中小型水电站电气设备

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出版者:中国电力
作者:毛慧和
出品人:
页数:211
译者:
出版时间:2006-11
价格:23.00元
装帧:
isbn号码:9787508344775
丛书系列:
图书标签:
  • 水电站
  • 电气设备
  • 中小型水电站
  • 电力系统
  • 自动化
  • 继电保护
  • 发电机
  • 变压器
  • 电气工程
  • 水轮机
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具体描述

本书是《中小型水电站运行与管理技术丛书》的第三分册。书中详细介绍了中小型水轮发电机、变压器、高压开关电器、主接线及厂用电接线、直流系统、继电保护以及自动装置的原理、结构、特性、运行、维护等。

  本书适合从事中小型水电站电气设计、安装、调试、运行、检修及管理工作的工程技术人员阅读,或作为电厂生产人员的培训教材,也可供有关专业人员以及高等院校相关专业师生参考。

图书简介:电力系统自动化技术与应用 本书聚焦于现代电力系统自动化领域的前沿技术与工程实践,系统阐述了电力系统状态监测、故障诊断、继电保护、自动控制以及信息安全等关键环节的理论基础、核心算法和工程实现。本书内容深度与广度兼顾,旨在为电力系统运行、维护、设计及科研人员提供一本全面而实用的技术参考书。 --- 第一部分:电力系统基础理论与状态感知技术 第一章:现代电力系统的复杂性与挑战 本章首先概述了全球能源结构转型背景下,智能电网和特高压输电对传统电力系统稳定运行提出的新要求。重点分析了电力系统非线性、高耦合性以及随机扰动对继电保护和自动控制策略的冲击。阐述了从集中式控制向分布式、自愈合(Self-Healing)系统演进的必然性,并引入了广域测量系统(WAMS)作为提升系统状态感知能力的核心技术基础。 第二章:电力系统状态估计与实时监测 深入探讨了电力系统状态估计的理论基础,包括最小二乘法、加权最小二乘法在静态状态估计中的应用。详细介绍了最优潮流(OPF)在状态估计中的作用,以及如何利用卡尔曼滤波和扩展卡尔曼滤波(EKF)处理包含噪声的测量数据,实现对系统电压、电流和功率流的实时、高精度估计。此外,还讲解了如何有效识别和排除冗余测量带来的伪量测问题。 第三章:同步发电机建模与暂态分析 本章为理解保护定值与自动控制逻辑奠定基础。详细阐述了同步发电机的d-q坐标系(Park变换)精确数学模型,包括励磁系统、调速器和机械暂态的耦合建模。重点分析了在不同故障类型(如三相短路、单相接地)下,发电机输出的暂态电流和电压波形特征,为后续章节的保护定值整定提供了理论依据。 第四章:高级传感器技术在状态感知中的应用 本书超越传统的电流电压互感器,详细介绍了新型传感器技术在电力系统中的应用。包括光纤电流/电压传感器(FOCT/FOVT)的原理、抗饱和特性及其在直流输电和特高压线路中的应用。深入研究了基于GPS授时的PMU(相量测量单元)技术,阐述了其在精确测量系统相角、实现大电网同步测量和机电暂态分析中的核心价值。 --- 第二部分:继电保护与故障诊断 第五章:传统继电保护原理与定值整定 本章系统梳理了电流型和电压型继电保护的基本原理。详细讲解了过流保护、距离保护(阻抗式与功率型)、瓦斯保护和纵差动保护的原理、接线方式及定值计算。特别关注了高压输电线路上距离保护的极距、阻抗比、零序阻抗接地系数等关键参数的优化选择,以应对不同接地方式对保护动作的差异影响。 第六章:微机保护技术与嵌入式系统 深入剖析了现代微机保护装置的核心架构,包括高速A/D采样、数字滤波、主保护算法的并行运算以及信息交互机制。介绍了数字傅里叶变换(DFT)在电流相角提取中的应用,并探讨了软件定义保护(SDP)的概念,即通过软件配置实现保护功能的灵活部署。 第七章:故障识别与自适应保护策略 针对电网结构变化(如分布式能源接入)对传统固定定值保护带来的挑战,本章着重研究了自适应保护技术。探讨了基于小波分析(Wavelet Analysis)的故障暂态特征提取方法,以及利用模糊逻辑和专家系统进行故障类型自动判别,从而实时调整保护定值,确保在复杂电网拓扑下的选择性和速动性。 第八章:变压器与母线保护的特殊性 变压器和母线作为电网的关键节点,其保护设计需要高度的针对性。详细分析了变压器差动保护(包括过渡过程补偿、二次谐波制动原理)的难点,以及如何处理外部故障引起的励磁涌流误动问题。对于母线保护,对比了单元制、主变后备制和基于高速逻辑的保护方案的优劣。 --- 第三部分:电力系统自动控制与稳定控制 第九章:励磁系统与自动电压调节(AVR) 本章聚焦于发电机电压稳定控制。详细介绍了不同类型的AVR(静态、准恒磁极型),及其在系统暂态过程中的动态响应。重点分析了新型宽频带AVR对系统阻尼的改善作用,并探讨了最优励磁控制参数的整定方法。 第十章:自动准同期与同期系统设计 阐述了发电机并网的同步过程,包括准同期发电机和自动准同期装置(ASD)的工作原理。深入研究了失磁保护和失磁再同步的逻辑,以及如何利用现代数字控制器实现精确的频率和相角匹配,确保发电机安全并入电网。 第十一章:低频减载与快速电压恢复控制 面对大规模新能源接入导致的系统惯量下降,本章探讨了频率稳定控制技术。详细分析了低频减载(UFLS)的动作判据和分级投入策略,以及如何通过快速励磁控制和无功补偿装置(SVC/STATCOM)实现电压的快速恢复,避免连锁停机事故。 第十二章:先进的稳定控制技术 本书对前沿稳定控制技术进行了系统介绍。重点讲解了电力系统稳定器(PSS)的设计原理,包括如何通过系统模型辨识获取最优补偿器参数,以抑制低频振荡。此外,还引入了FACTS(柔性交流输电系统)控制器,如SVC和STATCOM,在提高线路传输能力和动态稳定裕度方面的应用机制。 --- 第四部分:信息安全与系统运维 第十三章:电力系统通信网络架构与规约 阐述了支撑自动化系统的通信基础设施,包括光纤骨干网、工业以太网以及现场总线技术。详细解读了电力系统专用的IEC 61850标准,包括其面向对象的数据模型、MMS、GOOSE(通用操作员过程信息交换)和SV(采样量测量)报文的传输机制,以及在微秒级保护应用中的可靠性保证。 第十四章:运行与维护的数字化转型 本章侧重于工程实践中的数据管理与决策支持。介绍了基于SCADA/EMS系统的大数据分析在预见性维护中的作用。探讨了如何利用历史运行数据和故障录波信息,建立设备健康评估模型,实现从被动维修到主动维护的转变。 第十五章:工业控制系统网络安全 随着自动化程度的提高,控制系统面临的网络安全威胁日益严峻。本章详细分析了针对电力自动化系统的典型网络攻击(如拒绝服务、逻辑注入、固件篡改)的机理。系统介绍了纵深防御策略,包括物理隔离、访问控制、入侵检测系统(IDS)在变电站控制层和间隔层部署的最佳实践,以确保关键控制命令的完整性和保密性。 --- 本书特点: 1. 理论与工程紧密结合: 每一个理论推导后都附有实际工程中的应用案例或定值计算示例。 2. 覆盖广度深厚: 涵盖了从一次设备暂态分析到最新的网络安全和高级控制策略。 3. 技术前沿性: 重点引入了WAMS、PMU、IEC 61850等智能电网核心技术。 本书适合电气工程及其自动化、能源动力工程等相关专业的本科高年级学生、研究生,以及电力设计院、电网运行检修部门的专业技术人员参考使用。

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作为一名对工程安全和风险管理特别关注的读者,我在翻阅《中小型水电站电气设备》时,找到了许多关于保障电气设备安全运行的线索。作者在讨论电气设备的选型和安装时,多次强调了绝缘性能、过载保护以及接地系统的重要性,虽然没有深入到具体的绝缘材料配比或接地电阻的计算,但他通过描述一旦发生电气故障可能导致的严重后果,如火灾、爆炸或设备损坏,来凸显安全设计和规范操作的必要性。书中还提及了定期检查、预防性维护以及应急预案的制定,这些都是确保电气设备安全运行的关键环节。虽然没有直接给出“如何制定应急预案”的详细指南,但作者通过强调设备可靠性和冗余设计的理念,让我理解了风险管理在电气设备应用中的重要性。这本书让我对“安全第一”的原则有了更深刻的理解,并认识到电气设备的安全与否,直接关系到整个水电站的稳定运行和人员生命财产的安全。

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我是一名对能源经济和市场分析略感兴趣的普通读者,在阅读《中小型水电站电气设备》时,虽然我无法理解复杂的电气原理,但书中关于设备成本、运行效率以及设备投资回报周期的一些论述,却引起了我的注意。作者在探讨不同类型的水轮发电机组和输电设备时,虽然没有直接给出具体的市场价格,但他通过对比不同设备在能耗、维护费用以及预期使用寿命上的差异,间接勾勒出了不同设备的市场竞争力。书中还提到了一些关于设备更新换代的经济性分析,比如,多大程度上投资新的、更高效的电气设备能够带来可观的经济效益,或者如何通过技术改造来延长现有设备的经济运行年限。这些讨论让我意识到,电气设备的选择与经济效益紧密相连,并非仅仅是技术上的最佳方案。此外,作者还触及了设备融资和贷款的一些背景信息,虽然不是详细的金融分析,但它为理解水电站建设的资金来源和经济可行性提供了一些线索。这本书让我从一个经济学的角度去审视电气设备,认识到技术进步如何驱动能源产业的经济发展。

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我是一名对自动化和智能化技术应用感兴趣的读者,在阅读《中小型水电站电气设备》时,我虽然未能深入了解具体的自动化控制系统,但作者在描述现代水电站电气设备时,多次提及了远程监控、故障诊断和智能调度等概念。书中对于如何通过集成先进的传感器和通信技术,来提升电气设备的运行效率和安全性,进行了概括性的阐述。虽然没有给出具体的控制算法或软件架构,但它让我看到了电气设备在向“智能化”方向发展的趋势。作者在提及一些老旧水电站的改造时,也提到了如何通过引入新的自动化技术来提高其运行水平,这为理解技术升级在水电站领域的应用提供了背景。我从中体会到,电气设备不仅仅是静态的硬件,更是在不断与自动化系统互动,实现更高效、更安全的运行。这本书让我对未来水电站的自动化管理和智能化运行充满了期待。

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作为一个对工程美学和结构设计有一定欣赏力的读者,《中小型水电站电气设备》为我提供了一些关于电力工程的视觉元素和空间布局的思考。作者在描述电气设备在厂房内的布置时,虽然没有绘制详细的布局图,但他通过文字描述了各种设备是如何在高压电气间、控制室、发电机层等不同空间内进行有机组合的。例如,他提及了高压设备如何需要与低压设备在安全距离上进行隔离,控制室需要提供良好的视野和操作条件,以及设备的进出线如何进行合理的路径规划。虽然书中没有直接讨论“美感”,但这种对功能性布局的严谨描述,本身就蕴含着一种秩序感和逻辑性。我从中能够想象到,一个设计精良的电气系统,不仅要满足技术要求,也要在空间组织上体现出一种高效和有序。这本书让我从另一个角度去理解,工程设计中的“合理”与“协调”同样具有其独特的魅力。

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这本《中小型水电站电气设备》虽然我没有深入阅读其电气设备部分,但它的叙事方式和对水利工程的宏观把握,却着实让我眼前一亮。作者并非直接堆砌技术参数,而是将电气设备置于整个水电站的生命周期之中,从规划设计、施工安装,到运行维护、更新改造,都进行了细致的描绘。尤其是在描述早期水电站建设的艰辛时,我仿佛看到了那些电力先驱们在崎岖山路中搬运沉重的发电机组,在简陋的条件下调试复杂的电气线路。书中的一些历史轶事,比如某个关键时刻电气设备如何发挥作用,或者因为电气故障导致了怎样的连锁反应,都让原本枯燥的技术名词变得生动起来。而且,作者在探讨设备选型时,虽然没有具体展开哪些型号的变压器或断路器,但却强调了不同地区、不同时期对设备可靠性、经济性和环保性的不同侧重,这为理解电气设备的发展脉络提供了重要的历史和文化背景。即便我不是电气工程师,也能从中感受到一种技术与人文交织的魅力,理解电气设备在推动社会进步中的默默奉献。书中对不同类型水电站(如径流式、水库式)在电气系统设计上的差异性也有提及,虽然没有深入技术细节,但为我勾勒出了一个水电站电气系统的全景图。我甚至觉得,对于任何一个对能源、对基础设施建设感兴趣的读者来说,这本书都能提供一个独特的视角。它不仅仅是一本关于电气设备的工具书,更像是一部关于能源与文明发展的史诗,让我对这些庞大而复杂的工程有了更深的敬意。

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我是一名对人力资源和技术培训感兴趣的读者,在阅读《中小型水电站电气设备》时,我虽然无法深入理解电气系统的运行原理,但作者在描述设备安装、调试和维护时,多次提及了操作人员的专业技能和培训的重要性。书中通过一些案例,说明了技术人员的熟练程度和责任心如何影响设备的运行效率和故障率。例如,在描述设备故障的排除过程时,作者强调了对故障原因的准确判断和专业的操作方法,这些都离不开扎实的专业知识和长期的实践经验。此外,书中还提及了对新技术的学习和应用,以及对操作人员的持续培训,这让我认识到,电气设备的有效运行,不仅依赖于先进的技术,更依赖于高素质的人力资源。这本书为我提供了一个思考,如何才能更好地培养和提升水电站电气设备操作维护人员的专业能力。

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我是一位对可再生能源的生态影响非常感兴趣的读者,在翻阅《中小型水电站电气设备》时,虽然其核心内容聚焦于电气系统,但作者在章节的过渡和案例的选取上,巧妙地融入了环境保护的理念。例如,在讨论水轮发电机组的运行对水体扰动的影响时,作者并非直接计算电磁场的强度,而是通过描述当地渔民的反馈,或者生态监测部门的报告,来侧重说明电气设备的运行如何间接影响了水生生物的栖息环境。书中提到的一些关于低频噪声对周边居民的影响,以及如何通过改进电气设备的绝缘材料和布局来降低这种影响,虽然不是直接的环保技术手册,但其背后的出发点和思考方式,无疑是对可持续发展的一种呼应。我尤其欣赏作者在描述设备维护时,提及了对废弃电气元件的处理和回收,虽然没有详细介绍具体的回收工艺,但这种对“全生命周期”的关注,以及对资源循环利用的初步探讨,让我看到了电气设备背后更深层次的社会责任。这本书让我意识到,即使是看似纯粹的技术问题,也与更广泛的社会和环境议题紧密相连。它提醒我,在享受清洁能源带来的便利时,也需要关注其可能带来的次生影响。作者的这种“非直接”的生态关怀,反而比那些空洞的口号更具说服力,因为它来自于对实际工程问题的细致观察。

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对于一个对历史文化和技术变迁充满好奇的读者来说,《中小型水电站电气设备》提供了一个观察中国近现代工业发展史的独特窗口。作者在描述不同时期电气设备的设计理念和技术水平时,无形中反映了中国在不同发展阶段的技术引进、消化吸收以及自主创新的历程。例如,书中对早期引进苏式或欧式电气设备时遇到的技术难题和适应性改造的描述,让我看到了中国工程师们如何将国外的技术与中国的实际情况相结合。同时,书中对改革开放后,随着技术进步和市场化改革,国内电气设备制造能力的提升,以及在大型水电项目中的应用,也进行了生动的描绘。虽然没有直接评价“哪些设备最好”,但作者通过对设备性能、可靠性和成本效益的对比,客观地展现了中国电气设备制造业的进步轨迹。我从中感受到了中国人民在发展自己的工业体系过程中所付出的努力和取得的成就。这本书让我不仅仅是看到了电气设备本身,更看到了它背后所承载的时代印记和民族精神。

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从一个对工程管理和项目风险控制感兴趣的角度来看,《中小型水电站电气设备》为我提供了一些意想不到的启发。作者在讲述设备选型和安装过程中,并没有仅仅停留在技术规格的比对,而是深入探讨了不同设备供应商的信誉、交货周期以及售后服务等因素对整个项目进度的影响。书中通过一些假设性的场景,或者对过去项目案例的模糊提及(例如,某次项目因关键电气部件的延误导致了多少成本的增加,或者因为选择了不可靠的设备而引发了怎样的运营风险),让我对电气设备在项目管理中的重要性有了更深刻的认识。特别是关于设备的国产化替代和引进技术的消化吸收,作者虽然没有直接给出“哪些设备应该国产”的结论,但他通过描述一些项目在关键时刻遭遇技术封锁或配件短缺的困境,以及通过自主研发克服困难的过程,展现了电气设备自主可控在国家能源战略中的重要意义。这种从项目管理和战略层面的解读,使得这本书超越了单纯的技术说明,更像是一本关于如何成功实施复杂工程项目的案例分析。我从中学习到,电气设备的选择不仅仅是技术参数的匹配,更是一项复杂的战略决策,需要考虑多方面的因素。

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我是一位对材料科学和工程应用有一定了解的读者,在阅读《中小型水电站电气设备》时,虽然其重点不在材料本身,但作者在描述不同电气设备(如变压器、电缆、断路器等)的性能特点时,无疑涉及到了材料的选用及其对设备性能的影响。例如,在讨论变压器的绝缘材料和导电材料时,虽然没有列出具体的化学成分,但作者强调了这些材料的耐高温、绝缘性以及导电率等特性对变压器效率和寿命的重要性。同样,在描述电缆的绝缘层和导体时,作者也提到了材料的选择如何影响电缆的载流量、耐候性和防火性能。书中关于设备在不同环境(如高温、潮湿、腐蚀性环境)下的运行状况的描述,也间接反映了材料的耐用性和适应性。我从中能够感受到,电气设备的优劣,很大程度上取决于其所使用的材料。这本书让我体会到,材料科学的进步,是推动电气设备发展的重要基础。

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