具体描述
好的，这是一份关于《电网小型信号分析》一书的详细书目介绍，该介绍力求全面、深入，并避免任何可能暴露其生成来源的痕迹。 书名：《电力系统小信号分析》 本书简介 引言：现代电力系统稳定性面临的挑战 随着全球能源结构的转型和电力需求的持续增长，现代电力系统正变得日益复杂和互联。传统的电力系统主要依赖大型同步发电机组，其动态特性相对容易预测和控制。然而，大规模可再生能源（如风能和太阳能）的并网、高压直流输电（HVDC）的应用，以及柔性交流输电系统（FACTS）的普及，正在深刻地改变电网的惯量特性和阻尼水平。在这一背景下，电力系统的小信号稳定性——即系统在受到微小扰动后能否恢复到稳定平衡状态的能力——成为了保障电网安全运行的基石。 《电力系统小信号分析》正是为应对这一挑战而编写的专业著作。本书系统地阐述了电力系统小信号分析的理论基础、建模方法、计算技术以及实际应用。它旨在为电力系统工程师、研究人员和高年级本科生及研究生提供一个全面而深入的工具箱，用以理解和评估电力系统的动态性能。 第一部分：基础理论与建模方法 本书首先为读者打下坚实的理论基础。我们从传统的暂态稳定理论出发，逐步过渡到更精细化的小信号稳定性分析。 系统线性化基础： 小信号分析的核心在于将非线性的电力系统微分方程组在线性化点（通常是稳态工作点）附近进行近似。本书详细介绍了如何构建系统的状态空间模型，包括选择恰当的状态变量（如发电机功角、电压、励磁系统状态等）。 同步发电机的建模： 这是小信号分析的基础。本书深入探讨了经典模型（如两阶模型）到更精确的详细模型（如三阶、五阶模型）的演变过程。重点分析了励磁系统（AVR）、调速器（Governor）以及无刷励磁系统对系统阻尼特性的影响。 网络元件的建模： 对于交流网络，本书详细阐述了潮流方程的线性化处理，以及如何将输电线路、变压器等元件纳入整体系统模型。特别关注了FACTS装置（如SVC、STATCOM）在小信号模型中的精确表示及其对系统刚度的作用。 可再生能源并网模型的挑战： 随着风力发电机（DFIG、PMSG）和并网逆变器（Grid-Forming/Grid-Following Inverters）的大规模应用，本书用专门的章节讨论了如何构建这些非同步电源的等效动态模型，并分析其可能对电网固有振荡模式产生的影响。 第二部分：特征值分析与模态识别 小信号分析的核心任务是通过求解特征值问题来确定系统的动态特性。 特征值问题的求解： 本书详细介绍了如何构建系统矩阵（A矩阵）并求解特征值问题。重点讨论了QR算法、Lanczos算法等数值方法在大型稀疏系统中的应用。 模态分析： 每个特征值（包括其实部和虚部）都对应着系统的一个模态。实部决定了模态的衰减速度，虚部决定了振荡频率。本书深入剖析了局部模式（如发电机内部功角振荡）和区域间模式（如互联系统间的低频振荡）的识别方法。 左、右特征向量的应用： 书中强调了右特征向量在识别模态参与度的重要性，以及左特征向量在确定控制输入和输出对模态影响方面的应用，这为后续的控制设计提供了理论依据。 第三部分：阻尼分析与低频振荡的应对 电力系统中最常见的失稳现象之一是低频振荡，这通常由系统阻尼不足引起。 阻尼比与阻尼贡献度： 本书详细解释了阻尼比的概念及其在判断系统稳定性中的关键作用。通过特征值轨迹分析，展示了系统参数变化（如励磁增益、调速器设置）如何影响阻尼。 控制系统对阻尼的贡献： 我们着重分析了电力系统稳定器（PSS）在改善系统阻尼方面的作用。书中不仅复习了PSS的设计原理，还探讨了如何通过模态分析来优化PSS的安装位置和参数整定，以有效抑制特定模式的振荡。 系统辨识与在线监测： 鉴于系统参数的实时变化，本书引入了基于同步量测量（PMU）数据的系统辨识技术。通过采集实际运行数据，可以实时估计系统的模态参数，从而对潜在的稳定性风险进行早期预警。 第四部分：先进分析技术与实际应用 为了应对更复杂的现代电网，本书介绍了多方面的先进分析工具。 频率响应分析： 在特征值分析之外，本书还涵盖了波德图（Bode Plot）和奈奎斯特图（Nyquist Plot）在小信号分析中的应用。这对于评估控制系统在不同频率范围内的稳定裕度至关重要。 时域仿真与特征值分析的互补： 虽然特征值分析提供了系统的固有特性，但时域仿真（如EMT仿真）是验证分析结果和评估非线性效应的必要手段。本书展示了如何利用线性模型的结果指导非线性仿真模型的参数设置。 FACTS与HVDC对稳定性的影响： 针对高比例串联补偿和直流输电的应用场景，本书进行了专题讨论。分析了这些柔性元件如何引入新的快速动态过程，以及如何设计适当的控制策略来维持或增强系统的整体小信号稳定性。 案例研究： 书中收录了多个基于实际电网结构的分析案例，包括互联系统中的区域间振荡抑制、大容量风电场接入引发的次同步振荡分析，以及如何利用小信号分析工具辅助电网规划和运行决策。 总结 《电力系统小信号分析》不仅仅是一本理论教科书，更是一本面向工程实践的指导手册。它要求读者具备扎实的自动控制理论和电力系统基础知识，并期望通过系统、深入的学习，使读者能够熟练运用现代计算工具，准确评估复杂电力系统的动态稳定性，为确保电网的可靠、安全和经济运行提供坚实的技术支撑。本书的结构严谨，内容覆盖面广，是电力系统专业人员不可或缺的参考资源。
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