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

作者:吴天明//赵新力//刘建存

出品人:

页数:394

译者:

出版时间:1970-1

价格:40.00元

装帧:

isbn号码:9787118069419

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现代电力系统：优化、控制与安全 本书深入探讨了现代电力系统的设计、运行与管理所面临的复杂挑战，以及如何通过先进的技术和方法来实现更高效、可靠且可持续的电力供应。我们关注的重点并非局限于某一特定的软件工具，而是致力于阐述理解和解决实际电力系统问题的核心理论、分析框架与工程实践。 第一部分：电力系统基础理论与建模 本部分旨在为读者打下坚实的理论基础，使其能够深入理解电力系统的运行原理，并为后续的进阶分析和设计做好准备。 第一章：电力系统概述与发展趋势 电力系统的构成与功能： 详细阐述发电、输电、变电、配电以及用电等关键环节的功能和相互关系。分析不同类型发电方式（火电、水电、核电、风电、太阳能等）的特点、优劣势及其对电网的影响。 电网结构与拓扑： 介绍不同规模和类型的电网结构，包括集中式与分布式发电的演变，以及区域电网、国家电网和国际互联电网的特点。探讨网络拓扑对系统稳定性和鲁棒性的影响。 现代电力系统面临的挑战： 深入分析可再生能源接入带来的间歇性与波动性问题、老旧电网基础设施的更新需求、用户侧需求的日益多样化、能源效率提升的压力以及网络安全威胁等。 智能化与未来电网发展方向： 展望智能电网（Smart Grid）的内涵与核心技术，包括先进量测基础设施（AMI）、传感器技术、通信网络、大数据分析、物联网（IoT）在电力领域的应用，以及需求侧响应（Demand Response）等概念。 第二章：电力系统基础物理原理 电磁场理论在电力系统中的应用： 回顾和应用法拉第电磁感应定律、安培定律等基本原理，解释发电机、变压器、输电线路的电磁特性。分析漏磁、涡流等现象对设备性能的影响。 电路理论与电力系统分析： 深入讲解基尔霍夫定律、欧姆定律、戴维宁定理、诺顿定理等在分析电力系统稳态运行中的应用。介绍复数功率、有功功率、无功功率、视在功率等基本概念及其计算方法。 潮流计算基础： 详细阐述潮流计算的原理、目的及其在系统规划、运行和控制中的重要性。介绍不同的潮流计算方法（如高斯-赛德尔法、牛顿-拉夫逊法），并分析它们的优缺点和收敛性。 对称分量法在不平衡系统分析中的应用： 讲解正序、负序、零序分量理论，以及如何利用对称分量法分析不对称故障（如单相接地、两相短路等）和系统不对称运行状态。 第三章：电力系统元件模型与参数 发电机模型： 介绍同步发电机、异步发电机的基本结构和工作原理。讲解发电机在稳态和暂态运行下的等效电路模型，包括电枢绕组、励磁绕组、阻尼绕组的参数表示。 变压器模型： 详细分析单相和三相变压器的等效电路模型，包括漏阻抗、励磁阻抗、损耗电阻等参数的确定方法。讲解变压器在不同运行工况下的特性。 输电线路模型： 介绍不同长度和电压等级输电线路的电抗、电阻、电纳参数。分析长输电线路模型（如π模型、T模型）的建立和应用，以及集肤效应、邻近效应等对线路参数的影响。 配电系统元件模型： 讲解变压器、开关设备、电容器、电抗器等配电网络常用元件的模型。分析低压配电网络中的电阻和电抗的相对重要性。 负荷模型： 探讨不同类型的负荷模型，包括恒定功率负荷、恒定电流负荷、恒定阻抗负荷以及复合负荷模型。分析负荷模型对潮流计算和暂态稳定性分析的影响。 第二部分：电力系统运行与控制 本部分聚焦于电力系统动态运行中的关键问题，包括系统稳定性、潮流控制、电压与无功功率补偿以及频率调节等。 第四章：电力系统稳态运行分析 潮流计算的深入应用： 针对大规模电力系统，详细讲解更高效、鲁棒的潮流计算算法，如快速退耦法、灵敏度分析等。讨论潮流计算结果的解释和应用，例如识别过载线路、电压越限节点。 最优潮流（Optimal Power Flow, OPF）： 介绍OPF的目标函数（如降低运行成本、减少线路损耗）和约束条件（如潮流限制、电压限制、发电机出力限制）。讲解求解OPF的常用方法，如拉格朗日乘子法、二次规划法等。 电力市场的机制与OPF的关系： 分析不同电力市场模式（如区域电力市场、双边合同市场）如何影响OPF的求解和运行目标。探讨市场出清价格（Locational Marginal Price, LMP）的计算与经济调度。 第五章：电力系统稳定性分析 暂态稳定性： 深入解析电力系统在受到扰动（如短路故障）后恢复正常运行的能力。详细讲解暂态稳定性分析的数学模型，包括发电机功角方程、负荷导纳方程等。介绍关键的暂态稳定性指标，如转子角度差、转速偏差。 中长期稳定性： 分析系统在较长时间内（秒级至分钟级）对负荷变化、机组切除等扰动的响应。讲解调相机、静态同步补偿器（SVC）等补偿装置对系统稳定性的影响。 小干扰稳定性（动态稳定性）： 探讨系统在小扰动下的线性化模型分析，以及如何通过特征值分析来评估系统的稳定性。讲解自动电压调节器（AVR）、调速器（Governor）等控制器的设计原则和对稳定性的作用。 频率稳定与电压稳定： 分别讨论系统频率偏差和电压偏差的成因、影响和控制策略。讲解负荷频率控制（LFC）和区域调频系统（AGC）的工作原理。分析电压稳定性的概念（稳态电压稳定性、动态电压稳定性）及其评估方法。 第六章：电压与无功功率控制 无功功率在电力系统中的作用： 详细阐述无功功率对维持电压稳定、限制潮流、提高传输能力的重要性。分析无功功率的产生与消耗机理。 无功功率补偿装置： 详细介绍各类无功功率补偿装置，包括静止无功补偿器（STATCOM）、静止同步串联补偿器（SSSC）、调相机、并联电容器组、串联电容器组等。分析它们的结构、工作原理、性能特点以及在不同场景下的应用。 电压稳定性的评估与提升： 讲解电压稳定性的评估指标（如PV曲线、QV曲线）以及影响因素。阐述如何通过优化无功功率配置、合理设置补偿装置参数来提升电压稳定性。 分布式电源与电压控制： 探讨分布式电源（如光伏、风电）的接入对配电网电压的影响，以及如何通过智能逆变器（Smart Inverter）和先进控制策略实现电压支撑。 第七章：发电机励磁与调速器控制 励磁系统（AVR）的设计与分析： 详细介绍不同类型的励磁系统（如直流励磁、交流励磁、静止励磁），以及AVR的控制结构（比例、积分、微分等）。分析AVR参数整定对系统动态响应和稳定性的影响。 调速器系统（Governor）的设计与分析： 讲解水轮机、汽轮机调速器的基本原理和控制特性。分析调速器在维持系统频率稳定中的作用。 联合控制策略： 探讨励磁系统和调速器系统的联合作用，以及如何进行参数协调以实现更好的系统动态性能。 增强电力系统稳定性的控制方法： 介绍基于反馈控制、预测控制、自适应控制等先进控制理论在电力系统稳定控制中的应用。 第三部分：电力系统故障分析与保护 本部分着重于电力系统在发生故障时的行为分析，以及如何设计有效的保护方案来隔离故障，保障系统的安全运行。 第八章：电力系统故障分析 故障类型与机理： 详细分类和描述各种类型的电力系统故障，包括短路故障（三相短路、两相短路、单相接地短路、两相接地短路）和非短路故障（断线、过载等）。分析不同故障的发生机理和对系统参数的影响。 故障电流计算： 介绍计算不同故障类型下的故障电流的方法，包括暂态电流和稳态电流。分析短路容量的概念及其在系统规划中的应用。 故障对系统动态行为的影响： 深入分析故障发生时，系统电压、频率、功率流动等参数的剧烈变化，以及对发电机、负荷等元件的影响。 第九章：电力系统保护原理与设备 保护继电器的基本原理： 讲解过流保护、差动保护、距离保护、零序保护等基本保护原理。分析不同保护原理的适用范围和局限性。 现代保护系统： 介绍微机保护（数字保护）的发展及其优势，包括智能化、可编程性、通信功能等。讲解保护系统的配置、整定和配合原则。 保护设备的选择与应用： 阐述断路器、隔离开关、互感器（电流互感器CT、电压互感器PT）等保护系统中关键设备的选型原则和技术要求。 接地系统的保护： 探讨不同接地方式（如中性点直接接地、中性点经消弧线圈接地、中性点不接地）的特点以及相应的保护措施。 第十章：综合保护方案设计与案例分析 线路保护方案： 讲解架空线路、电缆线路的典型保护配置，包括主保护、后备保护。 变压器保护方案： 分析变压器不同部位（绕组、联结组、冷却系统）的保护措施。 发电机保护方案： 介绍发电机本体、励磁回路等关键部分的保护。 母线保护方案： 讲解母线差动保护的原理和应用。 系统故障仿真与保护设计验证： 介绍如何通过仿真软件模拟不同故障场景，验证保护方案的可靠性和灵敏性。 第四部分：电力系统安全与可靠性 本部分关注电力系统运行的整体安全性与可靠性，包括风险评估、故障诊断、异常事件应对以及网络安全等。 第十一章：电力系统风险评估与可靠性分析 可靠性指标： 介绍系统可靠性评价的常用指标，如平均故障间隔时间（MTBF）、平均修复时间（MTTR）、供电可靠率（SAIFI, SAIDI）等。 风险评估方法： 讲解故障树分析（FTA）、事件树分析（ETA）等风险评估方法在电力系统中的应用。 设备故障模式与影响分析（FMEA）： 分析电力系统关键设备（如变压器、断路器、发电机）的常见故障模式，及其对系统可靠性的影响。 极端天气与自然灾害对电力系统的影响： 评估风暴、地震、洪水等自然灾害对电力设施造成的损害，以及相应的应对和恢复策略。 第十二章：电力系统故障诊断与监测 在线监测技术： 介绍在线监测设备（如局部放电检测仪、红外热像仪、超声波检测仪）在设备状态监测中的应用。 故障诊断算法： 探讨基于专家系统、机器学习、模式识别等技术的故障诊断方法。 大数据在电力系统故障诊断中的应用： 分析如何利用海量运行数据来识别异常模式，预测潜在故障。 状态维修与预测性维修： 介绍从计划维修向基于状态的维修转变的理念和实践。 第十三章：电力系统安全运行与应急响应 电网调度与运行控制： 详细阐述电网调度中心的职能，包括负荷预测、发电计划制定、潮流实时监控、事故处理等。 电网应急预案与响应机制： 介绍应对大范围停电、设备故障、自然灾害等突发事件的应急预案和响应流程。 与邻近电网的协调与互联： 分析电网互联的优势（如提高供电可靠性、分担峰荷），以及在运行中需要考虑的协调问题。 电力系统网络安全： 探讨当前电力系统面临的网络安全威胁，如恶意攻击、数据篡改、系统瘫痪等。介绍网络安全防护措施，包括防火墙、入侵检测系统、安全协议等。 第五部分：电力系统规划与新技术展望 本部分将目光投向电力系统的未来，探讨系统规划的原则、方法以及新兴技术在电力系统中的应用。 第十四章：电力系统规划基础 负荷预测： 介绍不同时间尺度的负荷预测方法（短期、中期、长期），以及影响负荷预测精度的因素。 电网规划原则： 探讨电力系统规划的基本原则，包括经济性、可靠性、安全性、灵活性和可持续性。 规划方案的评估与选择： 介绍用于评估不同规划方案的技术经济指标，以及决策分析方法。 输电网与配电网规划： 分别阐述输电网和配电网在不同发展阶段的规划重点和策略。 第十五章：可再生能源并网与智能电网技术 可再生能源并网的挑战与机遇： 深入分析风电、光伏等间歇性可再生能源接入对电网稳定性和运行带来的挑战，以及应对策略。 储能技术在电力系统中的应用： 探讨电池储能、抽水蓄能、飞轮储能等储能技术的原理、性能特点及其在调峰、调频、提高可靠性方面的作用。 智能电网核心技术： 详细介绍智能量测系统（AMI）、分布式能源管理系统（DERMS）、需求侧响应（DR）技术、微电网（Microgrid）的概念和应用。 电力电子技术在现代电力系统中的作用： 分析柔性直流输电（HVDC）、统一潮流控制器（UPFC）、柔性交流输电系统（FACTS）等电力电子装置如何提升电网的灵活性和控制能力。 第十六章：未来电力系统发展趋势与展望 能源互联网： 探讨能源互联网的内涵、核心技术和发展前景，以及其在促进能源高效利用、多能互补方面的作用。 电气化交通与氢能： 分析电动汽车、氢燃料电池等新技术对电力系统需求和结构的影响。 人工智能与大数据在电力系统中的深度应用： 展望AI和大数据在设备状态评估、故障预测、运行优化、市场分析等领域的广阔应用前景。 可持续能源发展与环境挑战： 讨论电力系统如何适应气候变化、降低碳排放，实现绿色低碳发展。 本书旨在为读者提供一个全面、深入且结构化的知识体系，帮助他们理解和掌握现代电力系统的核心原理与实践。通过对这些内容的学习，读者将能够更好地应对电力系统设计、分析、运行与管理中遇到的各种挑战，并为构建更加清洁、高效、可靠的未来电力系统贡献力量。

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我希望这本书在“设计”层面能够体现出面向未来的视野，尤其是针对配电网的智能化和微网的运行管理。现有的许多教材在讨论配电网时，依然停留在传统的无功补偿和故障隔离层面。然而，在分布式能源（DERs）大规模接入的背景下，如何设计先进的电压控制策略、如何实现毫秒级的孤岛检测与重并联，以及如何进行多能源耦合系统的优化调度，才是设计的核心难点。我期待看到作者能够引入更现代的优化算法，比如混合整数线性规划（MILP）在日前/实时调度中的应用，或者如何利用强化学习来处理微网中快速变化的负荷和发电情况。如果能提供一套完整的微网设计案例，从设备选型、通信架构设计到底层控制算法的实现，那将是电力系统设计领域不可多得的宝贵资料。这种前瞻性和技术覆盖面，远比修修补补的传统设计更具吸引力。

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这套关于电力系统设计与分析的书籍，从目录上看，似乎对传统的电力系统课程内容进行了深度挖掘与拓展。我尤其关注到它在“高级仿真技术”这块的篇幅，希望它不仅仅是罗列MATLAB/Simulink的工具箱功能，而是能真正展示如何将复杂的电力工程问题转化为可执行的仿真模型，例如，如何精确建模非线性负荷的动态行为，或者如何利用离散事件仿真来评估电网在极端天气下的恢复能力。如果书中能提供一些真实的工业案例，并手把手教读者如何搭建和验证这些模型，那无疑是非常有价值的。我希望看到的不仅仅是理论的复述，而是工程实践中的“黑匣子”如何被打开，尤其是那些教科书上常常一带而过的细节，比如参数辨识的挑战、仿真结果的收敛性分析，以及如何处理大规模系统带来的计算复杂性问题。一本好的实践指南，应该能让一个初学者通过模仿和修改示例，逐步建立起自己的分析框架，而不是仅仅停留在复制粘贴代码的层面。期待它在方法论上的创新和深度。

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我对市面上很多声称涵盖“电力系统设计”的书籍感到疲惫，因为它们往往过度侧重于稳态分析，而对动态稳定性和暂态过程的描述过于简略。我更期待这本书能够深入探讨现代电网面临的挑战，比如新能源接入带来的惯量下降和电压波动问题。如果书中能详尽介绍如何利用现代控制理论，如$mathcal{H}_infty$控制或模型预测控制（MPC），来设计新型的电力系统稳定器（PSS）或柔性交流输电系统（FACTS）控制器，那将是极大的加分项。设计不仅仅是画出拓扑图，更是对系统鲁棒性和性能指标的量化评估。我希望能看到作者在阐述设计流程时，能清晰地界定设计约束、选择合适的性能指标，并提供一套系统化的评估流程。这种将前沿控制理论与实际电力系统工程紧密结合的深度分析，才是区分入门读物和专业参考书的关键所在。

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对于工具书而言，清晰的表达和易于检索的结构至关重要。我更注重作者在阐述复杂概念时所采用的语言风格。如果这本书的行文能够做到逻辑清晰、层层递进，避免晦涩难懂的学术套话，而是用工程化、直观的语言来解释背后的物理原理，那么它的学习门槛就会大大降低。例如，在介绍某个控制器的设计时，能否先用一个简单的物理类比来建立直观理解，然后再过渡到数学推导？另外，书籍的排版和图表的质量也直接影响阅读体验。高质量的、标注清晰的仿真波形图和系统结构图，能够极大地帮助读者快速理解抽象的系统行为。一本优秀的参考书，应该是那种在遇到实际问题时，能够迅速翻开特定章节，找到所需方法论和参考案例的“工具箱”，而不是一本需要从头到尾啃完才能有所收获的纯理论著作。

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说实话，我更看重的是“分析”部分的严谨性。在电力系统领域，分析的深度直接决定了设计的可靠性。这本书如果能花大力气阐述不同分析方法的适用场景和局限性就太棒了。比如，潮流计算中的牛顿-拉夫逊法与快速解耦法的内在差异和收敛机制；暂态稳定分析中，如何选择合适的次暂态模型，以及如何处理状态变量的初始化问题。我非常希望书中不要回避那些计算上的“陷阱”，比如负母线电压、计算发散的常见原因以及相应的调试技巧。毕竟，在真实的工程项目中，模型搭建完成后，最大的工作量往往花在确保计算结果的物理合理性和数值稳定性上。如果这本书能提供一套清晰的故障排查指南，比单纯堆砌公式要实用得多。我期待的分析深度，是那种能让我理解“为什么会这样”而不是仅仅知道“结果是这样”的层次。

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电力系统真有趣！

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电力系统真有趣！

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恕我直言，这就是本腊鸡书。。。

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恕我直言，这就是本腊鸡书。。。