MATLAB电力系统设计与分析 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:国防工业出版社

作者:吴天明

出品人:

页数:472

译者:

出版时间:2004-1

价格:39.00元

装帧:

isbn号码:9787118033397

丛书系列:

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• 电力
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现代电力系统建模与仿真技术 书籍简介 本书旨在为电力系统领域的工程师、研究人员和高年级本科生提供一套全面、深入且实用的现代电力系统建模与仿真技术指南。在当前能源结构转型和智能电网快速发展的背景下，电力系统的复杂性呈指数级增长，对系统分析、运行优化和可靠性评估提出了前所未有的挑战。传统的基于经验和简化的分析方法已难以适应新形势的要求，精确、高效的仿真工具和先进的建模技术成为解决关键问题的核心能力。 本书内容覆盖电力系统分析、仿真方法学、高级模型构建、以及在特定应用场景下的实施策略，力求在理论深度和工程实用性之间取得最佳平衡。我们摒弃了对基础电路理论的冗余叙述，直接切入电力系统特有的非线性、时变特性处理，以及大规模系统的计算挑战。 --- 第一部分：电力系统基础建模的深化与扩展 本部分着重于夯实现代仿真所需的高级基础模型，超越传统工频稳态分析的范畴。 第一章：多域耦合与非线性元件建模 电力系统的行为不再是单一电磁域的产物。本章深入探讨了机械、热、电磁、甚至控制系统之间的相互影响。重点分析了电力电子设备（如高压直流输电HVDC、柔性交流输电FACTS设备）的精确建模方法，而非简单的等效电阻模型。 开关模型精细化： 详细介绍不同仿真软件（如PSCAD/EMTDC、DigSILENT PowerFactory等）中半导体开关器件（IGBT、GTO）在电磁瞬态仿真中的离散化和触发机制，包括死区时间的精确处理。 旋转电机建模挑战： 针对同步电机和异步电机，不仅涵盖了经典的d-q轴模型，更深入探讨了在暂态和次暂态过程中考虑电枢反应、饱和效应和定子/转子材料磁滞特性的建模方法。 非线性负荷的辨识与建模： 如何从实际测量数据中提取高精度、时变特性的非线性负荷模型（如整流器、变频驱动），避免稳态模型在动态分析中的偏差。 第二章：大规模电网的拓扑与状态估计 随着并网规模的扩大，准确获取系统运行状态是所有高级分析的前提。本章聚焦于状态估计技术在大型互联系统中的应用与挑战。 加权最小二乘法（WLS）的鲁棒性提升： 讨论如何处理测量误差、伪量测（Bad Data）的检测与隔离算法，特别是针对大规模稀疏系统时的计算优化。 同步相量测量单元（PMU）数据的融合： 探讨PMU提供的实时、高频数据如何与SCADA数据进行最优融合，以构建更精确、高时间分辨率的系统状态基准。 拓扑结构的简化与等效： 面对数万节点的电网，如何使用有效的降阶方法（如模态分析、等效阻抗法）在保持关键动态特性的前提下，构建适用于快速仿真和分析的等效模型。 --- 第二部分：高级动态仿真方法学 本部分是本书的核心，侧重于处理电力系统动态行为分析的复杂算法和计算技巧。 第三章：暂态稳定性和次暂态分析 暂态稳定性是衡量电网弹性的关键指标。本章详细阐述了求解大规模微分代数方程组（DAE）的数值方法，以及如何高效进行上百万次的稳定性评估。 数值积分器的选择与优化： 比较定步长（如欧拉法、梯形法则）与变步长（如BDF、Radau IIA）方法的适用性。重点分析在求解刚性系统（Stiff System，由快速电子过程和慢速机械过程共同组成）时，隐式积分器如何确保收敛性和计算效率。 暂态边界的确定： 讨论切线平面法、能量函数法在确定临界清除时间（CCT）中的应用，以及如何利用时间序列分析来预测系统是否会越过稳定极限。 次暂态建模在故障穿越中的作用： 阐述次暂态模型（Subtransient Model）在分析大扰动后最初几周波内电压恢复和恢复电压过程中的不可替代性。 第四章：小扰动稳定性与特征值分析 小扰动分析是评估系统阻尼和振荡特性的基石。本章侧重于线性化模型的建立和特征值分解的应用。 线性化模型的构建： 详细阐述如何在给定的工作点（潮流解）附近对非线性系统进行精确的线性化处理，特别是如何正确处理基于控制器的设备（如励磁系统、调速器）。 特征值计算与系统阻尼： 掌握如何利用Lanczos或Arnoldi迭代法高效计算矩阵的特征值，并解读特征值的位置、模态频率和阻尼因子，以诊断系统振荡源头。 模态分析与抑制策略： 将模态分析结果与实际控制参数关联，设计有效的控制参数优化方案，增强系统对特定频率振荡的抵抗力。 --- 第三部分：智能电网与新能源并网的仿真挑战 随着分布式能源和电力电子化的深入，传统仿真框架面临重大革新。 第五章：间歇性电源并网的动态特性 风力、光伏发电的接入引入了快速波动的特性和高比例的电力电子接口，对电网的惯量和电压支撑能力构成挑战。 功率转换器（Converter）的控制建模： 深入分析电网电压源型逆变器（Grid-Forming Inverter）和电流源型逆变器（Grid-Following Inverter）的内部控制环路（内环电流、外环电压/功率）的建立，以及其对电网暂态的耦合影响。 惯量缺失的补偿： 探讨虚拟同步发电机（VSG）技术在仿真中的实现，以及如何通过先进的控制策略来模拟传统同步发电机的惯量和阻尼响应。 频率稳定性的新范式： 针对缺乏物理惯量的系统，分析基于通讯的频率控制（Communication-Based Frequency Control）的动态响应和延迟影响。 第六章：电磁瞬态（EMT）与混合仿真技术 对于涉及快速开关操作、电磁暂态过程的分析（如雷击、谐波注入、开关操作过电压），必须依赖EMT仿真，但这带来了计算规模的挑战。 EMT与RMS仿真的衔接： 详述如何构建一个统一框架，实现系统主要部分采用高精度的EMT模型，而远端大量网络使用降阶的RMS（或暂态）模型，以实现“混合仿真”（Co-Simulation）。重点关注接口处的电流和电压匹配算法。 谐波分析与电磁兼容性（EMC）： 利用EMT模型进行系统级谐波传播分析，评估不同并网点对电能质量的影响，特别是高频谐波注入的串联和并联谐振风险。 时域离散化与并行计算： 讨论在处理百万级节点或极短时间窗（微秒级）仿真时，如何应用分布式内存并行计算技术（如MPI）来加速求解过程。 --- 第四部分：系统可靠性与优化仿真 本部分将仿真技术应用于实际的规划和运行决策。 第七章：系统级可靠性评估与蒙特卡洛模拟 系统级可靠性评估需要结合概率模型和动态仿真。 基于事件的可靠性分析： 介绍如何结合发电机组跳闸率、输电线路故障率等概率数据，构建状态空间模型，并进行蒙特卡洛（Monte Carlo）模拟，评估系统在不同运行条件下的N-1、N-2安全裕度。 动态可靠性指标： 超越传统的LOLP（失负荷概率），引入动态失效时间分析，评估系统在暂态或小扰动后恢复能力的概率。 第八章：最优潮流与动态优化 将优化算法嵌入到实时或近实时仿真框架中，实现对系统运行的预见性控制。 非线性最优潮流（OPF）的实时求解： 探讨如何使用高效的内点法（Interior Point Method）或序列二次规划（SQP）在极短时间内求解大规模系统的有功/无功最优分配，以应对新能源的快速波动。 动态规划与模型预测控制（MPC）的仿真验证： 介绍MPC策略（如用于储能系统充放电调度、负荷需求响应）的仿真验证流程，包括如何将仿真模型作为系统的“数字孪生”进行前瞻性控制信号的生成与测试。 本书通过严谨的理论阐述和大量的案例分析（案例采用业界领先的仿真平台进行验证），旨在培养读者将复杂的电力系统问题转化为可计算、可验证的数学模型，并利用先进的计算工具解决实际工程难题的能力。它不仅仅是一本工具书，更是一部关于现代电力系统计算科学的深度教程。

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从装帧和印刷质量来看，这本书也属于精品级别。纸张的质地很好，长时间阅读眼睛不易疲劳，这对于需要长时间伏案学习的读者来说非常重要。图表的清晰度和色彩还原度都很高，复杂的拓扑图和波形图看起来非常舒服，这在分析信号和系统响应时至关重要，因为一点点模糊都可能导致对波形趋势的误判。更让我惊喜的是，随书附带的（或者可以获取的）配套资源包中，似乎包含了大量的案例数据和脚本文件，这相当于为理论学习提供了即时可验证的实践平台。这种理论与实践紧密结合的模式，极大地提高了学习的效率和成果的转化率。总而言之，这本书的制作体现了出版方对专业读者的尊重，它不只是一本传授知识的书，更是一套精心打磨的、旨在提升读者工程实践能力的综合性学习资源。

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这本书的语言风格是那种非常务实和直接的，没有过多华丽的辞藻，直奔主题，这对于我们这些时间宝贵的工程师来说，简直是福音。我注意到它在介绍复杂算法时，会先用一个简化的例子铺垫，让读者先建立感性认识，然后再逐步引入理论推导，这种循序渐进的教学方法，极大地降低了学习曲线的陡峭程度。比如，在讨论同步电机暂态模型时，作者并没有一开始就抛出复杂的微分方程组，而是先从能量守恒的角度切入，让读者理解磁链和转矩之间的内在联系。而且，书中对各种仿真工具的调用和结果验证部分写得非常细致，甚至给出了不同仿真软件在处理同一问题时可能出现的细微差异分析，这表明作者对实际应用中的“坑”有着非常清晰的认识。整体阅读体验是，它在“教你思考”而非仅仅“教你操作”，这种思维层面的引导，才是好书的价值所在。

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这部书的封面设计确实挺有意思，那种深邃的蓝色调，配上电路图的线条，立刻让人联想到严谨的工程学。我拿到手的时候，首先被它厚实的质感吸引了，感觉里面装了不少干货。光是目录那一块，就涵盖了从基础理论到高级应用的一系列内容，看得出来作者在知识体系的构建上下了很大功夫。特别是看到关于暂态稳定性和潮流计算那一章的标题，我就知道这本书绝对不是那种泛泛而谈的入门读物，而是直指电力系统核心难点的工具书。它不像其他教材那样把复杂的概念包裹在过多的数学公式里，而是力图用更直观的方式来解释，这一点对于我们这些需要快速上手解决实际问题的人来说，简直太友好了。我期待着通过这本书，能真正掌握那些在课堂上感觉云里雾里的概念，让我的仿真模型不再是摆设。这本书的排版也比较清晰，图文并茂，阅读起来不会有那种枯燥感，这一点在技术书籍中是难能可贵的。希望它能真正成为我工具箱里的一把利器，而不是只占书架位置的装饰品。

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这本书的篇幅看起来不小，但翻阅下来感觉节奏控制得非常好，每一章的知识点都衔接得十分紧密，仿佛一条清晰的逻辑链条，将电力系统的各个组成部分有机地串联起来。我尤其欣赏它在“新能源接入对系统动态特性的影响”这一块的论述，这部分内容在很多传统教材中往往一笔带过，但这本书却给予了足够的篇幅，深入探讨了并网逆变器的控制策略和对系统惯量的影响。这正符合当前电力行业向清洁能源转型的趋势，让这本书的实用价值立刻提升了一个档次。它不仅仅是对现有知识的梳理，更像是对未来电网运行挑战的预演和应对方案的探讨。阅读过程中，我感觉自己不是在被动接收知识，而是在主动参与一场关于现代电力系统如何平稳高效运行的深度研讨会。这种参与感，是很多教材无法给予的。

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我一直觉得，市面上很多声称是“设计与分析”的书籍，最终都变成了纯粹的软件操作手册，讲了很多“怎么做”，却很少深入探讨“为什么这么做”。但这本《电力系统设计与分析》给我的初步印象完全不同。它的深度，在于对底层物理原理的挖掘，比如对不同电力设备模型建立的精细化处理，以及对各种运行约束条件的数学刻画，都体现了作者深厚的工程经验。我特别留意了其中关于“优化调度”的那一节，它没有简单地套用现成的优化算法，而是结合电力系统的特性，讨论了如何将非线性问题转化为可求解的模型，这才是真正体现工程智慧的地方。读这本书，就像是跟一位经验丰富的老工程师在并肩探讨项目难题，他不仅告诉你A到B的路径，还会告诉你为什么走这条路是最优的，以及路上可能遇到的陷阱。对于我这种需要进行复杂电网规划和故障分析的人来说，这种深度和广度兼备的内容，是极其宝贵的资源。

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