绕组的筒化模型： 119 5.3恒磁链模型 5.3.1经典棋型 122 5.32 包括次暂态电路影响的恒磁链模至 25 5.33不同时段的简化模型一览. 5.4无功容量极限 12m 5.4.1无功容量曲线. 5.4.2V形曲线和合成曲线 129 参考文献 第6章交流输电. 133 6.1输电线. 6.1.1电气特征 133 6.1.2 性能方程 134 6,1.3自然或冲击阻抗负荷. .13 6.1.4蟾电线的等值电路+. 3 6.1.5 真型参数 6.1.6电力传输线的性能要求 6.1.7空载时电压和电流的分布 141 6.1.8电压功率特性 145 6.1.9功率传输和稳定性考虑. 6.1.10线损对P和QP特性的影响 150 6.1.11 热极限 151 6.1.12带负荷能力特性. 151 6.2变压器 153 6.2.1 双绕组变压器的表示 6.2.2 三绕组变压器的表示 160 6.2.3移相变压器. 163 6.3电源之间的功率传递 16的 6.4潮流分析 169