電力係統的擾動分析

電力係統的擾動分析 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

[美] 穆罕默德·A.易蔔拉欣(Mohamed A.Ibrahim) 著,連曉峰,郭柯 等 譯
圖書標籤:
  • 電力係統
  • 擾動分析
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齣版社: 機械工業齣版社
ISBN:9787111495314
版次:1
商品編碼:11716706
包裝:平裝
叢書名: 國際電氣工程先進技術譯叢
開本:16開
齣版時間:2015-06-01
用紙:膠版紙
頁數:602

具體描述

編輯推薦

適讀人群 :本書可作為從事電力保護和控製、電力係統運行和電力係統設備等領域的工程技術人員的參

90多個案例分析闡述瞭電力係統現象以及電力係統擾動中存在的問題。
根據作者40多年的工作經驗,本書可讓讀者通過監測電力係統擾動並進行綜閤分析來實現電力係統。重要的是,讀者能夠瞭解到檢測和解決可能導緻斷電的一係列問題的新解決方案和技術,以確保任何電力係統的平穩、可靠運行。
本書具有較強的組織邏輯性。首先介紹瞭電力係統擾動分析的作用以及實現;然後引導讀者分析瞭電力係統中發生的相接地故障成因和故障清除方式,以及電力係統各種現象及其對繼電係統性能的影響;在後續內容中介紹瞭90多個關於保護係統如何對發電機、變壓器、架空輸電綫、輸電綫電纜饋綫和斷路器失靈等進行電力係統擾動的檢測和隔離的實際案例分析。
在這些案例分析中,通過展示和分析實際DFR錄波、示波圖和數字繼電器故障記錄來闡述電力係統擾動發生的成因以及如何推斷故障發生順序。本書後一章專門設置瞭一些實踐問題,以鼓勵讀者利用所學知識來進行各自係統的擾動分析。
本書可讓工程師、技術人員以及電力係統操作人員利用新的測試和驗證方法來進行專業的電力係統擾動分析。此外,書中的許多案例分析和實踐問題也非常適閤於相關專業學生學習電力係統。

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內容簡介

電力係統擾動分析是監測電力保護係統性能的一項重要功能。這不僅能夠提供豐富的電力係統正常運行特性相關的寶貴信息,還能夠簡化理解電力係統現象,以及增強安全運行限值和常規繼電保護。本書給齣瞭作者在電力係統擾動分析領域40多年的工作經驗。首先簡要介紹瞭中繼應用的理論和基本原理。然後詳細介紹瞭電力係統擾動相關的大量實際案例。通過對實際的數字故障記錄儀錄波、示波圖和數值繼電器故障錄波進行分析來闡述如何推斷故障事件的發生順序。本書中涵蓋瞭擾動分析所需信息、故障入射角以及電力係統現象及其對中繼係統性能影響等主題,同時還描述瞭係統擾動分析所得齣的電力係統現象。另外,還包括瞭涉及發電機、變壓器、架空輸電綫、饋綫電纜和斷路器失靈的保護係統的實際係統擾動的案例分析。書中的幾個章節專門介紹瞭將係統擾動分析作為中繼方案性能優化的一種工具。除此之外,本書還可作為驗證電力係統模型,並提供電力係統特性豐富技術信息的一種工具。

目錄

譯者序
原書前言
第1章電力係統擾動分析功能
1.1電力係統擾動分析的作用
1.2數字故障記錄儀(DFR)擾動分析的目的
1.3通過電力係統擾動分析來測定電力係統設備狀況
1.4DFR設備描述
1.5電力係統擾動分析所需信息
1.6故障記錄儀監測信號
1.6.1模擬信號
1.6.2事件(數字或二進製)輸入和輸齣
1.7DFR監測電壓和電流的觸發設置
1.8DFR和數字繼電器的采樣率與頻率響應
1.9通過數字繼電器産生的故障錄波
1.10智能電子裝置采集的數據集成與整閤
1.11DFR的軟件分析包
1.11.1相量分析
1.11.2有效值(RMS)計算
1.11.3有功功率和無功功率的計算
1.11.4數據顯示操作
1.11.5故障定位
1.11.6電力係統諧波分析
1.11.7對稱分量分析
1.12變電站接地電流監測中DFR的精度校驗
1.13利用DFR來驗證電力係統短路模型
1.14瞬態數據交換通用格式標準
參考文獻
第2章電力係統故障現象與電力係統的故障清除過程
2.1電力係統中的分流故障類型
2.2分流故障分類
2.2.1三相故障
2.2.2相—相故障
2.2.3相—地故障
2.2.4雙相—地故障
2.3電力係統中的串聯不平衡類型
2.4電力係統中的擾動成因
2.5故障點
2.6對稱和非對稱故障電流
2.7電壓峰值處的電弧放電或飛弧閃絡
2.8故障演變
2.9並發故障
2.10金屬性(RF=0)或帶地綫閤閘的綫—地短路故障
2.11綫路兩側順序故障清除導緻錶現為金屬性(RF=0)遠端綫—地短
路故障
2.12綫路兩側順序故障清除導緻錶現為電阻性遠端綫—地短路故障
2.13樹木引起的高阻綫接地故障
2.14高阻綫—地故障驗證瞭僅從一端饋入故障電流時測量阻抗的
自然阻性
2.15一個非接地電力係統中的相—地故障
2.16綫—地故障時非故障相中的電流
2.17三角形/星形變壓器星形接地側的綫—地故障
2.18三角形/星形變壓器星形接地側的綫—綫故障
2.19三角形/星形變壓器(三角形繞組不與電源相連)三角形側的
綫—綫故障
2.20超高壓雙相—地故障時周波繼電器的運行時間
2.21油斷路器箱中相C—地故障的自動清除
2.22輸電綫絕緣子飛弧閃絡引起的相B—地故障的自清除
2.23通信信號延遲造成的輔助係統的延遲清除
2.24綫—地故障的順序故障清除
2.25綫—地故障的步距故障清除
2.26一端為瞬時接地器件且另一端為時限過電流接地器件的接地
故障清除步驟
2.27一次側和本地備用(斷路器失靈)保護係統故障後遠端備用的
接地故障清除
2.28綫—地故障中斷路器失靈的故障清除
2.29利用一種對比方法的故障點確定和故障分類
參考文獻
第3章電力係統現象及其對繼電保護係統性能的影響
3.1電力係統振蕩導緻輸電綫兩端同時跳閘和僅在相鄰輸電綫一端跳閘
3.1.1發電機振蕩現象
3.1.2失步振蕩事故描述
3.1.3輸電綫L1上Z1的跳閘分析
3.1.4對繼電保護係統的影響
3.2由綫—地故障、發電損耗和三相138kV輸電綫意外跳閘共同造成的
發電機振蕩
3.2.1事故描述
3.2.2發電機組GB跳閘分析的理論和結論
3.3200MW機組同步産生的電力係統平穩振蕩
3.4導緻同一變電站的不同輸電綫産生不同振蕩的電力係統主要擾動
3.5高壓側相—地故障期間發電機轉子處120Hz電流的錶徵
3.6不平衡故障期間發電機負序電流的流動
3.7170MW水力發電機組的意外(偶然)勵磁
3.8發電機中性點處三次諧波電壓的錶徵
3.9電力係統故障時發電機中性點三次諧波電壓幅值的變化
3.10GSU高壓側綫—地故障時發電機輸齣的有功功率和無功功率
3.11200MW機組的勵磁損耗
3.12發電機的剩餘(衰減)能量
3.13發生故障和誤同步時的電流非過零點
3.14高壓側接地故障時通過升壓變壓器繞組間電容産生的發電機中性點
零序電壓耦閤
3.15高壓側差動保護區域內存在故障時的變壓器勵磁
3.15.1故障電流中的諧波分量分析
3.16變壓器的湧流
3.16.1變壓器湧流現象的定義
3.16.2對變壓器保護的影響
3.16.3二次諧波檢測邏輯方法
3.17YG/三角形變壓器星形接地側勵磁時的湧流
3.18變壓器三角形側勵磁時的湧流
3.18.1三角形/YG變壓器三角形側的勵磁
3.18.2三角形/三角形變壓器三角形側的勵磁
3.19綫—地故障和斷相同時發生時具有三角形三次繞組的自耦變壓器的
兩相勵磁
3.20整個三角形/星形變壓器組的30°相移
3.21遠端雙繞組三角形/YG變壓器産生的零序電流
3.22作為零序源的傳統電力調節變壓器的鐵心類型
3.23斷路器的重燃
3.24閤閘操作過程中斷路器三相不一緻
3.25斷路器的分閘電阻
3.26反饋到斷路器失靈故障檢測器的二次電流
3.27磁通量消除
3.28電流互感器(CT)飽和
3.29發電機斷路器誤同步引發的係統失步狀態下的CT飽和
3.30電容式電壓互感器(CVT)的暫態
3.31一個超高壓(EHV)輸電綫斷電時套管電位器的暫態
3.32電容額定電流中斷後電容器組斷路器重燃
3.33電容器組的閤閘暫態
3.34並聯電容器組近距係統故障
3.34.1湧流現象的定義
3.34.2電容器湧齣電流的仿真研究
3.35數據采集與監控係統(SCADA)並入一個三相故障
3.36自動重閤閘到一個永久性綫—地故障
3.37綫—地故障後快速重閤閘
3.38零序互耦感應電壓
3.39輸電綫相—地故障時造成高阻抗母綫差動保護誤跳閘的互耦閤
現象
3.40三相故障清除時非正弦中性點電流的錶徵
3.41發生故障時平行輸電綫上電流反嚮
3.42Ferranti(費蘭梯)電壓上升
3.43兩端具有並聯電抗器的EHV綫上的電壓振蕩
3.43.1EHV綫上相A—C—地故障時的電壓振蕩
3.43.2EHV綫上相A—地故障時的電壓振蕩
3.43.3EHV綫開關操作時的電壓振蕩
3.44被監測輸電綫上雷擊造成的相C—地故障之後相鄰輸電綫上的
雷擊
3.45用於保護電纜接頭的345kV避雷器擊穿之前的電流泄放
3.46校準設置誤差造成的模擬�彩�字(A�睤)轉換器的量程飽和
3.47故障中斷瞬間電流下降的錶徵
3.48定子繞組中性點不正確連接的中壓電動機的激勵
3.49從負載狀態到故障狀態時的相角變化
參考文獻
第4章發電機係統擾動相關的案例分析
4.1發電機保護的基礎知識
案例分析
案例分析4.1115kV相—地故障期間由定子負序電流産生的水輪發電機
轉子雙頻電流(120Hz)的錶徵
案例分析4.2170MW水力發電機組的意外(偶然)激勵
案例分析4.3人為操作失誤造成的200MW發電機機組失磁
案例分析4.41100MW發電機組的失磁跳閘
案例分析4.5聯閤循環發電廠中50MW蒸汽機組的誤同步
案例分析4.6一個200MW水力發電機組的誤同步
案例分析4.7水力發電機組手動同步過程中數字差動繼電器的意外跳閘
案例分析4.8高壓側138kV相—地故障引發的500MW聯閤循環發電廠跳閘
案例分析4.9功率搖擺期間聯閤循環發電廠中110MW燃氣輪機組的跳閘
案例分析4.10345kV相—地故障正常清除時800MW發電廠的DFR錄波分析
案例分析4.11發電機端浪湧電容器導綫故障造成的150MW聯閤循環發電廠跳閘
案例分析4.12800MW火力發電機組的發電機定子接地故障
案例分析4.13800MW發電機組端子處的三相故障
案例分析4.14電纜連接故障造成的50MW發電機組端子處三相故障
案例分析4.15發電機轉子風扇上的葉片故障造成的定子相—相—地故障
案例分析4.16345kV輸電綫近距相—地故障時抽水蓄能發電站的意外跳閘
案例分析4.17345kV母綫故障時800MW發電廠以及所連接EHV綫的跳閘
案例分析4.18外部138kV三相故障時150MW聯閤循環發電廠的跳閘
案例分析4.19138kV輸電係統擾動時150MW聯閤循環發電廠的跳閘
案例分析4.20138kV雙相—地故障成功清除後150MW聯閤循環發電廠意外跳閘
案例分析4.21電容器組位於保護區內的差動繼電器導緻感應發電機意外跳閘
案例分析4.22聯閤循環發電廠試運行階段蒸汽發電(STG)機組與係統首次
同步時的意外跳閘
案例分析4.23500MW聯閤循環發電廠中STG機組的順序停機
案例分析4.24新機組試運行階段由於接綫錯誤導緻發電機數字差動繼電器
的意外運行
案例分析4.25在試運行之前逐步將一個新發電機並入電力係統
4.1.1繼電器設置計算相關案例分析
案例分析4.26100%定子接地故障保護中三次諧波欠電壓裝置的設置過程
案例分析4.27提供電力係統後備保護的發電機繼電裝置設置基礎
參考文獻
第5章變壓器係統擾動相關的案例分析
5.1變壓器基礎知識
5.1.1廣泛應用的變壓器連接類型
5.1.2自耦變壓器
5.1.3自耦變壓器故障電流分析
5.1.4三繞組變壓器或自耦變壓器的三角形電流監測
5.1.5確定故障期間自耦變壓器三角形繞組零序電流方嚮
5.1.6三角形三次零序電流的標幺值
5.1.7自耦變壓器中性點電流的幅值和方嚮
5.1.8確定電力係統模型
5.1.9接地星形側電壓相位超前三角形側30°的三角形/星形接地變壓器
(Yd1型變壓器連接形式)
5.1.10三角形側電壓相位超前接地星形側30°的三角形/星形接地變壓器
(Yd11型變壓器連接形式)
5.2變壓器差動保護基礎知識
5.2.1硬連接差動保護
5.2.2多功能數字差動繼電器
5.2.3變壓器差動保護的應用
5.2.4兩繞組三角形/星形接地變壓器差動保護基礎知識
5.3案例分析
案例分析5.1具有位於變壓器差動保護區的13.8kV相—相母綫故障的
5MVA 13.8kV/4.16kV廠用變壓器激勵
案例分析5.2發電機升壓變壓器缺乏冗餘保護而導緻230kV區域電力供應中斷
案例分析5.3由於繞組配置中繼電器設置錯誤導緻的變壓器數字差動繼電器
意外運行
案例分析5.4利用變壓器數字差動繼電器故障錄波來定位13.8kV開關設備的
相—相故障
案例分析5.513.8kV三角形繞組斷相的發電機組升壓變壓器運行
案例分析5.6利用變壓器相量圖、DFR錄波和繼電器目標來確定發電機組輔助
變壓器的故障相
案例分析5.7450MVA 345kV/138kV/13.2kV自耦變壓器故障
案例分析5.8由於鐵磁諧振狀態導緻的750kVA 13.8kV/0.480kV廠用變壓器
故障
案例分析5.9外部綫—地故障時變壓器數字差動繼電器的意外跳閘
案例分析5.9A發電機處於工作狀態時外部相B—地故障導緻的發電廠意外跳閘
案例分析5.9B發電機處於停機狀態時外部相C—地故障導緻的發電廠意外跳閘
案例分析5.10兩颱75MVA 138kV/13.8kV GSU變壓器激勵時變壓器數字差動
繼電器的意外運行
案例分析5.115MVA 13.8kV/4.16kV廠用變壓器激勵時變壓器數字差動
繼電器的意外運行
案例分析5.125MVA 13.8kV/4.16kV廠用變壓器高壓側相—相故障演變為
三相故障
案例分析5.13連接2MVA 13.8kV/0.480kV廠用變壓器外殼的13.8kV母綫處相—相
故障演變為三相故障
案例分析5.14暴雨導緻的13.8kV開關設備相—相故障演變為三相故障
案例分析5.15由於缺少作為繼電器接綫輸入的燃氣輪機電纜連接導緻變壓器
數字差動繼電器意外運行
案例分析5.16由鳥糞引發115kV變壓器絕緣套管飛弧閃絡而導緻的相—地故障
案例分析5.17利用變壓器數字繼電器示波圖分析4.16kV低阻接地電源的
相—地故障
案例分析5.1813.8kV母綫上由鬆鼠引起的相—相故障演變為三相故障
案例分析5.19由於動物接觸引發的13.8kV變壓器相—相故障演變為115kV
變壓器套管故障
案例分析5.20通過數字輸入連接到氣體繼電器的跳閘輸齣來確定變壓器
多功能數字繼電器的意外跳閘
參考文獻
第6章架空輸電綫係統擾動相關的案例分析
6.1輸電綫保護基礎知識
6.1.1電力係統裝置保護和控製的對偶原理
6.1.2輸電綫繼電技術的曆史沿革
6.1.3大容量電力係統的保護準則
6.1.4縱聯繼電係統在輸電綫保護中的應用
6.2案例分析
案例分析6.1僅利用一端DFR錄波來確定本地和遠端綫—地故障的清除時間
案例分析6.2僅利用一端示波圖分析345kV輸電綫兩端相—地故障的清除時間
案例分析6.3雷擊造成的三相故障分析
案例分析6.4雷擊造成的765kV雙相—地故障分析
案例分析6.5通過分析雷擊造成的三相接地故障來評估電力塔塔基電阻
案例分析6.6首先從一個直接接地電力係統中清除115kV相—地故障,然後與一個非接地電力係統連接並從中清除故障
案例分析6.7人為破壞造成的345kV相—地(相C—地)故障
案例分析6.8公路電力綫事故造成的345kV相—地(相A—地)故障
案例分析6.9外部相—地故障時138kV電流差動繼電係統的誤跳閘
案例分析6.10由於附加CT電路接地造成的三相故障時13.8kV饋綫接地繼電器的意外運行
案例分析6.11通過分析115kV斷路開關關聯的支柱絕緣子故障來修正係統模型誤差
案例分析6.12利用DFR錄波來定位機電式距離繼電器保護的345kV輸電綫故障
案例分析6.13利用遠端變電站的DFR錄波來定位熱電聯供裝置的室外13.8kV開關設備故障
案例分析6.14由於負重輸電綫與樹接觸造成的高阻故障時345kV分裂導綫束破損(損壞)
案例分析6.15輸電綫開關失靈造成的115kV相—相故障
案例分析6.16由於數字輸電綫保護繼電器中時限過電流器件的設置錯誤造成的115kV饋綫的意外跳閘
案例分析6.17緩解高壓和超高壓輸電綫的接地距離繼電器範圍的互耦效應
案例分析6.17A兩條平行輸電綫保護推薦過程的應用
案例分析6.17B多條輸電綫串聯且與一條較長輸電綫互耦的345kV電力係統的保護
參考文獻
第7章輸電電纜饋綫係統擾動相關的案例分析
7.1可快速確定345kV海底電纜故障位置的繼電保護區優化設計案例分析
7.2500MW發電廠試運行階段138kV電纜饋綫差動繼電器的意外運行案例分析
7.3發電機和開關站之間345kV電纜連接故障以及一個電纜端套相機械故障造成的相—地故障案例分析
7.4僅利用繼電目標來排除345kV相—地故障案例分析
7.5300MW發電機和345kV開關站之間345kV連接電纜故障造成的相—地故障案例分析
7.6利用數字電流差動繼電器示波圖和事故記錄來分析138kV電纜端套故障
參考文獻
第8章斷路器失靈保護係統擾動相關的案例分析
8.1斷路器失靈保護的基礎知識
8.1.1斷路器失靈的應用
8.1.2傳統斷路器失靈時序圖
8.1.3傳統斷路器失靈的直流原理圖
8.1.4斷路器失靈保護清除主保護係統的盲區
8.1.5作為變電站配置功能的斷路器失靈對電力係統的影響
8.1.6斷路器失靈保護的設置原則
案例分析
案例分析8.1固態斷路器失靈繼電係統意外運行造成的150MW聯閤循環發電廠的跳閘
案例分析8.2115kV雙斷路器失靈造成的1000MW發電廠以及附屬變電站的損失
案例分析8.3近距相—地故障清除時由於斷路器問題造成的230kV變電站停機
案例分析8.4230kV斷路器失靈造成的1000MW發電廠以及附屬變電站的隔離
案例分析8.5斷路器自動同步時發電機斷路器故障
案例分析8.6230kV雙迴路電力塔相—地故障同時清除時斷路器重燃
案例分析8.7故障清除期間345kV電容器組斷路器故障並同時發生345kV雙SF6壓力斷路器故障
案例分析8.8230kV避雷器故障清除後的油斷路器失靈故障
案例分析8.9通過分析監測輸電綫電流和電壓的本地示波圖來檢測遠端斷路器問題
案例分析8.10一次側繼電係統故障以及二次側繼電係統缺失直流控製電力導緻的138kV負荷區域停電
案例分析8.11斷路器失靈期間在環形變電站配置中串聯安裝兩個345kV斷路器以減少關鍵輸電綫的損耗
案例分析8.12兩個138kV斷路器串聯設計以滿足斷路器失靈保護的需要
參考文獻
第9章問題

前言/序言

原 書 前 言
電力監控係統中所采用的故障記錄設備,從在特殊的感光紙或示波圖膠片上記錄的濕跡和光束發展到現在的基於微機處理的數字技術。由於濕跡和感光紙的重復顯示問題,某些過去的故障記錄需要耗時幾天纔能完成。因此,導緻一些關鍵的記錄丟失,從而難以進行電力係統的擾動分析。另外,故障記錄設備的啓動比較繁瑣,容易導緻示波器運行的不可靠。數字故障記錄儀(DFR)是一種智能電子設備,在發生擾動後可立即通過通信鏈路自動將故障記錄發送到遠程運行中心和工程部門,這樣就能夠進行快速分析以盡快恢復係統。通過精確的有效值測量以及執行一係列軟件包可進行係統模型的驗證,並分析擾動對電力係統設備的影響。
電力係統擾動分析是監測電力保護係統性能的一項重要功能。這不僅能夠提供豐富的電力係統正常運行特性相關的寶貴信息,還能夠簡化理解電力係統現象,以及增強安全運行限值和常規繼電保護。經常檢查係統運行時數字故障記錄儀的錄波和數字繼電器的故障錄波有助於發現早期問題,以使得在問題嚴重之前就能進行及時修正。瞭解電力係統振蕩並增強電力係統擺動狀態下的係統繼電保護響應可避免電力係統斷電。另外,通過分析DFR的錄波還能加強電力係統工程概念以及在分析電力係統故障時采用對稱分量元件。
大容量電力係統通常由兩個冗餘繼電保護係統進行保護。這些係統的性能可通過係統擾動分析進行監測。電力係統的恢復需要先正確分析導緻斷電的擾動,在確認安全後纔能再進行係統上電。正確分析係統擾動有助於在發生故障的電力係統設備上電的情況下安全恢復供電。另外,通過正確的係統擾動分析,還能獲取關於繼電保護應用的哲學思想的信心。
為方便用戶檢查,在DFR的錄波中通過與錄波對應的標識同時顯示瞭錶示監測電壓和電流的唯一功能係統圖。書中有一節專門記錄瞭在實際的案例分析中齣現的電力係統現象,這將為經驗有限的工程師進行係統分析時提供問題的背景知識。
本書作為一個平颱,記錄和展示瞭作者在電力係統擾動分析領域40多年的工作經驗。美國電力服務公司、紐約電力管理局和一些應用客戶的許多同事都直接或間接地為本書作齣瞭貢獻,在此,對他們的付齣錶示衷心感謝。本書的主旨是簡化問題,並對繼電保護工程師提供故障清除的指導原則以及基礎知識。根據這種組織架構,首先簡要介紹瞭繼電保護應用的理論和基本原理。然後通過涉及係統擾動的實際案例來強化這些基礎知識。這些案例都是作者根據多年來在公共電力係統保護中實際發生的故障收集整理而成的。案例中公共發電廠、變電站和輸電綫的實際名稱都用通用名稱代替。
在早期垂直整閤的環境下,對於大多數公共事業,培訓和教育是必不可少的。在競爭激烈的新環境下,由於是通過對年輕工程師傳授寶貴經驗,而導緻經驗和技術信息的交流受到限製。正是由於該原因,在繼電保護的曆史上,已經流傳瞭一代又一代的基本知識正麵臨丟失的危險。 由於目前對於從事電力係統擾動分析中保護和控製領域的工程師培訓極少,這促使作者以這種有益於工程師的方式來記錄本人的工作經驗。
本書中,詳細介紹瞭如何將電力係統擾動分析作為判斷電力保護係統性能的一種重要手段。通過對實際的數字故障記錄儀錄波、示波圖和數字繼電器故障錄波進行分析來闡述如何推斷故障事件的發生順序。本書中涵蓋瞭擾動分析所需信息、故障角(fault incident angle)以及電力係統現象及其對繼電保護係統性能影響等主題。同時還描述瞭係統擾動分析所得齣的電力係統現象。另外,還包括瞭涉及發電機、變壓器、架空輸電綫、饋綫電纜和斷路器失靈的保護係統性能的實際係統擾動的案例分析。書中的幾個章節專門介紹瞭將係統擾動分析作為繼電保護方案性能優化的一種工具。除此之外,本書還可作為驗證電力係統模型,並提供電力係統特性豐富技術信息的一種工具。
本書主要是針對從事電力保護和控製、電力係統運行和電力係統設備等領域工作的工程師和技術人員。同時,也適用於電能控製中心的操作人員和技術支持人員,以增強發生電力擾動後安全恢復電力係統的技術背景知識。本書將為工程師提供大多數電力係統現象及其對保護係統特性影響的基礎知識。同時,本書也可作為想要提高電力相關知識的本科生和研究生的教材。書中專門設置瞭問題一章,以增強對電力係統擾動分析作用的理解。因此,本書還能對本科生或研究生相關課程提供關於電力係統擾動分析主題的討論。
Mohamed A�盜brahim
《電力係統暫態穩定研究進展》 內容簡介: 本書聚焦於電力係統領域一個至關重要且極具挑戰性的研究方嚮——暫態穩定。電力係統的安全穩定運行是現代社會賴以運轉的基石,而暫態穩定則關乎係統在遭受突發擾動(如短路故障、機組甩脫、輸電綫路斷開等)後的短期內能否迅速恢復到正常運行狀態。本書並非對電力係統所有方麵的全麵介紹,而是深入剖析瞭暫態穩定研究的理論基礎、核心問題、最新進展以及未來的發展趨勢。 核心內容概述: 1. 理論基石與模型建立: 電力係統動力學方程: 本書從最基本的同步發電機、電力係統各元件(包括發電機、勵磁係統、調速器、負荷、輸電綫路、變壓器等)的數學模型入手,詳細闡述瞭如何建立描述係統動態行為的非綫性微分-代數方程組。重點將解析不同簡化模型的適用性,例如一次功模型(swing equation)在分析大尺度係統擾動下的作用,以及更高階模型的必要性,尤其是在考察快速動態響應時。 穩定判據: 詳細探討瞭暫態穩定分析中常用的判據,包括能量法(Lyapunov直接法)、等麵積法(Equal Area Criterion)及其局限性,並深入介紹現代分析方法,如參數域分析、奇異攝動法等,這些方法能夠更精確地評估係統的穩定性邊界。 2. 擾動類型與影響機製: 故障類型與特性: 詳細分析不同類型故障(如三相短路、單相接地短路、相間短路等)的發生機理、故障電流特性以及對係統電壓、頻率、功角等關鍵參數的影響。 其他擾動源: 除瞭常見的故障,本書還將探討其他可能導緻係統暫態不穩定的因素,如機組突然甩脫、電網潮流的大幅變化、負荷的劇烈波動、電力電子設備(如STATCOM, SVC, HVDC)的投入與退齣等,並分析這些擾動引發的動態過程。 3. 暫態穩定分析方法與技術: 時域仿真: 詳細介紹基於數值積分方法(如歐拉法、龍格-庫塔法)的暫態穩定時域仿真技術。討論如何選擇閤適的仿真步長、求解精度以及大規模係統的仿真加速技術。 濛特卡洛法與概率分析: 針對係統的不確定性(如故障發生概率、故障清除時間的不確定性),介紹濛特卡洛模擬方法在評估係統暫態穩定性的概率特性方麵的應用。 直接法與快速分析: 深入研究Lyapunov直接法在特定條件下的應用,以及更先進的快速暫態穩定評估(Fast Transient Stability Assessment, FTSA)技術,包括其理論基礎、計算效率和工程應用前景。 4. 現代電力係統中的暫態穩定挑戰: 新能源接入的影響: 隨著風電、光伏等間歇性新能源的廣泛接入,電力係統慣量下降,機組齣力調節能力減弱,導緻暫態穩定性麵臨嚴峻挑戰。本書將深入分析新能源並網對係統暫態動態的影響,以及相應的應對策略,如增強控製、虛擬慣量技術等。 柔性直流輸電(LCC-HVDC, VSC-HVDC)與電網互聯: 探討柔性直流輸電技術在提升係統暫態穩定性中的作用,包括其快速功率支撐能力。同時,分析大規模電網互聯對係統動態特性的影響,以及如何保障互聯係統整體的暫態穩定。 電力電子設備與電網互動: 隨著電力電子設備在電網中的廣泛應用,其動態特性對係統暫態穩定性的影響日益凸顯。本書將分析智能電力設備(如智能逆變器、柔性交流輸電係統FACTS)的接入如何改變係統的暫態響應,以及相關的控製策略。 5. 暫態穩定控製與保障措施: 勵磁和調速器控製: 深入分析經典的勵磁係統(AVR)和調速器(Governor)的控製原理及其對係統暫態穩定性的影響。介紹先進的自適應控製、最優控製等方法在提升係統動態性能方麵的應用。 緊急控製策略: 詳細闡述在係統發生嚴重擾動時,為防止失步而采取的緊急控製措施,如緊急功率注入/切除、解列控製(Bilateral Control)、高壓/低壓閉鎖等。 電力係統穩定器(PSS): 重點介紹電力係統穩定器(PSS)的設計原理、整定方法及其在抑製係統低頻振蕩、提升暫態穩定裕度方麵的作用。 6. 前沿研究與未來展望: 大數據與人工智能在暫態穩定分析中的應用: 探討機器學習、深度學習等人工智能技術在快速預測暫態穩定性、故障診斷、最優控製策略製定等方麵的潛力。 考慮網絡化特性的穩定性分析: 隨著智能電網的發展,係統具有更強的網絡化特徵,本書將展望如何將復雜網絡理論、分布式控製等思想融入暫態穩定研究。 高比例新能源背景下的魯棒穩定性: 針對未來高比例新能源接入的電力係統,探討魯棒穩定性分析方法,以應對更復雜的動態耦閤和不確定性。 本書適閤從事電力係統規劃、運行、研究和教學的高級工程師、科研人員及相關專業的碩博士研究生閱讀。通過對本書的學習,讀者將能深刻理解電力係統暫態穩定的機理,掌握先進的分析方法,並能應對現代電力係統發展帶來的新挑戰。

用戶評價

評分

讓我印象深刻的是書中對於新型電力係統擾動分析的探討。隨著分布式發電、儲能係統、電動汽車充電等新興技術的快速發展,傳統的電力係統正在發生深刻的變革。這些新技術在帶來清潔能源和靈活性的同時,也引入瞭新的擾動源和不確定性。本書是否能夠提供針對這些新型擾動源的分析方法,是我非常期待的。例如,如何分析大量分布式光伏發電係統接入對電網電壓和頻率的影響?如何評估電動汽車充電負荷的湧現對配電網的衝擊?以及如何利用儲能係統來削弱這些擾動的影響?我希望書中能夠給齣一些前瞻性的分析和探討,為應對未來電力係統的挑戰提供思路。而且,大數據、人工智能等新技術在擾動分析領域的應用也日益廣泛。我很好奇書中是否會涉及這些新興技術在電力係統擾動監測、預測和應對方麵的應用案例,例如利用機器學習算法來識彆異常工況,或者利用智能電網技術來優化係統運行,提高係統的韌性。

評分

這本書最吸引我的地方在於它對電力係統電磁暫態過程的細緻描繪。我一直對高壓交流輸電綫路上發生的瞬態現象感到好奇,比如雷擊、閤閘湧流等是如何在極短的時間內對係統産生巨大影響的。書中詳細講解瞭這些現象的物理機製,並提供瞭相應的計算模型和仿真方法。我尤其對書中關於電磁暫態仿真軟件的應用介紹印象深刻,它展示瞭如何利用這些強大的工具來模擬各種暫態過程,並對係統的響應進行預測和評估。這對於設計和運行高壓輸電係統具有至關重要的意義。我設想,書中可能會涉及一些復雜的電磁暫態現象,比如多重過電壓,或者電磁兼容性問題。這些都是在實際工程中需要重點考慮的因素。我很好奇書中是否會提供關於如何抑製這些暫態現象的措施,例如采用阻尼電阻、避雷器等。同時,我也希望能從書中瞭解到,在考慮電磁暫態的同時,如何與其他方麵的穩定性分析(如機械暫態、頻率穩定性等)進行耦閤分析,以獲得更全麵、更準確的係統評估。

評分

我對書中關於擾動對電力係統可靠性和安全性的影響分析,感到非常振奮。電力係統的最終目標是安全、穩定、經濟地供電,而擾動分析正是保障這一目標實現的關鍵。書中詳細闡述瞭各種擾動可能對係統帶來的負麵影響,包括停電、電能質量下降、設備損壞等,並提齣瞭相應的對策和建議。我尤其欣賞書中關於風險評估和應急預案的內容,這對於提高電力係統的抗乾擾能力和應對突發事件的能力至關重要。例如,書中是否會介紹如何對不同擾動發生的概率及其可能造成的損失進行量化評估?是否會提供一套係統性的應急響應流程,指導運行人員在發生緊急情況時如何有序、有效地進行處理?這些都是我非常期待在書中找到的實用信息。而且,在當前全球氣候變化和極端天氣事件頻發的背景下,如何提高電力係統的韌性,應對自然災害引發的擾動,也變得尤為重要。我很好奇書中是否會涉及這方麵的探討,以及如何通過優化電網設計和運行策略來增強係統的抗災能力。

評分

我非常喜歡這本書的結構和邏輯性。從宏觀的係統層麵到微觀的元件層麵,層層遞進,條理清晰。一開始,它會從電力係統的整體結構和運行特點入手,然後逐步深入到各種擾動類型的分析,最後再迴到如何通過控製和保護措施來保障係統的安全穩定。這種由淺入深、循序漸進的講解方式,使得讀者能夠更容易地理解復雜的概念。我特彆欣賞書中關於不同類型擾動分類和特徵描述的部分,它幫助我係統地梳理瞭電力係統可能麵臨的各種風險。例如,書中是否會區分主頻率偏差和頻率振蕩?或者區分穩態電壓極限和動態電壓極限?不同的擾動類型,其産生的機理、影響範圍以及應對策略都可能大相徑庭。我期待書中能夠提供清晰的界定和對比,幫助讀者建立起全麵的認知框架。而且,在實際電網運行中,往往是多種擾動同時發生,相互影響。我很好奇書中是否會提供分析這種復雜耦閤擾動的方法,以及如何對多重擾動下的係統行為進行預測和評估。

評分

這本書在數學建模和仿真方麵的嚴謹性令我贊嘆。電力係統的擾動分析離不開精確的數學模型和強大的仿真工具。書中詳細介紹瞭各種電力係統元件的數學模型,以及如何將它們集成到大型仿真軟件中進行分析。我尤其對書中關於狀態空間法、相量測量單元(PMU)數據分析等內容感興趣,這些都是進行係統穩定性分析和故障診斷的重要工具。我設想,書中會包含大量的數學公式和推導過程,來嚴謹地論證各種分析方法。這對於希望深入理解擾動機理的讀者來說,無疑是巨大的價值。我也希望書中能夠解釋這些數學模型背後的物理意義,而不是僅僅羅列公式。例如,功率角方程中的各項參數代錶什麼物理含義?頻率偏差方程的各項係數又反映瞭哪些係統特性?這些更深入的解釋,能夠幫助讀者更好地理解模型的物理基礎,並在實際應用中靈活運用。同時,我很好奇書中是否會討論不同仿真軟件的特點和應用範圍,以及如何選擇閤適的仿真工具來解決特定的問題。

評分

這本書的封麵設計得相當穩重,深藍色調配上金色的字體,給人一種專業而權威的感覺。我拿到它的時候,首先是被厚度吸引,感覺內容肯定相當充實。書頁的紙質也很不錯,觸感光滑,印刷清晰,翻閱起來有種閱讀經典著作的沉浸感。雖然書名直指“電力係統擾動分析”,但我一直很好奇,這本書究竟會從哪些角度去剖析這個主題。是側重於理論模型的研究,還是更偏嚮於實際工程中的應用案例?抑或是兩者兼顧?我特彆期待書中是否會詳細講解各種擾動發生的機製,比如短路、過電壓、頻率偏差等等,以及這些擾動是如何在復雜的電力網絡中蔓延開來的。我設想,書中可能會包含大量的數學公式和圖錶,來嚴謹地推導分析過程。但同時,我也希望它能用更易於理解的語言來解釋復雜的概念,讓即使是剛接觸電力係統不久的讀者也能有所收獲。比如,會不會有關於實時擾動監測和預警係統的介紹?或者在故障發生後,如何快速準確地隔離故障,恢復電力供應的策略?這些都是我非常感興趣的部分。而且,電力係統本身就是一個不斷發展的領域,新技術、新能源不斷湧現,我很好奇這本書是否會涉及到如何分析這些新因素對係統穩定性的影響。例如,大規模風電、光伏接入對電網的慣量和阻尼會産生怎樣的改變?書中會不會給齣相應的分析方法和應對措施?這些都是我非常期待能夠在這本書中找到答案的。

評分

我驚嘆於這本書在實際應用層麵的深度。它不僅僅停留在理論層麵,而是通過大量的工程實例,將擾動分析的方法與實際的電力係統運行緊密結閤起來。書中對繼電保護裝置的分析,讓我瞭解瞭在實際故障發生時,這些裝置是如何發揮作用,快速準確地判斷故障並切除故障綫路的。我尤其關注書中關於故障錄波器數據的分析方法,這對於事後分析故障原因,總結經驗教訓,改進係統運行具有非常重要的意義。例如,書中是否會詳細介紹如何根據錄波器記錄的波形,來判斷故障類型、故障位置,以及評估保護裝置的動作是否正確?這些都是我非常希望在這本書中找到答案的問題。此外,書中對電網潮流控製和故障診斷的講解,也讓我受益匪淺。在復雜的大型電網中,如何實時監測潮流,防止越區運行,以及在發生故障後,如何快速準確地定位故障點,都是對運行人員的巨大考驗。這本書提供的分析方法和工具,無疑為解決這些問題提供瞭有力的支撐。我很好奇書中是否會涉及新能源並網對潮流分布的影響,以及如何在這種背景下優化潮流控製策略。

評分

這本書在理論深度和實踐指導性方麵找到瞭一個很好的平衡點。它既提供瞭紮實的理論基礎,又關注實際工程中的應用。書中對於電力係統穩定性的多方麵考量,讓我對整個電力係統的運行有瞭更全麵的認識。我特彆喜歡書中對於不同類型擾動之間相互關聯性的分析,例如,一個暫態擾動如何可能引發頻率偏差,進而影響電壓的穩定性。這種係統性的分析方法,有助於讀者建立起對電力係統復雜交互的整體認知。我設想,書中可能會詳細講解一些復雜的控製策略,比如魯棒控製、自適應控製等,以及這些控製策略如何在實際係統中應用,以提高係統的魯棒性和容錯能力。同時,我也很好奇書中是否會提供一些關於如何利用仿真工具進行擾動分析的技巧和經驗,比如如何設置仿真參數,如何解讀仿真結果,以及如何對仿真結果進行驗證等。這些實際操作層麵的指導,對於讀者將理論知識轉化為實踐能力,具有非常重要的意義。

評分

讀完這本書,我最大的收獲是其對電力係統頻率和電壓穩定性的深入剖析。書中對於各種可能導緻頻率偏差和電壓波動的因素進行瞭細緻的講解,從負荷的突然變化到發電機的脫網,再到輸電綫路的故障,都給齣瞭詳細的數學模型和分析方法。我尤其對書中關於頻率二次調整的章節印象深刻,它詳細介紹瞭如何通過自動發電控製(AGC)係統來維持頻率的穩定,以及各種控製策略的優缺點。在實際運行中,頻率的穩定是保障電力係統安全運行的重要指標,而本書在這方麵提供瞭寶貴的理論指導。同時,書中對電壓穩定性的分析也同樣齣色,包括瞭電壓跌落、電壓升高以及電壓振蕩等現象的成因和影響,並提齣瞭一係列相應的控製和補償措施,例如無功補償裝置的應用等。我一直覺得,電壓的穩定和頻率的穩定同等重要,但有時候在實際操作中,電壓的問題更容易被忽視。這本書的係統性講解,讓我對電壓穩定性的重要性有瞭更深刻的認識。書中是否會討論更復雜的電壓問題,比如電壓振蕩的發生機理以及如何通過優化電網結構和運行方式來抑製這些振蕩,也是我非常感興趣的。

評分

拿到這本書,我最大的感受是它的內容之廣博。從目錄上看,幾乎涵蓋瞭電力係統穩定性分析的方方麵麵。我特彆欣賞其中關於暫態穩定性分析的部分,那些關於功率角、轉子運動方程的詳細推導,以及各種擾動下係統響應的詳細描述,都讓我對電力係統的動態行為有瞭更深刻的認識。書中通過大量的案例研究,展示瞭不同類型的故障如何影響係統的穩定性,以及如何通過繼電保護裝置來快速切除故障,保證係統的安全運行。我尤其對書中關於暫態穩定性極限的章節印象深刻,它詳細介紹瞭如何利用各種方法來計算暫態穩定性極限,並對影響極限的因素進行瞭深入分析。這對於理解電力係統的運行安全邊界至關重要。此外,書中對動態穩定性分析的論述也相當詳盡,包括瞭係統的振蕩模式、阻尼特性以及如何通過調整控製器參數來改善係統的動態性能。我一直在思考,在當前新能源大力發展的背景下,電網的慣量正在逐漸降低,這給動態穩定性帶來瞭新的挑戰。這本書是否能夠提供有效的分析工具和控製策略來應對這些挑戰,是我非常期待的部分。我也很好奇書中是否會涉及大停電事件的分析,以及如何從這些事件中吸取教訓,提高電力係統的韌性。畢竟,電力係統的安全穩定運行關係到國計民生,而深入理解擾動分析是保障這一切的基礎。

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