内容简介
在现代电力系统中,大型的、互联的电网可能会完全被扰动中断,而电力系统继电保护能够提供一种完善的电力设备,从而可以快速、敏捷、正确地对这些扰动做出响应。《电力系统保护》的原著者P.M.Anderson是国际知名的电力系统专家,发表过关于电力系统继电保护方面的技术观点。他指出故障系统的状态能够在损害发生前被监测出来,同时指出有效的继电保护能够限制损害的发生。
《电力系统保护》将在以下方面加深读者关于电力系统保护的理解:①保护装置和控制;②保护的术语;③输电线路保护;④元器件保护;⑤保护系统的特性;⑥保护系统的可靠性分析。
《电力系统保护》可作为电力系统保护工程师和高等院校相关专业师生的参考用书。
作者简介
P.M.Anderson博士致力于电力工程研究工作。他在爱荷华州公共服务机构担任事务使用工程师,并在加州PALO ALTO电力研究机构担任规划经理,同时他还在一家叫做电力数学协会的工程咨询公司担任首席工程师。
P.M.Anderson博士,在多所大学任教,其中包括爱荷华州大学、亚利桑那州大学和华盛顿大学。在爱荷华州大学,他积极建设电力工程研究课程;在亚利桑那州公共服务机构和盐湖工程的支持下,Anderson博士在亚利桑那州大学做电力系统教授。最近,Anderson博士作为电气工程专业的施韦策访问学者,在华盛顿大学有机会以本书的原稿为蓝本教授电力系统保护课程。
Anderson博士是电力系统工程的四本专业书籍的作者或联合作者,这四本书是:电力系统故障分析(Analysis of Faulted Power Systems)、电力系统控制及稳定(A.A.FOUAD,Power System Control and stability)、电力系统的次同步谐振(B.Agrawal、J.E.Van Ness,Subsynchronous Resonance in Power System)、电力系统的串联补偿(R.G.Farmer,Series Compensation in Power Systems)。
Anderson博士还发表过很多专业论文。他是注册专业工程师,加入了IEEE委员会,是IEEE终身会员。他是IEEE出版社编辑部的成员之一,在其中担任IEEE出版社关于电力工程的丛书的编辑。
内页插图
目录
译者序
原版前言
致谢
第一部分 电力系统继电保护装置和控制设备
1 绪论
1.1 电力系统继电保护
1.2 针对系统故障的预防和控制
1.2.1 自动反应装置
1.2.2 安全装置
1.2.3 继电保护装置运行原理
1.3 设计继电保护时需考虑的因素
1.4 继电保护常用术语
1.5 系统扰动
1.6 本书的内容
参考文献
习题
2 继电保护的测量和控制
2.1 图形符号和设备标识
2.2 继电保护的典型接线方式
2.3 断路器控制电路
2.4 互感器
2.4.1 互感器的选择
2.4.2 仪用互感器的类型和接线方式
2.5 继电保护控制配置
2.6 光纤通信
参考文献
习题
3 继电保护装置特性
3.1 概述
3.2 熔断器特性
3.2.1 配电熔断器
3.2.2 熔断器类型
3.2.3 熔断器时间-电流特性(TC特性)
3.2.4 熔断器协调配合图
3.3 继电器特性
3.3.1 继电器类型
3.3.2 机电式继电器特性
3.3.3 静态继电器特性
3.3.4 差动继电器
3.3.5 数字式继电器
3.4 断路器
3.4.1 断路器的定义
3.4.2 断路器的额定值
3.4.3 断路器的设计
3.5 自动重合闸
3.5.1 自动重合闸额定参数
3.5.2 自动重合闸的时间-电流特性
3.6 线路自动分段器
3.7 电路开关
3.8 数字故障录波器
参考文献
习题
4 继电保护逻辑电路
4.1 概述
4.2 机械继电器逻辑
4.2.1 过流继电器
4.2.2 距离继电器
4.3 电子继电器逻辑电路
4.3.1 模拟逻辑电路
4.3.2 数字逻辑电路
4.4 模拟继电器逻辑
4.4.1 瞬时过电流继电器
4.4.2 相位比较距离继电器
4.4.3 方向比较继电器
4.4.4 关于晶体管模拟逻辑电路的小结
4.5 数字继电器逻辑
4.5.1 数字信号处理
4.5.2 加数据窗法
4.5.3 相位法
4.5.4 数字式继电器的应用
4.5.5 数字式继电保护系统示例
4.6 混合继电器逻辑
4.7 比较继电器逻辑
4.7.1 继电器设计
4.7.2 相位和幅值比较
4.7.3 α和β平面
4.7.4 通用比较器方程
4.7.5 幅值比较器
4.7.6 相位比较器
4.7.7 距离继电器
4.7.8 广义β平面特性
参考文献
习题
5 电力系统特性
5.1 电力系统故障
5.1.1 电力系统的故障特性
5.1.2 靠近同步发电机侧的故障电流
5.1.3 电流互感器的饱和
5.2 开关站的接线配置
5.2.1 单母线、单断路器配置
5.2.2 主备式配置
5.2.3 双母线、单断路器配置
5.2.4 双母线、双断路器配置
5.2.5 环形母线配置
5.2.6 一个半断路器配置方案
5.2.7 其他开关站配置方案
5.3 线路阻抗
5.4 故障电流的计算
5.4.1 三相(3PH)故障
5.4.2 两相接地(2LG)故障
5.4.3 相间(L-L)故障
5.4.4 单相接地(1LG)故障
5.4.5 关于故障电流的总结
5.5 继电保护研究中的电力系统等值
5.5.1 开路阻抗矩阵
5.5.2 二端口等效电路的计算
5.5.3 简单的二端口等效
5.5.4 等效电路的试验
5.5.5 根据二端口参数的系统等效
5.5.6 并联故障线路的等效
5.5.7 串联故障等效的应用
5.5.8 关于二端口等效的结论
5.5.9 多端口等效
5.6 补偿定理
5.6.1 导纳y3变化以前的网络解法
5.6.2 Y3变化后的网络计算
5.6.3 电流和电压的增量
5.6.4 故障条件下的补偿定理
5.7 故障研究中的补偿定理的应用
5.7.1 故障前的系统条件
5.7.2 含故障的网络状态
5.7.3 无负荷电流的故障系统
5.7.4 有负荷电流和故障条件下短路电流的合并
参考文献
习题
第二部分 保护的基本概念
6 辐射状线路的保护
6.1 辐射状配电系统
6.2 辐射状配电系统的配合
6.2.1 供电系统信息
6.2.2 配电变电站信息
6.2.3 配电系统信息
6.2.4 保护装置信息
6.2.5 按部就班的研究步骤
6.3 辐射状线路的故障电流计算
6.3.1 辐射状线路故障的总体考虑
6.3.2 主馈线故障
6.3.3 分支线故障
6.4 辐射状系统的保护策略
6.4.1 瞬时性故障的切除
6.4.2 永久性故障的切除
6.5 保护装置之间的配合
6.5.1 重合器和熔断器之间的配合
6.5.2 重合器和继电器之间的配合
6.6 辐射状线路中继电器的配合
……
第三部分 输电线保护
第四部分 元件保护
第五部分 系统保护
第六部分 保护系统的可靠性
精彩书摘
绪论
1.1 电力系统继电保护
本书的主要目的是介绍电力系统继电保护的相关知识,包括导致电力系统供电中断的各种类型的异常状况(如故障等),以及检测和清除系统异常状况使电力供应恢复正常的各种方法。
工程实际中,需要使用各种专用的硬件设备以实现检测和清除系统异常状况。本书将不会详细地介绍各种继电保护装置的硬件控制设备,读者可以从市场上相应的制造厂商获得这些硬件设备的相关资料。本书将着重阐述基于测量系统状态数据的各种分析方法,以及实现快速有效的系统保护功能的决策方法。本书所介绍的方法,大都已经应用于继电保护装置的设计与制造,同时这些方法也构成了电力系统保护学科的通用分析方法。
本书所面对的读者主要是电力系统保护领域中的工程师或学生。但这并不意味着本书仅仅提供继电保护学科一些基本的入门知识。作者希望本书的读者最好达到了电力工程专业本科毕业水平并且能够熟练地使用计算机。此外,还希望读者具有文献[1]所介绍的对称分量法知识。
从功能相对简单的继电保护装置到现代含有大量硬件的复杂保护控制系统,电力系统继电保护技术每年都在不断向前发展。现代的继电保护装置在故障检测和操作过程中要求具有很高的针对性和选择性,因此装置经常需要具有强大的分析和判断功能。本书将主要讨论电力系统继电保护学科中的各种分析方法。本书首先综述了基本的继电保护装置,然后是简单和复杂的电力系统继电保护量的计算方法,其中包括继电保护装置的戴维南阻抗计算,这些方法在设计发电机、电缆、变压器和母线等继电保护时会采用。最后,讨论一些重要的专题,包括继电保护对于系统的影响和保护系统的可靠性问题。
前言/序言
本书作者安德森先生是美国著名的电力教育家,著述颇丰。
本书是一本关于继电保护的学术著作,适合于继电保护方向的研究生和电气工程学科的高年级大学生使用。它的早期版本被美国数所大学使用了25年之久。
本书的主要特点是内容全面,几乎涵盖了包括互感器保护、电抗器保护、SVC保护、电动机保护、带串补线路保护、频率异常保护、提高系统稳定性的保护、系统保护、直流输电系统保护、次同步谐振保护、继电保护系统的可靠性等在内的所有保护知识。有些内容在我国并不属于传统继电保护课程教学的范畴,像系统保护、次同步谐振保护等。
本书简洁地介绍了继电保护的硬件实现技术,系统深人地介绍了继电保护理论,有机地统一了继电保护理论和实现技术。
本书对于电力系统故障分析,特别是针对继电保护特点的分析具有独到之处,非常实用,有助于解决困扰继电保护工作者的具体理论和技术问题。
本书受到我国继电保护学科奠基人贺家李先生和葛耀中先生的大力推崇,力推译者把该书翻译成中文版,为表示重视,二位先生欣然接受译者的邀请作为本书的审校者。
本书全部保留了原书写作风格,包括符号和变量等。
本书主要由在国内从事电力系统继电保护教学和研究的青年学者翻译,历时4年。具体分工如下:宋永华负责翻译第一部分,第1~5章;董新洲负责翻译第二部分和第三部分,第6~15章,还翻译了前言、致谢和目录等;尹项根负责翻译第四部分,第16~19章;毕天姝负责翻译第五部分,第20~23章;李永丽负责翻译第六部分,第24~28章。清华大学、华中科技大学、华北电力大学、天津大学、四川大学的研究生、博士生、博士后多人参加了相关内容的翻译、校对和作图工作。
全书由董新洲统稿,贺家李、葛耀中审校。
本书的出版有助于我国继电保护的教学、研究和工程应用,特别有助于开展直流保护、系统保护等方面的研究和应用工作。
好的,这是一份关于《电力系统保护》以外主题的图书简介,内容详实,力求自然流畅。 --- 《城市轨道交通系统综合自动化与控制技术》 图书简介 本书深入剖析了现代城市轨道交通系统(Urban Rail Transit Systems)在快速发展背景下面临的复杂性与技术挑战,重点阐述了如何通过集成化的自动化与控制技术,构建一个高效、安全、可靠的城市轨道交通运营体系。全书涵盖了从信号系统、列车控制系统(Train Control Systems, TCS)到综合监控与管理平台(Supervisory Control and Data Acquisition, SCADA)的完整技术框架,旨在为轨道交通领域的专业技术人员、设计工程师以及相关专业的学生提供一份全面且深入的技术参考。 第一部分:轨道交通系统基础架构与设计理念 本部分首先确立了现代城市轨道交通系统的基本概念框架,区分了地铁、轻轨、有轨电车等不同制式下的系统特性。详细阐述了轨道交通系统集成的核心理念,即“信息驱动、集中控制、分布式执行”。 系统架构演进: 回溯了从传统基于继电器和闭塞块的信号系统到现代基于通信的列车控制系统(Communication-Based Train Control, CBTC)的技术演进路径。重点分析了CBTC系统的关键优势,包括缩短行车间隔、提高线路通过能力和增强运行的柔性。 安全设计原则: 深入探讨了轨道交通控制系统的功能安全(Functional Safety)标准,特别是SIL(Safety Integrity Level)等级的确定与应用。阐述了故障导向安全(Fail-Safe)设计在轨道电路、道岔控制和列车制动系统中的具体实现方法。 第二部分:列车自动运行与控制技术(ATO/ATP) 本章节是全书的技术核心之一,聚焦于保障列车运行安全与效率的关键技术——列车自动防护(ATP)和列车自动运行(ATO)。 自动防护系统(ATP): 详细介绍了ATP系统的三大核心功能:超速防护(Overspeed Protection)、行车间隔控制(Headway Control)和紧急停车功能。讲解了如何利用无线通信(如GSM-R或LTE-M)实现连续的列车位置报告与授权,取代传统的地面应答器(Beacons)。重点分析了基于移动许可(Moving Block)技术的原理及其对运营效率的提升作用。 自动运行系统(ATO): 阐述了ATO系统在不同等级(Level 1至Level 3)下的功能差异与实现路径。重点剖析了ATO如何精确控制列车的牵引和制动曲线,以实现“准点到站”和“节能运行”的双重目标。涉及精准停车控制(Precise Stop Control)的算法设计与实施细节。 第三部分:综合监控与数据管理平台(SCADA/IACS) 轨道交通的平稳运行离不开高效的综合监控平台。本部分着重介绍SCADA系统在电力、环控、火灾、行车组织中的集成作用。 电力监控与能源管理: 详细描述了110kV/10kV变电站、接触网/第三轨供电系统以及列车牵引供电系统的状态监测、遥测与远程操作。探讨了如何利用SCADA平台实现电网负荷的实时平衡与故障隔离,保障供电的连续性。特别关注了再生制动能量回馈系统的监控与优化策略。 环境控制与火灾报警集成: 阐述了通风、空调(HVAC)系统与隧道火灾报警系统的联动机制。在火灾等紧急事件发生时,如何由SCADA系统统一指挥通风设备的运行模式(如排烟、送风),确保人员疏散的安全通道。 故障诊断与预测性维护: 引入现代数据分析技术,介绍如何利用SCADA采集的海量运营数据,构建基于状态的监测(Condition-Based Monitoring, CBM)模型。分析关键设备(如牵引变压器、空气压缩机、道岔)的健康状态,实现故障的早期预警和预测性维护,从而最大限度减少非计划停运时间。 第四部分:通信网络与信息安全保障 现代轨道交通控制系统严重依赖于可靠、高带宽的通信网络。 通信基础: 全面介绍轨道交通专网的架构,包括有线光纤骨干网、GSM-R移动通信系统以及未来5G在轨道交通中的应用潜力。强调了通信链路的冗余设计与切换机制,确保控制指令传输的实时性和可靠性。 信息安全防护: 鉴于控制系统面临的网络攻击风险日益增加,本书投入专门章节探讨轨道交通控制信息系统的网络安全。内容包括对CICS(Control, Information and Communication Systems)的安全需求分析、纵深防御策略的构建,以及如何对网络边界进行严格隔离和入侵检测。 第五部分:运营组织与人机交互界面 本部分关注控制系统如何服务于实际的运营调度工作,并优化人机交互体验。 行车调度与应急管理: 探讨了行车调度员(Dispatcher)的工作流程,以及先进的列车时刻优化软件(Timetable Optimization Software)在应对运营延误、接驳调整中的应用。详细分析了在突发事件(如设备故障、自然灾害)下的应急处置流程与联动机制。 人机界面(HMI)设计: 强调了在驾驶室、控制中心等关键岗位的HMI设计原则,包括信息的可视化、告警的优先级排序和操作的直观性,确保操作人员在压力环境下能够迅速、准确地做出决策。 本书的特色在于其高度的系统集成视角,不将信号、电力、通信等子系统孤立看待,而是将其置于一个统一的、高度自动化的控制框架下进行综合论述,是理解和设计未来智能城市轨道交通系统的必备参考资料。 ---