电力系统的MATLAB/SIMULINK仿真与应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:王晶

出品人:

页数:311

译者:

出版时间:2008-9

价格:32.00元

装帧:平装

isbn号码:9787560620718

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《电力系统潮流计算、稳定性分析与继电保护》 内容简介 本书深入探讨了现代电力系统运行与控制的核心技术，涵盖了从基础的潮流计算到复杂的系统稳定性分析，再到精密的继电保护原理与实践。旨在为电力系统工程师、研究人员及相关专业的高年级本科生和研究生提供一个系统、详实、深入的学习平台。本书强调理论与实践相结合，通过丰富的算例和深入的原理剖析，帮助读者透彻理解电力系统各方面的运行机制，并掌握解决实际工程问题的关键技术。 第一部分：电力系统潮流计算 电力系统潮流计算是电力系统分析的基础，它描述了系统在稳态运行时的电压、电流、功率的分布情况。本部分将从理论基础出发，层层递进，详细介绍潮流计算的各种方法及其在实际应用中的重要性。 潮流计算的基本概念与模型： 详细阐述了电力系统网络模型，包括节点、支路、发电机、负荷、变压器等元件的电气模型。重点讲解了电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数等基本量及其相互关系，为后续的计算打下坚实基础。 潮流方程的建立： 详细推导了基于节点电压法的潮流方程。从基尔霍夫电流定律出发，构建出复杂的非线性方程组。深入分析了雅可比矩阵的构成及其在牛顿-拉夫逊方法中的作用。 潮流计算的常用方法： 高斯-赛德尔法 (Gauss-Seidel Method)： 介绍其迭代原理、收敛性分析以及在简单系统中的应用。分析其计算效率与易用性。 牛顿-拉夫逊法 (Newton-Raphson Method)： 详细讲解了牛顿-拉夫逊法的原理、收敛速度快、计算精度高的特点。重点阐述了雅可比矩阵的计算与更新，以及不同类型节点（PQ节点、PV节点、Slack节点）的处理方式。分析其在大型复杂电力系统中的普适性。 快速解法 (Fast Decoupled Load Flow)： 介绍如何通过对雅可比矩阵进行分解和简化，以提高潮流计算的速度，适用于大规模系统的实时监测和控制。 潮流计算的应用： 系统规划与设计： 用于评估不同设备配置下的系统运行状况，预测线路过载风险，确定最佳的设备选型和布点。 系统运行与调度： 为系统运行提供实时数据支持，指导发电机出力调整、线路开关的投入与切除，以满足负荷需求并维持系统稳定。 故障分析与故障排除： 在故障发生后，通过潮流计算可以快速评估故障范围、影响程度，并为恢复供电提供决策依据。 经济调度： 结合发电成本模型，通过潮流计算可以实现电力系统的经济调度，降低运行成本。 潮流计算的难点与对策： 探讨了潮流计算中可能出现的收敛问题，如低压区域、负荷侧有功与无功功率匹配不足等，并提出了相应的解决策略，例如调整迭代参数、修正模型参数等。 潮流计算的案例分析： 选取不同规模的电力系统（如IEEE标准系统）作为案例，展示潮流计算的详细步骤和结果分析，帮助读者理解理论在实践中的应用。 第二部分：电力系统稳定性分析 电力系统稳定性是指系统在受到扰动后，能够恢复到正常运行状态的能力。本部分将深入探讨不同类型的电力系统稳定性，以及影响稳定性的关键因素和分析方法。 电力系统稳定性的基本概念： 详细定义了电力系统稳定性的概念，并将其划分为暂态稳定性、动态稳定性、稳态稳定性等主要类型。 暂态稳定性 (Transient Stability)： 基本原理： 阐述了暂态稳定性是电力系统在遭受大型故障（如短路）后，能否在短时间内（一般为几秒钟）恢复同步运行。 等面积准则 (Equal Area Criterion)： 详细讲解了用于判断单机无穷大系统暂态稳定性的等面积准则，分析加速面积和减速面积的概念，以及其局限性。 多机系统的暂态稳定性分析： 介绍了多机系统中转子角度方程的建立，以及利用数值积分方法（如欧拉法、龙格-库塔法）求解微分方程组，进行暂态稳定性仿真分析。 影响暂态稳定性的因素： 分析了发电机参数、励磁系统、调速器系统、故障类型与持续时间、线路参数、负荷特性等对暂态稳定性的影响。 提高暂态稳定性的措施： 讨论了快速切除故障、设置备用容量、优化调速器和励磁系统参数、采用FACTS（柔性交流输电系统）装置等方法。 动态稳定性 (Dynamic Stability)： 基本原理： 探讨了动态稳定性是指系统在遭受小型扰动后，能否在较长时间内（一般为几十秒到几分钟）保持振荡平稳，并最终恢复到新的稳态运行点。 小干扰线性化模型： 介绍了如何对非线性动态方程进行线性化处理，建立系统的特征方程，分析系统的极点位置与稳定性之间的关系（如阻尼比、固有频率）。 振荡模式分析： 详细分析了低频振荡（功率振荡）、高频振荡等不同类型的振荡模式，及其对系统稳定性的影响。 影响动态稳定性的因素： 讨论了励磁系统、调速器系统、自动电压调节器（AVR）的响应速度和参数整定、输电线路阻抗、负荷阻尼特性等对动态稳定性的影响。 提高动态稳定性的措施： 重点介绍电力系统稳定器（PSS）的设计与应用，以及其他控制策略的优化。 稳态稳定性 (Steady-State Stability)： 基本原理： 讲解了稳态稳定性是指系统在负荷缓慢增加过程中，维持所有发电机同步运行的能力。 极限功率 (Limiting Power)： 分析了功率极限的概念，当负荷超过极限功率时，系统将失去稳态稳定性。 影响稳态稳定性的因素： 探讨了线路的传输能力、发电机的功率裕度、电压等级等因素。 系统稳定性分析的软件工具： 简要提及了常用的电力系统分析软件在稳定性仿真中的作用。 稳定性案例分析： 通过具体的算例，演示如何进行暂态稳定性仿真，分析不同扰动下的系统响应，并提出相应的改进措施。 第三部分：电力系统继电保护 继电保护是电力系统安全稳定运行的“安全卫士”，它能在发生故障时迅速、准确地隔离故障，防止故障的扩大，保护设备免受损坏，并保证供电的可靠性。本部分将系统介绍继电保护的基本原理、常用保护方式及其实际应用。 继电保护的基本概念： 保护对象与保护范围： 明确了继电保护所要保护的电力设备（如发电机、变压器、线路、母线）以及故障发生后需要隔离的区域。 保护的基本要求： 详细阐述了灵敏性、选择性、快速性、可靠性等继电保护的四大基本要求。 测量元件与执行元件： 介绍了电流互感器（CT）、电压互感器（PT）作为测量元件，以及断路器作为执行元件的作用。 继电器的工作原理： 重点讲解了各种类型继电器的基本原理，如电磁型、感应型、电子型、微机型等。 电流保护： 过电流保护： 详细介绍其原理、整定计算方法、在线路和变压器保护中的应用，以及零序、负序过电流保护在接地故障中的作用。 距离保护： 深入讲解了距离保护的工作原理，包括各种距离元件（阻抗元件、功率方向元件、起动元件）的构成，以及不同类型距离保护（如定向限时限功率、定向电流闭锁等）的特点和应用。分析了相间短路和接地短路距离保护的整定。 差动保护： 详细阐述了差动保护的原理，即利用基尔霍夫电流定律，通过比较流过被保护设备两端的电流来判断故障。重点讲解了变压器差动保护、发电机差动保护、母线差动保护的组成、构成和应用，以及其高灵敏性和选择性。 电压保护： 失压保护： 介绍其原理和应用，如在异步电动机起动时的保护。 过电压保护： 讲解其在雷击、合闸涌流等情况下的作用。 频率保护： 低频减载 (Under-frequency Load Shedding)： 解释其在系统频率下降时，为维持系统频率稳定而采取的自动切负荷措施。 过频保护 (Over-frequency Protection)： 介绍其在发电机出力过剩时的作用。 复合电压/电流保护： 方向保护： 结合功率方向元件，判断故障电流的方向，确保保护的正确动作。 零序保护： 重点介绍其在单相接地故障中的应用，包括零序电流和零序电压的测量与判断。 微机继电保护： 原理与优势： 阐述了微机型继电保护的数字化、智能化特点，以及其在信号采集、数据处理、决策逻辑、通信等方面相对于传统继电保护的优势。 微机继电保护的实现： 介绍了微机保护装置的组成，如A/D转换、微处理器、算法实现、输出执行等。 微机保护的应用： 详细讲解了微机线路保护、微机变压器保护、微机发电机保护、微机母线保护等具体应用。 继电保护的整定与校核： 详细介绍整定计算的步骤、依据，以及保护装置的定值校核方法，确保保护的可靠动作。 继电保护的试验与维护： 强调了继电保护装置的定期试验和维护的重要性，以保证其长期可靠运行。 继电保护的案例分析： 通过实际案例，讲解不同类型故障下的继电保护动作过程，以及如何分析故障报告。 本书的每一章节都力求理论严谨，论述清晰，并辅以大量的图表和实例，帮助读者从多角度、深层次地理解电力系统的运行机理与控制技术。通过学习本书，读者将能够独立分析和解决电力系统中的各类复杂问题，为保障电力系统的安全、稳定、经济运行贡献力量。

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技术书籍的生命力在于其实用性，而这本教材在这方面做得尤为出色。它不仅仅停留在理论的探讨，而是将大量的篇幅投入到如何将理论转化为可执行的仿真模型上。我惊喜地发现，书中提供的每一个关键算法或控制策略，都附带了详细的Simulink模块搭建步骤和参数设置指南。这些步骤描述得极其细致，即便是对Simulink界面不是很熟悉的读者，也能通过图文对照的方式，成功复现出书中的仿真实例。更难能可贵的是，作者还会讨论在实际仿真过程中可能遇到的“陷阱”，比如步长选择对收敛性的影响，或者模型离散化带来的误差分析。这种“从实验室到实际工程”的桥梁搭建，对于我们这些希望将所学知识应用于实际项目的人来说，简直是无价之宝。

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这本书的深度与广度达到了一个非常精妙的平衡点，这一点在它对高级控制策略的介绍中体现得淋漓尽致。很多电力系统仿真类的书籍要么过于基础，只停留在传统的励磁和调速系统；要么又过于偏向某个细分领域，导致知识体系不够完整。而这本著作，巧妙地覆盖了从基础的潮流计算、故障分析，到前沿的FACTS装置建模与控制，再到新能源接入带来的复杂性处理。特别是在讲解高级控制器的设计时，作者没有满足于简单的PID，而是深入剖析了LQR、H-infinity等现代控制理论在电力系统阻尼控制中的应用，并展示了这些方法在Simulink中的实现细节。这种既能满足本科高年级学生需求，又能为研究生提供深入研究素材的定位，使得这本书的适用人群跨度非常大，体现了作者深厚的学术积累。

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阅读技术手册时，查找效率往往决定了它是否能成为案头必备工具书。这本书在索引和目录的设计上，充分体现了以用户为中心的设计理念。目录结构清晰严谨，层级分明，基本上只需要扫一眼，就能大致定位到所需章节的位置。更值得称赞的是其尾部的索引部分，它不仅收录了重要的专业术语，还列举了大量的特定模型名称和仿真实验关键字。比如，如果你想快速回顾“STATCOM的下垂控制”的具体实现，索引能够直接指向到对应的页码，省去了翻阅数个章节的麻烦。这种高效的检索机制，极大地提升了我在遇到工程难题时，快速查阅参考资料的效率，使得这本书从一本“学习读物”升华为一本“高频使用的工具书”。

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我特别欣赏作者在概念引入和理论阐述上的那种循序渐进的叙事方式。它不像某些教科书那样，上来就抛出一堆晦涩难懂的公式和定义，让人望而却步。相反，作者仿佛是一位经验丰富的导师，他总是先从实际工程中的某个具体问题切入，然后自然而然地引出所需的理论知识。例如，在讲解暂态稳定性的章节，作者并没有急于展示复杂的微分方程组，而是先用一个简单的并网场景，结合图形化的描述，让读者建立起对系统动态行为的直观认识。这种“问题驱动”的学习路径，极大地降低了初学者的入门门槛。而且，每当引入一个新的数学模型时，作者都会清晰地解释这个模型背后的物理意义，而不是简单地罗列公式，这使得知识的理解不再是死记硬背，而是真正地“内化”了。

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这本书的装帧设计和印刷质量给人留下了非常深刻的印象。封面采用了沉稳的深蓝色调，辅以简洁的白色和亮黄色的文字排版，显得既专业又不失现代感。纸张的选择上也看得出用心良苦，内页纸张厚实，不易反光，即使在长时间阅读后，眼睛也不会感到明显的疲劳。尤其是那些复杂的电路图和波形图，印刷得极其清晰锐利，即便是最细微的标注和参数也能一目了然。装订工艺扎实，书脊平整，完全不用担心频繁翻阅会导致散页。这本教材在实体书的呈现上，完全达到了专业级参考书的标准，让我在拿到它的时候，就对其内容的严谨性有了一种初步的信心，这对于一本技术类书籍来说至关重要，毕竟，阅读体验的好坏直接影响了学习的效率和持久性。这种对细节的关注，体现了出版方对读者的尊重。

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