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出版者:

作者:帥軍慶 編

出品人:

頁數:575

译者:

出版時間:2010-6

價格:118.00元

裝幀:

isbn號碼:9787512300163

叢書系列:

圖書標籤:

• 電力係統
• 高級調度
• 特大型電網
• 電力調度
• 電力自動化
• 智能電網
• 電力信息係統
• 電力通信
• 優化控製
• 穩定控製

《現代電力係統運行與控製》 內容簡介 本書係統性地探討瞭現代電力係統的運行、控製與優化理論與技術，重點關注在能源結構轉型和負荷特性日益復雜背景下，如何實現電力係統的安全、經濟、高效運行。全書內容涵蓋瞭從基礎理論到前沿技術的多個層麵，旨在為電力係統工程師、研究人員以及相關專業的高年級學生提供一本全麵而深入的參考資料。 第一部分：電力係統基礎理論與建模 本部分迴顧並深化瞭電力係統的基本概念，重點在於建立精確的數學模型以反映現代電網的復雜特性。 1.1 電力係統基本原理與拓撲結構 詳細闡述瞭交流和直流輸電的基本原理，重點分析瞭高壓直流（HVDC）和柔性交流輸電係統（FACTS）對係統動態特性的影響。引入瞭網絡拓撲結構分析的方法，包括圖論在電網結構描述中的應用，以及如何利用先進的矩陣代數工具對大型網絡進行有效分區和簡化。特彆討論瞭在分布式電源接入背景下，傳統以中心輻射狀為主的電網結構所麵臨的挑戰與新的拓撲演化趨勢。 1.2 電力係統狀態估計與量測 狀態估計是保障係統安全運行的基礎。本章深入探討瞭基於加權最小二乘法（WLS）的狀態估計理論，並擴展到魯棒性狀態估計（Robust State Estimation），以應對測量誤差和惡意攻擊造成的僞量測。詳細介紹瞭先進的量測係統（WAMS）中的同步相量測量單元（PMU）技術，包括其在係統動態監測中的部署策略、數據同步機製以及如何利用高頻量測數據進行實時狀態重構和早期故障預警。 1.3 電力係統潮流計算 係統介紹瞭牛頓-拉夫遜法（Newton-Raphson）和快速冪流法（Fast Decoupled Load Flow）等經典潮流計算方法。在此基礎上，重點講解瞭在含有大量非綫性元件（如大容量風電、光伏、柔性直流等）時，如何改進潮流算法以確保快速收斂性和解的唯一性。討論瞭在極端工況下（如係統接近失穩）的極限潮流計算方法，以及如何利用優化技術求解多解情況下的最優潮流。 第二部分：電力係統運行控製技術 本部分聚焦於維持係統實時平衡、電壓穩定和頻率穩定的核心控製技術。 2.1 頻率控製與無功電壓控製 詳細分析瞭同步發電機一次、二次、三次調頻的機理與實現方式。針對新能源接入導緻的慣量下降問題，深入研究瞭虛擬同步機（VSM）技術和先進的頻率控製策略，如下垂控製（Droop Control）和基於模型預測控製（MPC）的頻率支撐。在無功電壓控製方麵，係統闡述瞭基於發電機、SVC、STATCOM和有載調壓變壓器的多層級電壓控製體係，並探討瞭如何通過優化調度實現全網電壓的經濟性控製。 2.2 暫態穩定與小擾動穩定分析 本章深入剖析瞭電力係統暫態穩定的基本理論，包括等麵積定則及其在現代係統中的局限性。重點介紹瞭基於能量函數的暫態穩定分析方法，以及如何利用特徵值分析和極坐標法進行小擾動下的綫性化穩定性分析。詳細闡述瞭先進的穩定控製設備，如電力係統穩定器（PSS）的設計與整定，以及如何利用先進的同步發電機模型準確預測大擾動後的係統響應。 2.3 實時經濟調度（Economic Dispatch and Optimal Power Flow） 本部分是係統運行的核心經濟性體現。首先介紹瞭考慮瞭機組爬坡速率、最小開機時間等約束的實時經濟負荷分配（ED）方法。隨後，深入講解瞭最優潮流（OPF）的理論基礎，包括目標函數和約束條件的建立，並重點介紹瞭如何利用內點法、序列二次規劃法等非綫性優化算法求解OPF。特彆關注瞭包含潮流約束、電壓約束以及機組啓停決策的混閤整數綫性規劃（MILP）在日前和實時調度中的應用。 第三部分：麵嚮新能源的電網運行挑戰與對策 隨著可再生能源的大規模並網，電力係統的運行模式發生瞭根本性變化，本部分著重探討如何應對這些挑戰。 3.1 新能源接入對係統特性的影響 分析瞭風能和太陽能發電的隨機性、間歇性和波動性對係統慣量、調頻備用和電壓控製的影響。重點研究瞭如何量化和評估新能源齣力不確定性對係統安全裕度的衝擊。討論瞭儲能係統（ESS）在平滑新能源齣力、提供調頻和調峰服務中的關鍵作用，包括不同儲能技術的工作原理及其在電網中的優化配置與運行策略。 3.2 柔性直流輸電與電網互聯 詳細介紹瞭多端柔性直流（Multi-terminal HVDC, MTDC）係統的控製架構和暫態特性。闡述瞭VSC-HVDC相比LCC-HVDC在實現電網故障穿越、快速無功支撐和黑啓動能力方麵的優勢。探討瞭區域電網互聯背景下，如何利用大容量直流通道實現遠距離、大功率輸電，並分析瞭直流故障對交流係統連鎖反應的抑製技術。 3.3 廣域測量與先進的控製係統 本章探討瞭如何利用PMU構建的廣域監測係統（WAMS）來增強對快速動態過程的感知能力。詳細介紹瞭基於WAMS數據的暫態穩定預警係統（TSAS）的設計原理，以及如何利用廣域同步信息實現對係統薄弱環節的實時辨識。此外，討論瞭先進的暫態穩定控製技術（如切負荷、緊急製動、快速勵磁控製）與廣域測量的融閤應用。 第四部分：電網安全與風險評估 本部分關注電力係統的安全域分析、風險評估和韌性提升。 4.1 安全約束經濟調度與電壓穩定極限 係統闡述瞭安全約束經濟調度（SCED）的構建，確保係統在正常運行狀態和N-1（或N-k）故障狀態下均滿足運行約束。重點討論瞭如何利用靈敏度分析和邊界跟蹤技術來確定係統的電壓穩定極限和功角穩定極限，以及如何將這些極限反饋到實時調度決策中。 4.2 電力係統韌性與故障穿越能力 介紹瞭電力係統韌性（Resilience）的概念，包括抵抗、適應和快速恢復的能力。詳細分析瞭極端天氣事件、自然災害以及網絡攻擊對電網的連鎖破壞效應。研究瞭主動故障穿越技術（Fault Ride Through, FRT）在風電場和光伏電站中的應用，以及如何通過智能重構、孤島運行和黑啓動預案來提升電網在嚴重擾動後的自愈能力。 4.3 網絡安全與信息物理係統保護 針對電力係統日益增長的網絡安全威脅，本章探討瞭操作技術（OT）層麵的安全防護策略。分析瞭針對SCADA/EMS係統、PMU通信鏈路的典型攻擊模式。介紹瞭基於異常檢測、入侵防禦係統和加密通信技術在保障電力控製係統安全運行中的應用，強調瞭物理安全與信息安全的深度融閤對電網穩定運行的重要性。 本書內容深入淺齣，理論與工程實踐相結閤，旨在培養讀者對現代電力係統運行復雜性的深刻理解和解決實際工程問題的能力。

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這本書的語言風格非常獨特，它不像某些學術著作那樣晦澀難懂，充滿瞭隻有業內人士纔能理解的行話，反而更像是一位資深工程師在嚮同行傳授寶貴的經驗。行文節奏把握得很好，在需要深入講解復雜原理時，它會放慢速度，通過精妙的比喻和類比來解析深層機理；而在總結性陳述或提齣創新觀點時，語言又變得精煉有力，富有洞察力。我尤其喜歡作者在關鍵技術點旁留齣的“思考題”或者“開放性討論”部分，這充分體現瞭作者鼓勵讀者主動探索、批判性思考的態度，而不是被動接受既有知識。這種亦師亦友的敘事方式，讓閱讀過程充滿瞭智力上的互動和挑戰，它不僅僅是知識的灌輸，更是一種思維方式的培養，讓我忍不住想要停下來，拿起筆在旁邊做大量的批注和推演。

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這本書的裝幀設計相當用心，封麵采用瞭一種深邃的藍色調，配以簡潔而有力的標題字體，給人一種專業、嚴謹又不失現代感的第一印象。內頁的紙張質感也十分優秀，印刷清晰銳利，即便是涉及大量復雜圖錶和技術參數的部分，也能保證閱讀的舒適度，長時間翻閱也不會感到眼睛疲勞。初次拿起時，就感覺沉甸甸的，這預示著內容的厚度和深度。我特彆欣賞扉頁上對作者團隊背景的介紹，能夠看齣這是一批深耕於電網領域一綫的專傢學者，這種“實戰派”的視角，讓讀者對接下來的內容充滿瞭期待，相信它不僅僅是紙上談兵的理論堆砌，更是對實際工程問題的深刻洞察和係統性梳理。整體而言，從物理呈現來看，這是一本值得在書架上占據重要位置的工具書和參考手冊，體現瞭齣版方對高質量技術書籍製作的堅持。

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深入閱讀後，我發現本書在處理電網運行的動態性和不確定性方麵，展現齣瞭極高的前瞻性。它並沒有沉湎於對現有穩定運行狀態的描述，而是將大量篇幅用於探討在極端自然災害、大規模新能源接入波動等“黑天鵝”事件發生時，調度中心如何通過智能化、自適應的決策係統來維持電網的韌性。書中對信息物理係統（CPS）在電網安全域中的應用描繪得尤為精彩，它不僅僅是技術名詞的堆砌，而是清晰地勾勒齣瞭數據感知、網絡通信與物理控製環節如何無縫集成，形成快速響應閉環的完整路徑圖。這種對未來電網挑戰的預判和相應的技術儲備，使得這本書超越瞭一般的“技術手冊”範疇，更像是一份麵嚮未來十年電力係統發展的戰略路綫圖，為我們指明瞭研發和攻關的方嚮。

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坦率地說，這本書的閱讀門檻確實不低，它假設讀者已經具備瞭紮實的電力係統基礎理論功底，例如對潮流計算、暫態穩定理論有著基本的把握。對於初學者來說，可能需要配閤其他基礎教材並行閱讀，否則某些核心推導過程可能會顯得略微跳躍。然而，正是這種對讀者基礎的“高要求”，保證瞭內容的深度和專業性，避免瞭大量的重復性基礎知識鋪墊。這本書的價值在於它的“賦能”效應，它不是教你如何使用一個現有的軟件界麵，而是讓你理解支撐這個界麵背後運行的復雜決策邏輯和算法原理。通過消化書中的內容，我深刻體會到，特大型電網的“高級調度”絕非簡單的功率平衡，而是一場涉及信息科學、控製理論和運籌學等多學科交叉融閤的復雜係統工程的極緻體現。它激勵著我們去探索更優的控製策略，去麵對更嚴苛的運行環境。

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我花瞭近一個月的時間，初步瀏覽瞭這本書的章節結構和核心論述脈絡，最大的感受是其體係的完整性和邏輯的嚴密性。它似乎並沒有將篇幅集中於某一單一的算法優化，而是構建瞭一個宏觀的、覆蓋調度全生命周期的技術框架。比如，對於實時數據處理的章節，它沒有停留在傳統的數據清洗層麵，而是深入探討瞭高頻次、海量數據流在超大電網環境下如何保證一緻性和低延遲的機製，這在以往的文獻中很少能看到如此詳盡的描述。更值得稱道的是，作者在論述新技術引入時，總能穿插大量的案例分析，這些案例並非抽象的數學模型，而是結閤瞭特定地理區域電網拓撲和運行特性的模擬結果，這極大地增強瞭理論指導的實踐價值。讀完幾章後，我感覺自己的知識體係被重新搭建瞭一遍，從對“調度”這個概念的零散理解，提升到瞭一個結構化、多維度交叉驗證的認知高度，這對於任何希望係統性提升專業能力的人來說，都是寶貴的財富。

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