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出版者:McGraw-Hill Professional

作者:Prabha Kundur

出品人:

页数:1176

译者:

出版时间:1994-01-01

价格:USD 105.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780070359581

丛书系列:

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电力系统动态与暂态过程分析 本书导言 电力系统是现代社会运转的基石，其稳定运行对国民经济与社会生活至关重要。然而，电力系统作为一个高度耦合、非线性的大型复杂系统，极易受到各种内部和外部扰动的冲击。这些扰动可能源自发电机组的跳闸、输电线路的故障、负荷的剧烈变化，甚至是极端天气条件。面对这些挑战，深入理解电力系统的动态行为和暂态响应机制，掌握有效的控制与稳定技术，是保障电网可靠性和安全性的核心所在。 本书旨在为电力系统工程师、科研人员以及高年级本科生和研究生提供一套全面、深入且实用的理论与技术框架，用以分析和解决电力系统在正常运行、暂态过程以及长期动态过程中的稳定性问题。我们将聚焦于从基本原理出发，逐步深入到前沿的分析方法和现代控制技术应用。 第一部分：电力系统基础与模型建立 本部分将回顾和深化读者对电力系统基本元件特性的理解，并重点关注如何建立准确的数学模型，这是进行任何系统分析的基础。 第一章：电力系统元件特性回顾 本章首先回顾同步发电机、变压器、输电线路的稳态运行特性，并着重引入动态行为的建模需求。重点讨论了旋转电机（同步发电机和感应发电机）的电磁暂态和机电暂态特性，包括励磁系统、原动机（水轮机、汽轮机）的动态响应。同时，详细阐述了负荷模型的建立，区分恒阻抗、恒功率和恒电流模型的适用场景及其在暂态分析中的差异。 第二章：状态空间模型与简化 电力系统动态分析的现代方法大多依赖于状态空间表示。本章详细介绍了如何将复杂的电力系统非线性微分-代数方程组转化为标准的状态空间形式。我们讨论了系统阶数的确定，以及针对大规模系统进行降阶模型的必要性和方法，如模态分析在识别系统主导动态环节中的应用。引入了网络代数和潮流方程在暂态过程中的动态更新机制。 第三章：暂态分析基础：机电暂态的建模 这是理解电力系统最剧烈动态过程的关键章节。我们深入探讨了经典功角稳定理论（等面积准则）的局限性，并基于更精确的机电暂态模型，分析了同步发电机在三相短路等对称故障发生后，系统功角、频率和电压的快速变化过程。重点分析了阻尼转矩在吸收能量和抑制振荡中的作用。 第二部分：电力系统稳定性分析理论 稳定性分析是本书的核心内容。本部分将系统地介绍不同时间尺度下的稳定性概念及其分析工具。 第四章：小扰动下的线性化分析 本章聚焦于系统在接近稳态运行点附近的小扰动响应。详细介绍了系统线性化过程，并推导了系统的特征值分析方法。通过分析特征值的实部，判断系统是否存在阻尼不足的振荡模式。我们详细讨论了系统的固有频率、阻尼比，以及不同系统模式（如低频振荡、高频振荡）的物理意义。 第五章：暂态稳定性的深入研究 暂态稳定性关注系统从严重扰动中恢复的能力。本章系统地介绍了时间和能量域的分析方法。详细阐述了暂态稳定性评估的直接法（如能量函数法，包括Lyapunov直接法）和时间域仿真法。针对能量函数法，讨论了如何构造合适的能量函数来准确评估系统的临界清除时间（CCT）。 第六章：电压稳定性和动态电压稳定性 电压稳定是确保电网能够维持可接受电压水平的能力。本章区分了稳态电压稳定（潮流问题）和动态电压稳定。重点分析了在严重故障或负荷急剧变化时，系统电压如何因无功功率平衡破坏而崩溃。引入了PV曲线和QV曲线的概念，以及快速无功功率支持设备（如SVC、STATCOM）对电压稳定性的贡献。 第七章：长时间尺度动态与振荡的性质 电力系统中的低频振荡（0.1 Hz 至 2.0 Hz）是长期运行中影响系统可靠性的重要因素。本章探讨了这些振荡的起源，通常与自动电压调节器（AVR）和励磁系统相互作用相关。详细分析了系统在多机系统中的振荡模式，并引入了奇异性分析来判断振荡的耦合特性。 第三部分：电力系统控制与稳定技术 理解了问题的根源后，本部分转向实际的解决方案和控制策略。 第八章：励磁系统控制与功角稳定 励磁系统是影响发电机暂态和动态稳定性的关键环节。本章详细介绍了现代励磁系统的结构、参数设定及其对系统动态的影响。重点讨论了具有高增益励磁系统的设计原则，以及如何利用励磁调节器（如 PSS/E, Power System Stabilizer）来有效抑制低频振荡，提高系统的阻尼。 第九章：先进的电力系统稳定器（PSS）设计 PSS 是最主要的机电暂态稳定控制手段之一。本章深入讲解了基于线性化模型和奇异值分解的PSS设计方法，以确保PSS能够提供足够的超前相位角来改善关键模式的阻尼。讨论了PSS与系统其他控制器的相互作用及其对次暂态稳定性的潜在负面影响。 第十章：柔性交流输电系统（FACTS）的应用 FACTS 技术是现代电网中用于动态控制电压、电流、阻抗和相位角的有力工具。本章详细介绍了SVC、STATCOM、TCSC 等关键 FACTS 设备的原理、建模及其在增强系统暂态稳定性和动态电压支持方面的作用。重点阐述了 FACTS 控制器如何快速注入或吸收无功功率以抑制电压崩溃和功角摆动。 第十一章：统一潮流控制器（UPFC）与其他高级控制策略 本章探讨了更复杂的集成化控制技术，如 UPFC，它能同时控制串联和并联阻抗，从而对潮流进行实时调度。此外，还引入了基于非线性控制理论（如滑模控制、预测控制）在电力系统稳定控制中的应用潜力，特别是在高渗透率新能源接入背景下的复杂系统控制。 结论 本书通过理论分析与工程实践的结合，旨在培养读者对电力系统复杂动态行为的深刻洞察力，并掌握运用现代控制理论与技术来设计和实施有效稳定策略的能力。电力系统的安全与可靠性要求持续的创新和深入的研究，本书所提供的基础框架和分析工具，将是应对未来电网挑战的坚实起点。

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对于我这个在电力系统研究领域深耕多年的学者而言，《Power System Stability and Control》这本书无疑是一部里程碑式的著作。我曾广泛涉猎过该领域的各类文献，但这本书在内容的深度、广度和系统性上，都达到了一个新的高度。书中对“线性化分析”和“非线性动力学”在系统稳定性分析中的应用，做了详尽的论述，并详细介绍了各种扰动下系统的动态响应。我特别对书中关于“能量函数法”和“李雅普诺夫稳定性理论”在电力系统稳定性分析中的应用印象深刻，这些方法为理解系统失稳的内在机理提供了强有力的工具。尽管我在这些领域已有一定的研究基础，但本书作者提出的新颖观点和分析方法，仍然让我耳目一新。书中对“暂态稳定极限”和“长期稳定极限”的区分，以及它们各自的测量和评估方法，对于指导实际工程具有重要的参考价值。我还需要花更多的时间去理解书中关于“电力系统惯量响应”和“惯量贡献”的讨论，这对于应对未来高比例新能源接入的电网至关重要。这本书，不仅仅是一部参考书，更是一次深入的学术交流，它激发了我对电力系统稳定性和控制领域更深层次的探索。

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当我拿到《Power System Stability and Control》这本书时，我最先被吸引的是其在电力系统规划与运行领域的权威性。我之前主要从事电网的调度和运行，对于如何从根本上保证电网的稳定性，缺乏系统性的理论指导。这本书，则为我提供了一个坚实的理论基础。书中对“负荷敏感性”的分析，以及如何通过调整运行方式来提高系统的电压稳定性，给我留下了深刻的印象。我还需要深入研究书中关于“稳定边界”的概念，并了解如何利用在线监测和预测技术来避免系统逼近不稳定边界。书中对不同类型电力系统（如孤立系统、互联系统）的稳定性分析方法也做了清晰的区分，让我能够根据实际情况选择合适的分析工具。我尤其对书中关于“机组协调控制”的章节感兴趣，它详细阐述了如何通过优化各发电机组的出力和励磁控制，来提升整个系统的同步稳定性。这本书就像一位循循善诱的老师，它不仅教会我“是什么”，更教会我“为什么”和“如何做”，让我能够更科学、更有效地进行电网的调度和运行。

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作为一名在电力系统自动化领域工作的工程师，《Power System Stability and Control》这本书对我来说，是一次系统性的知识梳理和提升。我过去的工作重点在于监控和保护系统的实现，对于上层稳定性的理论基础接触较少。这本书恰恰填补了我的知识盲区，让我能够将自动化装置的功能与其所服务的大系统稳定性紧密联系起来。书中对电网的“动态性能”进行了深入剖析，特别是关于系统对外部扰动的响应速度和恢复能力。我非常欣赏书中对“颤振”现象的详细讲解，包括其成因、表现以及抑制方法，如配置电力系统稳定器（PSS）。这些内容对于我设计和调试控制系统具有极大的指导意义。我还需要花大量时间去理解书中关于“临界清除时间”和“临界故障距离”的概念，这些都是衡量系统暂态稳定性的重要指标。通过这些概念，我能够更准确地评估保护装置的动作特性是否符合系统稳定性的要求。这本书不仅让我对电力系统的动态行为有了更深刻的理解，也让我认识到，优化控制策略和提升自动化水平，是应对未来电网挑战的关键。它为我提供了一个全新的视角，让我能够更好地服务于电网的安全稳定运行。

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作为一名在电力系统领域摸爬滚打了多年的工程师，手捧着这本《Power System Stability and Control》，我仿佛找到了失散多年的宝藏。虽然我并未完全深入书中的每一个公式和定理，但仅从其厚实的篇幅和严谨的排版，就能感受到作者在电力系统稳定性与控制这一核心课题上倾注的巨大心血。这本书不仅仅是一本技术手册，更像是一位经验丰富的导师，用系统而全面的视角，引导我回顾了电力系统从基础运行原理到复杂动态行为的演变。书中对各种扰动下电力系统稳定性的讨论，从暂态稳定性到电压稳定性，再到同步稳定性，每一个章节都详尽地剖析了其背后的物理机制，并通过大量的图表和仿真结果来直观地展示。特别是那些关于控制器设计和优化算法的章节，虽然我还需要更多时间去消化吸收，但其清晰的逻辑和循序渐进的讲解，让我对如何应对电网中日益增长的不确定性有了更深刻的认识。我尤其欣赏的是书中对实际工程案例的引用，这使得理论知识不再是纸上谈兵，而是有了鲜活的应用场景。虽然我还没能完全掌握书中的所有精髓，但仅仅是翻阅和初步的理解，就足以让我对电力系统运行的复杂性有了全新的敬畏感，也激发了我进一步深入研究的强烈愿望。这本书的价值，远不止于知识的传授，更在于它所构建的思维框架，让我能够以更宏观、更专业的角度去审视和解决工作中遇到的各种挑战。

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从一名电力市场分析师的角度来看，《Power System Stability and Control》这本书，为我理解电力市场的运行机制提供了重要的理论支撑。我需要了解，电力系统的稳定性如何影响发电成本、输电能力以及市场交易的可靠性。书中对“装机容量与稳定性”关系的分析，让我明白了为什么在规划电厂时，不仅要考虑发电量，还要考虑其对系统稳定性的贡献。我特别关注书中关于“可再生能源并网对系统稳定性的影响”的讨论，这对于分析未来电力市场的发展趋势至关重要。书中也提到了“需求侧管理”和“虚拟电厂”等新兴概念，并分析了它们在提升系统稳定性方面的潜力。我还需要深入研究书中关于“电价与稳定性”的相互影响，例如，在某些情况下，提高电价是否能激励发电机组提供更好的稳定服务。这本书，为我提供了一个连接电力技术与电力市场的桥梁，让我能够更全面地理解电力市场的运作，并为制定更有效的市场规则提供理论依据。

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作为一名经验丰富的电力系统运行人员，《Power System Stability and Control》这本书，让我对那些我们日常工作中习以为常的现象，有了更深刻的理解。书中对“系统阻尼”的细致分析，解释了为什么有些扰动会让系统振荡加剧，而有些则会被迅速抑制。我尤其对书中关于“事故预想”和“故障穿越”的讨论，印象深刻。这些内容直接指导着我们如何制定应对突发故障的预案，以及如何确保发电机组在故障期间不脱网。书中也提到了“电压崩溃”的多种类型和触发机制，这对我理解和处理电网中的低电压事件非常有帮助。我需要继续学习书中关于“故障录波分析”和“后故障恢复策略”的内容，以便在事故发生后，能够更准确地判断原因并迅速恢复系统运行。这本书，让我从宏观上认识到电力系统稳定性的重要性，以及我们作为运行人员所肩负的重任。它让我明白，每一个操作指令、每一次参数调整，都可能对整个电网的稳定运行产生深远的影响。

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在我看来，《Power System Stability and Control》是一本能够彻底改变你对电力系统理解的书。我曾以为自己对电力系统已有一定的了解，但这本书的出现，让我意识到之前的认知是多么的浅显。书中对电压稳定性的剖析，从稳态电压特性到动态电压稳定性，再到电压崩溃的机理，都做了深入浅出的阐述。特别是关于无功功率补偿和电压控制器的章节，作者详细介绍了不同类型补偿装置的作用以及它们如何影响系统的电压稳定性。我目前的工作涉及电网的规划与运行，对保障电网的可靠性有着直接的责任，而这本书提供的理论基础和分析方法，正是解决这些问题所必需的。书中对电力系统各种扰动，如线路故障、发电机切除、负荷突增等，在系统稳定性方面的影响进行了详尽的分析，并且提供了相应的应对策略。我尤其对书中关于“稳定裕度”的概念印象深刻，它让我明白了如何量化评估系统的稳定性，并采取措施提高其鲁棒性。尽管书中包含大量的数学模型和仿真分析，但作者始终注重理论与实际的结合，通过大量的案例研究，展示了这些理论在实际工程中的应用。这本书的深度和广度，让我深刻体会到电力系统工程的复杂性和挑战性，也让我对那些在幕后默默守护电网稳定运行的工程师们充满了敬意。

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作为一名电气工程的博士生，我对《Power System Stability and Control》这本书的评价是：它是一本真正能够引导你深入理解电力系统核心问题的著作。书中所涵盖的知识体系非常完整，从建立精确的电力系统模型，到分析不同扰动下的动态响应，再到设计和优化控制策略，每一个环节都处理得恰到好处。我特别欣赏书中对电力电子设备在电力系统稳定性中的作用的论述，例如FACTS（柔性交流输电系统）和HVDC（高压直流输电）技术如何能够改善系统的暂态稳定性和电压稳定性。这些内容对于理解现代电网的运行至关重要，因为可再生能源的接入以及电力电子器件的大量应用，使得传统电力系统的动态行为发生了显著变化。书中对于同步振荡的分析，不仅阐述了其产生的机理，还深入探讨了抑制和阻尼这些振荡的方法，包括励磁系统和静止同步补偿器（STATCOM）的应用。尽管我已经接触过不少关于电力系统稳定性的文献，但这本书的组织结构和内容深度，仍然让我受益匪浅。它不仅巩固了我已有的知识，更拓宽了我的视野，让我能够以更全面的视角去思考和解决电力系统设计与运行中的难题。我相信，这本书将成为我未来学术研究和工程实践中不可或缺的参考。

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这本书《Power System Stability and Control》给我的感觉，就像是把我带入了一个庞大而精密的机器内部，让我得以一窥其最核心的运行奥秘。我过去主要接触的是配电网和用户侧的电力质量问题，对于主干电网的稳定性控制了解不多。然而，这本书的出现，彻底改变了我对电力系统宏观运行的认知。书中对各种类型的稳定性——从机组内部的同步稳定性，到整个电网的电压稳定性，再到频率稳定性——都做了极其详尽的阐述。我特别被书中关于“小扰动稳定性”的分析所吸引，它揭示了系统在面对微小扰动时保持稳态的内在机制，以及如何通过调整控制器参数来提高系统的阻尼。虽然书中涉及大量的时域和频域分析方法，对我来说还有些挑战，但作者通过清晰的图表和案例，将抽象的概念具象化，使得理解过程变得相对容易。我尤其关注书中关于“失步”现象的描述，它让我深刻认识到，一旦系统失去同步，后果将是灾难性的。因此，如何预防和应对失步，就显得尤为重要。这本书不仅是理论知识的宝库，更是一种思维方式的启发，它让我明白了电力系统运行的复杂性，以及工程师们在保障电力安全稳定供应方面所付出的艰辛努力。

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对于我这样一个在电力系统设计领域摸索的初学者来说，《Power System Stability and Control》无疑是一本令人敬畏的巨著。初次接触这本书时，它厚重的体积就足以让我感到一丝压力，但当我翻开第一页，便被其内容的深度和广度所吸引。书中对电力系统基础理论的阐述，如发电机、输电线路和负荷的数学模型，以及它们之间相互作用的动力学分析，都做得极为细致。我尤其对书中关于同步稳定性的讨论印象深刻，它不仅解释了发电机转子角度的动态变化，还深入探讨了各种因素如何影响系统的同步能力，例如励磁系统、调速器和电力电子设备的影响。虽然我还在努力理解复杂的微分方程和相平面分析，但作者通过精妙的图示和逻辑严谨的推导，一步步地引导读者进入电力系统动态行为的复杂世界。这本书让我认识到，维持电力系统的稳定运行，绝非易事，它需要对系统各个组成部分及其相互作用有深刻的理解。书中对各种控制策略的介绍，从传统的PID控制到更先进的自适应控制和预测控制，都为我提供了宝贵的思路。虽然我还没有完全掌握这些控制策略的实现细节，但它们为我指明了未来学习和研究的方向。这本书就像一座知识的灯塔，照亮了我前行的道路，让我对电力系统稳定性与控制这一领域有了更清晰的认识和更浓厚的兴趣。

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