柔性交流輸電系統(tǒng)的原理與應用（第2版）（清華大學電氣工程系列教材）
定 價：48 元
叢書名：清華大學電氣工程系列教材
- 作者：謝小榮，姜齊榮 編著
- 出版時間：2014/8/1
- ISBN：9787302354741
- 出 版 社：清華大學出版社
- 中圖法分類：TM721.2
- 頁碼：367
- 紙張：膠版紙
- 版次：2
- 開本：16開
柔性交流輸電系統(tǒng)（FACTS）技術自20世紀80年代末誕生以來，得到了迅速發(fā)展，成為電力工業(yè)近20年來發(fā)展最快和影響最廣的新興技術領域之一。謝小榮、姜齊榮編著的《柔性交流輸電系統(tǒng)的原理與應用（第2版）》系統(tǒng)地闡述了FACTS的原理與應用，首先介紹FACTS的基本概念、發(fā)展歷史與現(xiàn)狀，及其與高壓直流輸電（HVDC）的關系；然后簡要總結了作為FACTS技術基礎的大功率電力電子技術；繼而逐章論述并聯(lián)型FACTS控制器（如SVC、STATCOM、BESS、SMES等）、串聯(lián)型FACTS控制器（如GCSC、TSSC、TCSC、SSSC等）、復合型FACTS控制器（如TCVR/TCPAR、UPFC、IPFC等）及其他FACTS控制器（如NGHSSR阻尼器、TCBR、SCCL等），重點介紹其基本原理、主電路結構、運行特性、控制方法和應用情況；最后介紹FACTS技術應用于配電網(wǎng)而產(chǎn)生的用戶電力（亦稱DFACTS）技術，重點討論了兩類典型的用戶電力控制器，即有源電力濾波器（APF）和動態(tài)電壓調(diào)節(jié)器（DVR）。
本書可供電氣工程專業(yè)高年級本科生和研究生使用，也可供FACTS領域的廣大科研和工程技術人員參考。
電力輸電系統(tǒng)已進入大系統(tǒng)、超高壓遠距離輸電、跨區(qū)域聯(lián)網(wǎng)的新階段，社會經(jīng)濟的發(fā)展促使現(xiàn)代輸電網(wǎng)的管理和運營模式發(fā)生變革，對其安全、穩(wěn)定、高效、靈活運行控制的要求日益提高，從而急需發(fā)展新的調(diào)節(jié)手段，提高其可控性； 另一方面，控制理論、大功率電力電子、計算機信息處理等技術的蓬勃發(fā)展又為輸電控制手段的改善和升級換代不斷提供新的可能。在這種情形下，美國N. G. Hingorani博士首先較完整地提出了柔性交流輸電系統(tǒng)（flexible AC transmission system，F(xiàn)ACTS）的概念。FACTS自誕生始就受到各國電力科研院所、高等院校、電力公司和制造廠家的重視，得到了廣泛的研究和迅速的推廣應用，成為電力工業(yè)近20年來發(fā)展最快和影響最廣的新興技術領域之一。目前已發(fā)明了近20種FACTS控制器，部分已經(jīng)商業(yè)化并取得良好的成效，成為解決現(xiàn)代電網(wǎng)諸多挑戰(zhàn)的重要手段之一。從長遠來看，F(xiàn)ACTS技術的作用將更為深遠，正如IEEE/PES的“DC與FACTS分委會”所指出的： “FACTS與先進控制中心和整體自動化等技術所帶來的非常長遠的優(yōu)越性已經(jīng)被世人廣泛認可，它們預示著電力傳輸系統(tǒng)一個新時代的到來。”
FACTS的基本內(nèi)涵是： 基于采用現(xiàn)代大功率電力電子技術構成的各種FACTS控制器，結合先進的控制理論和計算機信息處理技術等，實現(xiàn)對交流輸電網(wǎng)運行參數(shù)和變量（如電壓、相角、阻抗、潮流等）更加快速、連續(xù)和頻繁的調(diào)節(jié)，即所謂柔性（或靈活）輸電控制，進而達到提高輸電系統(tǒng)運行效率、穩(wěn)定性和可靠性的目的。因此，F(xiàn)ACTS的基石是大功率電力電子技術，核心是FACTS控制器，關鍵是對輸電網(wǎng)參數(shù)和變量的柔性化控制。FACTS技術通過適當?shù)母脑�，還可應用于配電和用電網(wǎng)絡，以改善電能質(zhì)量和提供用戶定制電力。
筆者長期從事FACTS技術領域的研究工作，曾參與研制了國內(nèi)首臺大容量（20Mvar）STATCOM裝置，2003年開始在清華大學開設研究生課程“柔性輸配電系統(tǒng)（FACTS/DFACTS）的原理及應用”，本書即是在該課程講授過程中逐漸成稿的。
全書共分12章。第1章概述FACTS和定制電力技術，并討論FACTS和HVDC的關系。第2章簡要介紹作為FACTS和定制電力技術基石的電力電子。第3章先概述并聯(lián)無功補償?shù)淖饔�、歷史與現(xiàn)狀以及補償器的分類，然后重點介紹SVC的原理、特性、控制和應用。第4章論述STATCOM的基本原理、數(shù)學建模、特性分析、控制設計及應用情況。第5章對SVC和STATCOM的基本特性進行比較，研究它們的系統(tǒng)級控制策略共性，并討論綜合并聯(lián)補償系統(tǒng)。第6章介紹將STATCOM與蓄電池和超導磁體結合起來構成的電池儲能系統(tǒng)和超導儲能系統(tǒng)。第7章介紹變阻抗型串聯(lián)FACTS控制器，重點討論晶閘管控制串聯(lián)電容補償器（TCSC）的原理、特性、控制和應用。第8章介紹靜止同步串聯(lián)補償器（SSSC）。第9章介紹靜止電壓/相角調(diào)節(jié)器。第10章介紹統(tǒng)一潮流控制器及其他復合補償器。第11章主要介紹電能質(zhì)量和定制有特殊用途的FACTS控制器，即NGH 次同步諧振阻尼器、晶閘管控制的制動電阻和短路電流限制器。第12章概述了電能質(zhì)量和定制電力技術，并重點介紹兩類典型的電能質(zhì)量控制器，即并聯(lián)型有源電力濾波器和串聯(lián)型動態(tài)電壓調(diào)節(jié)器。
本書的第2~7章由謝小榮編寫，第8~12章由姜齊榮編寫，第1章為二人合寫。本書力求體現(xiàn)FACTS領域中研究開發(fā)和工程技術人員的科研成果，它應該屬于在該領域中奮力開拓的國內(nèi)外科技工作者。
在本書編寫過程中，選修編者所開設課程的研究生在文獻檢索、資料匯編和圖文整理等方面給予了大量的幫助，嚴干貴博士閱讀全書并提出了寶貴意見，同時得到了韓英鐸院士、王仲鴻、陳建業(yè)、崔文進、童陸園和劉文華等教授的指導，清華大學電機工程系與柔性輸配電系統(tǒng)研究所也給予了支持，在此一并表示誠摯的感謝。
本書可供高年級本科生和研究生使用，也可供FACTS領域的廣大科研和工程技術人員參考。
由于作者水平有限，書中不妥和錯誤之處懇請廣大讀者批評指正。
作者2014年5月于清華園
第1章 柔性交流輸電系統(tǒng)概述 1.1 現(xiàn)代電力系統(tǒng)概述 1.1.1 輸電技術的發(fā)展歷史 1.1.2 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的主要特點 1.2 輸電網(wǎng)互聯(lián)帶來的挑戰(zhàn) 1.2.1 第1章 柔性交流輸電系統(tǒng)概述 1.1 現(xiàn)代電力系統(tǒng)概述 1.1.1 輸電技術的發(fā)展歷史 1.1.2 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的主要特點 1.2 輸電網(wǎng)互聯(lián)帶來的挑戰(zhàn) 1.2.1 電網(wǎng)互聯(lián)帶來的好處和挑戰(zhàn) 1.2.2 輸電網(wǎng)的潮流控制 1.2.3 提高傳輸容量 1.3 傳統(tǒng)解決方法及其局限性 1.4 新的解決方法——FACTS的誕生 1.4.1 FACTS出現(xiàn)的背景及其必然性 1.4.2 FACTS的歷史、現(xiàn)狀與前景 1.5 FACTS及其控制器概述 1.5.1 FACTS基本概念 1.5.2 FACTS控制器的基本類型 1.5.3 主要FACTS控制器的定義 1.5.4 FACTS的優(yōu)越性 1.6 FACTS與HVDC 1.6.1 HVDC的發(fā)展歷史回顧 1.6.2 HVDC的基本原理及其特點 1.6.3 HVDC的特點和等價距離概念 1.6.4 HVDC的傳統(tǒng)應用領域和FACTS技術的影響 1.6.5 HVDC與FACTS的關系 1.7 電能質(zhì)量與定制電力 1.7.1 電能質(zhì)量問題概述 1.7.2 定制電力及其控制器 參考文獻第2章 電力電子學基礎 2.1 概述 2.2 電力電子器件 2.2.1 發(fā)展歷史與現(xiàn)狀 2.2.2 分類 2.2.3 特性參數(shù) 2.2.4 主要器件簡述 2.2.5 FACTS控制器中的電力電子器件 2.3 電力電子變換器概述 2.3.1 電力電子變換器及其分類 2.3.2 電壓/電流源型變換器的一些基本概念 2.4 電壓源型變換器 2.4.1 基本原理 2.4.2 單相變換器 2.4.3 三相二電平變換器 2.4.4 三相多電平變換器 2.4.5 脈寬調(diào)制技術 2.4.6 多電平變換器和PWM技術在FACTS中的應用 2.4.7 如何增大變換器容量 2.5 電流源型變換器概述 2.6 電壓源型變換器與電流源型變換器的比較與綜合 2.6.1 VSC和CSC的比較 2.6.2 混合變換器概念 2.6.3 阻抗型變換器概念 參考文獻第3章 并聯(lián)補償與靜止無功補償器 3.1 并聯(lián)補償概述 3.2 并聯(lián)補償?shù)淖饔? 3.2.1 輸電系統(tǒng)并聯(lián)補償和動態(tài)性能控制 3.2.2 輸電線路分段和中點并聯(lián)補償 3.2.3 并聯(lián)補償提高系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性 3.2.4 并聯(lián)補償提高輸電系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性 3.2.5 并聯(lián)補償提高輸電系統(tǒng)振蕩穩(wěn)定性 3.2.6 負荷的三相不平衡補償 3.2.7 電力系統(tǒng)諧波的并聯(lián)補償 3.3 電力系統(tǒng)并聯(lián)補償技術的歷史與現(xiàn)狀 3.4 并聯(lián)補償器的種類 3.5 靜止無功補償器 3.5.1 并聯(lián)飽和電抗器 3.5.2 晶閘管控制/投切電抗器 3.5.3 晶閘管控制的高阻抗變壓器 3.5.4 晶閘管投切電容器 3.5.5 組合式SVC概述 3.5.6 固定電容-晶閘管控制電抗型SVC 3.5.7 晶閘管投切電容-晶閘管控制電抗型SVC 3.5.8 機械式投切電容-晶閘管控制電抗型SVC 3.6 SVC的控制策略簡介 3.6.1 面向電力系統(tǒng)的對稱控制策略 3.6.2 面向負荷的控制策略 3.7 SVC的應用概述與工程舉例 3.7.1 SVC應用概述 3.7.2 美國Eddy變電站高壓直流聯(lián)絡線的并聯(lián)無功補償 3.7.3 武鋼硅鋼廠SVC工程 參考文獻第4章 靜止同步補償器STATCOM 4.1 概述 4.2 STATCOM工作原理簡述 4.3 國產(chǎn)±20Mvar STATCOM的建模、分析與控制 4.3.1 ±20Mvar STATCOM簡介 4.3.2 主電路結構 4.3.3 主電路建模 4.3.4 特性分析 4.3.5 控制系統(tǒng) 4.3.6 保護系統(tǒng) 4.3.7 運行與測試 4.4 國內(nèi)外STATCOM應用工程概述及實例 4.4.1 國內(nèi)外STATCOM應用工程概述 4.4.2 日本關西電力系統(tǒng)Inuyama開關站±80Mvar STATCOM 4.4.3 NGC-ALSTOM的±75Mvar鏈式STATCOM 參考文獻第5章 綜合并聯(lián)無功補償系統(tǒng) 5.1 概述 5.2 SVC與STATCOM的基本特性比較 5.2.1 輸出特性比較 5.2.2 響應速度比較 5.2.3 損耗特性比較 5.2.4 有功功率調(diào)節(jié)能力 5.2.5 交流系統(tǒng)不對稱時的運行特性 5.2.6 其他方面的比較 5.3 SVG的系統(tǒng)控制 5.3.1 SVG的一般控制策略 5.3.2 電壓控制策略及其閉環(huán)動態(tài)模型 5.3.3 STATCOM和SVC提高電壓穩(wěn)定性的比較 5.3.4 恒電壓控制模式下STATCOM和SVC對提高傳輸容量的比較 5.3.5 暫態(tài)穩(wěn)定控制 5.3.6 阻尼控制 5.3.7 無功儲備控制 5.3.8 多目標控制策略 5.3.9 SVG控制系統(tǒng)構成 5.4 綜合并聯(lián)無功補償 參考文獻第6章 并聯(lián)儲能系統(tǒng) 6.1 概述 6.2 電池儲能系統(tǒng) 6.2.1 技術特點 6.2.2 基本原理與模型 6.2.3 控制系統(tǒng) 6.2.4 應用情況 6.3 SMES 6.3.1 技術特點 6.3.2 基本結構 6.3.3 運行特性與控制簡述 6.3.4 在電力系統(tǒng)中的應用 6.3.5 國內(nèi)外研究與應用狀況 6.3.6 應用前景展望 參考文獻第7章 變阻抗型串聯(lián)補償器 7.1 電力系統(tǒng)串聯(lián)補償概述 7.1.1 基本概念 7.1.2 串聯(lián)補償?shù)墓ぷ髟? 7.2 串聯(lián)補償?shù)淖饔? 7.2.1 串聯(lián)補償與潮流控制 7.2.2 串聯(lián)補償提高系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性 7.2.3 串聯(lián)補償提高輸電系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性 7.2.4 串聯(lián)補償提高輸電系統(tǒng)振蕩穩(wěn)定性 7.2.5 串聯(lián)補償抑制次同步振蕩 7.3 電力系統(tǒng)串聯(lián)補償技術的歷史與現(xiàn)狀 7.4 可控串聯(lián)補償?shù)姆椒ê痛?lián)補償器的種類 7.5 GTO控制串聯(lián)電容器 7.6 晶閘管投切串聯(lián)電容器 7.7 晶閘管控制串聯(lián)電容器 7.7.1 基本原理 7.7.2 TCSC的電路分析 7.7.3 穩(wěn)態(tài)基波阻抗模型 7.7.4 TCSC的動態(tài)特性 7.7.5 U-I工作區(qū)與損耗特性 7.7.6 諧波特性 7.7.7 同步信號 7.7.8 實用的TCSC電路結構及其參數(shù)選擇 7.8 GCSC,TSSC和TCSC次同步諧振特性 7.9 GCSC,TSSC和TCSC的控制 7.9.1 控制系統(tǒng)概述 7.9.2 GCSC的內(nèi)環(huán)控制原理 7.9.3 TCSC的內(nèi)環(huán)控制原理 7.9.4 TCSC的系統(tǒng)級控制概述 7.10 TCSC的應用工程概述及實例 7.10.1 國內(nèi)外TCSC應用工程概述 7.10.2 中國南方電網(wǎng)平果變電站TCSC工程 參考文獻第8章 靜止同步串聯(lián)補償器 8.1 工作原理 8.2 SSSC裝置對系統(tǒng)功角特性的影響 8.3 SSSC裝置的主電路 8.4 SSSC裝置的控制 8.5 SSSC與TCSC的比較 8.6 混合靜止同步串聯(lián)補償器 參考文獻第9章 靜止電壓/相角調(diào)節(jié)器 9.1 電壓/相角調(diào)節(jié)的作用 9.2 電壓/相角調(diào)節(jié)的方法 9.3 TCVR/TCPAR的工作原理、控制方法 參考文獻第10章 統(tǒng)一潮流控制器及其他復合補償器 10.1 概述 10.2 統(tǒng)一潮流控制器 10.2.1 工作原理 10.2.2 UPFC對輸電系統(tǒng)功率特性的影響 10.2.3 控制方法及其改善電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和傳輸能力的分析 10.2.4 示范工程 10.3 線間潮流控制器 10.4 通用型多功能FACTS控制器 參考文獻第11章 其他FACTS控制器 11.1 晶閘管控制的制動電阻 11.2 短路電流限制器 參考文獻第12章 DFACTS與定制電力技術 12.1 有源電力濾波器 12.1.1 有源濾波器主電路拓撲結構 12.1.2 有源濾波器的控制策略 12.1.3 功率電路的設計 12.1.4 有源濾波器的技術要求 12.1.5 工程實例 12.2 動態(tài)電壓調(diào)節(jié)器 12.2.1 動態(tài)電壓調(diào)節(jié)器的結構分析 12.2.2 動態(tài)電壓調(diào)節(jié)器的控制 12.2.3 DVR設計實例 參考文獻縮略詞表
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