Introduction to Electrical Power Systems pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:El-Hawary, Mohamed E.

出品人:

页数:408

译者:

出版时间:2008-10

价格:983.00元

装帧:

isbn号码:9780470408636

丛书系列:

图书标签:

电力系统
电气工程
电力
电力系统分析
电力电子
电网
能源
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电力市场

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具体描述

Adapted from an updated version of the author's classic Electric Power System Design and Analysis, with new material designed for the undergraduate student and professionals new to Power Engineering. The growing importance of renewable energy sources, control methods and mechanisms, and system restoration has created a need for a concise, comprehensive text that covers the concepts associated with electric power and energy systems. Introduction to Electric Power Systems fills that need, providing an up-to-date introduction to this dynamic field. The author begins with a discussion of the modern electric power system, centering on the technical aspects of power generation, transmission, distribution, and utilization. After providing an overview of electric power and machine theory fundamentals, he offers a practical treatment-focused on applications-of the major topics required for a solid background in the field, including synchronous machines, transformers, and electric motors. He also furnishes a unique look at activities related to power systems, such as power flow and control, stability, state estimation, and security assessment. A discussion of present and future directions of the electrical energy field rounds out the text. With its broad, up-to-date coverage, emphasis on applications, and integrated MATLAB scripts, Introduction to Electric Power Systems provides an ideal, practical introduction to the field-perfect for self-study or short-course work for professionals in related disciplines.

图书简介：电力系统基础工程：从原理到实践书名：《电力系统基础工程：从原理到实践》作者：[此处可虚构作者姓名，例如：张宏，李明] 出版社：[此处可虚构出版社名称，例如：科学技术出版社] --- 第一部分：绪论与电力系统的基本构成本书旨在为读者，特别是电气工程专业的学生、初级工程师以及需要深入了解现代电力系统运行机理的技术人员，提供一套全面而深入的理论与工程实践相结合的教材。我们聚焦于电力系统从发电端到用户端传输、分配及控制的核心技术与科学。电力系统是现代社会运行的基石，其复杂性要求从业者具备扎实的理论基础和敏锐的工程洞察力。《电力系统基础工程：从原理到实践》正是在此背景下，力求构建一个清晰的知识体系，引导读者理解电力系统各组成部分的功能、相互作用及其对整体可靠性和经济性的影响。第一章：电力系统的概述与发展历程本章首先界定了现代电力系统的概念范畴，阐述了其在国家能源战略中的核心地位。我们将追溯电力技术从早期直流输电尝试到如今大规模交流互联网络的历史演变，重点分析影响系统架构演进的关键技术突破，如大容量同步发电机的发展、高压交流/直流输电技术（HVAC/HVDC）的成熟，以及分布式能源并网带来的新挑战。内容涵盖电力系统的基本组成要素——发电、输电、变电、配电和用电——的功能定位，并探讨全球能源转型背景下，电力系统面临的去碳化、数字化和分散化趋势。第二章：电力系统的元件特性与建模成功的系统分析依赖于精确的元件模型。本章深入探讨电力系统主要设备的电气特性。 1. 发电机模型：详细介绍同步发电机的暂态、次暂态和稳态模型，包括其在不同运行条件下的励磁系统和调速器对端电压和功率输出的影响。重点解析了基于电抗的等效模型在潮流计算和故障分析中的应用。 2. 变压器模型：阐述三相变压器和自耦变压器的等效电路，分析其漏抗、损耗和有载调压（OLTC）对系统运行的影响。 3. 输电线路与电缆：建立远距离输电线路的集总参数模型和分布参数模型，推导传输线的短路、中性、长线特性方程。重点解析了传输线上的参数（电阻、电感、电容）如何决定线路的功率传输能力、电压降和电压稳定性。 4. 负荷建模：探讨不同类型负荷（恒定阻抗、恒定电流、恒定功率）的特性，并介绍静态负荷模型与动态负荷模型的构建方法，这对预测系统响应至关重要。 --- 第二部分：电力系统的稳态分析与优化运行稳态分析是电力系统运行的基础，它确保系统在正常或轻微扰动下的安全与经济运行。第三章：电力系统潮流计算潮流计算（Power Flow Analysis）是电力系统分析的核心工具，用于确定系统中所有母线在稳定运行状态下的电压幅值、相角以及各元件的功率潮流。 1. 基本方程与求解方法：导出节点电压方程和潮流方程组，详细讲解牛顿-拉夫逊（Newton-Raphson）法、快速帕斯卡（Fast Decoupled Load Flow）法和改进的雅可比矩阵方法的原理、收敛性及工程应用。 2. 特殊情况处理：讨论具有高渗透率新能源接入时的潮流计算复杂性，以及如何处理电压控制母线（PV母线）和无功支撑母线。 3. 实用案例：结合实际电网数据，演示如何利用标准软件进行潮流计算，并解读输出结果，判断系统电压合格率和线损情况。第四章：电压与无功功率的控制无功功率的平衡直接决定了系统电压的稳定水平和传输效率。本章侧重于系统内的无功功率资源管理。 1. 无功功率与电压的关系：深入分析电压梯度与无功功率之间的耦合关系，理解电压死区和电压崩溃的机理。 2. 无功补偿技术：详细介绍并比较传统补偿设备（如电容器组、电抗器）和现代柔性补偿设备（如SVC、STATCOM、D-FACTS）的工作原理、控制特性和动态响应速度。 3. 最优无功功率流：引入经济学概念，建立以最小化运行成本或线损为目标函数的无功功率优化模型，并探讨基于灵敏度的无功电源配置策略。第五章：电力系统经济调度电力系统的经济运行目标是以满足负荷需求的前提下，以最低的成本组织发电和输电。 1. 发电成本模型：建立考虑燃料成本、启停成本和污染物排放的综合发电成本函数。 2. 经济负荷分配（Economic Dispatch）：阐述在不考虑输电网络限制的理想情况下的最优功率分配，推导“递增出力率（Incremental Heat Rate）”原则，并使用拉格朗日乘数法求解。 3. 考虑网络约束的经济调度（Economic Transmission Dispatch）：引入输电线路容量限制，通过引入惩罚因子（Loss Penalty Factors）来修正经济调度结果，确保潮流安全。 4. 机组组合问题（Unit Commitment）：讨论如何根据未来负荷预测，决定哪些发电机组应开机、哪些应停机，以最小化总运行成本，并考虑机组的最小开机时间和爬坡速率约束。 --- 第三部分：电力系统的暂态稳定与故障分析电力系统远非静态的，动态行为和瞬态故障是决定系统可靠性的关键挑战。第六章：电力系统的对称分量法与故障分析故障分析是保护设备设计和系统强化的基础。本章聚焦于非对称故障的系统性解析。 1. 对称分量法原理：详细介绍正序、负序、零序分量在三相系统非对称情况下的应用，推导三相异步旋转参考系的建立过程。 2. 常见故障分析：运用对称分量法，推导三相短路、两相短路、单相接地短路（单相接地、双相接地）的计算流程和准则，计算故障点电流和系统电压。 3. 故障电流限流与保护选择：分析故障电流对设备（特别是断路器）的冲击，探讨使用电流互感器（CT）和电压互感器（PT）获取的信号如何用于过流保护、接地保护和距离保护的逻辑设计。第七章：电力系统的暂态稳定暂态稳定研究系统在受到突发大扰动（如短路、跳闸）后恢复到新的稳定状态的能力。 1. 功角稳定性基础：引入功角、功角速度的概念，推导单机无穷大系统（SMIB）的功率角特性曲线，并阐述最大传输功角和临界切除时间。 2. 等面积准则（Equal Area Criterion）：详细解析此经典方法在评估系统暂态稳定性中的应用，包括系统加速面积和减速面积的计算。 3. 多机系统与求解方法：扩展到多机系统，介绍基于能量函数的暂态稳定性评估方法，以及使用欧拉法、龙格-库塔法等数值积分法进行暂态仿真分析的流程。 4. 稳定裕度提升技术：探讨提高暂态稳定性的工程措施，如快速励磁系统、自动重合闸（Auto-Reclosing）、静止同步补偿器（STATCOM）的应用，以及FACTS器件在抑制次暂态振荡中的作用。 --- 第四部分：电力系统保护、继电保护与通信可靠的保护系统是电力系统安全运行的“保险栓”。第八章：电力系统继电保护原理与实践本章系统介绍保护设备的功能、选型和动作逻辑。 1. 保护的基本要求与分类：阐述保护的速动性、灵敏性、可靠性和选择性，并按动作原理分为过流保护、距离保护、差动保护和纵差保护等。 2. 电流和电压的测量单元：深入剖析电流互感器（CT）和电压互感器（PT）的饱和特性、误差对保护动作的影响，以及如何正确选择变比和校验二次回路。 3. 典型保护装置详解：详细介绍主变压器、输电线路和母线的差动保护配置，发电机和电动机的失磁保护、失磁保护以及瓦斯保护的原理与应用，分析如何设置保护的动作时限和电流定值。第九章：电力系统运行与通信基础设施现代电网的运行离不开实时的数据采集和高效的通信网络。 1. 电网运行控制系统（EMS）：介绍SCADA（数据采集与监视控制系统）的架构，包括RTU、通信网络和主站软件的功能模块，如遥信、遥测、遥控的实现机制。 2. 电力通信技术：分析电力系统对通信可靠性的特殊要求，介绍载波通信（PLC）、光纤通信在电网中的部署和应用，以及网络安全在电力信息系统中的重要性。 3. 实时监测技术：探讨基于同步相量测量单元（PMU）的广域监测系统（WAMS）如何提供高精度、时间同步的电压和电流数据，从而实现对系统动态行为的实时可视化和早期预警。 --- 第五部分：未来电力系统的发展方向本书最后聚焦于应对气候变化和能源结构调整带来的新挑战。第十章：可再生能源并网与柔性直流输电（HVDC）随着风能、太阳能的快速发展，其间歇性和波动性对传统电网构成了挑战。 1. 间歇性电源并网技术：分析风电机组和光伏阵列的接入对电网电压和频率的影响，介绍先进的电能质量控制技术，如虚拟同步发电机（VSG）技术。 2. 柔性直流输电（HVDC）：详细阐述基于电压源换流器（VSC-HVDC）的技术优势，对比其与传统高压交流输电（HVAC）在长距离输送、异步互联和电能质量控制方面的差异。重点讨论多端直流系统（MTDC）的控制难题与解决方案。 3. 微电网与智能电网的集成：探讨微电网的运行模式（并网/孤岛），以及如何通过高级控制策略实现与大电网之间的平滑功率交换，最终实现更具韧性和自愈能力的智能电网架构。附录：常用数学工具与工程标准附录提供进行电力系统分析所需的线性代数回顾、复数运算在三相系统中的应用，以及国家和行业相关标准（如电压等级、短路容量标准）的参考资料，方便读者快速查阅和应用。 --- 本书特点：理论与实践紧密结合：每一个章节的理论推导后，均配有详尽的工程实例和实际电网数据分析，帮助读者实现从“知识”到“能力”的转化。注重现代技术：深入探讨了FACTS、HVDC、PMU等现代电力系统中的核心技术，确保内容的前沿性。清晰的逻辑结构：遵循“稳态分析 $ ightarrow$ 动态分析 $ ightarrow$ 运行控制与保护”的逻辑流，构建完整的系统认知框架。本书适合高等院校电气工程及其自动化、能源动力等相关专业的本科高年级学生及研究生作为教材或参考书使用，同时也是电力设计院、电网调度中心及设备制造企业工程师提升专业技能的宝贵资源。