柔性交流输电系统

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11.1概论21.2电力电子41.2.1半导体41.2.2功率转换器61.3FACTS设备的结构101.3.1并联型设备101.3.2串联设备131.3.3串并联设备171.3.4背靠背设备21参考文献22第2章多功能单一变换器FACTS在潮流分析中的建模232.1电力系统潮流计算232.1.1潮流方法232.1.2节点的分类232.1.3极坐标系中的牛顿拉夫逊潮流232.2多功能STATCOM的建模242.2.1多控制功能的STATCOM潮流分析模型242.2.2牛顿潮流下的STATCOM的多控制函数模型282.2.3多约束越限的处理302.2.4STATCOM电流幅度控制多重解312.2.5算例分析312.3多控制功能SSSC建模352.3.1多控制功能SSSC模型的潮流分析352.3.2SSSC多控制功能模型在牛顿潮流中的实现372.3.3数值结果392.4SVC和TCSC模型的潮流分析422.4.1在电力系统潮流分析中SVC、STATCOM的表达式422.4.2TCSC表示SSSC潮流分析43参考文献43第3章应用于电力系统潮流分析的组合变换器FACTS模型463.1UPFC的多控制函数建模463.1.1先进的UPFC潮流分析模型463.1.2先进UPFC模型应用于牛顿潮流513.1.3数值算例513.2多函数控制的IPFC和GUPFC建模533.2.1实际约束条件的牛顿潮流中的IPFC建模543.2.2实际约束条件的牛顿潮流中的GUPFC建模563.2.3数值算例583.3基于HVDC的多端子电压源变换器613.3.1MVSCHVD与变换器位于同一变电站的数学建模613.3.2直流网络方程下的广义MVSCHVDC模型653.3.3数值算例673.4潮流分析中小阻抗FACTS问题处理703.4.1电压源变换器FACTS模型的数值不稳定性703.4.2阻抗补偿模型70参考文献71第4章FACTS设备在最优潮流分析中的建模744.1最优潮流分析744.1.1最优潮流简介744.1.2最优潮流技术比较754.1.3OPF模型综述764.2非线性内点最优潮流方法774.2.1功率偏差方程774.2.2输电线路约束774.2.3非线性内点OPF算法784.2.4非线性内点OPF的应用804.2.5非线性内点OPF算法的求解步骤814.3OPF分析中的FACTS建模824.3.1最优电压和潮流控制中的IPFC和GUPFC824.3.2GUPFC的运行和控制约束834.3.3考虑GUPFC的非线性内点OPF算法844.3.4非线性内点OPF中IPFC的建模884.4OPF中多终端VSCHVDC的建模894.4.1最优电压和潮流控制中的多终端VSCHVDC894.4.2MVSCHVDC的运行和控制约束904.4.3非线性内点OPF中的MVSCHVDC建模904.5VSCHVDC与FACTS设备的比较914.5.1UPFC与BTBVSCHVDC的比较924.5.2GUPFC与MVSCHVDC的比较934.6附录含GUPFC非线性内点OPF的导数954.6.1非线性内点OPF的一阶导数954.6.2非线性内点OPF的二阶导数96参考文献99第5章三相潮流和三相OPF分析中的FACTS模型1035.1直角坐标下的牛顿三相潮流法1035.1.1节点分类1045.1.2同步电机的表示1045.1.3直角坐标系下的功率电压不平衡方程1055.1.4直角坐标系下的牛顿方程1065.2极坐标系下的三相牛顿潮流公式1095.2.1发电机的表示1095.2.2极坐标系下的功率和电压不平衡方程1105.2.3极坐标系下的牛顿方程1115.3直角坐标系下SSSC的三相潮流计算模型1115.3.1星/三角联结变压器的三相SSSC模型1125.3.2具有单相独立变压器的单相/三相SSSC模型1165.3.3算例1185.4UPFC模型在极坐标系下的三相牛顿潮流计算1215.4.1三相UPFC的工作原理1215.4.2三相换流变压器模型1215.4.3三相UPFC的潮流约束1235.4.4三相UPFC的对称分量控制模型1255.4.5三相UPFC的一般三相控制模型1275.4.6三相UPFC的混合控制模型1285.4.7算例1295.5极坐标下的三相牛顿OPF1335.6附录Aygi的定义1345.7附录B五节点测试系统135参考文献136第6章含FACTS的静态电力系统电压稳定性分析与控制1386.1静态电力系统电压稳定分析中的连续潮流方法1386.1.1连续潮流方法1386.1.2同步电机运行限制建模1396.1.3连续潮流的求解步骤1406.1.4FACTS控制的连续潮流建模1416.1.5数值结果1416.2静态电压稳定分析的优化方法1446.2.1电压稳定极限测定的优化方法1456.2.2电压安全极限测定的优化方法1456.2.3运行安全极限测定的优化方法1466.2.4潮流不可解的优化方法1466.2.5数值算例1476.3安全约束最优潮流传输能力计算1486.3.1考虑安全约束的统一传输能力计算方法1496.3.2利用非线性内点发求解统一安全约束下的传输能力问题1506.3.3安全约束下传输能力计算步骤1536.3.4数值结果153参考文献155第7章三相不对称电力系统的静态电压稳定1587.1三相不对称电力系统的稳态电压稳定1587.2连续三相潮流方法1587.2.1运行限制的同步电机建模1587.2.2极坐标系中的三相潮流1597.2.3连续三相潮流方法方程1607.2.4连续三相潮流解法1617.2.5连续三相潮流的执行问题1627.2.6数值结果1627.3含FACTS的三相不对称系统的静态稳定1687.3.1STATCOM1687.3.2SSSC1697.3.3UPFC170参考文献170第8章FACTS的阻塞管理和损耗优化1738.1能量市场中快速潮流控制1738.1.1运行策略1738.1.2控制方案1748.2潮流控制器的放置1758.3经济评估方法1778.3.1跨区域阻塞管理的PFC建模1778.3.2跨区域传输容量的测定1818.3.3PFC带来的经济效益评估1818.4潮流控制器的量化效益1838.4.1增加传输容量1838.4.2减小损失1848.5附录187参考文献188柔性交流输电系统：建模与控制(原书第2版)目录ⅩⅦ第9章FACTS的非侵扰性系统控制1899.1要求规范1899.1.1模块化的网络控制器1909.1.2控制器规格1909.2架构1919.2.1常规运行的NISC方法1929.2.2紧急情况下的NISC方法193参考文献194第10章FACTS紧急和稳定控制的自主系统19610.1自主系统结构19610.2自主安全和紧急控制19710.2.1模型和控制结构19710.2.2协调通用规则19710.2.3自主控制系统的综合性20010.3小信号稳定性的自适应控制20410.4验证20510.4.1传输线路故障20610.4.2负荷增加208参考文献209第11章用于FACTS装置协调控制的多代理系统21011.1协调控制面临的挑战21011.2多代理系统的结构21111.2.1通信模型21111.2.2一个PFC的影响域21211.2.3分布式协调控制21411.3验证21711.3.1一条输电线路跳闸21711.3.2负荷增加219参考文献221第12章FACTS的广域控制22212.1广域监控系统22212.2广域监视应用22412.2.1输电走廊电压稳定监视22412.2.2热极限监视22712.2.3振荡稳定监视22812.2.4拓扑检测和状态量计算23012.2.5基于OPF方法的负荷能力计算23212.2.6电压稳定预测23312.3广域控制应用23512.3.1优化设定值的预防性控制23512.3.2远程反馈控制237参考文献243ⅩⅧ第13章含FACTS的电力系统小信号稳定分析建模24413.1小信号建模24413.1.1同步发电机24413.1.2励磁系统24613.1.3原动机和调速器模型24713.1.4负荷模型24813.1.5网络和潮流模型24913.1.6FACTS模型25013.1.7算例系统25213.2特征值分析25413.2.1算例系统的小信号稳定分析结果25413.2.2特征向量、模式形状和参与因子26013.3模态可控性、可观性和留数262参考文献265第14章含FACTS的电力系统稳定线性控制设计与仿真26714.1H∞混合灵敏度模型26714.2含极点定位的广义H∞问题26814.3矩阵不等式方程27014.4矩阵不等式的线性化27114.5算例分析27214.5.1权重选择27214.5.2控制设计27214.5.3性能评估27514.5.4仿真结果27614.6序贯设计的算例分析27814.6.1测试系统27814.6.2控制设计27814.6.3性能评估27914.6.4仿真结果28014.7时延系统的H∞控制28214.8时延系统的Smith预估器28314.9应用统一Smith预估器的问题描述28614.10算例分析28814.10.1控制设计28814.10.2性能评估28914.10.3仿真结果290参考文献293ⅩⅨ第15章使用多操作点的FACTS进行电力系统稳定性控制29515.1简介29515.1.1基于LMI方法的阻尼控制器的设计29515.1.2基于LMI的多模态阻尼控制器设计技术的挑战29615.2考虑多操作点的FACTS稳定控制非线性矩阵不等式29715.3输出反馈控制器的两步设计方法29715.3.1第一步：变量K的确定29715.3.2第二步：变量Ak及Bk的确定29915.4H2及H∞特性的拓展30115.4.1第一步：多目标控制下K的确定30215.4.2第二步：多目标控制的Ak及Bk的确定30215.4.3H∞特性30315.4.4H2特性30415.4.5两步控制设计方法的几点评论30515.5单机无穷大系统的两步控制设计方法30515.5.1单机无穷大系统(SMIB)30515.5.2运用两步法进行基于极点配置的阻尼振荡器的设计30615.5.3MLMI与SLMI的非线性仿真对照实验30815.6多机系统下的两步控制设计方法30915.6.1多机测试系统30915.6.2多机系统下的两步阻尼控制器设计31015.6.3绩效评估31115.6.4非线性模拟31215.7对于多机系统的替代两步控制设计方法31415.7.1SCADA/EMS介绍31415.7.2替代两步阻尼控制器的设计方法31515.7.3算例31515.8总结317参考文献318第16章配电系统回路设备控制320ⅩⅩ16.1配电系统回路设备概述32016.2回路设备本地控制32216.2.1线电压的估算32316.2.2回路潮流控制32316.2.3无功功率控制32316.3近似控制32416.3.1目标函数与最优控制32416.3.2近似最小二乘法32516.4模拟32716.5示范工程33116.5.1场测试系统33116.5.2简单的控制测试33216.5.3测试条件33316.5.4测试结果334参考文献335第17章风力发电系统的电力电子控制33717.1简介33717.2双馈感应发电机风机33817.2.1双馈感应发电机风机建模与控制33817.2.2采用DFIG的WT的模型34117.3采用DFIG的WT的小信号稳定性分析34517.3.1采用DFIG的WT的动态模型34517.3.2采用DFIG的WT的小信号稳定性分析模型34617.3.3采用DFIG的WT的小信号稳定性分析34617.3.4动态模拟34817.4采用DDPMG的WT模型35017.5采用DDPMG的WT小信号稳定性分析35417.5.1小信号稳定性分析模型35417.5.2采用DDPMG的WT小信号稳定性分析35417.5.3动态模拟四机系统35617.6风力发电系统的非线性控制35617.6.1非线性控制35617.6.2采用DFIG的WT的三阶模型35717.6.3非线性控制设计的变速恒频双馈WT35717.6.4动态模拟36017.7使用系统动态等值方法对大型风电场建模36117.7.1一致性组的识别36217.7.2网络简化36217.7.3动态参数的聚合36217.7.4动态模拟36217.8大型风电场通过高压直流输电与电网连接36417.8.1VSC直流输电技术的发展36417.8.2VSC风电场联网的直流输电控制36517.8.3动态模拟366参考文献

本书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。本书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。