Power System Analysis and Design with CD-ROM - SI Version pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:CL-Engineering

作者:J. Duncan Glover

出品人:

页数:778

译者:

出版时间:2009-05-05

价格:USD 183.95

装帧:Paperback

isbn号码:9780495667872

丛书系列:

图书标签:

• 电力系统
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• 电力系统设计
• SI版本
• 电力工程
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现代电力系统设计与分析：原理、应用与未来趋势 图书简介 本书旨在为电气工程、能源科学及相关领域的学生、工程师和研究人员提供一套全面而深入的现代电力系统分析与设计理论框架和实用工具。本书聚焦于电力系统从发电、输电、变电到配电的各个环节，强调理论基础与工程实践的紧密结合，特别关注系统稳定性、优化调度、保护与控制等关键领域。 第一部分：电力系统基础与建模 本部分首先奠定了分析现代电力系统的理论基石。我们将从经典的电力系统基本概念入手，详细阐述同步发电机、变压器、输电线路和负荷的等效电路模型构建过程。电力系统分析的核心在于电压、电流、功率潮流的计算，本书系统地介绍了直流潮流法（DC Load Flow）和牛顿-拉夫逊法（Newton-Raphson Method）在交流潮流计算中的应用。对于大规模系统，我们将探讨解析法与数值方法的适用性，并讨论如何处理非线性方程组的求解策略。 特别地，我们深入探讨了标幺制（Per Unit System）的应用，阐明其在简化计算、统一系统参数和便于不同电压等级设备间进行比较分析中的重要性。系统的稳态分析能力是后续所有动态分析和控制设计的前提，因此，本章详尽地展示了如何根据实际网络拓扑和运行数据，建立精确的数学模型。 第二部分：电力系统稳定性分析 电力系统的稳定性是确保其可靠运行的生命线。本书将稳定性分析划分为三个主要层面进行深入剖析： 1. 暂态稳定（Transient Stability）：关注系统在受到大扰动（如短路故障）后，同步发电机功角偏离平衡点的情况。我们将详细介绍切线法（Equal Area Criterion）及其局限性，并重点讲解基于欧拉法、龙格-库塔法等数值积分方法进行时间域仿真分析的技术。对于复杂的非线性系统，本书介绍了模态分析和能量函数法在初步评估系统动态特性方面的应用。 2. 小扰动稳定（Small-Signal Stability）：分析系统在接近正常运行点附近受到微小扰动时的响应特性，即系统的阻尼和振荡模式。本书阐述了特征值分析（Eigenvalue Analysis）在确定系统固有频率和阻尼比中的作用，并探讨了低频振荡（Inter-Area Oscillations）的产生机理及抑制方法，如功率系统稳定器（PSS）的设计原理。 3. 电压稳定（Voltage Stability）：研究系统维持其电压在可接受范围内的能力。我们将分析电压崩溃的临界点，介绍P-V 曲线、Q-V 曲线的构建，并讨论基于最大负载能力（N-1 Criterion）和静态电压稳定指标（如QSSP/QV Curve）的评估技术。 第三部分：电力系统优化运行与调度 实现电力系统的经济、安全、高效运行，依赖于先进的优化调度技术。本部分聚焦于如何制定最优的发电计划和实时运行策略。 1. 经济调度（Economic Dispatch）：讨论在满足负荷需求和系统约束的条件下，如何最小化发电成本。内容涵盖基于梯度下降的迭代法以及将线性规划（Linear Programming, LP）和二次规划（Quadratic Programming, QP）应用于连续机组的经济负荷分配。 2. 最优潮流（Optimal Power Flow, OPF）：将经济调度的目标扩展到包含电压控制、无功功率分配和线路潮流限制等更全面的约束条件。本书将介绍如何利用内点法（Interior Point Method）等高效的非线性优化算法来求解 OPF 问题，并讨论求解结果在实际系统中的应用和后处理。 3. 安全约束经济调度（SCED）与实时优化：针对现代市场化电力系统的需求，探讨如何将安全约束（如 N-1 准则）集成到实时优化模型中，并介绍增量步长法和分层优化结构在处理快速变化的系统状态时的优势。 第四部分：电力系统保护与暂态分析 可靠的保护系统是应对突发故障的关键。本部分详尽介绍了电力系统的故障分析方法和保护装置的原理与配置。 1. 三相和单相接地故障分析：基于对称分量法（Symmetrical Components），系统性地推导了三相短路、两相短路、单相接地短路等常见故障情况下的网络电流和电压计算方法，并强调了零序网络在接地故障分析中的重要性。 2. 继电保护原理：详细阐述了电流保护、距离保护（阻抗继电器原理）、纵差动保护和横差动保护的工作机制。重点分析了保护选择性、灵敏性和速动性之间的权衡关系，并介绍了如何利用微处理器技术实现现代数字保护。 3. 暂态仿真与电磁暂态分析：引入电磁暂态（EMT）仿真的概念，区分其与RMS（均方根值）暂态仿真的应用场景。讨论了状态空间模型在进行详细的电磁暂态仿真，特别是在分析开关操作、雷击过电压和电力电子设备接入系统时的价值。 第五部分：电力系统的现代控制与未来展望 面对大规模可再生能源接入和电网退役带来的挑战，现代电力系统控制技术正经历深刻变革。 1. FACTS 装置的应用：深入分析灵活交流输电系统（FACTS），包括 SVC（静止无功补偿器）、STATCOM（静态同步补偿器）和 TCSC（串联补偿器）的控制原理和对系统功率传输能力、暂态稳定性的改善作用。 2. 并网可再生能源的影响与控制：讨论风能和太阳能发电的间歇性和波动性对电网稳定性的影响。介绍虚拟同步发电机（VSG）技术，阐述如何通过先进的变流器控制策略，使分布式电源能够提供惯量和阻尼支撑，维持电网的同步特性。 3. 智能电网与高级量测体系（WAMS）：探讨广域测量系统（WAMS）利用 PMU（相量测量单元）提供的高精度同步测量数据，如何实现电网状态的实时监测、快速故障定位和优化的动态控制，从而推动电网向更智能化的方向发展。 本书结构严谨，理论推导详尽，配有大量的工程实例和习题，旨在帮助读者掌握电力系统分析与设计所需的全部核心技能。通过对传统理论的坚实掌握和对前沿技术的介绍，读者将能够胜任现代电力行业中复杂的规划、运行和研发工作。

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