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电力系统动态稳定性分析与控制 本书聚焦于现代电力系统运行中至关重要的一个方面：动态稳定性。随着可再生能源的快速并网和电力负荷模式的日益复杂，如何确保电网在受到各种扰动后能够快速恢复到稳定状态，已成为电力系统规划、运行和继电保护领域的核心挑战。 第一部分：电力系统动态基础与建模 本书首先系统回顾了电力系统稳定性的基本理论，区分了暂态稳定、小扰动稳定和大扰动稳定。我们深入探讨了电力系统元件的非线性特性，并详细阐述了建立准确、高效的动态仿真模型的方法。 同步电机机电暂态模型： 涵盖了各种简化和详细的同步电机模型（如经典模型、二阶模型、一阶模型以及考虑了次暂态效应的详细模型），重点分析了励磁系统和原动机/汽轮机在动态过程中的作用。 电力电子设备接入对系统动态的影响： 鉴于高比例电力电子设备（如HVDC、STATCOM、风力发电机组和光伏逆变器）的广泛应用，本书专门辟章节讨论了如何精确建模这些设备对系统惯量、阻尼和暂态特性的影响，特别是脉冲宽度调制（PWM）逆变器引起的次暂态振荡问题。 负荷模型： 比较了恒功率、恒阻抗和恒电流等不同负荷模型的适用场景，并探讨了动态负荷对阻尼特性的影响机制。 网络简化技术： 在进行大规模系统动态仿真时，如何通过等效技术（如PMU测量数据驱动的动态等效）来减少模型复杂度，同时保持仿真精度，是本书的一大技术亮点。 第二部分：动态稳定性的分析方法 本书提供了从古典方法到前沿计算技术全方位的动态稳定性分析工具箱。 时域仿真技术： 详细介绍了如何利用标准电力系统分析软件（如PSASP、PSS/E、DigSILENT PowerFactory）进行详细的时域仿真。重点在于参数设置、扰动情景的选取、以及结果的判读，特别是对系统振荡频率和阻尼比的精确提取。 特征值分析（小扰动稳定）： 深入讲解了线性化模型下的特征值分析方法。内容包括如何计算系统的固有频率和阻尼比，以及如何利用奇异值分解（SVD）等技术识别系统的“弱控制环节”和“薄弱环节”。同时，讨论了如何通过参数扫描和灵敏度分析来评估稳定裕度。 能量函数法（大扰动稳定）： 阐述了基于能量的方法（如Lyapunov能量函数、等面积准则的推广）在非线性系统稳定极限求解中的应用，特别是针对多机系统和直流输电系统的大扰动评估。 奇异性分析与极限环理论： 介绍了如何利用非线性动力学的工具，如极限环分析、分岔理论，来研究系统可能出现的周期性失稳现象，这对于理解复杂系统中的非线性阻尼效应至关重要。 第三部分：动态稳定性的控制与改善技术 针对识别出的稳定性问题，本书提供了多层次、多尺度的控制策略和技术解决方案。 励磁和调速系统设计优化： 探讨了如何通过优化同步电机励磁系统的结构（如采用先进的内环控制策略）和调整PSS（Power System Stabilizer）的参数配置，来增强系统的阻尼特性。详细介绍了基于带宽、相位裕度等指标的PSS整定方法。 电力电子系统的高级控制： 针对并网型逆变器，本书详细阐述了虚拟同步机（VSM）控制、下垂控制（Droop Control）以及先进的阻尼控制技术（如虚拟阻尼、高频注入阻尼）。重点分析了如何通过控制回路的设计，确保电力电子系统能够提供足够的惯量和阻尼支撑。 系统级稳定器（SVC/STATCOM/TCSC）： 分析了柔性交流输电系统（FACTS）装置在快速调节电压和线路功率方面的作用。特别是如何设计FACTS设备的控制回路，使其能够有效抑制低频和中频的系统振荡模式，提升暂态恢复能力。 基于同步量测的增强系统控制（PMU/WAMS）： 介绍了利用广域测量系统（WAMS）获取的实时同步数据，如何构建更精确的系统模型，并实现基于全系统状态的、更加快速和准确的稳定控制策略，例如利用先进的阻尼控制器来协调多个FACTS和励磁系统。 第四部分：特殊场景下的动态稳定运行 本书最后关注了当前电力系统面临的几个前沿和复杂挑战。 高渗透率新能源接入的稳定挑战： 深入剖析了缺乏惯量的风电和光伏机组对电网惯量和暂态刚度的影响，并探讨了“虚拟惯量”和“暂态支撑”技术在应对大规模新能源波动中的应用。 直流输电（HVDC）对交流系统稳定性的影响： 分析了不同拓扑的HVDC（如LCC-HVDC和VSC-HVDC）与交流电网的相互作用机制，特别是直流系统发生故障或控–流/控–压模式切换时对AC系统动态特性的耦合影响及控制策略。 孤岛运行与微电网的稳定性： 讨论了在分布式能源主导的微电网中，如何从基于惯量的传统同步机控制模式过渡到基于逆变器的无差拍（无惯量）控制模式下的频率和电压稳定机制。 本书面向电力系统规划设计人员、电网运行维护工程师、电力电子设备研发人员，以及从事电力系统动态稳定理论研究的研究生和高校教师。它不仅提供了扎实的理论基础，更融合了最新的工程实践和前沿技术，是理解和解决现代复杂电力系统动态稳定问题的权威参考。
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