Signal Processing of Power Quality Disturbances pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Bollen, Math H. J./ Gu, Irene

出品人:

页数:861

译者:

出版时间:2006-8

价格:1181.00 元

装帧:HRD

isbn号码:9780471731689

丛书系列:

图书标签:

• 电力质量
• 信号处理
• 谐波
• 电压暂降
• 电压骤升
• 电能质量
• 电力系统
• 电力电子
• 滤波
• 扰动检测

信号处理与电力系统暂态分析 本书聚焦于电力系统中瞬态、暂态及周期性干扰现象的深入剖析与先进的信号处理技术应用。 电力系统作为现代社会的基础设施，其运行的稳定性与电能质量（Power Quality, PQ）息息相关。电能质量的恶化，无论是由于电网自身故障、雷击、还是大量非线性负载的接入，都会对敏感设备造成损害，降低系统效率，甚至引发连锁停电事故。本书旨在为电气工程、自动化、以及能源科学领域的专业人士和高级学生提供一套全面、严谨的理论框架和实践工具，用以识别、量化和缓解这些电能质量问题。 第一部分：电力系统暂态基础与电能质量概念重构 本部分奠定了理解电能质量问题的理论基础，从经典电力系统分析的视角出发，深入探讨了电磁暂态过程的物理本质。 第一章：电力系统暂态现象的物理建模 详细阐述了电力系统中的基本扰动类型，包括电压暂降（Sag）、电压骤升（Swell）、瞬态过电压（Transient Overvoltages）和稳态波动（Harmonics and Flicker）。重点分析了这些现象在时域和频域上的表现特征。引入了相量（Phasor）和瞬时值（Instantaneous Values）分析方法，并对比了传统基于稳态分析方法在处理非稳态问题时的局限性。针对大型互联电网的拓扑结构，构建了精确的电磁暂态仿真模型，包括发电机、变压器、输电线路（考虑集肤效应和趋肤效应）和各种负载模型的建立与参数化。 第二章：电能质量标准、度量与影响评估 系统地梳理了国际（如IEC 61000系列）和国内（如GB/T 14548）关于电能质量的关键标准。本书不仅仅罗列标准，更深入探讨了标准背后的工程哲学——即如何平衡技术可行性与经济成本。详细讲解了电能质量指标的计算方法，如谐波失真因数（THD）、三相不平衡度、电压偏差率等。特别关注了电能质量事件对工业电机、可编程逻辑控制器（PLC）和数据中心供电可靠性的实际影响，提供了量化的经济损失评估模型。 第二部分：信号获取与高精度数据采集 精确的信号处理依赖于高质量的测量数据。本部分聚焦于电力系统环境下传感器技术、数据采集系统（DAQ）的设计与优化，以应对高动态范围和快速变化信号的挑战。 第三章：电力系统传感器技术与抗干扰设计 详细考察了电流互感器（CT）和电压互感器（PT）的非线性特性、饱和点、频响范围及暂态响应。重点介绍了光纤电流传感器（OFCS）和电压传感器（OVS）在实现高精度、高带宽测量的优势与挑战。针对电磁兼容性（EMC）问题，阐述了信号路径的屏蔽、接地和滤波设计原则，确保采集到的原始数据能够真实反映电网状态，而非测量设备的噪声。 第四章：同步采样与数据预处理 讨论了在分布式监测网络中实现时间同步的关键技术，如基于GPS/北斗的授时系统在电力系统中的应用。详细阐述了模数转换器（ADC）的选择标准，包括有效位数（ENOB）、采样率和量化噪声控制。引入了数据平滑、基线漂移消除和异常值剔除等初步数据处理技术，为后续的复杂分析奠定数据质量基础。 第三部分：先进信号处理技术在电力系统分析中的应用 本部分是全书的核心，详细介绍了当前最前沿的信号处理工具，并展示了它们在电力系统事件识别与特征提取中的具体实施方案。 第五章：傅里叶分析的局限性与时频分析的兴起 回顾了经典的离散傅里叶变换（DFT）及其快速算法（FFT）在分析瞬态信号时的固有缺陷，例如“频谱泄漏”问题，尤其是在分析非周期性或突变信号时。系统地引入了时频分析（Time-Frequency Analysis）的概念。深入讲解了短时傅里叶变换（STFT）的窗口函数选择和分辨率权衡。随后，重点讲解了小波变换（Wavelet Transform, WT）的原理，包括多分辨率分析、尺度函数和小波基的选择（如Haar, Daubechies, Symlets），并展示了其在精准定位谐波分量、瞬态冲击（如开关操作引起的振荡）发生时刻的卓越能力。 第六章：经验模态分解（EMD）及其自适应性 深入探讨了经验模态分解（Empirical Mode Decomposition, EMD）及其改进方法（如集合经验模态分解 EEMD、完备集合经验模态分解 CEEMDAN）。EMD的核心优势在于其完全数据驱动的特性，无需预设基函数。本书详细解析了本征模态函数（IMF）的筛选过程、停止准则（如零交叉和极值计数），以及如何利用IMF对复杂的复合电能质量问题（如含有宽带噪声的电压暂降）进行解耦和纯化。给出了利用IMF能量分布进行事件分类的实用流程。 第七章：高分辨率谱估计与参数化模型 针对电力系统中小样本数据下的精细化频率参数估计问题，本章介绍了经典的多重信号分类方法。详细分析了子空间分解算法，如MUltiple SIgnal Classification (MUSIC) 和 Estimation of Signal Parameters via eXponentially mapped covariance (ESPRIT) 在分离相近频率分量上的性能。阐述了线性预测（Linear Prediction, LP）模型的建立，并展示了如何结合AR/ARMA模型来更精确地描述电能质量扰动的衰减特性，特别是在分析阻尼振荡和次暂态过程时。 第八章：人工智能与模式识别在PQ监测中的融合 本部分将信号处理的理论结果与现代机器学习技术相结合，实现自动化、智能化的监测和故障诊断。探讨了如何将WT或EMD提取的特征向量（如IMF能量、瞬时频率等）作为输入，训练卷积神经网络（CNN）和循环神经网络（RNN，特别是LSTM）用于自动分类电压暂降的类型（如三相、两相短路、中性点接地故障等）。此外，还探讨了无监督学习方法（如自编码器 Autoencoders）在电力系统中未知异常事件检测中的应用潜力。 第四部分：电能质量的抑制与补偿技术 最后一部分将理论分析转化为实际的工程控制与治理方案，重点讨论了主动与无源补偿设备的工作原理和控制策略。 第九章：电力电子化补偿装置的控制与并网 详述了有源电力滤波器（Active Power Filter, APF）和静止无功发生器（STATCOM）在谐波治理和动态电压支撑中的作用。详细分析了并联型APF和串联型APF的拓扑结构及其对电网阻抗的等效影响。重点讲解了基于下垂控制（Droop Control）和虚拟同步机（VSM）技术的先进控制策略，以保证补偿装置在电网发生大扰动时的稳定性和快速响应能力。 第十章：暂态抑制与电磁兼容设计 讨论了针对瞬态过电压和浪涌的保护措施，包括金属氧化物变阻器（MOV）的选型、钳位电压特性及其老化机制。针对高频干扰，分析了滤波器设计，特别是用于抑制高次谐波和高频噪声的LC滤波器和有源滤波器组合方案。最后，结合全书内容，提供了电能质量整体解决方案的设计流程图，强调了从故障诊断（信号处理）到有效抑制（电力电子与保护）的闭环反馈机制。 本书内容深入浅出，结合大量的实际电力系统数据案例和仿真验证，旨在提升读者在复杂电力环境下对电能质量问题的洞察力、分析能力和工程实践能力。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆