电力系统继电保护原理 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:中国水利水电出版社

作者:

出品人:

页数:171

译者:

出版时间:2002-1

价格:22.00元

装帧:

isbn号码:9787508409696

丛书系列:

图书标签:

• 电力系统
• 继电保护
• 原理
• 电力工程
• 电气工程
• 高电压
• 电力电子
• 自动化
• 智能电网
• 电力技术

现代电力系统动态分析与控制 本书聚焦于现代电力系统在复杂运行条件下的动态行为、稳定性评估与先进控制策略。 随着可再生能源的广泛接入、高压直流输电（HVDC）技术的应用以及电力负荷模式的快速变化，现代电力系统的复杂性呈几何级数增长。传统的基于同步发电机的电力系统分析方法已难以准确描述和有效应对这些新生挑战。本书旨在填补这一知识空白，为电力系统工程师、研究人员和高年级本科生提供一套系统、深入且具有前瞻性的理论框架和实用工具，用以理解和驾驭电力系统的动态特性。 本书的结构围绕电力系统动态过程的建模、分析、仿真与控制展开，内容涵盖从微观的元件动态到宏观的系统稳定域边界的全面探讨。 --- 第一部分：电力系统动态建模基础与状态空间描述 本部分奠定电力系统动态分析的理论基础，重点在于建立精确且适用于现代电力电子装备接入的数学模型。 1. 动态分析的必要性与基本概念： 系统地阐述了电力系统暂态、次暂态、电压稳定性和低频振荡等动态现象的物理根源。引入了功角、电压、频率等关键动态变量的定义，并对比了稳态分析与动态分析的适用范围和局限性。 2. 发电侧动态建模： 详述了同步发电机的多回路暂态模型（d-q 坐标系下的电磁暂态模型），涵盖励磁系统、自动电压调节器（AVR）的详细结构与参数化方法。对于包含电磁暂态的分析，重点剖析了暂态电抗和次暂态电抗的物理意义及其在不同时间尺度上的影响。 3. 电力电子装备的动态接口模型： 本章是本书的亮点之一。详细介绍了并网型电力电子变换器（如风力发电机的变流器、HVDC 换流器、STATCOM/SVC 等柔性交流输电装置）的脉冲平均模型和平均值模型。着重讨论了如何将这些基于开关函数的模型转化为适用于系统级动态仿真的状态空间表示，特别关注了电流环、电压环控制器的动态特性及其对系统小扰动响应的影响。 4. 负荷与网络元件模型： 系统地梳理了不同类型的负荷模型，从恒阻抗模型到更精确的动态模型（如复合负荷模型和基于元件特性的负荷模型）。输电线路、变压器等元件的动态特性在状态空间表示中的融入方法也得到了细致的阐述。 5. 状态空间表示与系统矩阵构建： 将所有元件模型统一到标准的非线性状态空间形式 $dot{mathbf{x}} = f(mathbf{x}, mathbf{u}, mathbf{p})$。详细介绍了如何利用牛顿-拉夫逊法（Newton-Raphson Method）在特定工作点对系统进行线性化，从而获得系统矩阵 $mathbf{A}$，这是进行小扰动稳定性分析的基石。 --- 第二部分：电力系统稳定性分析理论 本部分深入探讨电力系统稳定性的三大核心领域——暂态稳定、电压稳定和振荡稳定性。 1. 暂态稳定分析（Transient Stability）： 以经典的两机系统“切除故障”问题为基础，详细推导了“相角”稳定判据（Equal Area Criterion）的局限性。全面介绍了基于时间域仿真的（Time-Domain Simulation）分析方法，并引入了能量函数法（Energy Function Method）。特别对拉格朗日/哈密顿能量函数的构造、李雅普诺夫第二法在暂态稳定评估中的应用进行了详尽的论述，包括如何处理多机、多馈入系统的极限切除时间的确定。 2. 小扰动下的暂态稳定性（特征值分析）： 基于线性化系统模型，详细讲解了特征值分析（Eigenvalue Analysis）在判断系统局部稳定性方面的应用。分析了特征值在s平面上的位置如何对应于阻尼比和自然频率，以及系统阻尼不足（Damping Deficiency）的根源分析。通过多阶矩阵的计算，识别出最慢（最不阻尼）的振荡模式。 3. 电压稳定性的动态机理： 超越了传统静态电压稳定域的概念，本书从动态角度审视电压失稳过程。引入了PV 曲线和QV 曲线的动态演化，阐述了电力电子设备（尤其是缺乏惯量的电源）对电压动态支撑能力的影响。重点分析了负荷特性在电压崩溃过程中的关键作用。 4. 低频与高频振荡的分析与机理： 这是现代电力系统特有的挑战。 低频/中频振荡（0.1 Hz - 2.0 Hz）： 深入分析了不同区域间功角振荡、互联系统间振荡的模式分解。探讨了励磁系统、励磁/PSS 阻尼作用的有效性，以及HVDC/FACTS 设备对低频振荡的耦合影响。 次同步振荡（SSO）与超同步振荡（SHO）： 针对风电场和串联补偿线路，详细分析了电磁暂态与机械暂态的耦合如何激发SSO/SHO，并提供了频率扫描法等识别工具。 --- 第三部分：先进控制方法与系统优化 本部分将理论分析与实际控制工程相结合，重点介绍用于增强电力系统动态性能和稳定性的先进控制技术。 1. 动态系统控制基础回顾： 简要回顾了线性二次型调节器（LQR）和状态反馈控制的基本原理，为后续的非线性控制做铺垫。 2. 自动发电稳定器（PSS）的深入设计： 除了传统的励磁系统调谐，本书重点讨论了基于先进状态观测器的PSS设计方法，以及如何针对特定振荡模式优化PSS的频域特性。特别分析了PSS在含有大量异步注入源系统的有效性边界。 3. 柔性交流输电系统（FACTS）的动态控制应用： 详述了STATCOM、UPFC 等装置在阻尼功角振荡、快速电压恢复中的作用。着重于其快速响应速度如何弥补传统同步机惯量的不足，并介绍了基于内环电流/电压反馈的微分器设计以提高响应带宽。 4. 区域同步解耦控制与多时间尺度控制： 针对区域间耦合严重的系统，介绍了区域间通信与协调控制策略，以避免局部控制策略间的冲突。引入多时间尺度分析，指导控制设计者如何针对不同的动态过程（暂态、次暂态、慢速振荡）设计不同带宽的控制器。 5. 智能体与分布式控制初步： 探讨了基于智能算法的分布式动态控制框架，例如利用模型预测控制（MPC）或强化学习思想来处理高度不确定性下的系统动态响应优化问题。 --- 第四部分：仿真与计算方法 本部分提供应用性的计算工具和方法论，以应对大规模电力系统的动态仿真需求。 1. 仿真软件环境与标准： 介绍在主流动态仿真平台（如PSCAD/EMTDC, PSS/E, PowerFactory）中构建和运行动态模型的流程，重点强调仿真稳定性的收敛性判断标准。 2. 暂态仿真中的刚性问题与求解器选择： 分析状态方程中包含不同时间尺度元件（如电力电子的快动态与发电机惯性慢动态）导致的系统刚性问题。介绍隐式积分法在处理刚性系统时的优势与参数选择。 3. 预测性安全域计算： 基于李雅普诺夫函数，介绍如何利用数值方法实时或准实时地预测系统是否会越过稳定边界，为实时预警和干预措施提供计算基础。 --- 本书特色： 强调电力电子化对传统模型的颠覆性影响： 提供了严谨的、将IGBT级联变换器动态纳入系统级分析的方法。 理论与工程实践紧密结合： 每个理论分析后都附有明确的工程应用实例或算例说明。 覆盖全动态范围： 兼顾了毫秒级的暂态过程和秒级到分钟级的电压稳定过程。 本书适合于电力系统继电保护、电力系统分析、电力电子应用等领域的专业技术人员和研究生，是深入理解并驾驭复杂现代电力系统动态行为的必备参考书。

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这本书的语言风格，说实话，初看时有点让人“打怵”，它毫不拖泥带水，直奔主题，带着一种老派工程师特有的冷静与精确。没有太多煽情的引入或复杂的比喻来“软化”技术难点，而是直接用严密的逻辑链条将概念层层递进。比如，在阐述动态稳定判据时，作者直接抛出了微分方程组，然后紧接着用一小段话点明其物理意义，那种“拿来就用，自己琢磨”的节奏，非常适合那些已经有一定基础，渴望快速掌握核心原理的学习者。我个人觉得，这种风格的好处在于，它为你建立了坚实的理论框架，迫使你必须思考每一个步骤背后的数学和物理依据，而不是满足于浅尝辄止的描述。当然，对于完全的门外汉来说，开篇可能会觉得有些生硬，需要反复咀嚼才能体会到其中蕴含的精妙——它不提供“拐杖”，而是要求读者自己学会“奔跑”。这种对读者主动思考能力的激发，才是真正优秀技术著作的标志之一。

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从教学辅助材料的角度来看，这本书的习题设计绝对是其价值的另一大亮点。它们绝非简单的数值代入题，而是巧妙地设置了多重限制条件和情景假设，旨在考验读者对多个知识点融会贯通的能力。我特别欣赏那些需要结合图纸和数据表格进行综合判断的题目，它们要求读者不仅要理解单一原理，更要具备构建完整保护逻辑链条的能力。解答这些题目是一个痛苦而又极其愉悦的过程——痛苦在于其挑战性，愉悦在于最终得出正确结论时的顿悟感。更重要的是，配套的参考答案或解析部分，其详细程度堪比另一个迷你章节，它不仅仅给出了最终结果，更详细地剖析了推理过程中的关键抉择点，甚至是可能的陷阱。这种高质量的配套练习，确保了读者在合上书本后，依然能通过自我检验，将书中的理论知识转化为扎实的解题技能，这对于任何希望精通该领域的学习者来说，都是无价的财富。

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这本书在内容的组织脉络上，体现出一种近乎于“考古学”的严谨性。作者仿佛深知，要理解现代复杂的保护体系，必须追溯其技术演进的历史源流。书中对早期电磁式继电器原理的细致描述，绝非是为了凑篇幅，而是为了让读者深刻理解为什么后来的微机保护会选择特定的算法和结构。这种“溯源而上”的叙述方式，让每一个新的技术进步都显得顺理成章，充满了历史的必然性。例如，在讲解失磁保护时，先回顾了早期发电机结构中的物理特性，再引入电流互感器饱和对保护动作的影响，整个逻辑链条如同解谜一般层层展开，让人在历史的纵深感中，把握住了技术迭代的核心驱动力。这种对技术“来龙去脉”的清晰梳理，极大地增强了知识体系的完整性和可记忆性，使得学到的知识不是零散的碎片，而是一个有机的整体。

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我注意到这本书在案例分析部分的深度和广度上，做得非常出色，这一点是很多同类书籍所欠缺的。它似乎不仅仅满足于阐述“是什么”和“为什么”，更注重“怎么做”和“在实际中会遇到什么问题”。例如，在介绍某类故障的判定逻辑时，作者并没有止步于理论上的完美响应，而是引入了大量基于实际电网运行数据的“非理想情况”讨论，比如传感器误差、通信延迟对保护动作时限的影响，这些都是课堂上鲜少提及的“灰色地带”。这些实践性的洞察，极大地拓宽了读者的视野，让我明白了理论与实际操作之间那道微妙的鸿沟。每次读到这类分析，我都感觉自己仿佛是置身于一个高压的调度中心，而不是枯坐于书桌前。这种强烈的代入感，使得书中的知识不再是冰冷的公式，而是具有鲜活生命力的工程智慧。它成功地架起了从学术到工程应用的桥梁，是指导实际工作者排查疑难杂症的有力工具书。

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这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，封面那深沉的藏蓝色调，配上烫金的标题字体，一股严谨而专业的学府气息扑面而来。拿到手中，就能感受到纸张的厚实与细腻，这无疑是对知识的尊重。初翻阅时，那些精美的电路图和系统拓扑结构图，即便是没有深入研读，也能感受到作者在版式编排上的用心良苦。每一页的留白都恰到好处，使得长时间阅读时眼睛不易疲劳，这一点对于技术类书籍来说至关重要。我特别欣赏它在图文排布上的平衡艺术，复杂的公式旁总能配上清晰的示意图，极大地降低了初学者对抽象概念的畏惧感。例如，对某一特定保护元件的剖析，作者并非简单堆砌文字，而是通过三维透视图配合注解，仿佛将那个元件拆解在了我的面前。这不仅仅是一本教科书，更像是一件精心打磨的工艺品，让人在学习之余，也能享受阅读的质感。这种对细节的极致追求，无疑提升了阅读体验的整体档次，让人愿意一遍又一遍地翻阅，去感受那些隐藏在精美排版背后的深厚功力。

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