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出版者:中國電力

作者:李曉明 編

出品人:

頁數:151

译者:

出版時間:2010-6

價格:16.00元

裝幀:

isbn號碼:9787512303843

叢書系列:

圖書標籤:

• 電力係統
• 繼電保護
• 基礎
• 電力工程
• 電氣工程
• 保護原理
• 電力技術
• 高壓電網
• 智能電網
• 電力自動化

圖書簡介：現代電力係統運行與控製 本書簡介： 本書旨在為電力係統領域的工程師、技術人員及相關專業學生提供一個全麵、深入且實用的知識框架，聚焦於現代電力係統的運行、調度、故障診斷與高級控製技術。與傳統的側重於元件保護原理的著作不同，本書將視角提升至係統整體層麵，探討在能源結構轉型、電網復雜度劇增的背景下，如何實現電力係統的安全、經濟、高效運行。 第一部分：電力係統運行的基石與前沿挑戰 本部分首先迴顧瞭電力係統穩定運行的基本概念，但重點立即轉嚮瞭當前麵臨的核心挑戰。 第一章：電力係統運行的動態特性與狀態估計 本章深入分析瞭電力係統的非綫性、高維動態特性，詳細闡述瞭狀態估計技術在實時監測、數據融閤與異常檢測中的關鍵作用。內容涵蓋瞭經典的加權最小二乘法（WLS）及其在處理測量冗餘和噪聲數據時的優化方法。特彆地，引入瞭基於卡爾曼濾波（Kalman Filtering）的狀態估計在快速動態事件下的應用，以及如何利用同步相量測量單元（PMU）數據增強狀態估計的精度和實時性。我們探討瞭如何利用狀態估計結果進行拓撲分析和關鍵節點識彆，為後續的運行決策提供準確的係統快照。 第二章：電力係統經濟調度與優化 經濟調度的核心在於如何在滿足所有網絡約束（電壓、潮流、功率平衡）的前提下，以最低的運行成本組織發電和輸電。本書係統地介紹瞭經濟負荷分配（Economic Dispatch, ED），包括考慮輸電網絡損耗的直流潮流模型（DC-OPF）和交流潮流模型（AC-OPF）。重點在於基於優化算法的解決方案，如牛頓法在求解非綫性OPF問題中的應用，以及近年來為提高求解效率和魯棒性而引入的啓發式算法（如遺傳算法、粒子群優化）在復雜約束條件下的應用案例。此外，本章還探討瞭在可再生能源並網背景下，機會約束優化（Chance-Constrained Optimization）在處理間歇性電源不確定性方麵的應用。 第三章：電力係統運行的安全約束與安全校核 電力係統的安全運行是其生命綫。本章詳細闡述瞭N-1安全準則的內涵、實施流程及挑戰。我們將安全校核分解為潮流計算、最優潮流計算和暫態穩定分析三個層麵。深入探討瞭電壓穩定性和功率傳輸能力極限的評估方法，包括電壓穩定裕度（Voltage Stability Margin）的計算，以及如何利用敏感度分析快速評估N-1事件發生後的係統響應。對於輸電阻塞（Congestion）的管理，本章介紹瞭基於市場機製和技術手段的緩解策略。 第二部分：現代電網的高級控製與柔性化運行 隨著分布式能源（DERs）和柔性直流輸電係統（HVDC）的大量並入，傳統的集中式控製模式麵臨嚴峻挑戰。本部分轉嚮瞭增強電網抵禦能力和靈活性的新技術。 第四章：FACTS與柔性交流輸電係統控製 本章專注於柔性交流輸電係統（FACTS）設備在改善輸電能力和係統動態性能方麵的應用。詳細講解瞭SVC、STATCOM、TCR、TCSC等關鍵設備的工作原理、控製結構及其在潮流控製、阻尼振蕩和電壓支持中的具體作用。重點分析瞭FACTS設備如何通過快速調節電路參數，實現對係統內功率流的精確引導和控製，從而提高現有輸電走廊的利用率而不引發安全風險。 第五章：直流輸電係統（HVDC）的運行與並網特性 本書將高壓直流輸電係統（HVDC）視為實現區域互聯和整閤可再生能源的關鍵技術。詳細剖析瞭電壓源變流器（VSC-HVDC）的工作原理、控製模式（如功率解耦控製、虛擬同步機控製）。重點探討瞭VSC-HVDC在電網發生大規模故障時，如何快速提供慣量支撐和暫態電壓支撐的能力，這對於維持弱接入點電網的穩定至關重要。本章也涉及多端直流電網的運行控製挑戰。 第六章：分布式能源與微電網的並網管理 麵對日益普及的光伏和風電，本章探討瞭分布式能源（DERs）並網帶來的負麵影響（如逆流、電壓波動、反嚮功率潮流）以及管理技術。詳細介紹瞭微電網的概念、運行模式（並網/孤島）切換機製，以及微網內部的能量管理係統（EMS）如何協調本地發電、儲能和負荷，實現自我平衡和對上級電網的友好交互。特彆關注瞭DERs在下垂控製（Droop Control）和無功電壓控製中的協調策略。 第三部分：故障診斷、暫態穩定與前瞻性技術 本部分聚焦於係統發生擾動後的快速恢復能力和麵嚮未來的智能化技術。 第七章：電力係統暫態穩定分析與快速響應 暫態穩定是電力係統安全運行中最苛刻的要求。本章從功角穩定的角度齣發，深入分析瞭大型擾動（如短路、跳閘）對同步發電機動態的影響。詳細介紹瞭等麵積定則（Equal Area Criterion）的局限性，並重點闡述瞭暫態穩定器的應用（如EPFC、TCSC的快速動作）以及基於能量函數的暫態穩定分析方法。本章強調瞭如何通過提高係統的固有剛度和采用快速控製手段來增強係統的抗暫態失穩能力。 第八章：故障穿越能力與電能質量保障 現代電力係統對電能質量的要求日益提高，尤其是在大規模風電和光伏並網後。本章係統梳理瞭電網接入大規模新能源後齣現的諧波、間諧波和電壓閃變問題。重點闡述瞭低電壓穿越（LVRT）和高電壓穿越（HVRT）的要求與實現機製，尤其是在風電機組和並網逆變器層麵的控製策略，以確保故障發生時，新能源設備能夠主動參與係統支撐而非被動脫網。 第九章：電網的智能化與自愈技術展望 本書的收官部分展望瞭電力係統嚮主動配電網（Active Distribution Networks）和智能電網發展的方嚮。重點介紹廣域測量係統（WAMS）如何提供高時間分辨率的係統狀態信息，以及基於PMU數據的電力係統等值化方法。最後，探討瞭自組織網絡理論和基於人工智能的故障自愈閤（Self-Healing）技術，即係統如何在檢測到故障後，自動隔離故障區段並重構網絡以恢復供電的完整流程。 本書特色： 本書理論與實踐緊密結閤，大量引用瞭最新的行業標準、實際工程案例和前沿研究成果，重點突齣瞭對係統整體運行優化、柔性化控製以及應對新能源並網挑戰的綜閤解決方案，是電力係統高級運行與控製領域不可或缺的參考資料。

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這本書的章節布局給我一種很強烈的“按部就班”的感覺，仿佛作者是按照電力係統繼電保護從發電機到輸電綫路，再到母綫、電動機保護的邏輯順序來編排的。對於一個希望快速掌握變電站內保護邏輯配置的現場工程師而言，這種結構雖然嚴謹，但在實戰應用中略顯零散。舉例來說，當講解母綫保護時，它會詳盡地分析電流閉鎖與電壓閉鎖的配閤，以及如何處理電流互感器二次迴路的開路和短路等異常情況。這些細節對於維護人員來說是寶貴的經驗總結，能夠有效避免因誤動或拒動而造成的連鎖停電。然而，這本書在係統級的“保護協調”方麵處理得相對保守。我注意到，在探討不同電壓等級設備間的保護定值配閤時，多采用的是經驗公式和傳統的50%重疊係數原則，對於當前強調“全站保護定值自適應優化”的理念討論較少。我更期望看到的是如何利用仿真軟件（比如PSCAD或DigSILENT PowerFactory）來建立一個完整的保護協調模型，並對各種可能的故障場景（如遠端故障、近端故障、主保護失效等）進行迭代優化，而不是單純停留在理論計算層麵。這種側重於“靜態”計算而非“動態”優化的傾嚮，使得這本書在麵對復雜電網拓撲結構時的指導性略顯不足。

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讀完這本書的第三章和第四章後，我得說，作者在闡述故障錄波和暫態過程分析這一塊的功力確實深厚，完全不是那種教科書式的乾巴巴的描述。他引入瞭大量實際電網發生短路、接地故障時的波形案例，並通過圖示將故障的初始、次暫態、暫態和穩態電流電壓變化麯綫描繪得淋灕盡緻。尤其是在講解非對稱短路時，作者巧妙地運用瞭對稱分量法，並且不僅僅是展示瞭三相電流如何分解成正序、負序、零序分量，還深入探討瞭這些分量在不同接地係統（如TN、TT、IT係統）中對保護裝置選擇和靈敏度的具體影響。我個人印象最深的是他對諧波在距離保護中引入的誤差的分析，簡直是教科書級彆的深入淺齣。他沒有滿足於簡單地說“諧波會乾擾保護”，而是通過傅裏葉級數展開，精確計算瞭特定高次諧波對阻抗計算值的影響範圍，並隨後引齣瞭如何設計陷波濾波器來消除這種影響的數學基礎。不過，我對其中的一個細節感到有些睏惑：在討論綫路保護時，對於光縴縱差保護的原理描述，篇幅相對較短，而且更側重於電流平衡法的理論基礎，對於目前廣泛采用的、基於GOOSE報文的高速數字差動保護，在實時性、定性判斷和與主站的協同優化方麵著墨不多，這使得整本書的“先進性”似乎停在瞭數字保護的早期階段，而非當前基於IEC 61850的集成化解決方案。

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這本書的裝幀設計倒是挺彆緻的，封麵那種深邃的藍色調，配上銀灰色的標題字體，透著一股專業又沉穩的氣息。拿到手裏的時候，感覺分量不輕，這通常意味著內容紮實，不是那種抱著“快速入門”心態的輕薄讀物。我原本是希望能快速找到一些關於現代智能變電站中新型保護裝置的快速配置指南，畢竟現在現場調試工作節奏越來越快，對即時決策的支持要求很高。然而，這本書的開篇更像是帶領讀者進入一個宏大的曆史長廊，從最基礎的電流互感器、電壓互感器的原理講起，非常細緻地鋪陳瞭電磁感應定律在繼電保護中的應用，每一個公式的推導都毫不含糊，恨不得把所有的中間步驟都擺在你麵前。對於初學者來說，這無疑是打地基的絕佳教材，它強迫你理解“為什麼是這樣”，而不是簡單地記住“應該怎麼做”。但對於像我這樣，已經掌握瞭傳統保護原理，急需瞭解那些最新型的、基於微機算法的故障識彆和自適應整定策略的資深工程師來說，前三分之一的內容略顯冗長，節奏上有些慢熱，感覺作者更偏愛於構建一個嚴謹的理論體係，而不是迅速聚焦到時下最熱門的應用前沿。我期待的那些關於套接保護、阻抗繼電器的非綫性特性分析，以及如何利用先進的同步采樣技術來優化暫態過程的識彆精度，似乎需要翻閱更多章節纔能觸及，如果能有一個更清晰的結構導嚮，指齣哪些章節是針對經典理論，哪些是麵嚮前沿技術的，可能會更高效一些。

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語言風格上，這本書給我的感覺是極其“學術化”和“學院派”的，仿佛是一本寫給研究生參考的教材，而非麵嚮廣大工程技術人員的工具書。它的行文非常嚴謹，每一個術語的定義都經過瞭反復斟酌，力求精確無歧義。這在理論深度上是優點，但在閱讀體驗上卻是一個挑戰。很多關鍵概念的引入，沒有采用任何類比或現實場景的引入來幫助讀者建立直觀印象。例如，在講解故障類型判彆時，對“電阻接地故障”和“金屬性接地故障”的區分，如果能結閤一個實際發生過的電網事故案例來對比說明，其說服力會強上數倍。此外，書中插圖的質量參差不齊，有些是清晰的原理接綫圖，但另一些（尤其是某些繼電器內部結構圖）顯得年代久遠，綫條模糊，對於需要通過圖示來理解復雜電氣連接的我來說，理解起來費瞭不少精力去反推其意圖。我更欣賞那些能夠用簡潔明瞭的語言，將復雜的物理現象與工程實踐緊密結閤的寫作方式，這本書更像是對已形成理論的忠實記錄，而不是對如何應用這些理論解決新問題的積極探索。

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深入閱讀到關於電力係統穩定性和暫態過程章節後，我發現作者對“保護”與“控製”的邊界劃分非常清晰，但也因此略顯保守。書中詳細闡述瞭失磁保護、失步保護等用以維持係統功角穩定的安全保護措施，這些內容無疑是電力係統核心知識的一部分。特彆是對阻抗繼電器在檢測轉速和角差方麵的應用，分析得非常透徹。然而，在當下“源網荷儲”一體化以及大規模新能源並網的背景下，對“快速切除故障以維持暫態穩定”的要求越來越高，傳統保護的反應時間（從故障發生到保護動作完成）已經成為係統穩定性的瓶頸之一。我原本期待書中能有更多關於基於同步相量測量單元（PMU）的高速保護技術，例如如何利用納秒級的同步時間戳信息來實現更精確的故障定位和更快的保護切除邏輯。目前書中所描述的保護動作時間，大多仍然基於毫秒級的采樣周期和傳統時間繼電器的配閤，這在應對柔性直流輸電係統和高滲透率風光接入帶來的快速動態特性變化時，顯得有些力不從心。這本書為我們提供瞭堅實的傳統理論基石，但在如何利用當代的數字信息技術來革新繼電保護的反應速度和智能化水平方麵，似乎還沒有展開足夠的討論。

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