电力系统同步相量测量技术及应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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张道农，于跃海 著

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• 电力系统
• 同步相量测量
• PMU
• 电力系统分析
• 电力电子
• 电力自动化
• 电网安全
• 电能质量
• 智能电网
• 电力系统保护

出版社： 中国电力出版社

ISBN：9787519813734

版次：1

商品编码：12282827

包装：精装

开本：16开

出版时间：2017-01-01

用纸：胶版纸

页数：308

字数：357000

正文语种：中文

编辑推荐

电力系统、同步相量测量、广域测量系统

内容简介

近年来，电力系统广域测量技术在国内外得到迅速发展，它是电力调度自动化领域继数据采集和控制系统与能量管理系统之后的又一重大技术进展。WAMS技术可以在同一时间参考轴下获得大量电力系统实时动态数据，补充原来SCADA或EMS系统的数据，为电力系统安全稳定运行和控制提供了一条崭新的途径和方法。
本书首先介绍了电力系统PMU及WAMS技术的基础理论，其次分别介绍了电网模型参数辩识、电网动态监视、电网动态安全评估、系统在线控制、.PMU及WAMS系统标准、PMU及WAMS技术在电力系统的应用。

作者简介

张道农，华北电力设计院工程有限公司教授级高级工程师。简介如下：A．1985年至今从事电力系统（电力系统一次、继电保护及安全自动装置、自动化、通信等）设计工作28年，完成项目工程项目400余项。如华北--华中联网工程、东北--华北联网工程、中蒙直流工程、阳城电厂及阳城电厂送出工程、托克托电厂及阳城电厂送出工程等；其中：主编并主持华北电网“十一五”二次系统规划设计，并获中国设计协会二等奖。B．主编或主持十余项国家标准、电力行业标准、国家电网公司标准的编写；C．国家科技部973、863评审专家；中电联、电机工程学会、国家电网公司、五大发电集团公司指定评审专家。D．发表论文百余篇，入选并参加2010 CIGRE年国际大电网会议（法国巴黎）。E．电气专业监理工程师任职资格、注册电气工程师任职资格、 IPMP C级证书F．《电力系统自动化设备》杂志、《电力系统保护与控制》（原继电器）杂志、赛尔电力自动化杂志编委。G．多届华北电力技术院（华北电网有限公司）、华北电力设计院的特级、A级专家。

目录

前言
第1 章 绪论 1
1.1 相量测量技术发展历程 1
1.2 国内外相量测量技术应用现状 4
1.3 时间同步与授时技术 8
1.4 本书章节内容安排 9
1.5 小结 12
参考文献 12
第2 章 相量测量技术 14
2.1 相量概念及表示方法 14
2.2 相量测量算法 20
2.3 频率及频率变化率算法 23
2.4 功率算法 24
2.5 提高相量测量精度的方法 26
2.6 发电机功角测量 31
2.7 次同步振荡成分检测算法 34
2.8 小结 37
参考文献 38
第3 章 广域相量测量系统子站 41
3.1 子站结构 41
3.2 子站设备 42
3.3 子站功能 48
3.4 子站工程实施 54
3.5 子站布点优化配置 56
3.6 小结 64
参考文献 65
第4 章 广域相量测量系统主站 67
4.1 主站系统架构 67
4.2 前置通信系统 72
4.3 时间序列数据库 77
4.4 动态信息交换与一体化应用 83
4.5 主站应用功能 93
4.6 小结 100
参考文献 100
第5 章 广域相量测量系统通信协议 102
5.1 主子站通信规约 103
5.2 与站内监控系统通信 111
5.3 小结 116
参考文献 117
第6 章 电网模型参数辨识 118
6.1 基于WAMS 的电网建模及参数辨识 118
6.2 输电线路参数辨识 120
6.3 变压器参数辨识 126
6.4 发电机参数辨识 128
6.5 负荷参数辨识 134
6.6 小结 136
参考文献 137
第7 章 电网动态安全评估 139
7.1 电压稳定评估 139
7.2 电网功角稳定评估 144
7.3 电网动态安全综合评估 162
7.4 小结 173
参考文献 173
第8 章 广域相量测量系统实时监视与分析 178
8.1 低频振荡监视 178
8.2 在线扰动识别 188
8.3 基于PMU 数据的混合状态估计 192
8.4 PMU 在风电场监控中的应用 198
8.5 基于PMU 的配电网故障定位技术 203
8.6 小结 214
参考文献 215
第9 章 广域后备保护与在线控制 217
9.1 广域后备保护系统 217
9.2 基于广域电力系统稳定器（PSS）的阻尼控制 225
9.3 广域直流协调阻尼控制系统 233
9.4 暂态稳定预测与控制 239
9.5 基于PMU 的风电场功率控制系统 244
9.6 技术展望 249
9.7 小结 250
参考文献 250
第10 章 一致性测试与验证 253
10.1 主站功能测试 253
10.2 子站功能测试 263
10.3 通信协议一致性测试 285
10.4 PMU 测试仪 290
10.5 小结 294
参考文献 294
索引 295

前言/序言

电力系统同步相量测量技术，基于同步相量测量装置（PMU）的数据采集，通过广域相量测量系统（WAMS）对电网实施运行监测与控制，补充了电力调度自动化数据采集和控制（SCADA）系统和能量管理系统（EMS）应用的数据类型（实时动态数据），实现了对大规模电力系统的精确控制，提高调度中心监视电网运行的能力，提高了电网的运行可靠性；解决了同步相量测量装置的研发、生产、规划布点与优化等技术问题，接入WAMS，使得WAMS对电网实施精确控制成为可能；近年来，在国内外得到迅速的发展，成为大电网运行监视的重要支撑技术。
WAMS 系统由于采用同步相量测量装置（PMU）的数据，实现了广域同步、快速采样的数据更真实地反映了实时运行的电力系统，为电力系统安全稳定运行监测和控制提供了新的决策依据，被广泛应用于解决电网低频振荡在线分析、识别振荡源、识别振荡助推源等的应用场合，是电力系统自动化解决电网稳定问题新的前沿技术之一。
目前我国电力调度系统中，省局以上调度中心均建设了WAMS 主站系统，大部分220kV以上电压等级的变电站和电厂都安装了PMU装置，积累了大量的实践数据和经验，WAMS和PMU技术还在不断的发展中，未来WAMS系统将与调度主站系统、故障信息系统融合，成为全面监视电网运行状态及数据的工具。
《电力系统同步相量测量技术及应用》系统地论述了PMU技术、WAMS技术、电网实时监测技术及相关典型的工程应用。
第1章 绪论，描述了同步相量测量技术发展历程及现状，支撑同步相量测量技术的时间同步技术，及全书各章的内容。
第2章 相量测量技术，论述了相量表示、测量算法及提高测量精度的方法。
第3章 广域相量测量系统子站，论述了子站系统的结构、设备、功能、布点优化与工程实施。
第4章 广域相量测量主站，论述主站系统的架构、前置通信、时间序列数据库、及各类应用功能。
第5章 广域相量测量系统通信协议，论述了主站与子站之间、子站与站内监控系统的通信方式、通信规约。
第6章 电网模型参数辨识，论述了基于WAMS的电网建模，及输电线、发电机、变压器、负荷的参数模型辨识方法。
第7章 电网动态安全评估，论述了电网电压稳定、功角稳定、及动态安全综合评估方法。
第8章 广域相量测量系统实时监测与分析，论述了低频振荡监视、在线扰动识别、混合状态估计等方法，及同步相量测量装置在风电场监控、配网故障识别中的应用。
第9章 广域后备保护与在线控制，论述了基于PMU的广域后备保护系统、广域阻尼控制、直流协调阻尼控制、暂态稳定预测与控制、风电场功率控制、及技术展望。
第十章 一致性测试与验证 ，论述了WAMS主站功能测试、子站功能测试、通信协议一致性测试技术，并介绍了同步相量测量技术专用的PMU测试仪。
为方便热爱同步相量测量技术的人员了解技术的国内外发展现状，出版社组织编写和出版该专著，该书编写人员都是WAMS和PMU技术的国内该领域的专家，有扎实的理论基础和丰富的实践经验，同时也是该技术领域的国家标准和行业标准的主要起草人，与国内外同行保持着广泛的技术交流与合作。该书内容完整，条理清楚，技术全面；兼具理论参考价值与工程实践价值，即可作为电力系统自动化专业高校师生的参考书，也可为电力系统自动化专业的科研人员、技术管理人员、规划设计人员、运维人员、检测人员提供参考。
编者对关注本书出版的国网电力科学研究院原副总工程师、全国电力系统管理及其信息交换标准化技术委员会（SAC/TC 82）原主任委员刘国定先生和中国电力科学研究院厂站自动化及远动室原主任、SAC/TC82委员、中国电机工程学会电力系统自动化专业委员会远动及厂站自动化专业副主任陆天健先生表示感谢！
Z后，欢迎读者对本书的疏漏之处给予批评指正！
编 者

《现代电网运行与控制》 内容简介： 本书聚焦于现代电力系统运行与控制的关键技术和前沿发展，旨在为电力工程师、技术研究人员以及相关专业的学生提供一个全面而深入的视角。随着电网的日益复杂化、大规模化以及新能源的加速接入，传统的电网运行模式面临着前所未有的挑战。本书紧密围绕这些挑战，系统阐述了支撑现代电网安全、稳定、经济运行的核心理论、关键技术与实际应用。 第一部分：电网运行的基础理论与新挑战 本部分首先回顾了电力系统稳态运行的基本原理，包括潮流计算、状态估计等传统核心技术。在此基础上，着重分析了当前电网运行面临的新形势和新挑战，例如： 大规模新能源接入的影响： 太阳能、风能等间歇性、波动性电源的接入如何影响电网的稳定性、可控性，以及如何应对其带来的出力不确定性。 负荷侧的深刻变革： 智能家居、电动汽车普及、工业生产模式改变等带来的负荷特性变化，以及如何进行更精细化的负荷管理。 电网的互联互通与跨区域协调： 区域性乃至全国性电网互联带来的运行复杂性、调度协调难度，以及如何优化资源配置。 电网安全运行的新威胁： 网络攻击、极端天气事件等对电网造成的潜在风险，以及应对策略。 第二部分：现代电网运行控制的关键技术 本部分深入探讨了支撑现代电网高效运行的各项关键技术，并详细介绍其原理、算法及在实际应用中的表现： 实时监控与数据分析： 介绍先进的电网监控系统，包括 SCADA 系统、通信网络等。重点阐述如何利用海量电网运行数据进行实时分析、诊断和预警，以提升电网的透明度和可控性。 先进潮流控制技术： 探讨柔性交流输电系统（FACTS）、统一潮流控制器（UPFC）、静止同步补偿器（STATCOM）等新型电力电子装置在改善输电能力、控制潮流方向、提升系统稳定性的作用。 动态稳定控制： 详细介绍提高电网动态稳定性的方法，包括励磁调节器（AVR）、调速器（Governor）的设计与优化，以及新型低频振荡阻尼控制器（PSS）的应用。分析电网发生扰动后，如何通过有效的控制策略恢复系统稳定。 频率和电压控制： 阐述现代电网中频率和电压的实时调节机制，包括一次调频、二次调频、三次调频等。讨论负荷频率控制（LFC）和自动电压控制（AVC）在维持系统电能质量方面的作用。 无功功率优化与电压稳定： 深入分析无功功率在维持电压稳定中的重要性，介绍各种无功补偿装置的原理及应用。探讨如何通过优化无功功率分配，提升电网的电压稳定性，避免电压崩溃。 电网故障分析与保护： 介绍经典的故障分析方法，以及现代电网中采用的先进保护技术，如微机保护、差动保护、距离保护等。分析不同类型故障下的保护策略，以及如何实现快速、准确的故障定位与隔离。 电网调度与运行决策： 探讨现代电网调度的自动化与智能化趋势，包括经济调度、安全约束经济调度（SCED）、日前/实时调度等。分析在复杂工况下，如何做出最优的运行决策，以实现经济效益与安全稳定运行的统一。 第三部分：面向未来的电网运行新模式 本部分展望了未来电网运行的发展方向，并介绍了新兴技术在电网中的应用前景： 智能电网与大数据应用： 探讨智能电网的核心理念，以及大数据技术如何在电网运行分析、故障预测、负荷预测等方面发挥关键作用。 分布式能源与微电网管理： 分析分布式电源（DER）和微电网的特点，以及如何对其进行有效的监控、控制和调度，以实现与大电网的协同运行。 储能技术在电网中的应用： 介绍不同类型储能技术（如电池储能、抽水蓄能等）的工作原理，及其在调峰、调频、黑启动等方面的应用潜力。 人工智能与机器学习在电网运行中的应用： 探讨人工智能和机器学习技术在电网故障诊断、预测性维护、最优潮流计算、调度决策等方面的应用前景。 电网弹性与韧性提升： 关注如何通过技术和管理手段，提高电网在自然灾害、极端事件等突发情况下的抵御能力和快速恢复能力。 本书特点： 本书内容结构清晰，理论讲解深入浅出，结合了大量工程实践案例，使读者能够更好地理解抽象的理论知识。同时，本书紧跟行业发展前沿，涵盖了当前电网运行与控制领域的热点技术和发展趋势。通过学习本书，读者将能够系统掌握现代电网运行与控制的核心技术，并对未来电网的发展方向有深刻的认识，为应对日益复杂的电网挑战提供坚实的理论基础和实践指导。

评分☆☆☆☆☆

这本书的章节划分似乎非常有条理，从目录来看，它似乎循序渐进地介绍了同步相量测量技术的方方面面。我猜测开头部分应该会从基础概念讲起，比如同步相量究竟是什么，它与传统相量有什么不同，为什么要引入同步相量这个概念，以及它在数学上的定义和表示方法。我希望作者能够详细解释背后的原理，而不是仅仅给出公式。接下来，很有可能就会深入到同步相量测量技术的具体实现，包括测量设备、数据采集、数据处理以及通信网络等方面。我尤其想知道，在实际的电力系统中，是如何做到“同步”的，这对于测量精度有什么影响，以及如何克服时钟漂移等技术难题。然后，书中应该会重点介绍这项技术的“应用”。这部分是我最期待的，因为我希望看到这项技术是如何解决实际问题的。比如，它在电网稳定监测、故障诊断、继电保护、负荷预测、新能源接入等方面有哪些具体的应用。我希望书中能够提供丰富的案例研究，详细介绍这些应用是如何实现的，取得了哪些成果，以及在实际运行中可能遇到的挑战和解决方案。如果书中还能提及这项技术未来的发展趋势，比如与人工智能、大数据等技术的结合，那就更好了。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计简洁而不失专业性，标题“电力系统同步相量测量技术及应用”直截了当地点出了其核心内容，让我充满阅读的兴趣。我一直对电力系统的稳定运行和智能化发展非常关注，而同步相量测量技术（PMU）正是实现这些目标的关键技术之一。我希望这本书能够全面、系统地介绍PMU的技术原理，包括其测量单元、时间同步机制、数据处理以及通信网络等关键组成部分。我期待书中能够用清晰的语言和图文并茂的方式来阐述这些复杂的技术概念，让非专业读者也能有所理解。同时，我非常感兴趣的是PMU在实际电力系统中的广泛应用。我希望书中能够提供丰富多样的应用案例，例如，在电网的动态稳定监测、故障的快速定位与诊断、新能源发电的接入与管理、以及智能电网的建设等方面，PMU是如何发挥关键作用的。我希望书中能够通过具体的工程实例，展示PMU技术如何帮助电力公司提高电网的运行效率、可靠性和安全性。如果书中还能探讨PMU技术的未来发展趋势，例如与人工智能、大数据等前沿技术的融合，那将使这本书更具前瞻性和指导意义。

评分☆☆☆☆☆

这本书的包装设计挺有吸引力的，封面上的图案和配色给人的感觉很专业，同时又带有一丝科技感。拿到手里，纸张的触感也很不错，不是那种过于光滑的，而是略带磨砂质感，印刷清晰，文字排版也显得很用心，翻阅起来很舒服。我一直对电力系统这个领域非常感兴趣，虽然我不是专业人士，但平时也会关注一些相关的技术动态。这本书的标题“电力系统同步相量测量技术及应用”虽然听起来有些专业，但正是这种专业性吸引了我，让我觉得里面一定包含了许多前沿的知识。我特别好奇“同步相量测量技术”到底是什么，它和传统的测量方法有什么区别，又能在电力系统中解决哪些实际问题。我希望书中能够用比较通俗易懂的语言来解释这些概念，即使是像我这样的业外人士也能有所了解。同时，“应用”这个词也让我很期待，我希望书中能有很多实际的案例分析，告诉我这项技术究竟是如何在电力系统中发挥作用的，有哪些成功的应用场景，以及它为电力系统的运行和发展带来了哪些具体的效益。例如，它是否能帮助我们更精准地监测电网的运行状态，更快速地发现和处理故障，提高电网的稳定性和可靠性，甚至为智能电网的建设提供技术支撑。这本书的内容能否让我对电力系统有更深入的理解，是否能拓宽我的知识面，这是我最关心的问题。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书，第一感觉是内容一定非常扎实。它的标题“电力系统同步相量测量技术及应用”就透露出一种技术深度和实践导向。我个人对电力系统的稳定性问题一直非常关注，而同步相量测量技术（PMU）正是解决这一难题的关键技术之一。我希望书中能够详细阐述PMU是如何实现高精度、高时间同步的测量，以及这些测量数据如何被用来分析电网的动态行为。我尤其感兴趣的是，PMU数据在实时状态估计、暂态稳定分析以及故障穿越分析等方面有哪些具体的应用。我想了解，在极端情况下，比如大型故障发生时，PMU能够提供哪些关键信息，以帮助电网 operators 做出正确的决策。此外，书中关于“应用”的部分，我希望能够看到一些来自不同国家和地区的实际工程案例，例如，北美、欧洲或亚洲在推广和应用PMU技术方面有哪些经验和教训。我希望书中能够提供一些关于PMU系统部署、数据管理以及信息安全方面的指导。如果书中还能探讨PMU技术与物联网、大数据、人工智能等新兴技术的融合发展方向，那就更具前瞻性了。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题给我一种非常深入和前沿的感觉。作为一名对电力系统有一定了解的读者，我一直关注着电力技术的发展。同步相量测量技术（PMU）在近些年来的发展尤为迅速，并且在提高电网运行效率和安全性方面展现出了巨大的潜力。我希望这本书能够提供一个全面而深入的视角来解读这项技术。首先，我期待书中能详细介绍PMU的原理和组成，包括其硬件设计、软件算法以及数据通信方式。了解这些基础知识对于理解其工作机制至关重要。其次，我非常关心PMU在实际电网中的应用。这包括但不限于：如何利用PMU数据来监测电网的动态稳定性，如何进行故障的快速诊断和定位，如何优化继电保护系统的性能，以及如何为电网的规划和建设提供决策支持。我希望书中能够提供一些具体的应用案例，展示PMU是如何帮助解决现实世界中的电力系统难题的。例如，一些大型电网的稳定运行事件分析，或者新能源并网带来的挑战以及PMU提供的解决方案。我期待书中能够提供一些详细的图表和数据分析，来佐证其论点的有效性。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书的简介，我最感兴趣的是它的“应用”部分。我一直觉得理论知识的学习最终要落脚到实践，尤其是像电力系统这样关乎国计民生的重要领域。我希望书中能够详细阐述同步相量测量技术是如何在实际的电力系统中落地生根，解决实际问题的。比如，在电网故障的快速检测和定位方面，同步相量测量技术能否提供比传统方法更准确、更及时的数据，从而缩短故障恢复时间，减少停电损失。另外，在电网的稳定运行和控制方面，这项技术能否帮助我们更全面地了解电网的动态特性，从而实现更精细化的电网调度和控制，提高电网的运行效率和可靠性。我还想知道，在新能源发电大量接入电网的背景下，同步相量测量技术是否能够有效地监测和管理这些不确定性的电源，保障电网的平稳运行。如果书中能包含一些具体的工程案例，介绍某家电力公司是如何应用这项技术来提升其电网运行水平的，那就更具参考价值了。我对那些能够直观展示技术价值和实际效益的内容非常感兴趣，希望书中能够提供足够多这样的信息，让我能够看到这项技术是如何改变我们现在以及未来的电力系统的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题“电力系统同步相量测量技术及应用”听起来非常专业，但我对其内容充满了探索的欲望。我一直对电力系统的运行机制有着浓厚的兴趣，尤其是那些能够提升电网可靠性和效率的前沿技术。同步相量测量技术（PMU）无疑是近年来电力领域的一项革命性技术。我希望这本书能够深入浅出地解释PMU的工作原理，包括其核心的测量单元、高精度时钟同步机制以及数据传输方式。我希望作者能够用清晰的语言和图示来展示这些技术细节，让即使是初学者也能有所理解。同时，我非常关注PMU在实际电力系统中的具体应用。我希望书中能够提供丰富的案例研究，展示PMU如何帮助解决实际工程中的问题，例如，在预测和防止大规模停电事件、优化电网调度、提高新能源接入的稳定性等方面。我特别想知道，PMU如何与现有的电网监测系统相结合，以及它对未来智能电网的发展将带来怎样的影响。如果书中还能探讨PMU技术的未来发展方向，例如与人工智能、大数据等技术的融合，那将使这本书更具前瞻性和价值。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题“电力系统同步相量测量技术及应用”虽然看起来比较专业，但我相信它能够为我打开一扇了解电力系统前沿技术的窗口。我一直对电力系统的运行安全和效率非常关注，而同步相量测量技术（PMU）正是提升这些方面的重要手段。我希望这本书能够清晰地解释PMU的基本原理，包括其测量单元、数据采集、时间同步和数据传输等关键技术。我希望作者能够用易于理解的方式来阐述这些技术概念，同时提供足够的细节，以满足专业读者的需求。更重要的是，我期待书中能够详细介绍PMU在实际电力系统中的应用。例如，在电网的实时状态估计、动态性能监测、故障分析以及新能源并网等方面，PMU能够发挥怎样的作用。我希望书中能够提供一些具体的案例研究，展示PMU技术是如何帮助解决实际工程中的难题，以及它如何为电力系统的智能化和现代化提供支持。如果书中还能对PMU技术的未来发展方向，例如与其他先进技术的融合，进行一些探讨，那将极大地增加这本书的吸引力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计给我一种严谨而专业的视觉感受，封面上“电力系统”、“同步相量测量技术”、“应用”等关键词的组合，直接点明了本书的核心内容。作为一名对电力系统现代化建设充满好奇的读者，我非常希望了解这项被誉为“电网眼睛”的同步相量测量技术。我期待书中能够详细介绍PMU的测量原理，包括如何实现高精度的相位和幅值测量，以及如何通过GPS或其他高精度时钟源来实现毫秒级的同步。我尤其希望书中能够深入探讨PMU数据在电网运行监测中的作用，例如，如何利用PMU数据来实时监测电网的电压、电流、频率等参数，从而及时发现异常情况。另外，关于“应用”部分，我迫切希望看到PMU在电网稳定分析、故障诊断、继电保护、以及新能源发电预测等方面的具体应用案例。我希望书中能够提供一些实际的工程案例，展示PMU技术如何帮助电力公司提高电网的运行效率和可靠性，降低运行成本。如果书中还能对PMU技术的未来发展趋势进行展望，例如与智能电网、大数据的结合，那将使这本书的价值更上一层楼。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计简洁大方，标题醒目，让我对其中的内容充满了好奇。我一直认为，电力系统的现代化发展离不开先进的测量和监测技术，而同步相量测量技术（PMU）无疑是其中最重要的一环。我希望这本书能够全面、系统地介绍PMU的技术原理、硬件实现以及软件算法。例如，它如何保证毫秒级的同步精度，如何处理海量数据，以及如何进行数据清洗和分析。同时，我非常期待书中能够详细阐述PMU在电力系统中的多种应用场景。例如，在电网的安全稳定运行方面，PMU如何帮助监测电网的动态行为，预测潜在的失稳风险，并采取相应的控制措施。在故障诊断和定位方面，PMU能否提供更准确、更及时的信息，以缩短故障排除时间。在新能源接入方面，PMU如何帮助我们更好地理解和管理分布式新能源对电网的影响。我希望书中能够提供一些具体的案例分析，例如，某个大型电网在应用PMU后，其运行效率和安全性得到了怎样的提升。如果书中还能涉及到PMU的部署策略、数据共享以及标准化方面的内容，那就更好了，这将为实际工程应用提供宝贵的参考。