配電系統(tǒng)建模與分析（原書第3版）

譯者序

原書前言

致謝

作者

第1章配電系統(tǒng)簡介1

1.1配電系統(tǒng)1

1.2配電變電站1

1.3輻射狀饋線4

1.4配電饋線分布圖5

1.5配電饋線電氣特性7

1.6小結(jié)8

第2章負(fù)荷特性9

2.1定義9

2.2單個用戶負(fù)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負(fù)載系數(shù)11

2.3配電變壓器負(fù)載12

2.3.1實際需求13

2.3.2最大實際需求13

2.3.3負(fù)荷持續(xù)時間曲線13

2.3.4最大非同時需求14

2.3.5差異系數(shù)14

2.3.6需求率16

2.3.7利用率16

2.3.8負(fù)荷差異16

2.4饋線負(fù)荷16

2.4.1負(fù)荷分配16

2.4.1.1差異系數(shù)的應(yīng)用16

2.4.1.2負(fù)荷調(diào)查17

2.4.1.3變壓器負(fù)荷管理20

2.4.1.4測量饋線的最大需求20

2.4.1.5方法的選擇21

2.4.2利用分配的負(fù)荷計算電壓降21

2.4.2.1應(yīng)用差異系數(shù)21

2.4.2.2根據(jù)變壓器額定功率分配負(fù)荷24

2.5小結(jié)25

習(xí)題25

第3章近似分析方法30

3.1電壓降30

3.2線路阻抗31

3.3K系數(shù)法32

3.3.1Kdrop系數(shù)法32

3.3.2Krise系數(shù)法34

3.4負(fù)荷的均勻分布35

3.4.1電壓降35

3.4.2線路損耗37

3.4.3嚴(yán)格的集中負(fù)荷模型38

3.5集中負(fù)荷的幾何分布40

3.5.1矩形40

3.5.2三角形43

3.5.3梯形46

3.6小結(jié)50

習(xí)題50

參考文獻(xiàn)54

第4章架空和地下線路的阻抗55

4.1架空線路的阻抗55

4.1.1相位變換的三相線路55

4.1.2相位不變換的配電線路56

4.1.3Carson公式57

4.1.4修正的Carson公式59

4.1.5架空線路的初始阻抗矩陣60

4.1.6架空線路的相阻抗矩陣61

4.1.7序阻抗63

4.1.8并列架空輸電線路68

4.2地下線路阻抗70

4.2.1中性線同軸電纜71

4.2.2屏蔽電纜75

4.2.3并列地下配電線路78

4.3小結(jié)80

習(xí)題81

Windmil作業(yè)83

參考文獻(xiàn)84

第5章架空和地下線路的導(dǎo)納85

5.1一般電壓降方程85

5.2架空線路86

5.3中性線同軸地下電纜91

5.4地下屏蔽電纜94

5.5序?qū)Ъ{95

5.6地下線路的導(dǎo)納96

5.7小結(jié)97

習(xí)題97

Windmil作業(yè)98

參考文獻(xiàn)98

第6章配電系統(tǒng)線路模型99

6.1線路的精確模型99

6.2線路的改進模型104

6.2.1三線制△形聯(lián)結(jié)線路105

6.2.2中性線電流和接地電流的計算106

6.3線路的近似模型108

6.4改進梯形迭代法112

6.5并列線路的一般矩陣113

6.5.1物理上并列的線路116

6.5.2電氣上并列的線路120

6.6小結(jié)123

習(xí)題124

Windmil作業(yè)128

參考文獻(xiàn)128

第7章電壓控制129

7.1標(biāo)準(zhǔn)電壓等級129

7.2兩繞組變壓器理論130

7.3兩繞組自耦變壓器133

7.3.1自耦變壓器的額定值136

7.3.2阻抗標(biāo)幺值138

7.4分級式調(diào)壓器140

7.4.1單相分級式調(diào)壓器142

7.4.1.1類型A的分級式調(diào)壓器142

7.4.1.2類型B的分級式調(diào)壓器143

7.4.1.3常量145

7.4.1.4線路壓降補償器146

7.4.2三相分級式調(diào)壓器150

7.4.2.1星形聯(lián)結(jié)的調(diào)壓器151

7.4.2.2閉合三角形聯(lián)結(jié)的調(diào)壓器157

7.4.2.3開環(huán)三角形聯(lián)結(jié)的調(diào)壓器159

7.5小結(jié)168

習(xí)題168

Windmil作業(yè)172

參考文獻(xiàn)172

第8章三相變壓器模型173

8.1引言173

8.2一般常量矩陣174

8.3△-Y（Y側(cè)接地）降壓型接線174

8.3.1電壓174

8.3.2電流178

8.4△-Y（Y側(cè)接地）升壓型接線185

8.5Y-△（Y側(cè)不接地）降壓型接線187

8.6Y-△（Y側(cè)不接地）升壓型接線196

8.7Y-△（Y側(cè)接地）降壓型接線197

8.8開Y-開△接線201

8.9Y-Y（Y側(cè)均接地）接線205

8.10△-△接線207

8.11開△-開△接線215

8.12戴維南等效電路218

8.13小結(jié)220

習(xí)題221

Windmil作業(yè)224

第9章負(fù)荷模型225

9.1Y型聯(lián)結(jié)的負(fù)荷225

9.1.1恒有功和無功負(fù)荷225

9.1.2恒阻抗負(fù)荷226

9.1.3恒電流模型226

9.1.4組合負(fù)荷模型226

9.2△型聯(lián)結(jié)的負(fù)荷228

9.2.1恒有功和無功負(fù)荷228

9.2.2恒阻抗負(fù)荷229

9.2.3恒電流模型229

9.2.4組合負(fù)荷模型229

9.2.5注入△型聯(lián)結(jié)負(fù)荷的線電流230

9.3兩相和單相負(fù)荷230

9.4并聯(lián)電容器230

9.4.1Y型聯(lián)結(jié)的電容器組230

9.4.2△型聯(lián)結(jié)的電容器組230

9.5三相感應(yīng)電機231

9.5.1感應(yīng)電機模型231

9.5.2T形等效電路235

9.5.3轉(zhuǎn)差率的計算239

9.5.4感應(yīng)發(fā)電機241

9.6小結(jié)242

習(xí)題242

Windmil作業(yè)244

參考文獻(xiàn)244

第10章配電饋線分析245

10.1潮流分析245

10.1.1梯形迭代技術(shù)245

10.1.1.1線性網(wǎng)絡(luò)245

10.1.1.2非線性網(wǎng)絡(luò)246

10.1.2一般饋線248

10.1.3不平衡三相配電饋線249

10.1.4改進梯形迭代技術(shù)的應(yīng)用250

10.1.5綜合分析251

10.1.6負(fù)荷分配256

10.1.7潮流分析總結(jié)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小結(jié)264

習(xí)題264

Windmil作業(yè)266

參考文獻(xiàn)270

第11章中間抽頭變壓器及二次側(cè)線路271

11.1中間抽頭的單相變壓器模型271

11.1.1矩陣方程272

11.1.2通過二次側(cè)三線制線路為負(fù)荷供電的中間抽頭變壓器276

11.2中間抽頭的Y-△（Y側(cè)不接地）聯(lián)結(jié)變壓器280

11.2.1回代過程方程280

11.2.2前推過程方程283

11.3超前開Y-開△型變壓器接線289

11.4滯后開Y-開△型變壓器接線291

11.5四線制二次側(cè)線路293

11.6綜合分析296

11.7小結(jié)302

習(xí)題302

Windmil作業(yè)303

參考文獻(xiàn)304

附錄305

附錄A導(dǎo)線數(shù)據(jù)305

附錄B地下電纜數(shù)據(jù)

本書反映了配電系統(tǒng)領(lǐng)域的*新進展。本書描述的方法能夠確保配電系統(tǒng)在計算建模中得到盡可能準(zhǔn)確的結(jié)果。和前兩版中簡便方法一樣，本書清楚地闡釋了系統(tǒng)模型背后的數(shù)學(xué)原理，同時討論了“智能電網(wǎng)”的概念及其帶來的益處。然而，本書添加了前兩版沒有的重要元素。前兩版書中建立了所有元件的模型，但是很少關(guān)注如何將這些模型應(yīng)用到計算機中來進行規(guī)劃和實時分析。本書包含大量的元件模型和一些實際的例子,來演示工程人員如何應(yīng)用和設(shè)置計算機程序以幫助他們規(guī)劃和運行系統(tǒng)。同時，本書增加了些近似方法來幫助讀者解釋計算機程序反饋，以便他們能識別出與實際不符的結(jié)果。另外一個改進是本書對修正梯形迭代技術(shù)的提前介紹（第4章），該方法用于大多數(shù)配電分析程序，作者解釋了該方法的必要性并且詳述了該方法是如何運用的以及為什么是*強有力的方法。正如讀者所期待，每個主題后都有詳盡的總結(jié)，本書提供一些習(xí)題、參考文獻(xiàn)和任務(wù)來幫助讀者應(yīng)用Mathcad和Windmil程序?qū)⑺麄兯鶎W(xué)運用在實踐中。

《質(zhì)量管理入門》（原書第3版）延續(xù)了經(jīng)典。它對于之前的版本增補了很多的內(nèi)容，雖歷經(jīng)20多年，其根本技法和理念卻沒有變化。

中詳述了以下內(nèi)容：

質(zhì)量管理的基本概念"para" label-module="para">

這是一本企業(yè)中高層管理者和一線技術(shù)人員都需要閱讀的質(zhì)量管理基礎(chǔ)讀物。

譯者序

原書第3版序

原書第2版序

原書第1版序和感謝

第1章 緒論 1

1.1 概況 1

1.2 電力系統(tǒng)基礎(chǔ)知識 1

1.3 保護要求 3

1.4 保護范圍 4

1.5 主保護和后備保護 5

1.5.1 主保護 5

1.5.2 后備保護 5

1.6 方向保護 6

1.7 習(xí)題 7

第2章 短路電流的計算 9

2.1 短路電流計算模型 9

2.1.1 系統(tǒng)阻抗影響 9

2.1.2 旋轉(zhuǎn)電機的影響 11

2.1.3 故障種類 12

2.1.4 故障電流計算 13

2.2 計算短路電流的方法 15

2.2.1 各序網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建和重要性 18

2.2.2 使用對稱分量法進行不對稱故障計算 20

2.2.3 電力系統(tǒng)等效阻抗 20

2.3 保護系統(tǒng)的電流和電壓信號 21

2.4 用計算機進行故障計算 22

第3章 繼電器的類別和功能 24

3.1 分類 24

3.1.1 按結(jié)構(gòu)分類 24

3.1.2 按輸入信號分類 24

3.1.3 按功能分類 24

3.1.4 電氣設(shè)備的國際分類 25

3.2 電磁繼電器 26

3.2.1 吸引繼電器 26

3.2.2 帶移動線圈的繼電器 27

3.2.3 感應(yīng)繼電器 27

3.3 保護繼電器的發(fā)展 31

3.4 數(shù)字保護 31

3.4.1 概述 31

3.4.2 數(shù)字繼電器的特點 31

3.4.3 數(shù)字繼電器的典型結(jié)構(gòu) 32

3.4.4 數(shù)字繼電器的標(biāo)準(zhǔn)功能 33

3.5 繼電器供電 34

第4章 電流互感器和電壓互感器 35

4.1 電壓互感器 35

4.1.1 等效電路 35

4.1.2 誤差 35

4.1.3 負(fù)載 36

4.1.4 電壓互感器的選擇 37

4.1.5 電容式電壓互感器 37

4.2 電流互感器 39

4.2.1 等效電路 39

4.2.2 誤差 40

4.2.3 交流飽和 41

4.2.4 負(fù)載 41

4.2.5 電流互感器的選擇 44

4.2.6 ANSI標(biāo)準(zhǔn)定義的準(zhǔn)確級 45

4.2.7 直流飽和 46

4.2.8 使用電流互感器的注意事項 47

第5章 過電流保護 49

5.1 簡述 49

5.2 過電流繼電器種類 49

5.2.1 固定電流值繼電器 49

5.2.2 定時限/定電流繼電器或定時限繼電器 51

5.2.3 反時限繼電器 52

5.3 過電流繼電器整定 52

5.3.1 速斷單元整定 52

5.3.2 保護變電站間連接線路的速斷單元覆蓋范圍 53

5.3.3 延時過電流繼電器參數(shù)整定 54

5.4 繼電器配合的限制條件 58

5.4.1 最小短路電流水平 58

5.4.2 發(fā)熱限制 59

5.4.3 啟動電流值 61

5.5 與Dy聯(lián)結(jié)變壓器的配合 69

5.5.1 三相短路故障 70

5.5.2 相間短路故障 70

5.5.3 單相接地故障 71

5.6 與熔斷器的配合 78

5.7 與負(fù)序單元的配合 78

5.8 帶電壓控制的過電流繼電器 79

5.9 用軟件技術(shù)設(shè)置過電流繼電器 80

5.10 數(shù)字繼電器中數(shù)字邏輯的使用 81

5.10.1 簡述 81

5.10.2 數(shù)字邏輯基礎(chǔ) 81

5.10.3 邏輯關(guān)系圖 82

5.11 群組整定變化的適應(yīng)性保護 84

5.12 習(xí)題 85

第6章 熔斷器、重合閘和分段器 89

6.1 設(shè)備 89

6.1.1 重合閘 89

6.1.2 分段器 92

6.1.3 熔斷器 92

6.2 配電系統(tǒng)的時間/電流設(shè)備的配合原則 94

6.2.1 熔斷器-熔斷器的配合 95

6.2.2 重合閘-熔斷器的配合 95

6.2.3 重合閘-重合閘的配合 98

6.2.4 重合閘-繼電器的配合 98

6.2.5 重合閘-分段器的配合 99

6.2.6 重合閘-分段器-熔斷器的配合 99

第7章 方向過電流繼電器 102

7.1 結(jié)構(gòu) 102

7.2 動作原則 103

7.3 繼電器的連接 103

7.3.1 30°連接（0°AMT） 103

7.3.2 60°連接（0°AMT） 104

7.3.3 90°連接（30°AMT） 105

7.3.4 90°連接（45°AMT） 105

7.4 接地故障方向繼電器 106

7.5 速斷單元的配合 111

7.6 方向過電流延時繼電器的整定 114

7.6.1 啟動電流整定 114

7.6.2 時間刻度整定 114

7.7 習(xí)題 119

第8章 差動保護 121

8.1 概述 121

8.2 差動保護的分類 123

8.3 變壓器差動保護 123

8.3.1 基本因素 124

8.3.2 CT的選擇和連接 125

8.3.3 接地故障時差動繼電器保護的繞組的百分比 130

8.3.4 確定斜率 131

8.3.5 電力變壓器中的故障電流分布 132

8.4 發(fā)電機和旋轉(zhuǎn)電機的差動保護 134

8.5 線路差動保護 137

8.6 母線差動保護 138

8.6.1 多個制動線圈的差動保護系統(tǒng) 138

8.6.2 高阻抗差動系統(tǒng) 138

8.7 習(xí)題 140

第9章 距離保護 142

9.1 概述 142

9.2 距離繼電器的種類 142

9.2.1 阻抗繼電器 144

9.2.2 方向繼電器 146

9.2.3 感抗繼電器 147

9.2.4 姆歐繼電器 148

9.2.5 完全極化的姆歐繼電器 149

9.2.6 透鏡特性的繼電器 150

9.2.7 多邊形特性的繼電器 150

9.2.8 混合特性繼電器 150

9.3 整定距離繼電器的保護范圍和動作時間 151

9.4 距離繼電器饋入電流的影響 154

9.5 距離保護中的弧阻影響 158

9.6 剩余補償 159

9.7 距離繼電器測得的阻抗 159

9.7.1 相單元 159

9.7.2 接地故障單元 160

9.8 電力系統(tǒng)振蕩 160

9.9 距離繼電器的有效保護范圍 163

9.10 最大負(fù)載檢查 164

9.10.1 姆歐繼電器 164

9.10.2 多邊形特性的繼電器 165

9.11 畫出繼電器整定值 165

9.12 聯(lián)鎖脫扣 174

9.12.1 欠范圍直接脫扣 174

9.12.2 允許的欠范圍聯(lián)鎖脫扣 174

9.12.3 允許的超范圍聯(lián)鎖脫扣 175

9.13 在串聯(lián)補償線路中的距離繼電器 175

9.14 在T形回路中距離保護的考慮因素 177

9.14.1 兩個端口有饋入電流的T形回路 177

9.14.2 所有三個端口都有饋入電流的T形回路 179

9.15 采用距離繼電器發(fā)現(xiàn)發(fā)電機勵磁故障 179

9.16 習(xí)題 181

第10章 工業(yè)系統(tǒng)的保護 184

10.1 保護設(shè)備 184

10.1.1 過電流繼電器 184

10.1.2 普通斷路器和塑殼斷路器的直接動作器件 184

10.1.3 熱繼電器、接觸器和熔斷器組合使用 184

10.2 電機相關(guān)過電流保護的整定原則 185

10.2.1 熱繼電器 185

10.2.2 低壓斷路器 186

第11章 工業(yè)負(fù)載切除系統(tǒng) 194

11.1 失電后的系統(tǒng)運行 194

11.2 自動減載系統(tǒng)的設(shè)計 195

11.2.1 簡單發(fā)電機模型 195

11.2.2 建立減載系統(tǒng)的參數(shù) 195

11.3 整定頻率繼電器的原則 196

11.3.1 動作時間 196

11.3.2 確定頻率波動 197

11.4 計算和整定某工廠的頻率繼電器的案例 197

11.4.1 過載計算 197

11.4.2 需要切除的負(fù)載 197

11.4.3 頻率水平 197

11.4.4 負(fù)載切除階段 197

11.4.5 確定頻率繼電器整定值 199

11.4.6 動作的驗證 201

第12章 保護方案和變電站設(shè)計圖 204

12.1 保護方案 204

12.1.1 發(fā)電機保護 204

12.1.2 電動機保護 205

12.1.3 變壓器保護 209

12.1.4 線路保護 212

12.2 變電站設(shè)計圖 213

12.2.1 單線圖 214

12.2.2 變電站布置圖 214

12.2.3 交流連接圖 215

12.2.4 直流連接圖 215

12.2.5 接線圖 216

12.2.6 邏輯圖 216

12.2.7 電纜列表 216

第13章 電力系統(tǒng)自動化的通信網(wǎng)絡(luò) 218

13.1 IEC 61850概述 219

13.2 IEC 61850的內(nèi)容和特點 220

13.3 系統(tǒng)配置語言 224

13.4 IEC 61850設(shè)備測試的問題 225

13.5 GOOSE信息的配置和驗證 227

13.5.1 系統(tǒng)配置 229

13.5.2 系統(tǒng)驗證試驗 229

13.6 變電站IT網(wǎng)絡(luò) 229

13.7 過程總線 230

第14章 保護系統(tǒng)的安裝、測試和維護 231

14.1 保護設(shè)備的安裝 231

14.2 測試保護方案 232

14.2.1 工廠測試 233

14.2.2 安裝前測試 233

14.2.3 周期性維護 237

14.3 安裝數(shù)字保護 238

14.3.1 設(shè)置參數(shù) 238

14.3.2 運行測試 239

附錄 習(xí)題答案 242

參考文獻(xiàn) 277

作為有抱負(fù)的工程師，需要學(xué)習(xí)很多知識，包括本領(lǐng)域的專業(yè)知識以及工程的基礎(chǔ)知識。同時，要具備終身學(xué)習(xí)的能力來掌握領(lǐng)域的最新發(fā)展。在這個過程中，工程思維和工程相關(guān)的設(shè)計能力是工程師的核心能力。本書是一本適合所有工程專業(yè)背景的讀者的工程入門書，以工程思維和能力的培養(yǎng)為核心，介紹了工程師應(yīng)具備的各種能力，助力讀者走上工程師之路。

本書特色

以工程思維和工程設(shè)計為主線，從各工程學(xué)科及主要專業(yè)領(lǐng)域的介紹開始，逐步深入地介紹工程師的技能、工程和設(shè)計的概念、常用的工程工具、項目管理、用戶體驗、工程師的人際交往等內(nèi)容，幫助讀者盡快融入工程師的角色。

作為全美靜電協(xié)會前主席，本書作者有扎實的工程項目基礎(chǔ)和豐富的經(jīng)驗，整個工程思維的脈絡(luò)在他的筆下被剖析得細(xì)致入微，各種類型的工程案例及分析使全書內(nèi)容飽滿、引人入勝，并引發(fā)讀者的思考。

突出強調(diào)工程中的關(guān)鍵理念、常用工作方法和良好的工作習(xí)慣，并通過一系列實例和練習(xí)培養(yǎng)提升讀者的工程素養(yǎng)，將工程思維的培養(yǎng)融入工作的方方面面。