Modelling and Simulation of Power Systems with Embedded Power Electronic Equipment pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Gole, A. M./ Filizadeh, S.

出品人:

页数:300

译者:

出版时间:2008-1

价格:$ 134.47

装帧:HRD

isbn号码:9780387289137

丛书系列:

图书标签:

电力系统建模
电力系统仿真
电力电子
嵌入式系统
电力系统分析
稳态分析
暂态分析
电力质量
新能源
电力电子设备

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具体描述

Part I highlights the emerging role of power electronic apparatus in power transmission and distribution networks. It also discusses topics in modeling and simulation as pertaining to the utilization of power electronics in large power networks. Part II presents different power electronic converter assemblies for power transmission and power quality enhancement. These are presented in conjunction with suitable models which the readers using the book for self-study need to conduct parametric analyses or as a starting point for future research. The aim of the book is to provide a new approach to power-electronic systems, where modeling becomes an essential part of the study process. The book therefore could be used in a graduate-level course that discusses power electronic components in transmission and distribution. It will also be a valuable resource to the practicing engineers and researchers who want to develop models for emerging circuits.

现代电力系统中的高级控制与优化技术：面向电网可靠性与效率提升的综合方法本书简介本书聚焦于现代电力系统的复杂性、动态性以及其对高级控制、优化算法与预测分析的迫切需求。随着可再生能源（如风能和太阳能）的大规模并网，传统电力系统的惯性减弱、潮流不稳定性和频率控制难度显著增加。同时，分布式能源（DERs）、储能系统（ESS）以及智能终端设备的普及，使得电网结构日益复杂，对电网的运行、规划与维护提出了全新的挑战。本书旨在为电力系统工程师、研究人员以及相关领域的专业人士，提供一套系统化、深入且前沿的技术框架，用以应对当前电力系统面临的核心问题，特别是那些与“使用嵌入式电力电子设备”的建模与仿真方法论紧密相关的领域之外的先进技术。第一部分：电力系统运行与控制的理论基础与现代挑战本部分将深入探讨传统电力系统运行理论在面对高渗透率新能源接入时的局限性，并为理解下一代电网控制策略奠定理论基础。第一章：现代电力系统动态的复杂性分析本章首先回顾了同步发电机在交流电力系统中的经典暂态稳定理论，包括等面积准则和能量函数法。随后，重点分析了当传统同步机被电力电子接口取代时，系统惯性缺失带来的瞬态响应变化。讨论了虚拟惯量（Virtual Inertia）的实现机制、其对系统频率稳定性的贡献，以及如何通过控制策略来补偿由电力电子设备引起的阻尼效应。特别关注低惯性系统下的快速频率响应（FFR）需求及其控制设计，例如下垂控制（Droop Control）在无功功率和有功功率分配中的应用扩展。第二章：广域测量系统（WAMS）与状态估计的增强随着PMU（相量测量单元）技术的成熟，广域信息采集成为电网安全运行的关键。本章详细阐述了如何利用高精度、同步的PMU数据来执行实时状态估计（Real-Time State Estimation）。内容涵盖了基于加权最小二乘法（WLS）的状态估计算法在处理海量、异构数据流时的鲁棒性增强。重点讨论了如何利用广域信息来快速检测和定位不利的暂态稳定性边界（如电压崩溃前兆或功角失稳），以及将状态估计结果无缝集成到实时安全约束经济调度（SCED）框架中。第三部分：电力系统中的高级优化算法与经济调度本部分聚焦于提升电网运行效率、降低成本以及确保经济效益的先进优化技术，这些技术独立于具体的电力电子设备建模方法，而是侧重于系统级的优化目标实现。第三章：面向可再生能源接入的鲁棒经济调度本章深入探讨了在存在高不确定性（如风速和光照预测误差）的情况下，如何实现电力系统的经济调度。内容包括随机优化（Stochastic Optimization）和鲁棒优化（Robust Optimization）在确保系统在最坏情景下仍能满足负荷和传输约束方面的应用。详细介绍了两阶段随机规划模型，用于优化日前（Day-Ahead）和实时（Real-Time）的机组组合（Unit Commitment）与经济负荷分配（Economic Dispatch）。探讨了储能系统在平滑可再生能源出力波动、参与辅助服务市场以及提高系统经济性中的优化配置与调度策略。第四章：网络拓扑优化与网格重构随着配电网智能化水平的提高，动态地重构电网拓扑以应对潮流变化和故障隔离成为提升可靠性的重要手段。本章阐述了基于图论和组合优化的配电系统重构（Distribution System Reconfiguration）算法。详细分析了如何利用开关（Sectionalizing and Tie Switches）的智能控制，最小化线损、平衡电压、以及在故障发生时实现快速自愈（Self-Healing）。讨论了动态潮流计算方法在快速评估不同拓扑结构下的系统性能指标（如电压剖面和线损）中的应用。第四部分：电网可靠性、韧性与防御机制本部分关注电力系统的长期稳定运行能力和面对突发性、灾难性事件的抵抗与恢复能力。第五章：电力系统韧性（Resilience）评估与提升策略韧性是电力系统在受到重大扰动（如自然灾害、恶意攻击）后，快速恢复正常运行能力的关键指标。本章定义了电力系统韧性的多维度量化指标，包括抵抗能力（Resistance）、恢复能力（Recovery）和适应能力（Adaptability）。详细介绍了基于故障树分析（FTA）和事件树分析（ETA）的可靠性评估方法在识别系统薄弱环节中的应用。重点讨论了如何通过优化关键基础设施的冗余设计、制定预先部署的恢复计划（Pre-deployment strategies）以及实施区域化微电网（Islanded Microgrids）策略来增强整体韧性。第六章：网络安全与攻击下的电网防御在智能电网环境中，网络安全威胁已成为电力系统稳定的重要风险源。本章专注于电磁物理系统（CPS）的视角，探讨针对控制指令、状态数据采集以及优化算法的潜在网络攻击类型，如数据篡改攻击（Data Integrity Attacks）和拒绝服务攻击（DoS）。介绍了几种先进的入侵检测系统（IDS），特别是那些利用数据关联性分析和物理约束验证来区分正常波动与恶意攻击的方法。同时，探讨了基于安全域划分和多层冗余控制架构的防御机制设计。第七章：先进的预测技术在系统规划中的应用本书的最后部分探讨了利用大数据和先进机器学习方法，对未来需求和资源供应进行高精度预测，从而指导长期规划决策。内容涵盖了基于深度学习模型（如LSTM和Transformer网络）的短期负荷预测、长期发电需求预测以及可再生能源出力预测。重点分析了这些预测结果如何反过来影响发电资产的投资决策、输电线路的扩容规划以及关键设备（如变压器）的寿命周期管理。本书为读者提供了一个全面、深入、且侧重于系统级优化、控制理论、可靠性评估与高级规划的知识体系，旨在构建一个更智能、更高效、更具韧性的未来电力基础设施。