配电系统建模与分析

内容概要

William HKersting在位于拉斯克鲁塞斯的新墨西哥州立大学(New Mexico State University,NMSU)获得电气工程学士学位，在伊利诺理工大学获得电气工程硕士学位。William HKersting于1962年在新墨西哥州立大学参加工作，担任电气工程系教授和电力企业管理协会的主任，直到2002年退休。他现在是Milsoft Utility Solutions的顾问。同时，也是新墨西哥州拉斯克鲁塞斯WH电力咨询公司的股东。

Kersting教授是电气与电子工程师协会(美)（IEEE）的终生会员。他于1979年获得爱迪生电气学会的电气工程教育奖，并由于教学成绩突出于1977年获得新墨西哥州立大学的Westhafter奖。在加入新墨西哥州立大学之前，他是EL Paso电力公司的配电工程师。Kersting教授一直是IEEE电气工程教育协会和配电系统分析协会的积极成员。目录目录

书籍目录

译者序

原书前言

致谢

作者

第1章配电系统简介1

11配电系统1

12配电变电站1

13辐射状馈线4

14配电馈线分布图5

15配电馈线电气特性7

16小结8

第2章负荷特性9

21定义9

22单个用户负荷10

221需求10

222最大需求10

223平均需求10

224负载系数11

23配电变压器负载12

231实际需求13

232最大实际需求13

233负荷持续时间曲线13

234最大非同时需求14

235差异系数14

236需求率16

237利用率16

238负荷差异16

24馈线负荷16

241负荷分配16

2411差异系数的应用16

2412负荷调查17

2413变压器负荷管理20

2414测量馈线的最大需求20

2415方法的选择21

242利用分配的负荷计算电压降21

2421应用差异系数21

2422根据变压器额定功率分配负荷24

25小结25

习题25

第3章近似分析方法30

31电压降30

32线路阻抗31

33K系数法32

331Kdrop系数法32

332Krise系数法34

34负荷的均匀分布35

341电压降35

342线路损耗37

343严格的集中负荷模型38

35集中负荷的几何分布40

351矩形40

352三角形43

353梯形46

36小结50

习题50

参考文献54

第4章架空和地下线路的阻抗55

41架空线路的阻抗55

411相位变换的三相线路55

412相位不变换的配电线路56

413Carson公式57

414修正的Carson公式59

415架空线路的初始阻抗矩阵60

416架空线路的相阻抗矩阵61

417序阻抗63

418并列架空输电线路68

42地下线路阻抗70

421中性线同轴电缆71

422屏蔽电缆75

423并列地下配电线路78

43小结80

习题81

Windmil作业83

参考文献84

第5章架空和地下线路的导纳85

51一般电压降方程85

52架空线路86

53中性线同轴地下电缆91

54地下屏蔽电缆94

55序导纳95

56地下线路的导纳96

57小结97

习题97

Windmil作业98

参考文献98

第6章配电系统线路模型99

61线路的精确模型99

62线路的改进模型104

621三线制△形联结线路105

622中性线电流和接地电流的计算106

63线路的近似模型108

64改进梯形迭代法112

65并列线路的一般矩阵113

651物理上并列的线路116

652电气上并列的线路120

66小结123

习题124

Windmil作业128

参考文献128

第7章电压控制129

71标准电压等级129

72两绕组变压器理论130

73两绕组自耦变压器133

731自耦变压器的额定值136

732阻抗标幺值138

74分级式调压器140

741单相分级式调压器142

7411类型A的分级式调压器142

7412类型B的分级式调压器143

7413常量145

7414线路压降补偿器146

742三相分级式调压器150

7421星形联结的调压器151

7422闭合三角形联结的调压器157

7423开环三角形联结的调压器159

75小结168

习题168

Windmil作业172

参考文献172

第8章三相变压器模型173

81引言173

82一般常量矩阵174

83△-Y（Y侧接地）降压型接线174

831电压174

832电流178

84△-Y（Y侧接地）升压型接线185

85Y-△（Y侧不接地）降压型接线187

86Y-△（Y侧不接地）升压型接线196

87Y-△（Y侧接地）降压型接线197

88开Y-开△接线201

89Y-Y（Y侧均接地）接线205

810△-△接线207

811开△-开△接线215

812戴维南等效电路218

813小结220

习题221

Windmil作业224

第9章负荷模型225

91Y型联结的负荷225

911恒有功和无功负荷225

912恒阻抗负荷226

913恒电流模型226

914组合负荷模型226

92△型联结的负荷228

921恒有功和无功负荷228

922恒阻抗负荷229

923恒电流模型229

924组合负荷模型229

925注入△型联结负荷的线电流230

93两相和单相负荷230

94并联电容器230

941Y型联结的电容器组230

942△型联结的电容器组230

95三相感应电机231

951感应电机模型231

952T形等效电路235

953转差率的计算239

954感应发电机241

96小结242

习题242

Windmil作业244

参考文献244

第10章配电馈线分析245

101潮流分析245

1011梯形迭代技术245

10111线性网络245

10112非线性网络246

1012一般馈线248

1013不平衡三相配电馈线249

1014改进梯形迭代技术的应用250

1015综合分析251

1016负荷分配256

1017潮流分析总结257

102短路分析257

1021一般原理257

1022短路故障260

103小结264

习题264

Windmil作业266

参考文献270

第11章中间抽头变压器及二次侧线路271

111中间抽头的单相变压器模型271

1111矩阵方程272

1112通过二次侧三线制线路为负荷供电的中间抽头变压器276

112中间抽头的Y-△（Y侧不接地）联结变压器280

1121回代过程方程280

1122前推过程方程283

113超前开Y-开△型变压器接线289

114滞后开Y-开△型变压器接线291

115四线制二次侧线路293

116综合分析296

117小结302

习题302

Windmil作业303

参考文献304

附录305

附录A导线数据305

附录B地下电缆数据308

作者简介

本书（第3版）反映了配电系统建模和分析领域的最新进展，所描述的方法能够确保在配电系统计算建模时得到尽可能准确的结果。本书采取了与前两版相同的简化方式，清楚地阐释了配电系统模型后面的数学原理，同时讨论了“智能电网”的概念及其益处。

本书增加了前两版没有的重要内容。在前两个版本中，建立了所有元件的模型，但是很少关注如何将这些模型应用到计算机程序中,以进行配电系统规划和实时分析。本书包括了大量的元件模型和一些实例，来演示如何应用和设置计算机程序，帮助工程人员进行配电系统规划和运行。

同时，本书增加了一些近似方法,帮助读者解读计算机程序反馈的结果，辨别出与实际不符的情况。本书另一个改进是提前介绍了(第4章)改进梯形迭代技术，该方法被应用在大多数配电网分析程序中，作者解释了使用该方法的必要性,详述了改进梯形迭代技术为什么是最强有力的方法，以及如何运用该方法。

正如读者所期待的那样，本书在每个主题的后面都有详尽的总结，提供了一些习题、参考文献和作业，帮助读者应用Mathcad和Windmil软件将所学到的知识运用到实践中。本书作为电气工程专业学生和工程技术人员非常重要的工具，探索了配电系统建模、仿真和分析领域的前沿进展，确保电能安全可靠地持续配送。

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