国际电气工程先进技术译丛 柔性交流输电系统 建模与控制 原著第2版

国际电气工程先进技术译丛 柔性交流输电系统 建模与控制 原著第2版
作者：（英）Xiao-PingXhang，（德）ChristianRehtanz，（英）BikashPal 著
出版时间： 2015年版
丛编项： 国际电气工程先进技术译丛
内容简介
　　《国际电气工程先进技术译丛：柔性交流输电系统：建模与控制（原书第2版）》论述了柔性交流输电系统（FACTS）的先进建模、分析和控制技术。这些课题反映了FACTS控制器的最新研究和发展，并提出了FACTS在电力系统中的未来应用。本书包含了电力系统控制的一系列问题：从稳态电压和潮流控制，到电压稳定控制、应用FACTS控制器的小信号稳定控制。本书介绍了最新的FACTS控制器模型，用于电力系统潮流控制、电能质量分析和补偿（IPFC,GUPF,VSC HVDC以及MVSCHVDC等）的建模。内容的选择根据FACTS应用现状以及未来各种可能的实际应用。

《国际电气工程先进技术译丛：柔性交流输电系统：建模与控制（原书第2版）》的协作素材主要来源于作者紧密参与的科研和实际工程项目。本书对于正在从事FACTS建模、仿真和控制工作的电力工程师和学生有很高的参考价值，可广泛应用于解决电力系统运行、设计和控制方面的相关问题。
目录
译者序
原书前言
原书第1版序
原书第2版序
第1章 FACTS——装置与应用
1.1 概论
1.2 电力电子
1.2.1 半导体
1.2.2 功率转换器
1.3 FACTS设备的结构
1.3.1 并联型设备
1.3.2 串联设备
1.3.3 串并联设备
1.3.4 背靠背设备
参考文献

第2章 多功能单一变换器FACTS在潮流分析中的建模
2.1 电力系统潮流计算
2.1.1 潮流方法
2.1.2 节点的分类
2.1.3 极坐标系中的牛顿拉夫逊潮流
2.2 多功能STATCOM的建模
2.2.1 多控制功能的STATCOM潮流分析模型
2.2.2 牛顿潮流下的STATCOM的多控制函数模型
2.2.3 多约束越限的处理
2.2.4 STATCOM电流幅度控制多重解
2.2.5 算例分析
2.3 多控制功能SSSC建模
2.3.1 多控制功能SSSC模型的潮流分析
2.3.2 SSSC多控制功能模型在牛顿潮流中的实现
2.3.3 数值结果
2.4 SVC和TCSC模型的潮流分析
2.4.1 在电力系统潮流分析中SVC、STATCOM的表达式
2.4.2 TCSC表示SSSC潮流分析
参考文献

第3章 应用于电力系统潮流分析的组合变换器FACTS模型
3.1 UPFC的多控制函数建模
3.1.1 先进的UPFC潮流分析模型
3.1.2 先进UPFC模型应用于牛顿潮流
3.1.3 数值算例
3.2 多函数控制的IPFC和GUPFC建模
3.2.1 实际约束条件的牛顿潮流中的IPFC建模
3.2.2 实际约束条件的牛顿潮流中的GUPFC建模
3.2.3 数值算例
3.3 基于HVDC的多端子电压源变换器
3.3.1 MVSCHVD与变换器位于同一变电站的数学建模
3.3.2 直流网络方程下的广义MVSCHVDC模型
3.3.3 数值算例
3.4 潮流分析中小阻抗FACTS问题处理
3.4.1 电压源变换器FACTS模型的数值不稳定性
3.4.2 阻抗补偿模型
参考文献

第4章 FACTS设备在最优潮流分析中的建模
4.1 最优潮流分析
4.1.1 最优潮流简介
4.1.2 最优潮流技术比较
4.1.3 OPF模型综述
4.2 非线性内点最优潮流方法
4.2.1 功率偏差方程
4.2.2 输电线路约束
4.2.3 非线性内点OPF算法
4.2.4 非线性内点OPF的应用
4.2.5 非线性内点OPF算法的求解步骤
4.3 OPF分析中的FACTS建模
4.3.1 最优电压和潮流控制中的IPFC和GUPFC
4.3.2 GUPFC的运行和控制约束
4.3.3 考虑GUPFC的非线性内点OPF算法
4.3.4 非线性内点OPF中IPFC的建模
4.4 OPF中多终端VSCHVDC的建模
4.4.1 最优电压和潮流控制中的多终端VSCHVDC
4.4.2 MVSCHVDC的运行和控制约束
4.4.3 非线性内点OPF中的MVSCHVDC建模
4.5 VSCHVDC与FACTS设备的比较
4.5.1 UPFC与BTBVSCHVDC的比较
4.5.2 GUPFC与MVSCHVDC的比较
4.6 附录含GUPFC非线性内点OPF的导数
4.6.1 非线性内点OPF的一阶导数
4.6.2 非线性内点OPF的二阶导数
参考文献

第5章 三相潮流和三相OPF分析中的FACTS模型
5.1 直角坐标下的牛顿三相潮流法
5.1.1 节点分类
5.1.2 同步电机的表示
5.1.3 直角坐标系下的功率电压不平衡方程
5.1.4 直角坐标系下的牛顿方程
5.2 极坐标系下的三相牛顿潮流公式
5.2.1 发电机的表示
5.2.2 极坐标系下的功率和电压不平衡方程
5.2.3 极坐标系下的牛顿方程
5.3 直角坐标系下SSSC的三相潮流计算模型
5.3.1 星/三角联结变压器的三相SSSC模型
5.3.2 具有单相独立变压器的单相/三相SSSC模型
5.3.3 算例
5.4 UPFC模型在极坐标系下的三相牛顿潮流计算
5.4.1 三相UPFC的工作原理
5.4.2 三相换流变压器模型
5.4.3 三相UPFC的潮流约束
5.4.4 三相UPFC的对称分量控制模型
5.4.5 三相UPFC的一般三相控制模型
5.4.6 三相UPFC的混合控制模型
5.4.7 算例
5.5 极坐标下的三相牛顿OPF
5.6 附录AYgi的定义
5.7 附录B五节点测试系统
参考文献

第6章 含FACTS的静态电力系统电压稳定性分析与控制
6.1 静态电力系统电压稳定分析中的连续潮流方法
6.1.1 连续潮流方法
6.1.2 同步电机运行限制建模
6.1.3 连续潮流的求解步骤
6.1.4 FACTS控制的连续潮流建模
6.1.5 数值结果
6.2 静态电压稳定分析的优化方法
6.2.1 电压稳定极限测定的优化方法
6.2.2 电压安全极限测定的优化方法
6.2.3 运行安全极限测定的优化方法
6.2.4 潮流不可解的优化方法
6.2.5 数值算例
6.3 安全约束最优潮流传输能力计算
6.3.1 考虑安全约束的统一传输能力计算方法
6.3.2 利用非线性内点发求解统一安全约束下的传输能力问题
6.3.3 安全约束下传输能力计算步骤
6.3.4 数值结果
参考文献

第7章 三相不对称电力系统的静态电压稳定
7.1 三相不对称电力系统的稳态电压稳定
7.2 连续三相潮流方法
7.2.1 运行限制的同步电机建模
7.2.2 极坐标系中的三相潮流
7.2.3 连续三相潮流方法方程
7.2.4 连续三相潮流解法
7.2.5 连续三相潮流的执行问题
7.2.6 数值结果
7.3 含FACTS的三相不对称系统的静态稳定
7.3.1 STATCOM
7.3.2 SSSC
7.3.3 UPFC
参考文献

第8章 FACTS的阻塞管理和损耗优化
8.1 能量市场中快速潮流控制
8.1.1 运行策略
8.1.2 控制方案
8.2 潮流控制器的放置
8.3 经济评估方法
8.3.1 跨区域阻塞管理的PFC建模
8.3.2 跨区域传输容量的测定
8.3.3 PFC带来的经济效益评估
8.4 潮流控制器的量化效益
8.4.1 增加传输容量
8.4.2 减小损失
8.5 附录
参考文献

第9章 FACTS的非侵扰性系统控制
9.1 要求规范
9.1.1 模块化的网络控制器
9.1.2 控制器规格
9.2 架构
9.2.1 常规运行的NISC方法
9.2.2 紧急情况下的NISC方法
参考文献

第10章 FACTS紧急和稳定控制的自主系统
10.1 自主系统结构
10.2 自主安全和紧急控制
10.2.1 模型和控制结构
10.2.2 协调通用规则
10.2.3 自主控制系统的综合性
10.3 小信号稳定性的自适应控制
10.4 验证
10.4.1 传输线路故障
10.4.2 负荷增加
参考文献

第11章 用于FACTS装置协调控制的多代理系统
11.1 协调控制面临的挑战
11.2 多代理系统的结构
11.2.1 通信模型
11.2.2 一个PFC的影响域
11.2.3 分布式协调控制
11.3 验证
11.3.1 一条输电线路跳闸
11.3.2 负荷增加
参考文献

第12章 FACTS的广域控制
12.1 广域监控系统
12.2 广域监视应用
12.2.1 输电走廊电压稳定监视
12.2.2 热极限监视
12.2.3 振荡稳定监视
12.2.4 拓扑检测和状态量计算
12.2.5 基于OPF方法的负荷能力计算
12.2.6 电压稳定预测
12.3 广域控制应用
12.3.1 优化设定值的预防性控制
12.3.2 远程反馈控制
参考文献

第13章 含FACTS的电力系统小信号稳定分析建模
13.1 小信号建模
13.1.1 同步发电机
13.1.2 励磁系统
13.1.3 原动机和调速器模型
13.1.4 负荷模型
13.1.5 网络和潮流模型
13.1.6 FACTS模型
13.1.7 算例系统
13.2 特征值分析
13.2.1 算例系统的小信号稳定分析结果
13.2.2 特征向量、模式形状和参与因子
13.3 模态可控性、可观性和留数
参考文献

第14章 含FACTS的电力系统稳定线性控制设计与仿真
14.1 H∞混合灵敏度模型
14.2 含极点定位的广义H∞问题
14.3 矩阵不等式方程
14.4 矩阵不等式的线性化
14.5 算例分析
14.5.1 权重选择
14.5.2 控制设计
14.5.3 性能评估
14.5.4 仿真结果
14.6 序贯设计的算例分析
14.6.1 测试系统
14.6.2 控制设计
14.6.3 性能评估
14.6.4 仿真结果
14.7 时延系统的H∞控制
14.8 时延系统的Smith预估器
14.9 应用统一Smith预估器的问题描述
14.1 0算例分析
14.1 0.1 控制设计
14.1 0.2 性能评估
14.1 0.3 仿真结果
参考文献

第15章 使用多操作点的FACTS进行电力系统稳定性控制
15.1 简介
15.1.1 基于LMI方法的阻尼控制器的设计
15.1.2 基于LMI的多模态阻尼控制器设计技术的挑战
15.2 考虑多操作点的FACTS稳定控制非线性矩阵不等式
15.3 输出反馈控制器的两步设计方法
15.3.1 第一步：变量K的确定
15.3.2 第二步：变量Ak及Bk的确定
15.4 H2及H∞特性的拓展
15.4.1 第一步：多目标控制下K的确定
15.4.2 第二步：多目标控制的Ak及Bk的确定
15.4.3 H∞特性
15.4.4 H2特性
15.4.5 两步控制设计方法的几点评论
15.5 单机无穷大系统的两步控制设计方法
15.5.1 单机无穷大系统(SMIB)
15.5.2 运用两步法进行基于极点配置的阻尼振荡器的设计
15.5.3 MLMI与SLMI的非线性仿真对照实验
15.6 多机系统下的两步控制设计方法
15.6.1 多机测试系统
15.6.2 多机系统下的两步阻尼控制器设计
15.6.3 绩效评估
15.6.4 非线性模拟
15.7 对于多机系统的替代两步控制设计方法
15.7.1 SCADA/EMS介绍
15.7.2 替代两步阻尼控制器的设计方法
15.7.3 算例
15.8 总结
参考文献

第16章 配电系统回路设备控制
16.1 配电系统回路设备概述
16.2 回路设备本地控制
16.2.1 线电压的估算
16.2.2 回路潮流控制
16.2.3 无功功率控制
16.3 近似控制
16.3.1 目标函数与最优控制
16.3.2 近似最小二乘法
16.4 模拟
16.5 示范工程
16.5.1 场测试系统
16.5.2 简单的控制测试
16.5.3 测试条件
16.5.4 测试结果
参考文献

第17章 风力发电系统的电力电子控制
17.1 简介
17.2 双馈感应发电机风机
17.2.1 双馈感应发电机风机建模与控制
17.2.2 采用DFIG的WT的模型
17.3 采用DFIG的WT的小信号稳定性分析
17.3.1 采用DFIG的WT的动态模型
17.3.2 采用DFIG的WT的小信号稳定性分析模型
17.3.3 采用DFIG的WT的小信号稳定性分析
17.3.4 动态模拟
17.4 采用DDPMG的WT模型
17.5 采用DDPMG的WT小信号稳定性分析
17.5.1 小信号稳定性分析模型
17.5.2 采用DDPMG的WT小信号稳定性分析
17.5.3 动态模拟四机系统
17.6 风力发电系统的非线性控制
17.6.1 非线性控制
17.6.2 采用DFIG的WT的三阶模型
17.6.3 非线性控制设计的变速恒频双馈WT
17.6.4 动态模拟
17.7 使用系统动态等值方法对大型风电场建模
17.7.1 一致性组的识别
17.7.2 网络简化
17.7.3 动态参数的聚合
17.7.4 动态模拟
17.8 大型风电场通过高压直流输电与电网连接
17.8.1 VSC直流输电技术的发展
17.8.2 VSC风电场联网的直流输电控制
17.8.3 动态模拟
参考文献