Power Systems Modelling and Fault Analysis pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Tleis, Nasser

出品人:

页数:650

译者:

出版时间:2007-11

价格:$ 123.17

装帧:

isbn号码:9780750680745

丛书系列:

图书标签:

电力系统
建模
故障分析
电力系统分析
电力电子
电力工程
电气工程
仿真
保护
稳定

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具体描述

This book provides a comprehensive practical treatment of the modelling of electrical power systems, and the theory and practice of fault analysis of power systems covering detailed and advanced theories as well as modern industry practices. The continuity and quality of electricity delivered safely and economically by today's and future's electrical power networks are important for both developed and developing economies. The correct modelling of power system equipment and correct fault analysis of electrical networks are pre-requisite to ensuring safety and they play a critical role in the identification of economic network investments. Environmental and economic factors require engineers to maximise the use of existing assets which in turn require accurate modelling and analysis techniques. The technology described in this book will always be required for the safe and economic design and operation of electrical power systems. The book describes relevant advances in industry such as in the areas of international standards developments, emerging new generation technologies such as wind turbine generators, fault current limiters, multi-phase fault analysis, measurement of equipment parameters, probabilistic short-circuit analysis and electrical interference. This is a fully up-to-date guide to the analysis and practical troubleshooting of short-circuit faults in electricity utilities and industrial power systems. It covers generators, transformers, substations, overhead power lines and industrial systems with a focus on best-practice techniques, safety issues, power system planning and economics. North American and British/European standards covered in this title.

现代电力系统动态稳定性分析与控制：从理论基础到前沿应用本书特色：本书全面深入地探讨了现代电力系统在各种运行条件下面临的动态稳定性问题，并系统地介绍了相应的分析方法与先进控制策略。全书结构严谨，理论阐述深入浅出，结合大量工程实例，旨在为电力系统规划、运行与研究人员提供一本权威的参考资料和实践指导。内容覆盖了从基础机理到尖端技术的前沿进展，特别注重对非线性系统行为的精确刻画和智能控制技术的集成应用。第一部分：电力系统动态基础与稳定性理论第一章：电力系统动态行为基础回顾本章首先回顾了同步发电机、输电线路、变压器以及负荷的基本数学模型。重点阐述了暂态过程的物理本质，区分了功角、电压和频率失稳的不同类型。引入了同步电机暂态励磁系统的标准模型，包括自动电压调节器（AVR）和励磁系统动态特性。详细分析了电力系统在小扰动下的线性化模型建立过程，并介绍了状态空间表示法在动态分析中的应用。第二章：线性化系统稳定性分析方法本章深入探讨了基于线性化系统的特征值分析法。详细介绍了李雅普诺夫（Lyapunov）第二法在线性系统稳定性判断中的应用，包括二次型李雅普诺夫函数的构建。对系统极点（Eigenvalues）的位置与系统动态响应之间的关系进行了细致的讨论，阐明了系统阻尼和固有频率对系统暂态响应的影响。内容涵盖了模态分析，以识别系统中的关键振荡模式（如低频摆动、次同步共振等）。第三章：非线性动态系统的稳定性判据针对实际电力系统固有的高度非线性特性，本章聚焦于非线性稳定性理论。详细阐述了拉萨尔（LaSalle）不变集原理及其在电力系统稳定性分析中的应用，这对于分析强扰动下的系统行为至关重要。同时，介绍了基于能量函数的稳定性判据，特别是广义势能函数的构建，用以评估系统在极限情况下的暂态极限。对滞后（Hysteresis）和开关非线性（如快速励磁系统切换）对系统全局稳定的影响进行了深入剖析。第二部分：暂态稳定与能量法第四章：功角暂态稳定分析的经典方法本章集中讨论传统功角暂态稳定分析。详细介绍了等面积准则（Equal Area Criterion）及其在单机无限母系统（SMIB）中的应用。随后，扩展至多机系统的暂态稳定分析，重点讲解了切线法、滑移法和暂态能量函数法（Transient Energy Function, TEF）的原理与局限性。TEF方法的章节深入讨论了势能面（Potential Energy Surface）的构造和鞍点的识别，这是确定最坏情况（Worst-Case Scenario）的关键步骤。第五章：先进暂态稳定评估技术本章介绍现代工程实践中更精确的暂态稳定评估工具。详细解析了时间序列分析和相平面分析在识别系统极限环振荡中的作用。引入了基于相空间重构的混沌行为检测技术，以应对高维非线性系统的复杂动态。此外，探讨了蒙特卡洛模拟在评估大量随机扰动下系统稳定裕度方面的应用，强调了概率稳定性分析的重要性。第六章：电压稳定性的建模与分析电压稳定性是现代大容量电力系统面临的另一核心挑战。本章从静态和动态两个角度系统地研究电压稳定问题。静态方面，详细介绍电压-功率（P-V）曲线的构建与“电压崩溃点”的确定。动态方面，专注于快速无功功率变化的动态影响，引入了发电机暂态无功功率模型、SVC、STATCOM和UPFC等先进固态电力设备（FACTS）对系统电压动态特性的影响。深入分析了负荷模型的准确性对电压稳定裕度评估的决定性作用。第三部分：振荡稳定与抑制第七章：电力系统低频振荡机理与建模低频振荡（通常在0.1 Hz至2 Hz范围）是电力系统长期运行中常见的稳定性问题。本章详细分析了不同发电厂机组（特别是具有不同励磁控制和励磁系统动态的发电机组）之间相互作用导致的系统阻尼不足。重点分析了机械振荡模式和电气振荡模式的耦合机理。详细探讨了电磁暂态（EMT）与次暂态过程对低频振荡的间接影响。第八章：小扰动稳定性（SSR/SSSR）与次同步共振本章专门处理与串联补偿技术相关的特殊振荡问题。详细解释了串联补偿对发电机–系统间振荡的放大效应，特别是次同步共振（Sub-Synchronous Resonance, SSR）和发电机次同步扭转振动（Sub-Synchronous Torsional Interaction, SSTI）。本章提供了精确的机电耦合模型，用以分析补偿度与系统阻尼系数之间的关系，并提出了阻尼补偿策略。第九章：基于控制器的振荡抑制技术（PSS/SVC/STATCOM）本章聚焦于抑制振荡的主动控制手段。详细阐述了电力系统稳定器（PSS）的设计原理，包括输入信号的选择、补偿器结构的设计以及其对不同振荡模式的抑制效果。深入分析了动态无功功率补偿装置（如SVC和STATCOM）在提供附加阻尼方面的潜力，以及如何通过其控制环路设计来实现对特定振荡模式的有效抑制。第四部分：前沿分析工具与智能控制第十章：时域仿真与混合仿真技术本章介绍了在复杂电力系统动态分析中不可或缺的仿真工具。详细介绍了基于电磁暂态（EMT）仿真软件（如EMTP-RV）进行高频动态分析和开关操作暂态研究的方法。重点论述了电磁暂态仿真与功角暂态（RMS）仿真相结合的混合仿真（Co-simulation）方法，以实现对具有快速控制器的FACTS或柔性直流（HVDC）设备更真实的动态评估。第十一章：基于能量函数的极限计算与优化本章回归到提高暂态稳定裕度的工程实践。详细介绍了基于改进暂态能量函数的极限功率计算方法，包括如何处理多重鞍点情况和非保守系统。讨论了如何利用优化算法（如遗传算法或粒子群优化）来确定系统最脆弱的切除面（Transient Boundary Surface）和最小化切除时间。第十二章：智能算法在电力系统稳定性中的应用本章探索了人工智能技术在电力系统稳定性领域的最新进展。介绍了如何利用神经网络和深度学习方法来快速预测系统状态、识别潜在的失稳模式，并作为在线稳定裕度评估的替代方案。探讨了模糊逻辑控制和专家系统在处理不确定性输入和非线性控制问题中的优势，特别是在面对新型间歇性可再生能源接入带来的动态挑战时的应用潜力。总结：本书内容涵盖了电力系统动态稳定分析的所有关键领域，从严格的数学模型到实用的控制对策。它不仅是电力系统高级课程的理想教材，也是电力系统工程师解决复杂动态问题的必备工具书。读者通过本书的学习，将能够掌握现代电力系统分析的深层机理，并能够设计和实施有效的稳定控制方案，以确保电网在未来高渗透新能源环境下的安全可靠运行。