Computer Modelling of Electrical Power Systems pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Wiley

作者:Jos Arrillaga

出品人:

页数:382

译者:

出版时间:2001-4-19

价格:USD 235.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780471872498

丛书系列:

图书标签:

• 电力系统
• 计算机建模
• 电力系统分析
• 数值计算
• 仿真
• 电力电子
• 电网
• 优化
• 控制
• MATLAB

好的，这是一本关于电力系统现代分析与控制的专著的详细介绍，其内容与您提到的《Computer Modelling of Electrical Power Systems》一书的主题和范围有所区别。 --- 《现代电力系统稳态与动态分析：基于先进数值方法的视角》 书籍概述 《现代电力系统稳态与动态分析：基于先进数值方法的视角》是一部深入探讨当代电力系统复杂行为、运行特性及其控制策略的综合性学术著作。本书着眼于全球能源转型背景下，电力系统结构日益复杂化、波动性增大这一严峻挑战，旨在为电力系统工程师、研究人员和高级学生提供一套严谨的理论框架和实用的先进数值工具，以应对现代电网的可靠性、效率和弹性问题。 本书的独特之处在于其对传统电力系统分析方法的批判性审视，并系统性地引入了适用于大规模、高渗透率可再生能源接入环境的数值优化、非线性控制理论和高性能计算技术。全书结构清晰，逻辑严密，从基础理论的复习过渡到前沿课题的深入剖析，力求在理论深度与工程实践之间搭建坚实的桥梁。 第一部分：现代电力系统的基础重构与建模 本部分旨在为理解现代电力系统的复杂性奠定基础，重点关注系统模型向适应分布式能源和直流技术的新范式的转变。 第一章：电力系统拓扑的演变与影响 详细分析了传统集中式同步发电机主导系统向分散式、多电压等级（包括高压直流HVDC和中低压交直流混合系统）过渡的过程。讨论了分布式能源（DER）接入对潮流分布、电压稳定性和保护协调产生的根本性影响。重点阐述了如何构建能够准确反映这种复杂拓扑结构的等效模型，特别是针对柔性直流（LCC-HVDC）和电压源换流器（VSC-HVDC）的精确暂态模型。 第二章：广义潮流计算的数值方法 超越传统的牛顿-拉夫逊法（Newton-Raphson），本书深入探讨了适用于极端网络结构和非线性特征的鲁棒潮流算法。详细介绍了： 改进的快速解耦潮流（Fast Decoupled Power Flow）：针对含有大量逆变器接口的系统，如何通过预处理和迭代策略提高收敛速度和稳定性。 基于优化器的潮流（Optimization-based Power Flow）：将潮流计算视为一个约束优化问题，利用内点法（Interior-Point Methods）和序列二次规划（SQP）来处理奇异性问题和非光滑约束，尤其是在含有无功补偿设备饱和状态下的应用。 蒙特卡洛模拟在潮流分析中的应用：用于评估随机性（如风光出力波动）对系统稳态裕度的影响。 第三章：复杂设备的精确建模与仿真 本章着重于对新型电力电子设备的精确建模。详细介绍了： 电压源换流器（VSC）的高频建模：从开关级的平均值模型（Average Model）到更精细的详细开关模型（Detailed Switching Model）的选择标准，以及如何将其集成到宏观系统动态仿真中而不引入过高计算负担。 柔性交流输电系统（FACTS）的高级控制接口：SVC、STATCOM和TCSC的精确微分代数方程（DAE）描述，重点在于这些设备的快速动态响应如何影响整个系统的暂态稳定性。 第二部分：电力系统的暂态稳定与快速控制 本部分转向系统在受到扰动时的动态响应，强调先进的控制理论在维持系统安全运行中的作用。 第四章：非线性暂态稳定分析的理论基础 系统回顾了能量函数法（Energy Function Methods）在分析大扰动下的暂态稳定问题中的局限性，并引入现代分析工具。核心内容包括： 同步旋转发电机组的精确非线性模型：深入讨论了磁化特性、阻尼效应和励磁系统对暂态响应的耦合影响。 相平面分析与极限环的识别：针对简化二阶系统的精确分析方法，以及如何利用数值方法（如Poincaré截面法）来探查多自由度系统的复杂动态行为。 第五章：系统同步稳定性增强技术 本章专注于通过控制手段来提高系统对扰动的抵抗力。重点分析了： 增强型同步发电机励磁控制（PSS/E-based Control）：设计和整定基于模型预测控制（MPC）的励磁系统，以应对高渗透率直流输电对惯量响应的影响。 基于间隙控制的并网逆变器（Grid-Forming Inverters）：详细阐述了虚拟同步机（VSM）和虚拟阻抗控制策略，以及它们在无惯量环境中提供系统支撑的能力。 第六章：小扰动下的特征值分析与控制优化 针对系统在线监测和快速响应需求，本章侧重于线性化模型分析。 广义特征值问题（Generalized Eigenvalue Problem）的求解：讨论了如何高效地提取系统中的主导极点，识别薄弱环节。 线性二次型调节器（LQR）与H-无穷控制：应用于电网稳定器的设计，以实现最优化的阻尼效果，并考虑模型不确定性对控制性能的影响。 第三部分：电力系统的优化运行与弹性 本部分将视角提升到系统级的优化调度和面向未来的弹性电网设计。 第七章：优化在系统规划与运行中的核心作用 本书认为，现代电力系统管理的核心是求解复杂的、大规模的优化问题。详细内容包括： 基于最优潮流（Optimal Power Flow, OPF）的实时调度：研究了如何将设备的运行约束（如爬坡率、最小停机时间）和网络约束融入到目标函数中，以最小化运行成本或损耗。讨论了处理非凸性问题的算法，如分枝定界法（Branch and Bound）在交流OPF中的应用。 机会约束优化（Chance-Constrained Optimization）：用于处理风能和太阳能出力不确定性下的经济调度问题，确保在预设的可靠性水平下做出决策。 第八章：网络韧性与故障恢复的数字化策略 面对极端天气和网络攻击的风险，本章探讨了如何构建具有自愈能力的电网。 故障隔离与系统重构（Fault Location, Isolation, and Service Restoration, FLISR）的算法：基于图论和网络流理论，设计快速的重构算法，以在最短时间内恢复大部分用户供电。 基于强化学习的自适应控制：探讨如何利用强化学习智能体在仿真环境中学习最优的恢复策略，使其能够应对传统预设逻辑无法处理的未知或罕见故障模式。 第九章：高级仿真平台与验证 本书的最后一部分强调了验证工作的重要性。尽管本书不侧重于软件操作指南，但它详细介绍了实现上述高级算法所需的计算平台和方法论。讨论了并行计算（如GPU加速）在处理超大型网络潮流和动态仿真中的潜力，并提出了构建高保真数字孪生系统（Digital Twin）的数学基础，用于对先进控制和恢复策略进行充分测试。 总结与读者对象 《现代电力系统稳态与动态分析：基于先进数值方法的视角》是为那些希望超越传统基于暂态仿真软件（如PSCAD或PSSE）操作层面，深入理解其背后数学原理和高级算法的专业人士量身定制的。它对那些致力于设计下一代电力系统控制系统、开发更强大的电网分析工具，或进行前沿学术研究的读者具有极高的参考价值。本书要求读者具备扎实的电力系统基础知识、线性代数和常微分方程的背景。

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从印刷和装帧的角度来看，这本书体现了一种老派的学术出版风格，字体选用偏小且密度极大，图表虽然清晰，但数量相对有限，且多数为示意性的结构图，鲜有复杂的运行波形或实际案例的仿真截图。这进一步强化了它作为一本纯理论参考书的定位。我特别留意了书中的案例分析部分，希望能找到一些贴近现实电网的例子来验证理论的有效性，但这些案例往往高度抽象化，简化了许多现实世界中不可避免的干扰和不确定性因素。这让我在学习过程中产生了一种“理论完美，现实复杂”的认知落差。对于一个期望通过阅读案例来理解模型鲁棒性的读者而言，这种抽象化处理无疑削弱了书籍的说服力。它提供的模型是理想状态下的“完美解”，而非我们在面对真实电网波动和测量噪声时需要处理的“次优解”，对于培养解决实际问题的直觉培养帮助有限。

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这本书的结构组织，说实话，给我一种“史诗感”——宏大、全面，但也因此显得有些拖沓和分散。它试图囊括电力系统建模的方方面面，从最基本的潮流计算到复杂的暂态稳定性分析，内容覆盖面极广，这一点值得称赞。但是，不同章节之间的内容关联度有时显得松散。例如，在详细讨论了某特定发电机模型后，下一章可能直接跳跃到高压直流输电（HVDC）的控制策略，中间缺少一个清晰的、将两者统一在同一建模框架下的过渡。这使得读者在构建自己的知识体系时，不得不自己去编织这些逻辑线索。对于习惯了模块化、主题明确的现代技术书籍的读者来说，这种编排方式需要读者拥有更强的自我导航能力。我经常需要在不同章节之间来回翻阅，试图寻找某个关键公式的定义或某个假设的前提条件，这极大地打断了阅读的流畅性。它需要的不是快速阅读，而更像是一种对知识体系的系统性“考古”工作。

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这本书，拿到手上的时候，首先映入眼帘的是它那厚重的质感，封面设计简约又不失专业气息，让人一眼就能感受到内容的深度。我本来是带着学习电力系统基础理论的目的来的，期待能有一本既能系统梳理基本概念，又能深入探讨现代建模技术的参考书。然而，阅读过程却像是在攀登一座信息量巨大的山峰，虽然每一步都有清晰的指示牌，但整体的坡度实在陡峭得惊人。书中对数学推导的详尽程度，几乎达到了教科书级别，对于像我这种更侧重于实际应用和快速上手的工程师来说，初期理解那些复杂的矩阵运算和微分方程组时，着实花费了大量的精力去消化。它更像是一本为研究生或资深研究人员准备的工具箱，而不是为初学者铺就的平坦大道。如果你想深入理解电力系统动态仿真的底层数学逻辑，这本书无疑是宝藏，但如果你只是想快速掌握一套软件的使用方法或者对某个特定应用场景进行快速建模，那么你可能需要先备好一杯浓咖啡，准备好迎接一场漫长而艰深的知识之旅。清晰度上，它在理论阐述上达到了极致的严谨，但面向工程实践的“桥梁”搭建得略显生硬，很多章节的衔接需要读者自行脑补其中的逻辑跳跃。

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这本书的语言风格极其正式和学术化，几乎没有使用任何口语化的表达或类比来帮助理解那些艰深的物理概念。每一个论断都基于严密的逻辑推导和明确的定义。对于英语非母语的读者来说，理解的难度会几何级数上升，因为你不仅要理解背后的电力工程概念，还要在精确的学术措辞中辨析每一个词语的细微差别。我发现自己经常需要对照其他更通俗的电力工程词典来确认书中某些术语的准确含义，这无疑拖慢了阅读速度。它无疑是严谨的，是教科书级别的，但它缺乏现代技术写作中越来越被重视的“可读性”和“亲和力”。它仿佛在说：“我提供知识的全部骨架，但你需要自己去填充血肉。”对于那些希望通过阅读快速进入某一领域并获得直观感受的自学者来说，这本书提供的知识养分是充足的，但其消化方式却异常费力，需要极强的自律性和深厚的数学基础作为支撑。

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我之所以选择这本书，很大程度上是被其标题中“Computer Modelling”这个关键词所吸引，我本职工作涉及电网的优化调度，急需一本能将理论模型转化为可执行仿真代码的权威指南。遗憾的是，本书的侧重似乎更偏向于“Modelling”的理论构建而非“Computer”的实现细节。书中花了极大的篇幅来讨论如何用拉格朗日方程或哈密顿原理来精确描述电力系统的物理行为，这固然是学术上的高标准，但在实际操作层面，比如特定仿真软件（如PSCAD、ETAP）中的参数设置、模型接口的调用逻辑，或者并行计算的优化策略，则几乎没有涉及。读完好几章后，我发现自己对各种非线性方程的精确形式了然于胸，却仍然不太清楚如何在实际的仿真环境中快速搭建一个包含数千个节点的复杂系统。这种理论的“高屋建瓴”和实践的“接地气”之间的巨大鸿沟，让我在尝试将书中的知识点应用于实际项目时，总感觉隔着一层毛玻璃，看得见轮廓，摸不着实体。它更像是为那些致力于开发新一代仿真引擎的学者准备的蓝图，而非一线工程师的日常操作手册。

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