Power System Analysis and Design (INTERNATIONAL EDITION) Fourth Edition pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:J Duncan Glover; Mulukutla S Sarma; Thomas J Overbye

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价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9788131503621

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• 电力系统分析
• 电力系统设计
• 国际版
• 第四版
• 电力工程
• 电气工程
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• Electrical Engineering
• 电路分析
• 高等教育

电力系统分析与设计（国际版）第四版（非本教材内容） 以下内容是关于电力系统分析与设计领域中，可能存在于其他相关教材或专业文献中的主题和概念的详细概述，这些内容不包含在您指定的《Power System Analysis and Design (INTERNATIONAL EDITION) Fourth Edition》教材本身。 --- 一、 现代电力系统运行与控制的进阶主题 本节内容将聚焦于超越基础稳态分析的先进电力系统运行和控制理论，特别关注在电网高度互联化和可再生能源大规模并网背景下出现的挑战与解决方案。 1. 动态稳定性和暂态过程建模 虽然基础教材会涉及小扰动下的线性化分析，但深入的研究需要更精细的非线性模型和高保真度的仿真技术。 1.1. 详细的同步电机暂态模型（d-q 轴模型深化） 次暂态、暂态、同步电抗的动态特性： 深入探讨次暂态电感 $L''_d$ 和 $L''_q$ 对初始冲击电流和电压恢复过程的影响。区别于简化的 EMF 模型，本部分将关注带有饱和效应的详细转子绕组模型（如多电感模型），以及如何通过实验数据或有限元分析（FEA）来校准这些模型参数。 励磁系统与调速器（P-Q 环路）的动态交互： 分析高速励磁系统（如静止子同步励磁系统，SSRF）在高频振荡中的作用，以及新型数字调速器（如基于 LQR/H-infinity 控制的调速器）如何提高系统的阻尼能力，特别是在低频振荡抑制方面的应用。 1.2. 潮流计算的非线性优化求解器 基础教材多采用牛顿-拉夫逊法（NR 法）进行潮流计算。深入研究则涉及更鲁棒和高效的算法： 快速解耦法（FDLF）与敏感度分析的集成： 探讨如何利用雅可比矩阵的稀疏特性和局部灵敏度信息，加速对潮流方程的迭代求解，尤其是在优化运行点（Optimal Power Flow, OPF）的预处理阶段。 混合整数线性规划（MILP）在 OPF 中的应用： 针对带有离散变量（如开关状态、变压器分接头位置）的 OPF 问题，如何构建精确的线性松弛模型，并通过割平面法或分支定界法求解，以确保经济调度决策的准确性。 2. 现代电力电子在电网中的作用（FACTS/STATCOM/HVDC） 本书之外的专业文献将详述如何将电力电子设备精确地集成到系统模型中，以实现对传统同步发电机控制能力以外的功能。 统一潮流控制器（UPFC）的控制策略： 详细解析 UPFC 如何利用串联和并联变流器实现对线路传输功率（有功和无功）的独立、动态控制。这包括其在快速功率转移、抑制功率振荡和优化系统电压方面的具体实现细节，区别于仅使用 SVC 或 TCSC 的局限性。 高压直流输电（HVDC）的稳定性影响： 重点分析基于电压源变流器（VSC-HVDC）与交流系统并网时的暂态稳定性问题。探讨直流系统的故障穿越能力（Fault Ride-Through, FRT）标准，以及如何设计合适的电流控制器和角度控制器，以避免与交流侧发电机产生次同步共振（SSR）。 --- 二、 现代电网的结构演变与可靠性评估 这部分内容超越了传统的 N-1 准则，转向了应对大规模分布式能源（DER）和电网网络拓扑变化的复杂性。 1. 包含高渗透率可再生能源的电网建模 随着风电场和光伏电站的普及，对传统的同步发电机主导的模型进行了根本性的修改。 虚拟同步机（VSM）的实现与局限性： 探讨如何通过复杂的控制算法（如虚拟同步发电机，VSM）使基于功率转换器的逆变器模拟同步发电机的惯量响应和阻尼特性。分析 VSM 在系统惯量不足时，面对快速负荷阶跃时的实际性能表现，以及其在不同控制模式（如定频/定压/定功率）之间的切换机制。 电网同步的挑战（Grid-Forming vs. Grid-Following）： 详细区分“跟网型逆变器”（Grid-Following Inverters, GFI）和“构网型逆变器”（Grid-Forming Inverters, GFI）。研究在 GFI 比例过高时，电网如何失去惯量参考，导致电压和频率控制的困难，并介绍相关的直流电压控制和黑启动策略。 2. 复杂网络拓扑下的可靠性与韧性分析 传统可靠性分析（如期望停电频率 EENS）大多基于直流潮流模型和简化的网络结构。现代分析需要考虑网络拓扑的动态变化。 基于网络流理论的韧性指标（Network Flow Based Resilience）： 引入新的指标来量化电网在遭受极端事件（如网络攻击、自然灾害）后的“恢复速度”和“功能维持度”。这包括使用最大流-最小割定理来评估关键负荷点的连通性，以及在拓扑重构后的快速恢复路径规划。 概率性潮流（Probabilistic Load Flow, PLF）： 针对负荷和新能源出力具有不确定性的情况，使用蒙特卡洛模拟或基于累积分布函数（CDF）的解析方法，来评估系统电压越限或潮流超限的概率，指导安全裕度的设计。 --- 三、 输电系统规划与环境约束的集成 电力系统规划不再仅仅是满足峰值需求的工程问题，而是一个涉及多目标优化和严格环境、经济约束的复杂决策过程。 1. 输电线路的非线性载流量限制与热力学模型 基础分析通常假设稳态热极限。深入研究需要考虑动态热效应： 电磁-热耦合模型： 详细介绍输电线路的瞬态热模型，包括导线温度、环境温度、日照强度和风速对载流量的影响。探讨如何利用 SCADA/PMU 数据实时监测导线温度（如使用光纤测温技术），以实现动态超载运行（Dynamic Line Rating, DLR）。 交流阻抗的频率依赖性： 在高频电力电子系统背景下，集肤效应和趋肤深度对线路的有效电感和电阻的影响需要被纳入到暂态稳定分析中，尤其是在高压直流（HVDC）系统与交流系统互联的换流站附近。 2. 市场机制与规划的协调 在电力市场化改革的背景下，规划决策必须与市场出清结果相一致。 输电投资的激励机制与监管： 探讨不同国家和地区（如北美 FERC, 欧盟 ENTSO-E）如何平衡输电系统运营商（TSO）的投资激励与社会最优成本之间的关系。这包括“事前规划”与“事后投资”的权衡，以及“区域输电规划”和“区域平衡市场”的衔接问题。 碳排放约束下的最优选址： 讨论如何在规划模型中加入碳排放因子作为约束或成本项，以确定新建电源和输电线路的最佳布局，确保系统在满足供电可靠性的同时，实现最低的碳成本（Carbon Cost Minimization）。这通常涉及到大型的随机混合整数规划模型。 --- 总结： 本概述所涵盖的主题，如 VSM/GFI 技术、UPFC 详细控制、动态输电载流能力（DLR）、以及基于先进优化理论的概率性规划与韧性分析，代表了当前电力系统工程和学术研究的前沿方向，是超越传统稳态潮流和基本暂态分析的深化和拓展。

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