电力系统分析与设计：英文版

　　序本书的主要内容是介绍电力系统分析和设计的方法，使学生对有关电力系统工程的宽范围内的课题有清楚的认识，特别是可以借助个人计算机，使大学本科生充分地理解电力系统的基本理论和方法，并得到相应的训练。本书的主要特点有：1．对于电气工程专业的大学生来说，本书内容十分全面，这是美国教材不同于我国教材之处。对于本书的内容，国内通常是分成几本教材来编写出版的，类似的教材如《电力系统分析》、《电力工程》、《电能系统基础》等都没有本书全面。2．编写内容新。本书是第3版，内容反映了电力系统领域内的最新问题和研究成果，包括电力市场环境下电力系统的一些问题。3．每章开始均有“案例研究”（CaseStudy）部分，介绍与本章学习内容有关的历史、最新进展等，并提出一些问题。例如，第6章“潮流”的案例研究介绍了可视化电网和潮流研究计算的简要历史。可视化电网是最新的研究成果，也是今后电力系统潮流计算、研究的方向。其中关于潮流管理、网络控制、电力市场环境下的线路阻塞、三维网络图、市场力等问题都是很新的。第13章“暂态稳定性”的案例研究讲述了美国的大停电，这能使学生更加明确学习本课程的意义，很能激发学生的学习兴趣。4．本书附有一张CD光盘，内容是“电力世界仿真器”（PowerWorldSimulator）。PowerWorldSimulator是一个优秀的软件包，能够处理任何规模的电力系统，在大学、公司、政府管理人员、电力市场人员等中被广泛使用。本书的CD在该软件平台上集成了计算例题、问题和课程设计，对学生学习及理解概念和方法很有帮助。5．每章都有丰富的习题和问题，有助于学生理解课程内容和基本概念。特别是书中还安排了6个课程设计（DesignProject），如“设计电力系统规划”、“潮流／短路研究”等，学生可借助于PowerWorldSimulator来完成这些设计。而在国内教学中，设计这一项基本被取消了。实际上，对于科大学生来说，这是很重要的。本书中的设计（Design）内容，很值得国内教学借鉴。本书两位作者都来自美国东北大学，该校在电力方面的教学和科学研究是比较优秀的。作者编写本书时，同时也吸收了其他院校的一些教学成果。本书适合作为本科电力系统或电气工程专业，以及机电类专业“电气工程”相关课程的双语教学教材，也可作为相关专业研究生或电气工程师的参考书。清华大学周双喜2004年5月

暂缺《电力系统分析与设计：英文版》作者简介

  
    序
    Preface  XI
    LiSt OfSymb1S，UnitS，andNOta“on  XV
  CHAPTER I  IntrodMCdon  I
    Case Study：ReStrUCtUring and ReregUlation Ofthe U．S．E1eCtriC Utility
    lndUStrV  2
    1．1 HiStory OfEleCtriC Power Systems  5
    1．2 Present and FutureTrendS  12
    1．3 E1eCtrk Utilty lndustry Structure  15
    1．4 ComputersinPowerSyStemEngineering  16
    1．5 PowenVorld simulator  17
  CHAPTER2  FUndamentaIS  2S
    CaseS Study:RestrUCturingtheThin·StretchedGrid  26
    2．1 Phasors  34
    2．2 1nstantaneousPowerin Single—PhaseacCircuits  36
    2．3 Com1eXPower  41
    2．4 Network Equations  46
    2．5 BalancedThree·Phase Circuits  49
    2．6 PowerinBalancedThree·Phase CirCUitS  57
    2．7 AdvantageS OfBalanced Three—Phase versus Single·Phase Systems  61
  CHAPTER 3  PowerTranSformers  71
    Case$tudy：HOWElectrkUtilies BuyQuality WhenTheyBuy
    Transformers  72
    3．The ldeal TrahsfOrmer  76
    3．2 Equivalent CircuitS fOrPractiCal TtansfOtruers  82
    3．3 The Per UnitSvstem  88
    3．4 Three Phase Trahsfoi''merConnections and Phase Shin  96
    3．5 Per-Unit quiValentCircuits Of Balanced Thtee-PhaseTwo-Winding
    Ttansfofibers  11
    3．6 Three·WindingTtansfOrmers  16
    3．7 AUtOtransfOrmers  19
    3．8 Ttansformers With off-NominalTurnsRations  111
CHAPTER 4  Transmission-Line Parameters  13
                   Case Study: Special Report--Transmission Structures  131
                   4.1 Transmission Line Design Considerations  145
                   4.2 Resistance  151
                  4.3 Conductance  154
                  4.4 Inductance: Solid Cylindrical Conductor  154
                  4.5 Inductance: Single-Phase Two-Wire Line and Three-Phase Three-Wire
                             Line with Equal Phase Spacing  159
                   4.6 Inductance: Composite Conductors, Unequal Phase Spacing, Bundled
                             Conductors  162
                   4.7 Series Impedances: Three-Phase Line with Neutral Conductors and
                             Earth Return  17
                   4.8 Electric Field and Voltage: Solid Cylindrical Conductor  175
                   4.9 Capacitance: Single-Phase Two-Wire Line and Three-Phase Three-Wire
                             Line with Equal Phase Spacing  178
                   4.1 Capacitance: Stranded Conductors, Unequal Phase Spacing, Bundled
                             Conductors  18
                   4.11 Shunt Admittances: Lines with Neutral Conductors and Earth
                             Return  184
                   4.12 Electric Field Strength at Conductor Surfaces and at Ground Level  189
                   4.13 Parallel Circuit Three-Phase Lines  192
CHAPTER S  Transmission Lines: Steady-State Operation  199
                    Case Study: FACTS Technology Development: An Update  2
                    5.1 Medium and Short Line Approximations  28
                    5.2 Transmission-Line Differential Equations  215
                    5.3 Equivalent 7: Circuit  221
                    5.4 Lossless Lines  223
                    5.5 Maximum Power Flow  232
                    5.6 Line Loadability  234
                    5.7 Reactive Compensation Techniques  239
CHAPTER 6  Power Flows  25
                    Case Study: Visualizing the Electric Grid  251
                    6.1 Direct Solutions to Linear Algebraic Equations: Gauss
                               Elimination  261
                     6.2 Iterative Solutions to Linear Algebraic Equations: Jacobi and
                               Gauss-Seidel  265
                     6.3 Iterative Solutions to Nonlinear Algebraic Equations:
                               Newton-Raphson  271
                     6.4 The Power-Flow Problem  275
                     6.5 Power-Flow Solution by Gauss-Seidel  281
                     6.6 Power-Flow Solution by Newton-Raphson  284
                     6.7 Control of Power Flow  292
                    6.8 Sparsity Techniques 296
                    6.9 Fast Decoupled Power Flow  299
                    Design Projects 1-5  37
CHAPTER 7  Symmetrical Faults  319
                    Case Study: The Problem of Arcing Faults in Low-Voltage Power Distribl
                              Systems  32
                    7.1 Series R-L Circuit Transients  322
                    7.2 Three-Phase Short Circuit--Unloaded Synchronous Machine  325
                    7.3 Power System Three-Phase Short Circuits  328
                    7.4 Bus Impedance Matrix  332
                    7.5 Circuit Breaker and Fuse Selection  34
                    Design Project 4 (continued)  354
CHAPTER 8  Symmetrical Components  356
                    8.1 Definition of Symmetrical Components  357
                    8.2 Sequence Networks of Impedance Loads  362
                    8.3 Sequence Networks of Series Impedances  37
                    8.4 Sequence Networks of Three-Phase Lines  372
                    8.5 Sequence Networks of Rotating Machines  374
                     8.6 Per-Unit Sequence Models of Three-Phase Two-Winding
                               Transformers  38
                     8.7 Per-Unit Sequence Models of Three-Phase Three-Winding
                               Transformers  385
                     8.8 Power in Sequence Networks  388
 CHAPTER 9  Unsymmetrical Faults  396
                     Case Study: Fires at U.S. Utilities  397
                     9.1 System Representation  398
                     9.2 Single Line-to-Ground Fault  43
                     9.3 Line-to-Line Fault  48
                     9.4 Double Line-to-Ground Fault  41
                     9.5 Sequence Bus Impedance Matrices  417
                     Design Project 4 (continued)  435
                     Design Project 6  436
CHAPTER 1  System Protection  438
                     Case Study: Digital Relay Reports Verify Power System Models  439
                     1.1 System Protection Components  449
                     1.2 Instrument Transformers  45
                     1.3vercurrent Relays  457
                     1.4 Radial System Protection  461
                     1.5 Reclosers and Fuses  466
                     1.6 Directional Relays  469
                     1.7 Protection of Two-Source System with Directional Relays  471
                     1.8 Zones of Protection  472
                     1.9 Line Protection with Impedance (Distance) Relays  475
                     1.1 Differential Relays  482
                     1.11 Bus Protection with Differential Relays  484
                     1.12 Transformer Protection with Differential Relays  485
                     1.13 Pilot Relaying 49
                     1.14 Digital Relaying 491
CHAPTER I I  Power System Controls  54
                     Case Study: Meet the Emerging Transmission Market Segments  57
                     11.1 Generator-Voltage Control  516
                     11.2 Turbine-Governor Control  517
                     11.3 Load-Frequency Control  521
                     11.4 Economic Dispatch  525
                     11.5 Optimal Power Flow  538
CHAPTER 12  Transmission Lines: Transient Operation  547
                     Case Study: Protecting Computer Systems Against Power Transients  548
                     Case Study: VariSTAR~ Type AZE Surge Arresters  555
                     12.1 Traveling Waves on Single-Phase Lossless Lines  558
                     12.2 Boundary Conditions for Single-Phase Lossless Lines  561
                     12.3 Bewley Lattice Diagram  57
                     12.4 Discrete-Time Models of Single-Phase Lossless Lines and Lumped
                                RLC Elements  575
                     12.5 Lossy Lines  582
                     12.6 Multiconductor Lines  586
                      12.7 Power System Overvoltages  589
                      12.8 Insulation Coordination  596
CHAPTER 13  Transient Stability  68
                      Case Study: The Great Blackout  61
                      13.1 The Swing Equation  613
                      13.2 Simplified Synchronous Machine Model and System Equivalents
                      13.3 The Equal-Area Criterion  621
                      13.4 Numerical Integration of the Swing Equation  628
                      13.5 Multimachine Stability  633
                      13.6 Design Methods for Improving Transient Stability  638
                      Appendix  644
                      Index  648