高压直流输电与柔性交流输电控制装置

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出版者:机械工业出版社
作者:[加] 苏徳 、徐政
出品人:
页数:214
译者:
出版时间:2006-2
价格:28.00元
装帧:
isbn号码:9787111183921
丛书系列:国外电气工程名著译丛
图书标签:
  • 学习
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  • 电力系统
  • 高压直流输电
  • 柔性交流输电系统
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  • 电力工程
  • 输电技术
  • 新能源接入
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具体描述

《电力系统稳定性与控制》 本书深入探讨了现代电力系统在运行过程中所面临的稳定性挑战,并系统阐述了相应的控制策略与技术。随着新能源接入比例的不断提高,电网的惯量减小,动态特性变得更加复杂,对系统稳定性的保障提出了更高要求。本书旨在为电力系统工程师、科研人员及相关领域的研究生提供一个全面而深入的学习平台。 第一部分:电力系统稳定性理论基础 本部分首先回顾了电力系统基本运行原理,包括潮流计算、功率平衡等,为后续内容的展开奠定基础。随后,详细介绍了电力系统稳定性的分类,包括暂态稳定、稳态稳定(或称频率稳定、电压稳定)以及小干扰稳定性。 暂态稳定:着重分析了电力系统在发生大型扰动(如短路、机组跳闸等)后,能否在短暂时间内恢复到新的稳态运行状态。我们将详细讲解转子运动方程、功角特性,并分析临界启动功角和临界故障清除时间等关键概念。通过对不同类型故障下系统响应的仿真分析,揭示导致暂态失稳的关键因素。 稳态稳定(频率与电压稳定):本节深入剖析了系统在稳态运行条件下,如何维持频率和电压在规定范围内的能力。针对频率稳定,我们将讨论负荷频率控制(LFC)的原理及多种控制策略,包括基于PID的控制、模型预测控制等,并分析频率偏差的成因及恢复机制。对于电压稳定,我们将重点研究电压跌落的机理,分析无功功率的分布与电压的关系,介绍多种电压控制技术,如励磁系统控制、SVC(静止无功补偿器)、STATCOM(动态无功补偿器)等在维持电压稳定中的作用。 小干扰稳定性:本部分聚焦于电力系统在受到小扰动后的线性化分析,研究系统参数变化对振荡模态的影响。我们将介绍线性系统理论在电力系统稳定性分析中的应用,包括特征值分析、阻尼比、振荡频率等参数的计算与判别,并探讨如何通过参数调整或增加附加阻尼控制器来改善小干扰稳定性。 第二部分:电力系统主要扰动及影响分析 本部分将聚焦于实际运行中常见的对电力系统稳定性构成威胁的各类扰动,并分析其对系统动态特性的影响。 短路故障:详细分析不同类型短路(如单相接地、两相短路、三相短路)的发生机理、故障电流特性及其对系统电压和转子角度的影响。探讨故障位置、阻抗以及故障持续时间对系统稳定性的关联性。 机组故障与跳闸:分析发电机组、线路、变压器等关键设备的故障特性,以及故障后机组或线路的意外跳闸对系统功率平衡、电压分布和转子动态的影响。 负荷波动与变化:研究负荷突变(如大型电动机启动、工业负荷季节性变化)对系统频率和电压稳定性的影响,并分析负荷特性(如负荷的电压敏感性)在稳定性分析中的作用。 新能源接入带来的影响:随着风电、光伏等间歇性、波动性电源的普及,本书将重点分析其对电网惯量、短路容量、频率和电压的直接冲击。讨论如何通过集成这些分布式能源来提升系统的整体鲁棒性。 第三部分:电力系统稳定性控制策略与技术 本部分将系统阐述用于提升电力系统稳定性的各类控制方法和技术。 发电机励磁系统控制:深入研究各种励磁系统(如AVR - 自动电压调节器、PSS - 功率振荡阻尼器)的原理、结构和控制功能。重点分析PSS如何通过调节励磁电流来抑制系统低频振荡,并介绍新型励磁控制技术。 稳态电压控制技术:详细介绍SVC、STATCOM等无功补偿装置的控制原理、补偿特性及其在改善电压稳定性和抑制电压振荡中的作用。分析不同补偿装置的优缺点及适用场景。 低频振荡抑制:针对电力系统普遍存在的低频振荡问题,本部分将介绍多种抑制策略,包括: 中央/区域控制:基于全局信息对系统参数进行调整,如调整调频调压目标值。 就地控制:利用分布式控制器对设备参数进行实时调整,如风力发电机变桨控制、光伏逆变器电压控制等。 FACTS(柔性交流输电系统)的应用:深入分析TCSC(可控串联补偿装置)、SSSC(静止同步串联补偿器)、UPFC(统一潮流控制器)等FACTS装置在控制潮流、改善电压稳定性、抑制振荡方面的能力。 系统安全稳定在线分析与控制(ASE/ASC):介绍电力系统状态估计、实时潮流计算、暂态稳定分析的在线应用。讲解如何根据系统实时运行状态,自动调整发电机出力、无功补偿装置出力等,以预防和消除潜在的不稳定风险。 未来电网稳定性挑战与对策:探讨直流输电、柔性交流输电技术在提高电网互联性、灵活性和稳定性方面的潜力,以及智能电网、微电网等新兴技术对系统稳定性控制提出的新要求和解决方案。 本书通过理论阐述、数学模型分析以及典型的工程实例,力求为读者提供一个系统、深入且实用的电力系统稳定性控制知识体系。读者在掌握本书内容后,将能够更好地理解电力系统运行的动态特性,识别潜在的稳定性风险,并设计和应用有效的控制策略来保障电网的安全可靠运行。

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读后感

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用户评价

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我对书中关于“高压直流输电”的“输电”环节有着浓厚的兴趣。除了电压等级和线路损耗,我更想了解的是在直流输电过程中,如何实现能量的精确计量和管理。在跨国界或跨区域的直流输电项目中,精确的能量计量和结算至关重要。书中是否会介绍相关的计量技术和标准,以及如何在复杂的直流输电网络中实现可靠的能量计量?此外,直流输电系统在并网点如何与交流电网进行交互,以及相关的并网技术和接口要求,也是我非常关注的。例如,直流输电换相站的滤波装置如何设计,以尽量减小对交流电网的谐波污染。

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关于“控制装置”的“装置”二字,我希望书中能够涵盖其物理层面的设计和实现。不仅仅是理论上的控制算法,更重要的是这些算法如何在具体的硬件设备上实现。例如,在高压直流换相阀中,使用的电力电子器件(如IGBT、GTO等)的性能特点,以及如何通过复杂的控制回路来驱动和保护这些器件。对于柔性交流输电设备,如STATCOM中的功率单元、控制单元等,其具体结构和工作原理也值得详细介绍。如果书中能提供一些关于关键元器件的选型原则、可靠性设计以及故障诊断机制的深入分析,将非常有价值。

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阅读这本书,我最大的期望在于能够获得关于“控制装置”在两种输电技术中的集成应用。直流输电和柔性交流输电,尽管原理和侧重点有所不同,但它们在现代大电网中的角色是相互补充且日益融合的。书中是否会详细介绍,如何设计一套统一的控制系统,能够协调管理直流和交流输电设备,以实现全局最优的电网运行?例如,在发生大规模电力中断的紧急情况下,如何通过精确的控制信号,快速调度直流和柔性交流输电设备,实现快速隔离故障、恢复供电?我希望书中能够提供一些关于先进控制算法,如模型预测控制、自适应控制等在这些复杂系统中的应用案例,并给出相应的仿真结果或实际运行数据。

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“柔性交流输电控制装置”的部分,我特别关注其在提升电网接入能力方面的作用。随着可再生能源发电量的不断增加,传统的交流输电系统在接纳大量间歇性能源时面临诸多挑战,如暂态稳定性差、功率传输能力受限等。柔性交流输电技术,尤其是具有快速动态响应能力的FACTS装置,在解决这些问题上具有显著优势。我希望书中能够详细阐述FACTS装置,如STATCOM和SSSC(Static Synchronous Series Compensator)等,如何通过主动控制来提高电网的动态裕度,扩大新能源的接入规模,并减少对传统电网升级改造的需求。

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本书的名称涵盖了“高压直流输电”和“柔性交流输电”两大重要领域,这让我对其在未来电网发展中的地位有着非常高的期待。我希望书中能够探讨这两种技术在实际应用中的互补性,以及它们如何共同构建一个更加强大、灵活和可靠的未来电网。例如,在远距离大容量输电方面,直流输电具有明显的优势;而在区域性电网的动态稳定和功率调度方面,柔性交流输电则扮演着重要角色。书中是否会分析如何通过优化布局和协调控制,充分发挥这两种技术的协同效应,以应对日益增长的电力需求和能源转型挑战?我期待能从中获得一些关于系统集成和全局优化控制的深刻见解。

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对于“柔性交流输电控制装置”这部分,我希望能够看到更多关于其在不同电网运行场景下的具体应用。比如,在风电场或光伏电站接入电网时,如何利用FACTS装置来解决新能源电力输出的不稳定性问题,降低对电网的冲击?书中是否会提供关于如何精确控制FACTS装置参数,以适应新能源发电功率波动的实例?我尤其关心在电网发生电压骤降或短路故障时,FACTS装置是如何通过快速响应来维持电网电压和频率稳定的。如果能对一些典型的FACTS设备,如SVC(Static Var Compensator)和TCSC(Thyristor Controlled Series Compensator)等,进行详细的原理分析和应用场景介绍,将非常有益。

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本书的名称包含了“高压直流输电”,这让我联想到目前国际上正在大力发展的特高压直流输电工程。我期待书中能够详细介绍这些工程的建设经验和运行特点,特别是关于直流换相阀技术的发展和应用。例如,是否会深入分析新一代晶闸管(Thyristor)和绝缘栅双极型晶体管(IGBT)在换相阀中的应用,以及这些技术如何提升换相阀的功率传输能力、效率和可靠性。同时,关于直流输电系统的接地问题,在如此高的电压等级下,如何进行有效的接地设计,以保证系统的安全运行和减少对环境的影响,也是一个值得深入探讨的话题。我希望书中能够提供一些关于接地网的设计原则和实践经验。

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对于“柔性交流输电”部分,我特别感兴趣的是其在电网稳定性提升方面的作用。书中是否会深入探讨FACTS(Flexible AC Transmission Systems)器件,如STATCOM(Static Synchronous Compensator)和UPFC(Unified Power Flow Controller)等,在改善电网暂态稳定性和动态性能方面的具体应用?我希望能够看到详细的建模和仿真分析,解释这些设备是如何通过快速调节电压、相位角和功率流来抑制电网振荡,以及在故障发生时如何快速恢复系统稳定性的。此外,在智能电网的发展背景下,柔性交流输电技术与储能系统、新能源发电的融合也是一个重要方向。书中是否会涉及如何利用FACTS设备与储能系统协同工作,来增强电网的鲁棒性和灵活性,更好地接纳间歇性新能源?我对这部分内容的期待是,能够从理论层面到工程实践层面,都提供详实的信息。

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在“控制装置”这个环节,我更加关注的是其智能化和网络化。现代电网的运行越来越依赖于先进的信息技术和通信技术。书中是否会探讨如何将人工智能、大数据分析等技术应用于高压直流和柔性交流输电控制装置的优化设计和智能运行?例如,如何通过机器学习算法来预测设备故障,提前进行维护,从而提高系统的可用性?或者,如何构建一个高度互联的控制网络,实现对分散在高压直流和柔性交流输电设备的远程监控和统一调度?我期待看到一些关于智能控制策略的研究成果,能够使这些复杂的输电系统更加高效、可靠和安全。

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这本书的目录中,关于“高压直流输电”的部分,我期待能看到更多关于实际工程案例的深入剖析。比如,在输电线路的直流侧,如何通过先进的补偿技术来减小线路损耗,尤其是在长距离输电的情况下,这种损耗的控制显得尤为关键。书中是否会涉及到超导直流输电技术的前沿进展?如果能详细阐述一下超导材料在直流输电中的应用前景,以及目前面临的技术瓶颈和解决方案,那将极大地提升本书的价值。另外,关于直流输电系统中的绝缘问题,随着电压等级的不断提高,如何设计和选用合适的绝缘材料,以及如何进行有效的绝缘监测和诊断,也是一个非常值得探讨的课题。我希望书中能提供一些关于直流绝缘击穿机理的最新研究成果,以及在实际工程中如何预防和处理绝缘故障的经验。

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