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出版者:

作者:Miller, Robert H./ Malinowski, James H.

出品人:

页数:271

译者:

出版时间:1994-1

价格:$ 100.57

装帧:

isbn号码:9780070419773

丛书系列:

图书标签:

• 电力系统
• 电力系统运行
• 电力系统分析
• 电力市场
• 电网调度
• 电力系统优化
• 电力系统控制
• 电力系统稳定性
• 新能源发电
• 智能电网

《电力系统运行：稳定、可靠与高效的基石》 引言：时代的脉搏，能源的动脉 在现代文明的宏伟图景中，电力扮演着不可或缺的驱动角色。从照亮城市的万家灯火，到支撑工业生产的庞大机器，再到信息时代飞速运转的服务器，一切都离不开稳定、可靠且高效的电力供应。然而，支撑这一切的背后，是一套极其复杂、动态变化的巨型系统——电力系统。这套系统犹如一个庞大的生命体，每时每刻都在经历着微妙的平衡与调整，它的平稳运行，是无数工程师智慧与汗水的结晶。 本书《电力系统运行：稳定、可靠与高效的基石》旨在深入剖析电力系统的运行机制，揭示支撑现代社会运转的能量之河是如何被精妙调控、守护的。我们不涉及具体的电力设备制造，也不深入探讨电力市场的微观交易细节，而是将目光聚焦于一个更为宏观且至关重要的层面：如何确保电力系统作为一个整体，在纷繁复杂的状态下，依然能够平稳、安全、经济地运转，并为用户提供源源不断的动力。 第一章：电力系统的基本框架与运行目标 电力系统并非孤立存在，它是一个由发电、输电、配电以及用户组成的层级分明的有机整体。在本章中，我们将首先勾勒出电力系统的基本架构，明确各个组成部分的功能与相互关系。随后，我们将深入探讨电力系统运行的首要目标：稳定。这意味着系统在面对负荷变化、故障扰动时，能够维持频率、电压在安全范围内波动，不至于发生大规模的停电事故。其次，可靠性是电力系统运行的生命线。我们必须确保电力能够持续不断地供应，避免因系统故障或不稳定而导致用户侧的电力中断，从而影响生产生活。最后，经济性是衡量系统运行效率的重要标准。在满足稳定性和可靠性的前提下，如何以最低的成本，最有效地利用有限的资源，实现电力能量的最大化价值，是我们持续追求的目标。我们将通过理论模型和实际案例，阐释这些运行目标的相互制约与协同关系，为理解后续更复杂的运行问题奠定基础。 第二章：频率与电压的舞蹈：核心运行指标的调控艺术 在电力系统的运行中，频率和电压是两个最为核心的指标，它们的稳定直接关系到整个系统的生死存亡。在本章中，我们将详细解析频率失稳的根本原因——发电机组的有功功率与负荷需求的瞬时不平衡。我们将深入研究调频控制的基本原理，包括一次调频、二次调频和经济调频，理解不同层级的控制器如何协同工作，将频率偏差控制在规定范围内。 同样，电压的稳定也至关重要。我们将探讨电压产生和消耗的机制，分析无功功率在电压维持中的关键作用。本书将详细阐述如何通过调整发电机组的无功出力、电容器的投切、电抗器的投入与退出、以及变压器分接头的调整等手段，来精确控制各节点的电压水平。我们将深入分析电压降、电压互联效应以及电压越限等常见问题，并提出相应的运行策略和技术手段来规避和解决这些问题。通过对频率和电压调控艺术的深入理解，读者将能领会到电力系统运行的精妙之处，以及工程师们在维持电力“命脉”稳定方面所付出的努力。 第三章：负荷预测与机组协调：供给与需求的精妙匹配 电力系统的运行，本质上是一场永无止境的“供需匹配”博弈。负荷的剧烈波动是电力系统运行面临的最大挑战之一。在本章中，我们将重点关注负荷预测的重要性与方法。我们将探讨影响电力负荷的各种因素，如时间、气象、经济活动、节假日等，并介绍常用的负荷预测模型，包括统计学方法（如时间序列分析）和机器学习算法，以及如何利用这些预测结果来指导电力系统的运行计划。 在预测的基础上，如何有效地协调发电机组的运行，以最低的成本满足预期的负荷需求，是电力系统运行的核心任务。我们将深入研究机组的出力特性，包括成本函数、爬坡能力、启停成本等。我们将介绍各种机组组合（Unit Commitment）和经济调度（Economic Dispatch）的算法，例如基于线性规划、动态规划以及启发式算法的方法。通过这些方法，系统运行人员能够决定哪些机组在何时以何种功率运行，以实现整体运行成本的最小化，同时确保系统的稳定性和可靠性。本书将重点阐述这些协调过程中的实际操作难点和应对策略。 第四章：故障分析与安全稳定控制：应对突发状况的智慧 电力系统是一个高度互联的网络，任何一个节点的故障都可能引发连锁反应，甚至导致大范围的停电。本章将聚焦于电力系统的故障分析与安全稳定控制。我们将首先对电力系统常见的故障类型进行分类，如短路故障、线路断开、发电机组甩负荷等，并分析这些故障对系统频率、电压的影响。 随后，我们将深入研究安全稳定控制（Security and Stability Control）的理论与实践。我们将讨论动态稳定（暂态稳定和路由稳定性）的概念，以及影响系统稳定性的因素，如短路容量、线路阻抗、发电机组的惯量和励磁系统等。本书将详细介绍各种安全稳定控制措施，包括： 保护与重合闸：如何通过精密的保护装置快速切除故障设备，并在故障清除后自动恢复连接。 自动频率控制（AFC）：在一次调频的基础上，进一步快速恢复系统频率到额定值。 自动电压控制（AVR）：通过励磁系统控制，快速稳定发电机组电压。 故障录波与暂态过程分析：利用录波装置记录故障期间的系统动态，为事后分析和改进提供依据。 安全经济调度（SSD）：在运行过程中，实时监测系统的安全裕度，并根据需要调整机组出力，避免进入危险区域。 广域测量系统（WAMS）：利用PMU等先进测量技术，实现对整个电力系统的实时、高精度监测，为主动安全控制提供强有力的数据支撑。 我们将通过典型的故障场景和控制策略，生动展示电力系统如何从突发状况中恢复，并保持其强大的韧性。 第五章：电网运行的挑战与未来展望 随着新能源的飞速发展，传统电力系统的运行模式正面临前所未有的挑战。本章将探讨当前电力系统运行中的关键问题，并展望未来的发展方向。 新能源并网的挑战：太阳能和风能等新能源具有间歇性、波动性和不可控性，它们的并网对电力系统的频率、电压稳定和电能质量提出了严峻考验。我们将分析其对系统惯量、调频调压能力的影响，以及相应的应对策略，例如储能技术、虚拟同步发电机（VSG）等。 特高压输电技术：随着电力需求的增长和发电资源的地理分布不均，特高压输电技术在优化资源配置、提高输电效率方面扮演着越来越重要的角色。我们将简要介绍其运行特点和技术要求。 智能电网的发展：智能电网是未来电力系统的发展方向，它通过信息通信技术、自动化技术和先进的测量技术，实现对电力系统运行的精细化、智能化管理。我们将探讨智能电网如何提升电力系统的运行效率、可靠性和灵活性，以及对运行人员技能的新要求。 大电网互联与区域调度：随着电力市场的开放和区域间的电力互联加强，跨区域的电网调度和协调变得日益重要。我们将讨论互联电网在提高系统可靠性、优化资源配置方面的优势，以及在运行中需要克服的复杂协调问题。 结语：守护现代文明的无形之手 《电力系统运行：稳定、可靠与高效的基石》这本书，并非一本枯燥的技术手册，而是一部关于智慧、协同与责任的叙事。它揭示了电力系统背后那双无形而强大的手，是如何在瞬息万变的条件下，精妙地维持着现代文明赖以生存的能量流动。从每一个闪烁的灯泡，到驱动全球经济的庞大机器，其背后都凝聚着电力系统运行人员的辛勤付出和卓越智慧。希望通过本书的阅读，读者能够对电力系统运行有一个全面而深入的理解，从而更加珍视这来之不易的电力能源，并认识到电力系统运行对于社会发展的重要意义。

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