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出版者:McGraw-Hill Professional

作者:Prabha Kundur

出品人:

頁數:1176

译者:

出版時間:1994-01-01

價格:USD 105.00

裝幀:Hardcover

isbn號碼:9780070359581

叢書系列:

圖書標籤:

• 電力係統穩定性
• 專業
• 電氣工程各
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• 電力係統
• 穩定性
• 控製
• 電力係統分析
• 電力電子
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• 動態仿真
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• 新能源
• 電力係統保護

電力係統動態與暫態過程分析 本書導言 電力係統是現代社會運轉的基石，其穩定運行對國民經濟與社會生活至關重要。然而，電力係統作為一個高度耦閤、非綫性的大型復雜係統，極易受到各種內部和外部擾動的衝擊。這些擾動可能源自發電機組的跳閘、輸電綫路的故障、負荷的劇烈變化，甚至是極端天氣條件。麵對這些挑戰，深入理解電力係統的動態行為和暫態響應機製，掌握有效的控製與穩定技術，是保障電網可靠性和安全性的核心所在。 本書旨在為電力係統工程師、科研人員以及高年級本科生和研究生提供一套全麵、深入且實用的理論與技術框架，用以分析和解決電力係統在正常運行、暫態過程以及長期動態過程中的穩定性問題。我們將聚焦於從基本原理齣發，逐步深入到前沿的分析方法和現代控製技術應用。 第一部分：電力係統基礎與模型建立 本部分將迴顧和深化讀者對電力係統基本元件特性的理解，並重點關注如何建立準確的數學模型，這是進行任何係統分析的基礎。 第一章：電力係統元件特性迴顧 本章首先迴顧同步發電機、變壓器、輸電綫路的穩態運行特性，並著重引入動態行為的建模需求。重點討論瞭鏇轉電機（同步發電機和感應發電機）的電磁暫態和機電暫態特性，包括勵磁係統、原動機（水輪機、汽輪機）的動態響應。同時，詳細闡述瞭負荷模型的建立，區分恒阻抗、恒功率和恒電流模型的適用場景及其在暫態分析中的差異。 第二章：狀態空間模型與簡化 電力係統動態分析的現代方法大多依賴於狀態空間錶示。本章詳細介紹瞭如何將復雜的電力係統非綫性微分-代數方程組轉化為標準的狀態空間形式。我們討論瞭係統階數的確定，以及針對大規模係統進行降階模型的必要性和方法，如模態分析在識彆係統主導動態環節中的應用。引入瞭網絡代數和潮流方程在暫態過程中的動態更新機製。 第三章：暫態分析基礎：機電暫態的建模 這是理解電力係統最劇烈動態過程的關鍵章節。我們深入探討瞭經典功角穩定理論（等麵積準則）的局限性，並基於更精確的機電暫態模型，分析瞭同步發電機在三相短路等對稱故障發生後，係統功角、頻率和電壓的快速變化過程。重點分析瞭阻尼轉矩在吸收能量和抑製振蕩中的作用。 第二部分：電力係統穩定性分析理論 穩定性分析是本書的核心內容。本部分將係統地介紹不同時間尺度下的穩定性概念及其分析工具。 第四章：小擾動下的綫性化分析 本章聚焦於係統在接近穩態運行點附近的小擾動響應。詳細介紹瞭係統綫性化過程，並推導瞭係統的特徵值分析方法。通過分析特徵值的實部，判斷係統是否存在阻尼不足的振蕩模式。我們詳細討論瞭係統的固有頻率、阻尼比，以及不同係統模式（如低頻振蕩、高頻振蕩）的物理意義。 第五章：暫態穩定性的深入研究 暫態穩定性關注係統從嚴重擾動中恢復的能力。本章係統地介紹瞭時間和能量域的分析方法。詳細闡述瞭暫態穩定性評估的直接法（如能量函數法，包括Lyapunov直接法）和時間域仿真法。針對能量函數法，討論瞭如何構造閤適的能量函數來準確評估係統的臨界清除時間（CCT）。 第六章：電壓穩定性和動態電壓穩定性 電壓穩定是確保電網能夠維持可接受電壓水平的能力。本章區分瞭穩態電壓穩定（潮流問題）和動態電壓穩定。重點分析瞭在嚴重故障或負荷急劇變化時，係統電壓如何因無功功率平衡破壞而崩潰。引入瞭PV麯綫和QV麯綫的概念，以及快速無功功率支持設備（如SVC、STATCOM）對電壓穩定性的貢獻。 第七章：長時間尺度動態與振蕩的性質 電力係統中的低頻振蕩（0.1 Hz 至 2.0 Hz）是長期運行中影響係統可靠性的重要因素。本章探討瞭這些振蕩的起源，通常與自動電壓調節器（AVR）和勵磁係統相互作用相關。詳細分析瞭係統在多機係統中的振蕩模式，並引入瞭奇異性分析來判斷振蕩的耦閤特性。 第三部分：電力係統控製與穩定技術 理解瞭問題的根源後，本部分轉嚮實際的解決方案和控製策略。 第八章：勵磁係統控製與功角穩定 勵磁係統是影響發電機暫態和動態穩定性的關鍵環節。本章詳細介紹瞭現代勵磁係統的結構、參數設定及其對係統動態的影響。重點討論瞭具有高增益勵磁係統的設計原則，以及如何利用勵磁調節器（如 PSS/E, Power System Stabilizer）來有效抑製低頻振蕩，提高係統的阻尼。 第九章：先進的電力係統穩定器（PSS）設計 PSS 是最主要的機電暫態穩定控製手段之一。本章深入講解瞭基於綫性化模型和奇異值分解的PSS設計方法，以確保PSS能夠提供足夠的超前相位角來改善關鍵模式的阻尼。討論瞭PSS與係統其他控製器的相互作用及其對次暫態穩定性的潛在負麵影響。 第十章：柔性交流輸電係統（FACTS）的應用 FACTS 技術是現代電網中用於動態控製電壓、電流、阻抗和相位角的有力工具。本章詳細介紹瞭SVC、STATCOM、TCSC 等關鍵 FACTS 設備的原理、建模及其在增強係統暫態穩定性和動態電壓支持方麵的作用。重點闡述瞭 FACTS 控製器如何快速注入或吸收無功功率以抑製電壓崩潰和功角擺動。 第十一章：統一潮流控製器（UPFC）與其他高級控製策略 本章探討瞭更復雜的集成化控製技術，如 UPFC，它能同時控製串聯和並聯阻抗，從而對潮流進行實時調度。此外，還引入瞭基於非綫性控製理論（如滑模控製、預測控製）在電力係統穩定控製中的應用潛力，特彆是在高滲透率新能源接入背景下的復雜係統控製。 結論 本書通過理論分析與工程實踐的結閤，旨在培養讀者對電力係統復雜動態行為的深刻洞察力，並掌握運用現代控製理論與技術來設計和實施有效穩定策略的能力。電力係統的安全與可靠性要求持續的創新和深入的研究，本書所提供的基礎框架和分析工具，將是應對未來電網挑戰的堅實起點。

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作為一名經驗豐富的電力係統運行人員，《Power System Stability and Control》這本書，讓我對那些我們日常工作中習以為常的現象，有瞭更深刻的理解。書中對“係統阻尼”的細緻分析，解釋瞭為什麼有些擾動會讓係統振蕩加劇，而有些則會被迅速抑製。我尤其對書中關於“事故預想”和“故障穿越”的討論，印象深刻。這些內容直接指導著我們如何製定應對突發故障的預案，以及如何確保發電機組在故障期間不脫網。書中也提到瞭“電壓崩潰”的多種類型和觸發機製，這對我理解和處理電網中的低電壓事件非常有幫助。我需要繼續學習書中關於“故障錄波分析”和“後故障恢復策略”的內容，以便在事故發生後，能夠更準確地判斷原因並迅速恢復係統運行。這本書，讓我從宏觀上認識到電力係統穩定性的重要性，以及我們作為運行人員所肩負的重任。它讓我明白，每一個操作指令、每一次參數調整，都可能對整個電網的穩定運行産生深遠的影響。

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作為一名電氣工程的博士生，我對《Power System Stability and Control》這本書的評價是：它是一本真正能夠引導你深入理解電力係統核心問題的著作。書中所涵蓋的知識體係非常完整，從建立精確的電力係統模型，到分析不同擾動下的動態響應，再到設計和優化控製策略，每一個環節都處理得恰到好處。我特彆欣賞書中對電力電子設備在電力係統穩定性中的作用的論述，例如FACTS（柔性交流輸電係統）和HVDC（高壓直流輸電）技術如何能夠改善係統的暫態穩定性和電壓穩定性。這些內容對於理解現代電網的運行至關重要，因為可再生能源的接入以及電力電子器件的大量應用，使得傳統電力係統的動態行為發生瞭顯著變化。書中對於同步振蕩的分析，不僅闡述瞭其産生的機理，還深入探討瞭抑製和阻尼這些振蕩的方法，包括勵磁係統和靜止同步補償器（STATCOM）的應用。盡管我已經接觸過不少關於電力係統穩定性的文獻，但這本書的組織結構和內容深度，仍然讓我受益匪淺。它不僅鞏固瞭我已有的知識，更拓寬瞭我的視野，讓我能夠以更全麵的視角去思考和解決電力係統設計與運行中的難題。我相信，這本書將成為我未來學術研究和工程實踐中不可或缺的參考。

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當我拿到《Power System Stability and Control》這本書時，我最先被吸引的是其在電力係統規劃與運行領域的權威性。我之前主要從事電網的調度和運行，對於如何從根本上保證電網的穩定性，缺乏係統性的理論指導。這本書，則為我提供瞭一個堅實的理論基礎。書中對“負荷敏感性”的分析，以及如何通過調整運行方式來提高係統的電壓穩定性，給我留下瞭深刻的印象。我還需要深入研究書中關於“穩定邊界”的概念，並瞭解如何利用在綫監測和預測技術來避免係統逼近不穩定邊界。書中對不同類型電力係統（如孤立係統、互聯係統）的穩定性分析方法也做瞭清晰的區分，讓我能夠根據實際情況選擇閤適的分析工具。我尤其對書中關於“機組協調控製”的章節感興趣，它詳細闡述瞭如何通過優化各發電機組的齣力和勵磁控製，來提升整個係統的同步穩定性。這本書就像一位循循善誘的老師，它不僅教會我“是什麼”，更教會我“為什麼”和“如何做”，讓我能夠更科學、更有效地進行電網的調度和運行。

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作為一名在電力係統領域摸爬滾打瞭多年的工程師，手捧著這本《Power System Stability and Control》，我仿佛找到瞭失散多年的寶藏。雖然我並未完全深入書中的每一個公式和定理，但僅從其厚實的篇幅和嚴謹的排版，就能感受到作者在電力係統穩定性與控製這一核心課題上傾注的巨大心血。這本書不僅僅是一本技術手冊，更像是一位經驗豐富的導師，用係統而全麵的視角，引導我迴顧瞭電力係統從基礎運行原理到復雜動態行為的演變。書中對各種擾動下電力係統穩定性的討論，從暫態穩定性到電壓穩定性，再到同步穩定性，每一個章節都詳盡地剖析瞭其背後的物理機製，並通過大量的圖錶和仿真結果來直觀地展示。特彆是那些關於控製器設計和優化算法的章節，雖然我還需要更多時間去消化吸收，但其清晰的邏輯和循序漸進的講解，讓我對如何應對電網中日益增長的不確定性有瞭更深刻的認識。我尤其欣賞的是書中對實際工程案例的引用，這使得理論知識不再是紙上談兵，而是有瞭鮮活的應用場景。雖然我還沒能完全掌握書中的所有精髓，但僅僅是翻閱和初步的理解，就足以讓我對電力係統運行的復雜性有瞭全新的敬畏感，也激發瞭我進一步深入研究的強烈願望。這本書的價值，遠不止於知識的傳授，更在於它所構建的思維框架，讓我能夠以更宏觀、更專業的角度去審視和解決工作中遇到的各種挑戰。

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從一名電力市場分析師的角度來看，《Power System Stability and Control》這本書，為我理解電力市場的運行機製提供瞭重要的理論支撐。我需要瞭解，電力係統的穩定性如何影響發電成本、輸電能力以及市場交易的可靠性。書中對“裝機容量與穩定性”關係的分析，讓我明白瞭為什麼在規劃電廠時，不僅要考慮發電量，還要考慮其對係統穩定性的貢獻。我特彆關注書中關於“可再生能源並網對係統穩定性的影響”的討論，這對於分析未來電力市場的發展趨勢至關重要。書中也提到瞭“需求側管理”和“虛擬電廠”等新興概念，並分析瞭它們在提升係統穩定性方麵的潛力。我還需要深入研究書中關於“電價與穩定性”的相互影響，例如，在某些情況下，提高電價是否能激勵發電機組提供更好的穩定服務。這本書，為我提供瞭一個連接電力技術與電力市場的橋梁，讓我能夠更全麵地理解電力市場的運作，並為製定更有效的市場規則提供理論依據。

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作為一名在電力係統自動化領域工作的工程師，《Power System Stability and Control》這本書對我來說，是一次係統性的知識梳理和提升。我過去的工作重點在於監控和保護係統的實現，對於上層穩定性的理論基礎接觸較少。這本書恰恰填補瞭我的知識盲區，讓我能夠將自動化裝置的功能與其所服務的大係統穩定性緊密聯係起來。書中對電網的“動態性能”進行瞭深入剖析，特彆是關於係統對外部擾動的響應速度和恢復能力。我非常欣賞書中對“顫振”現象的詳細講解，包括其成因、錶現以及抑製方法，如配置電力係統穩定器（PSS）。這些內容對於我設計和調試控製係統具有極大的指導意義。我還需要花大量時間去理解書中關於“臨界清除時間”和“臨界故障距離”的概念，這些都是衡量係統暫態穩定性的重要指標。通過這些概念，我能夠更準確地評估保護裝置的動作特性是否符閤係統穩定性的要求。這本書不僅讓我對電力係統的動態行為有瞭更深刻的理解，也讓我認識到，優化控製策略和提升自動化水平，是應對未來電網挑戰的關鍵。它為我提供瞭一個全新的視角，讓我能夠更好地服務於電網的安全穩定運行。

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這本書《Power System Stability and Control》給我的感覺，就像是把我帶入瞭一個龐大而精密的機器內部，讓我得以一窺其最核心的運行奧秘。我過去主要接觸的是配電網和用戶側的電力質量問題，對於主乾電網的穩定性控製瞭解不多。然而，這本書的齣現，徹底改變瞭我對電力係統宏觀運行的認知。書中對各種類型的穩定性——從機組內部的同步穩定性，到整個電網的電壓穩定性，再到頻率穩定性——都做瞭極其詳盡的闡述。我特彆被書中關於“小擾動穩定性”的分析所吸引，它揭示瞭係統在麵對微小擾動時保持穩態的內在機製，以及如何通過調整控製器參數來提高係統的阻尼。雖然書中涉及大量的時域和頻域分析方法，對我來說還有些挑戰，但作者通過清晰的圖錶和案例，將抽象的概念具象化，使得理解過程變得相對容易。我尤其關注書中關於“失步”現象的描述，它讓我深刻認識到，一旦係統失去同步，後果將是災難性的。因此，如何預防和應對失步，就顯得尤為重要。這本書不僅是理論知識的寶庫，更是一種思維方式的啓發，它讓我明白瞭電力係統運行的復雜性，以及工程師們在保障電力安全穩定供應方麵所付齣的艱辛努力。

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對於我這樣一個在電力係統設計領域摸索的初學者來說，《Power System Stability and Control》無疑是一本令人敬畏的巨著。初次接觸這本書時，它厚重的體積就足以讓我感到一絲壓力，但當我翻開第一頁，便被其內容的深度和廣度所吸引。書中對電力係統基礎理論的闡述，如發電機、輸電綫路和負荷的數學模型，以及它們之間相互作用的動力學分析，都做得極為細緻。我尤其對書中關於同步穩定性的討論印象深刻，它不僅解釋瞭發電機轉子角度的動態變化，還深入探討瞭各種因素如何影響係統的同步能力，例如勵磁係統、調速器和電力電子設備的影響。雖然我還在努力理解復雜的微分方程和相平麵分析，但作者通過精妙的圖示和邏輯嚴謹的推導，一步步地引導讀者進入電力係統動態行為的復雜世界。這本書讓我認識到，維持電力係統的穩定運行，絕非易事，它需要對係統各個組成部分及其相互作用有深刻的理解。書中對各種控製策略的介紹，從傳統的PID控製到更先進的自適應控製和預測控製，都為我提供瞭寶貴的思路。雖然我還沒有完全掌握這些控製策略的實現細節，但它們為我指明瞭未來學習和研究的方嚮。這本書就像一座知識的燈塔，照亮瞭我前行的道路，讓我對電力係統穩定性與控製這一領域有瞭更清晰的認識和更濃厚的興趣。

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對於我這個在電力係統研究領域深耕多年的學者而言，《Power System Stability and Control》這本書無疑是一部裏程碑式的著作。我曾廣泛涉獵過該領域的各類文獻，但這本書在內容的深度、廣度和係統性上，都達到瞭一個新的高度。書中對“綫性化分析”和“非綫性動力學”在係統穩定性分析中的應用，做瞭詳盡的論述，並詳細介紹瞭各種擾動下係統的動態響應。我特彆對書中關於“能量函數法”和“李雅普諾夫穩定性理論”在電力係統穩定性分析中的應用印象深刻，這些方法為理解係統失穩的內在機理提供瞭強有力的工具。盡管我在這些領域已有一定的研究基礎，但本書作者提齣的新穎觀點和分析方法，仍然讓我耳目一新。書中對“暫態穩定極限”和“長期穩定極限”的區分，以及它們各自的測量和評估方法，對於指導實際工程具有重要的參考價值。我還需要花更多的時間去理解書中關於“電力係統慣量響應”和“慣量貢獻”的討論，這對於應對未來高比例新能源接入的電網至關重要。這本書，不僅僅是一部參考書，更是一次深入的學術交流，它激發瞭我對電力係統穩定性和控製領域更深層次的探索。

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在我看來，《Power System Stability and Control》是一本能夠徹底改變你對電力係統理解的書。我曾以為自己對電力係統已有一定的瞭解，但這本書的齣現，讓我意識到之前的認知是多麼的淺顯。書中對電壓穩定性的剖析，從穩態電壓特性到動態電壓穩定性，再到電壓崩潰的機理，都做瞭深入淺齣的闡述。特彆是關於無功功率補償和電壓控製器的章節，作者詳細介紹瞭不同類型補償裝置的作用以及它們如何影響係統的電壓穩定性。我目前的工作涉及電網的規劃與運行，對保障電網的可靠性有著直接的責任，而這本書提供的理論基礎和分析方法，正是解決這些問題所必需的。書中對電力係統各種擾動，如綫路故障、發電機切除、負荷突增等，在係統穩定性方麵的影響進行瞭詳盡的分析，並且提供瞭相應的應對策略。我尤其對書中關於“穩定裕度”的概念印象深刻，它讓我明白瞭如何量化評估係統的穩定性，並采取措施提高其魯棒性。盡管書中包含大量的數學模型和仿真分析，但作者始終注重理論與實際的結閤，通過大量的案例研究，展示瞭這些理論在實際工程中的應用。這本書的深度和廣度，讓我深刻體會到電力係統工程的復雜性和挑戰性，也讓我對那些在幕後默默守護電網穩定運行的工程師們充滿瞭敬意。

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