微机保护原理及算法仿真

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出版者:中国电力出版社发行部
作者:陈皓
出品人:
页数:173
译者:
出版时间:2007-1
价格:17.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787508348902
丛书系列:
图书标签:
  • 电力行业
  • 科技
  • 电力
  • 电力系统保护
  • 微机保护
  • 继电保护
  • 电力电子
  • 仿真技术
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  • MATLAB
  • 电力系统
  • 保护原理
  • 智能保护
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具体描述

本书为21世纪高等学校规划教材。

本书共有八章,主要介绍微机继电保护的基本构成原理和实现技术,包括数字信号滤波处理,微机保护算法,微机保护的软、硬件结构,提高可靠性的措施,以及微机线路保护和变压器保护的保护方案等;同时介绍了采用MATLAB仿真软件进行电力系统故障仿真、数字滤波器设计及微机保护算法仿真的基本方法,并给出了大量的仿真实例。

本书可作为高等学校电气工程与自动化专业以及相近专业本科生和研究生的教材,也可供从事继电保护工作的工程技术人员参考。

《微机保护原理及算法仿真》 这是一本深入探讨电力系统微机保护技术核心理论与实践应用的专业书籍。书中不仅详细阐述了各类微机保护装置的基本原理,还着重于分析其内部复杂算法的设计与实现,并通过仿真技术直观地展示算法的运行过程与效果。 核心内容概览: 本书旨在为读者构建一个全面而系统的微机保护知识体系,覆盖了从基础理论到高级应用的多个层面。 电力系统故障分析与保护需求: 开篇从电力系统的基本结构、运行方式以及常见的故障类型(如短路、接地、过载、过电压、欠电压、频率偏差等)入手,深入分析这些故障对电网稳定性和设备安全造成的威胁。在此基础上,引出对保护装置的必要性与核心功能的阐述,强调保护装置在故障发生时快速、准确地切除故障,以最大限度地减少对电网和用户的损害。 微机保护的基本原理与构成: 详细介绍了微机保护装置的核心组成部分,包括信号采集与输入单元(传感器、互感器等)、模数转换(A/D)单元、微处理器单元(CPU、存储器、I/O接口等)、输出单元(执行机构、通信接口等)以及电源单元。重点讲解了数字化信号采集、量化、编码等过程,以及微处理器如何根据预设算法进行数据处理和判别。 典型微机保护算法详解: 这是本书的核心和亮点。 距离保护算法: 深入剖析了不同类型的距离保护算法,如安时制距离保护、牛顿-拉夫逊法距离保护、多项式拟合法距离保护等。详细解释了阻抗计算的原理,包括如何处理线路参数、过渡电阻、非全相运行等影响因素。同时,讲解了各段距离保护的投切逻辑、延时配合原则以及动作特性曲线的绘制与理解。 相电流制保护算法: 重点介绍相电流制保护的基本原理,如过电流保护、负序电流保护、零序电流保护等。分析了这些算法在不同类型故障下的灵敏度和选择性,以及如何根据系统运行状态调整整定参数。 傅里叶分析与谐波分析: 阐述了利用傅里叶级数或快速傅里叶变换(FFT)对采集到的电流、电压信号进行频谱分析的方法。这在检测非线性负荷引起的谐波、辨别故障类型(如区分单相接地与相间短路)、实现高精度差动保护等方面具有重要意义。 差动保护算法: 详细讲解了差动保护的基本原理,包括其“两端测量,中间比较”的核心思想。深入分析了变压器差动保护、发电机差动保护、线路差动保护的算法设计,重点关注如何处理差动回路中的二次谐波、直流暂态分量、CT饱和等问题,以保证差动保护的灵敏度和选择性。 过电压/欠电压保护算法: 介绍了如何利用电压信号进行过电压和欠电压的判别,以及其在系统稳定控制中的应用。 频率保护算法: 探讨了如何基于频率变化来设计过频和低频保护,以及其在电力系统频率稳定保障中的作用。 方向保护算法: 讲解了如何结合电流和电压信号来判断故障方向,这是实现保护装置选择性的关键技术。 算法的仿真实现与分析: 书中强调了仿真在微机保护研究与应用中的重要性。 仿真平台介绍: 介绍常用的电力系统仿真软件(如MATLAB/Simulink、PSCAD/EMTDC等)在微机保护算法仿真中的应用。 算法模型构建: 指导读者如何将抽象的保护算法转化为可执行的仿真模型,包括信号的产生、滤波、计算、判别和动作输出等环节。 典型场景仿真: 通过对不同类型故障(单相接地、两相短路、三相短路、接地短路等)以及正常运行、暂态扰动等多种工况下的仿真,直观地展示保护算法的动作过程、整定参数的合理性以及保护装置的性能指标。 仿真结果分析与优化: 引导读者如何对仿真结果进行深入分析,评估算法的灵敏度、选择性、快速性、可靠性等,并根据仿真结果对算法进行优化和改进。例如,通过调整滤波系数、判别阈值、动作时间等来提高保护性能。 微机保护装置的设计与工程应用: 硬件选型与接口设计: 探讨微机保护装置的硬件构成,包括处理器芯片、存储器、通信接口(如IEC 61850、RS-485等)、模拟量输入/输出模块等的选择原则。 软件设计与开发: 讲解微机保护装置的嵌入式软件开发流程,包括实时操作系统(RTOS)的应用、驱动程序的编写、算法模块的实现以及人机接口(HMI)的设计。 保护装置的整定与调试: 介绍保护装置在实际工程中的整定方法,包括根据系统参数、运行方式、配合原则等确定保护参数。同时,讲解现场调试的流程和注意事项,确保保护装置的可靠运行。 故障录波与诊断: 讨论故障录波器的功能,以及如何利用录波数据来分析故障原因、评估保护装置的动作情况,并进行故障诊断和原因追溯。 新技术与发展趋势: 简要介绍当前微机保护领域的新技术,如自适应保护、人工智能在保护中的应用(如模糊逻辑、神经网络)、分布式保护、智能电网中的保护技术等,展望未来的发展方向。 本书特色: 理论与实践紧密结合: 既有深厚的理论基础,又有实际的应用指导,理论知识通过仿真得到直观体现,仿真结果又反过来指导理论的深化。 算法详尽解析: 对各种主流微机保护算法进行了深入、细致的数学推导和逻辑分析,使读者能够透彻理解其工作机制。 仿真案例丰富: 提供了大量典型的仿真案例,覆盖了各种故障类型和运行工况,便于读者动手实践和加深理解。 面向工程应用: 关注实际工程中的设计、整定、调试和运行问题,为电力系统工作者提供了宝贵的参考。 本书适合于高等院校电力系统及其自动化、电气工程等专业的研究生、本科生,以及电力系统运行、继电保护、二次设备研发等领域的工程师和技术人员阅读。通过学习本书,读者将能够系统掌握微机保护的基本原理、核心算法,并具备运用仿真技术分析和解决实际问题的能力。

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读后感

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用户评价

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这本书的算法仿真部分,简直是为我这种实践派读者量身定做的宝典。我之前尝试过看一些国外的教材,它们通常只会给出伪代码,让你自己去实现,结果往往是代码满天飞,但就是跑不出正确的结果。而《微机保护原理及算法仿真》的处理方式则高明得多。它不仅详细介绍了如何将理论模型转化为仿真代码,更重要的是,它深入探讨了不同仿真环境(比如MATLAB/Simulink,甚至是某些特定的硬件在环平台)下的参数设置和模型校验过程。书中有一章专门讲解了如何针对性地构建各种典型的故障场景,比如单相接地、三相短路,并且详细对比了在不同仿真模型下算法的输出波形差异。这种“理论—仿真—对比”的循环结构,极大地增强了学习效果。我按照书中的步骤,亲手搭建了一个简单的过流保护仿真模型,光是调试参数和理解采样频率对保护动作时间的影响,就让我受益匪浅。这本书没有回避工程实践中的“陷阱”,而是把它们作为学习的机会来呈现,这一点非常难能可贵。

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从整体的阅读体验来看,这本书的价值远超出了其作为技术手册的范畴。它成功地将一个技术门槛极高的领域,用一种引人入胜的方式呈现出来。作者的写作风格中透露出对电力事业的深厚情感和对工程实践的敬畏之心,这种人文关怀使得冰冷的技术内容也变得有温度。我特别喜欢书中穿插的一些历史回顾,比如某些经典保护算法的诞生背景,这让我明白技术的发展并非一蹴而就,而是无数工程师智慧的结晶。这本书不仅教会了我“如何做”,更重要的是教会了我“为什么这么做”,这种对底层逻辑的深刻洞察力,对于培养一个合格的电力系统保护工程师来说,比任何快速入门技巧都来得宝贵。它让我对微机保护技术从最初的畏惧,转变为强烈的学习兴趣和探索欲望,是一部兼具深度、广度与温度的优秀专业著作。

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让我印象非常深刻的是作者在描述微机保护的硬件基础时所展现出的那种细致入微的工程思维。这本书没有停留在抽象的“微处理器”层面,而是深入到了采样电路、A/D转换器的精度要求,乃至是电磁兼容性(EMC)对保护可靠性的影响。它清晰地展示了保护装置作为一个嵌入式系统,如何在恶劣的电力现场环境中,保证数据采集的准确性和控制指令的及时性。我记得有一部分内容专门讨论了如何应对开关量输入带来的噪声问题,以及如何通过软件滤波算法来增强系统的鲁棒性。对于想从事电力电子或自动化控制方向的工程师来说,这些细节是至关重要的,因为在实际项目中,往往是这些“不起眼”的细节决定了保护装置的生死。这本书成功地架起了从电力系统需求到具体硬件设计之间的桥梁,拓宽了我对“保护”这个概念的理解,它不仅仅是算法,更是一种综合的工程艺术。

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这本书的逻辑组织脉络非常清晰,知识的递进关系处理得当,读起来有一种层层递进的畅快感。它不像有些教科书那样,把基础知识和高级应用混杂在一起,让人抓不住重点。相反,它遵循着“系统介绍—原理剖析—核心算法—仿真验证—工程应用”的路线图。例如,在讲解了基本的采样和量化理论之后,自然而然地过渡到了数字滤波技术,然后紧接着就是如何利用这些处理过的数据来识别故障特征量(如暂态分量、稳态分量)。这种结构的好处在于,读者可以始终站在一个稳固的地基上向上搭建知识楼层。即便是当我跳到后面的章节去阅读那些更复杂的自适应保护算法时,我依然能清晰地回溯到前面对基础信号处理的论述,从而理解新算法的创新点和优化方向。这种结构上的严谨性,使得这本书既适合作为系统学习的教材,也适合作为特定知识点查阅的参考手册。

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拿到这本《微机保护原理及算法仿真》时,我原本是抱着一种“试试看”的心态。毕竟电力系统保护这个领域听起来就挺枯燥的,而且涉及大量的微机技术和复杂的算法,对我这种非科班出身的人来说,简直是天书。但是,这本书的开篇就给了我一个惊喜。它没有一上来就抛出一堆晦涩难懂的公式和硬件架构图,而是花了相当大的篇幅去阐述保护装置在现代电力系统中的“灵魂地位”,用生动的例子说明了为什么微机保护技术是保障电网安全稳定运行的关键。比如,它对比了传统继电保护和微机保护在响应速度、抗干扰能力以及故障信息记录方面的巨大差异。作者的语言风格非常平实,就像一位经验丰富的工程师在跟你喝茶聊天,把那些高深莫测的概念,比如“傅里叶变换在故障识别中的应用”,用非常直观的方式解释清楚了。我尤其欣赏它对不同类型保护(如过流保护、距离保护)的工作原理剖析,不是简单罗列步骤,而是深入到数字信号处理的层面,让你明白代码是如何映射到物理世界的电磁现象的。读完前几章,我发现自己对电力系统保护的整体框架有了清晰的认知,不再是雾里看花的感觉了。

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