模糊数学在电力系统中的应用

模糊数学在电力系统中的应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:第1版 (1999年1月1日)
作者:胡兆光
出品人:
页数:202 页
译者:
出版时间:1999年1月1日
价格:12.0
装帧:平装
isbn号码:9787508300672
丛书系列:
图书标签:
  • 模糊数学
  • 电力系统
  • 应用研究
  • 智能电网
  • 电力分析
  • 不确定性
  • 决策分析
  • 优化算法
  • 控制系统
  • 电力规划
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具体描述

模糊数学自诞生以来,经许多学者及工程技术人员的努力,在理论研究与应用中取得了丰硕的成果。特别是自80年代初模糊数学在国内电力系统中得到应用以来,至今已有许多成果需加以总结推广。本书重点介绍了模糊数学的基本概念、模糊逻辑控制、模糊规划、模糊决策等及其在电力系统中的应用,希望起到抛砖引玉的作用。

书中对模糊数学的理论进行了深入浅出的描述,并尽量将应用实例写得通俗易懂,旨在为电力工业的工程技术人员提供一本参考书。

模糊数学在电力系统中的应用:图书简介 本书聚焦于电力系统这一复杂、动态且充满不确定性的领域,系统性地阐述了如何运用模糊集合理论、模糊逻辑、模糊推理以及模糊决策等核心模糊数学工具,来解决传统确定性方法难以有效处理的各种实际问题。 本书旨在为电力系统研究人员、工程师以及高年级本科生和研究生提供一套严谨而实用的方法论框架,使他们能够更有效地进行系统分析、状态评估、优化调度和故障诊断。 --- 第一部分:基础理论与背景构建 (Foundations and Framework) 本部分为读者建立理解后续复杂应用所需的坚实理论基础。它不仅仅是简单介绍模糊数学的定义,而是将其紧密地嵌入到电力系统的工程背景之中。 第一章:电力系统的本质挑战与信息不确定性 电力系统是一个高度集成化的巨型复杂系统,其运行受到负荷预测的随机性、发电机组运行状态的模糊性、输电线路参数的非精确性以及环境因素的动态变化等多种不确定因素的制约。本章首先梳理了传统概率论和经典集合论在处理诸如“某台机组运行状况良好”或“负荷处于中等偏高水平”这类半定性、半定量信息时的局限性。随后,引入模糊集合理论作为处理这种“界限不清”信息的有效工具,强调其在建模人类专家知识和经验方面的优势。 第二章:模糊集、隶属度函数与模糊运算 本章深入讲解了模糊数学的核心概念。详细阐述了经典集合与模糊集合的区别,重点剖析了隶属度函数(Membership Function)的构建方法,包括三角隶属度函数、梯形隶属度函数以及高斯隶属度函数,并讨论了如何根据电力系统工程师的专业判断来选择和拟合这些函数。此外,细致梳理了模糊集的交、并、补等基本运算,以及它们在描述电力系统元件相互影响时的数学表达。 第三章:模糊逻辑与模糊推理系统(FIS) 模糊逻辑作为模糊数学在控制和决策中的核心体现,是本书的重要组成部分。本章详细介绍了模糊化的过程(Fuzzification)、模糊规则库(Rule Base)的建立,以及如何使用Mamdani型和Takagi-Sugeno(T-S)型推理机制进行模糊推理。特别强调了T-S模型在线性系统近似和自适应控制中的应用潜力,这对于建立基于专家经验的自动控制策略至关重要。 --- 第二部分:模糊数学在电力系统状态评估中的应用 (State Estimation and Evaluation) 本部分将理论工具应用于电力系统运行最关键的环节之一:状态评估,特别是处理传统最小二乘法难以应对的“不良数据”和“测量冗余度不足”问题。 第四章:基于模糊集的电力系统状态辨识 在传统状态估计中,系统状态变量的准确性高度依赖于测量数据的质量。本章提出了一种模糊状态估计(Fuzzy State Estimation, FSE)模型。通过将电压幅值、相角等变量的测量值转化为模糊数,并结合网络拓扑的模糊信息,建立了一种新的加权函数,用以降低“离群点”或“坏数据”对最终估计结果的过度影响。详细推导了模糊残差的概念及其在识别异常传感器读数中的应用步骤。 第五章:输电网络潮流的模糊分析与不确定性量化 潮流计算是系统安全分析的基础。本章不再将潮流变量视为精确数值,而是将其视为模糊区间。利用模糊变换理论,对典型的N-R(牛顿-拉夫森)潮流计算过程进行模糊化处理,推导出在给定输入不确定性下输出潮流变量的模糊区间。这为管理者提供了更现实的“安全裕度”评估,即系统在当前不确定性水平下,潮流变量可能达到的最坏和最好情况。 第六章:基于模糊聚类分析的电网运行模式识别 电力系统的运行状态是多变的,可以划分为不同的稳定或不稳定“模式”。本章引入模糊C均值(FCM)聚类算法。通过将历史运行数据(如潮流、电压、功率等)作为输入,利用模糊隶属度来定义一个数据点属于某个特定运行模式的可能性。这比传统的硬划分聚类更能准确地描述系统状态的平滑过渡特性,辅助进行预警分析。 --- 第三部分:模糊决策与优化调度 (Decision Making and Optimal Scheduling) 本部分专注于如何利用模糊决策方法解决电力系统的优化调度问题,尤其是那些涉及多目标冲突和主观判断的场景。 第七章:模糊多目标优化在机组组合中的应用 机组组合(Unit Commitment, UC)是一个典型的多目标优化问题,涉及运行成本最小化、可靠性最大化和污染物排放最小化之间的权衡。本章详细介绍了模糊线性规划(Fuzzy Linear Programming, FLP)技术。通过将每个目标函数(如成本函数)的“满意度”定义为隶属度函数,将原多目标问题转化为一个求解最大综合隶属度的单目标问题,从而得到一个兼顾经济性与环境效益的“满意解”。 第八章:基于模糊推理的负荷预测与需求侧管理 负荷预测的精度直接影响到系统调度的经济性。本章结合模糊逻辑,构建了一个结合气象因素(温度、湿度)和时间因素(星期几、季节)的混合模糊预测模型。利用IF-THEN规则描述专家对未来负荷变化的直觉判断,并结合时间序列的趋势,实现比纯统计方法更具解释性的短期负荷预测。在需求侧管理中,模糊决策则用于评估用户对电价变化的敏感程度。 第九章:电网故障诊断与快速恢复策略的模糊决策 电力系统故障诊断是判断故障类型、位置和严重性的过程。本章采用基于模糊规则的诊断系统。将故障特征(如电压跌落程度、继电器动作序列)量化为模糊输入,通过预设的故障知识库(如“如果电压跌落剧烈并且多条线路跳闸,则可能是主变压器故障”),系统能快速给出故障类型的概率性判断,并辅助操作员选择最优的隔离与恢复路径。 --- 第四部分:前沿拓展与系统集成 (Advanced Topics and Integration) 本部分探讨模糊数学与其他先进计算方法的结合,以及在电力系统现代革新中的潜在作用。 第十章:模糊集与神经网络的混合模型(ANFIS在电力系统中的应用) 本章重点介绍自适应神经模糊推理系统(ANFIS)。ANFIS结合了神经网络的学习能力和模糊系统的可解释性。具体分析了ANFIS在非线性电力系统建模(如暂态稳定度评估)中的应用,展示了如何让系统通过训练数据自动优化隶属度函数和推理规则,以提升模型的精度和适应性。 第十一章:模糊集理论在智能电网(Smart Grid)中的新兴角色 随着分布式电源(DG)、储能系统(ESS)和柔性负荷的接入,电网的复杂性呈指数级增长。本章探讨了模糊理论在以下领域的应用前景:微电网的孤岛运行切换决策、动态无功功率补偿的模糊控制,以及基于不确定性的网络安全风险评估。强调模糊建模有助于在高度分布式、信息交互复杂的智能电网环境中保持系统的稳定性和鲁棒性。 --- 总结: 本书的结构清晰,从基础理论到具体应用层层递进,每一个章节都紧密围绕电力系统的工程实际问题展开。它强调的不是抽象的数学推导,而是如何将模糊逻辑的“含糊性”转化为解决实际工程中“不确定性”问题的有效工具。阅读本书,工程师和研究人员将获得一套强有力的、可解释的、能够驾驭电力系统复杂不确定性的分析与决策方法。

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读后感

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用户评价

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我必须坦诚,这本书的深度和广度远超出了我最初的预期。我原本期望它能提供一些关于基本概念的入门性讲解,或者侧重于某个特定应用场景的案例分析。然而,作者的视野显然更为宏大,他似乎想构建一个完整的知识谱系。从基础的集合论和隶属函数定义开始,逐步深入到各种推理规则和决策分析模型的构建,其逻辑链条之严密,如同精密的工程蓝图。特别是对于一些高级抽象概念的阐述,作者没有采取简单化的处理,而是坚持用严谨的数学语言进行推导和论证。这种不回避难度的做法,对于真正想在专业领域深耕的读者来说,无疑是宝贵的财富。当然,这也意味着它对读者的预备知识有一定的要求,初次接触相关领域的读者可能需要花费额外的精力去消化前几章的内容,但这换来的将是对整个理论框架的扎实掌握,绝非浅尝辄止的皮毛之见。

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这本书的实用价值体现在其系统性和可操作性上。我特别关注了书中关于模型构建和案例分析的部分,它们并非是那种脱离实际的“空中楼阁”。作者似乎非常注重理论与实际的结合点。例如,在阐述如何利用模糊逻辑处理电网的故障诊断时,他不仅详细描述了如何量化那些难以精确测量的专家经验知识(比如“电压波动较大”、“电流轻微异常”等模糊语言),更提供了一套清晰的步骤指南,指导读者如何将这些定性描述转化为可计算的隶属度函数。这种“授人以渔”的编写思路,极大地增强了这本书的工具属性。它不仅仅是知识的传递,更像是一本高级操作手册,让读者在掌握理论的同时,也能够信心满满地尝试将其应用于解决现实世界中那些充满不确定性的工程问题。这对于实践工作者来说,是极其宝贵的财富。

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这本书的叙事风格非常独特,它不像许多技术手册那样板着脸孔,而是带着一种引导者和启发者的口吻在娓娓道来。尤其是在介绍一些看似晦涩难懂的模糊推理过程时,作者常常会穿插一些形象化的比喻或者类比,帮助读者的大脑建立起与现实世界之间的桥梁。比如在解释“兼容性”这个概念时,他没有直接堆砌定义,而是引入了一个关于“不同品牌电器插头适配性”的生活化场景,一下子就让原本抽象的数学关系变得具体可感。这种“以小见大,化繁为简”的处理手法,极大地降低了理解的门槛,使得读者在不知不觉中,就已经完成了对复杂概念的内化。对于我这种习惯于在实践中理解理论的人来说,这种富有洞察力的讲解方式,比纯粹的公式推导更具吸引力,它让学习过程本身变成了一种探索的乐趣。

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从文献引用和参考文献的质量来看,这本书的学术根基非常扎实,也体现了作者深厚的积累。翻阅到书的后半部分,我注意到作者引用的不仅有几十年前奠基性的经典文献,更有近几年国际顶尖期刊上发表的前沿研究成果。这表明作者的知识体系并非停留在教科书层面,而是紧密追踪着学科发展的脉搏。更重要的是,这些引用并非简单的堆砌,而是有机地融入到论述之中,用以支撑或对比某种理论观点的演进历程。这使得整本书读起来,像是一部浓缩的学术发展史,读者不仅能学到具体的方法,还能理解这些方法是如何在历史长河中被提出、被修正、被完善的。对于希望从事相关领域研究的读者而言,这本书提供了一张极佳的“学术地图”,指明了深入探究的方向和可信赖的理论源头。

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这本书的装帧设计实在令人眼前一亮,那种沉稳的深蓝色调搭配烫金的书名,立刻就给人一种专业且权威的感觉。我原本以为这种偏向理论性的技术书籍在视觉呈现上会比较枯燥,但拿到手才发现,出版社在细节上颇下了一番功夫。内页的纸张质地非常考究,即便是长时间阅读,眼睛也不会感到明显的疲劳。更值得称赞的是,版式设计兼顾了学术的严谨性和读者的友好度。公式的排布错落有致,图表的插入位置和说明文字的对应都处理得非常得当,即便是面对复杂的数学符号和流程图,也能迅速定位关键信息。拿到书后,我并没有急着深入阅读核心内容,只是翻阅了目录和前言,那种对知识体系的梳理和对研究前沿的把握,已经从这份精心的设计中透射出来,让人对后续的深度学习充满了期待。这绝对是一本适合放在书架上,随时可以拿出来翻阅,并且在视觉上也能带来愉悦体验的专业读物。

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