电力系统基础

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isbn号码:9787508302881
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  • 电力系统
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具体描述

《高压直流输电技术》 内容简介: 本书全面深入地探讨了高压直流(HVDC)输电技术的原理、设计、运行与控制。作为现代电力系统中一种高效、可靠的远距离输电方式,HVDC技术在优化电网结构、解决跨区域电力传输瓶颈、提升系统稳定性方面扮演着至关重要的角色。本书旨在为电力工程领域的专业人士、研究人员以及相关专业的高年级学生提供一份详实的技术参考。 第一部分:高压直流输电基础理论 本部分首先回顾了直流输电的历史沿革与发展趋势,阐述了其相较于交流输电的核心优势,包括无电容效应、无同步问题、传输容量大、损耗低以及对电网动态稳定性的积极影响。在此基础上,详细介绍了直流输电的基本电路模型,包括单相桥式、多脉波整流和逆变电路的工作原理,以及它们在实际工程中的应用。重点解析了晶闸管(Thyristor)和电压源换流阀(VSC)这两种核心换流技术,深入剖析了它们的结构、工作特性、优缺点以及发展历程。 第二部分:整流与逆变器设计 本部分聚焦于HVDC系统的核心部件——换流器的设计与分析。针对晶闸管换流器(LCC-HVDC),详细阐述了多脉波换流器的组合方式、控制策略(如移相控制)及其对输出直流电压和纹波的影响。深入探讨了换流器控制中的导通角、关断角等关键参数的选取原则。对于电压源换流器(VSC-HVDC),则重点介绍了其核心技术——电力电子器件(如IGBT、GTO)的应用,以及PWM(脉冲宽度调制)技术在实现高效换流和电压控制中的作用。本书还详细讲解了换流器的滤波设计,包括直流滤波器、交流滤波器和无功补偿装置的原理、设计计算和设备选型,以有效抑制谐波,改善功率因数。 第三部分:HVDC系统的运行与控制 本部分深入探讨了HVDC系统的运行机制与先进控制策略。详细介绍了LCC-HVDC系统的功率控制、电压控制、频率控制以及频率控制与电网频率保持同步的原理。重点讲解了直流输电控制系统(DCC)的功能,包括稳态控制、瞬态响应和故障保护。对于VSC-HVDC,则着重阐述了其在电网支撑方面的强大能力,包括电压和频率的独立控制、有功功率和无功功率的解耦控制、以及在弱电网或孤立电网中的应用。书中还介绍了HVDC系统在系统故障时的保护策略,包括过电流保护、直流线路接地保护、换流器保护等,并探讨了直流断路器的发展与应用。 第四部分:HVDC系统的仿真与实际应用 本部分介绍了HVDC系统的仿真方法与实际工程案例。详细阐述了使用PSCAD/EMTDC、MATLAB/Simulink等专业软件对HVDC系统进行建模与仿真的技术要点,包括系统参数设置、仿真模型构建和仿真结果分析。通过丰富的实际工程案例,如±800kV云南-广东特高压直流输电工程、±500kV巴西-阿根廷直流输电工程等,生动地展示了HVDC技术在提高输电能力、优化电网结构、促进可再生能源接入等方面的巨大作用。这些案例涵盖了不同类型的HVDC系统(如LCC-HVDC、VSC-HVDC)在实际运行中的挑战与解决方案。 第五部分:HVDC技术发展前沿 本部分展望了HVDC技术未来的发展方向,包括多端直流输电、柔性直流输电(LCC-HVDC与VSC-HVDC的混合应用)、直流微电网、以及超高压直流输电(UHVDC)等新兴技术。探讨了高功率电力电子器件(如SiC、GaN)在提升换流器性能方面的潜力,以及智能控制技术在HVDC系统优化运行中的应用。 本书内容翔实,理论分析严谨,结合了大量工程实践和最新研究成果,是从事高压直流输电研究、设计、运行和维护的工程技术人员的宝贵参考资料,对于相关专业学生理解和掌握HVDC技术也具有重要的指导意义。

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读后感

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用户评价

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这本《电力系统基础》真是让人耳目一新,尤其是它对经典理论的深入剖析,简直是为我们这些在电力领域摸爬滚打多年的工程师量身定做的。我记得我刚接触电力系统的时候,那些复杂的潮流计算和暂态分析总是让我头疼不已,感觉像是在迷宫里绕圈子。然而,这本书的讲解方式却非常系统化,它没有急于抛出复杂的数学公式,而是从最基本的物理原理和电气特性入手,层层递进。比如,在阐述无功功率与电压稳定性的关系时,作者用了大量的篇幅来解释其背后的机理,而不是简单地给出结论。书中的图示和案例分析也非常到位,很多教科书上一带而过的概念,在这里都被掰开了揉碎了讲清楚。特别是关于电力系统暂态稳定性的章节,作者结合实际电网运行中的故障案例,生动地展示了理论如何指导实践,让人在理解知识点的同时,也能感受到电力系统的复杂性和严谨性。读完这本书,感觉自己对电力系统的整体架构和运行逻辑有了更清晰的认识,不再是零散的知识点堆砌,而是一个完整的、有机的体系。

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作为一名长期从事电力设备维护工作的技术人员,我更看重的是理论知识与实际操作的紧密结合。《电力系统基础》在这方面的表现,可以说是超出预期。虽然它本质上是一本偏向理论分析的书籍,但书中穿插的许多“工程实例与注意事项”的小栏目,却极大地提升了它的实用价值。这些小节往往会指出某个理论模型在实际工程中可能存在的偏差,或者提醒我们在操作中需要注意哪些关键参数的量级。比如,在讨论电压控制时,书中特别提到了不同类型电压互投装置的响应速度差异对系统暂态过程的影响,这正是我们在日常检修和运行调度中需要时刻关注的问题。这本书让我明白了,那些课本上的完美模型背后,是无数复杂的设备特性和运行限制在起作用。它不仅教会了我“应该怎么做”,更教会了我“为什么不能那样做”。这种从实践中提炼理论、再用理论指导实践的闭环思维,是这本书最宝贵的财富之一。

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说实话,我是一个对传统教材抱有偏见的读者,总觉得那些老掉牙的例子和过时的技术描述让人提不起兴趣。但《电力系统基础》在保持严谨性的同时,成功地融入了许多现代电力系统的新视角。这本书最大的亮点之一,就是它对电力市场化改革背景下的系统运行约束考虑得非常周全。它没有停留在传统的“发电、输电、配电”的线性思维上,而是开始探讨如何在高渗透率新能源接入的背景下,维持系统的惯量支撑和动态平衡。书中的章节对柔性直流输电(HVDC)在系统稳定中的作用进行了深入探讨,这一点在国内的教材中是比较少见的。作者的分析不仅限于理论计算,还结合了仿真工具的输出结果,这种“理论+仿真”的结合方式,极大地提升了阅读体验。对于我们这些希望紧跟行业前沿的研究人员来说,这本书无疑提供了一个很好的参考框架,它不只是教你“怎么算”,更启发你思考“为什么这样算”,以及“在新的技术环境下,我们应该如何调整思路”。

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这本书的排版和语言风格给我留下了非常深刻的印象。不同于那种板着脸孔、堆砌术语的学术著作,《电力系统基础》的文字流畅自然,逻辑性极强,读起来有一种行云流水般的顺畅感。作者在处理那些抽象的电力系统概念时,总能找到非常贴切的比喻或类比,使得初学者也能快速抓住要点。例如,在解释等面积定则时,书中那段关于“能量平衡的物理意义”的描述,简直是点睛之笔,让我瞬间打通了困扰已久的认知壁垒。此外,书中的插图设计也十分精良,清晰的拓扑结构图、简洁的运行曲线图,都极大地辅助了文字的表达。很多时候,我只需要看一张图,就能理解复杂的数学推导过程。这种对细节的关注,体现了作者对读者学习体验的尊重。可以说,这本书在知识的深度和可读性之间找到了一个绝佳的平衡点,让枯燥的电力工程知识焕发出了新的活力。

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我购买这本书主要是冲着它在高级分析方法上的突破性。我特别关注电力系统分析的数值方法部分,因为在处理超大型互联系统的潮流计算和最优潮流问题时,传统方法的收敛性和效率常常成为瓶颈。这本书在算法层面探讨得非常深入,特别是对牛顿拉夫逊法在处理强非线性问题时的局限性,以及如何通过改进的迭代策略来提高鲁棒性,进行了详尽的论述。它不仅仅是介绍算法本身,更重要的是,它解释了这些算法背后的数学假设和在实际电网中的适用边界。比如,它对比了集中式优化与分布式优化在应对大规模分布式能源接入时的优劣势。这种前瞻性和批判性的分析视角,使得这本书超越了一般的入门教材,更像是一本面向高级工程师和研究生的专业参考书。对我个人而言,它为我最近负责的一个区域电网的稳定性提升项目提供了重要的理论支撑和新的算法思路。

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