描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 精装是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787030792488
内容简介
分频输电是一种兼顾输送容量与工程经济性的新型输电方式，具有汇集范围广、控制灵活、易于组网与可远距离送出等诸多优势，适用于弱电网广域新能源送出等场景。《分频输电系统》系统地介绍了王锡凡院士团队在分频输电系统理论与应用方面的研究成果。《分频输电系统》共8章，内容包括分频输电系统的研究背景、基本原理、动态模拟实验、关键设备、运行分析及控制，以及分频输电技术的应用与研究展望。《分频输电系统》内容深入浅出、循序渐进，可使读者建立对分频输电系统的清晰认知，掌握系统运行与控制的基本思想，激发创新思维。
目 录
目录
序
前言
英文缩略语简列
第1章 绪论 1
1.1 交、直流输电系统的诞生与发展 1
1.1.1 灵活交流输电系统 4
1.1.2 紧凑型交流输电方式 4
1.1.3 直流输电系统 5
1.2 分频输电系统的研究历程 6
1.2.1 分频输电系统的提出与发展 6
1.2.2 国内外研究现状 9
1.3 分频输电系统的应用前景 12
参考文献 14
第2章 分频输电系统的基本原理 16
2.1 交流输电架空线路的功率传输特性 16
2.1.1 交流远距离输电线路基本方程 16
2.1.2 输送功率与电气距离的关系 18
2.1.3 补偿容量的确定及与频率的关系 20
2.2 交流输电电缆线路的功率传输特性 21
2.2.1 海缆的输送能力 21
2.2.2 电缆的有效输送容量 22
2.3 分频输电系统的优化规划模型 25
2.3.1 规划模型目标函数 25
2.3.2 规划模型约束条件 26
2.3.3 某海上风电分频并网规划算例分析 30
参考文献 33
第3章 分频输电系统的动态模拟实验 35
3.1 分频输电系统动态模拟实验系统的构成 35
3.1.1 实验系统的构成及模拟比例 35
3.1.2 分频发电机组 36
3.1.3 分频升压变压器 38
3.1.4 模拟输电线路 38
3.1.5 其他元件 40
3.2 基于三倍频变压器的分频输电系统实验 40
3.2.1 三倍频变压器基本原理 40
3.2.2 三相三倍频变压器的结构设计 40
3.2.3 三相三倍频变压器的参数设计 43
3.2.4 有限元仿真及动态模拟实验验证 44
3.3 基于周波变换器的分频输电系统实验 49
3.3.1 周波变换器的主电路参数计算与设备选型 49
3.3.2 控制系统设计 52
3.3.3 动态模拟实验验证 53
3.4 基于M3C的分频输电系统实验 56
3.4.1 M3C的主电路参数计算与设备选型 56
3.4.2 实验平台控制系统设计 59
3.4.3 动态模拟实验验证 59
3.5 新能源分频发电与送出系统 64
3.5.1 中国电科院张北试验基地实证平台简介 64
3.5.2 M3C功能验证 65
3.5.3 中国电科院张北试验基地实验验证 67
参考文献 69
第4章 分频输电系统的关键设备 71
4.1 分频输电系统的电源 71
4.1.1 常规能源远距离外送场景下的同步发电机 71
4.1.2 大规模新能源外送场景下的旋转电机与机端换流器 73
4.2 分频输电系统的变频装置 75
4.2.1 铁磁型变频装置 75
4.2.2 电力电子型变频装置 85
4.3 其他分频设备 100
4.3.1 分频断路器 100
4.3.2 分频变压器 103
4.4 主要电气设备的频率特性分析 106
4.4.1 分频断路器 106
4.4.2 分频变压器 113
4.4.3 长距离海底电缆 117
参考文献 134
第5章 分频输电系统运行分析 138
5.1 含分频输电系统的电力系统潮流计算 138
5.1.1 分频输电系统周波变换器稳态模型 138
5.1.2 含分频输电系统的电力系统潮流计算方法 145
5.1.3 算例分析 154
5.2 含分频输电系统的电力系统暂态稳定计算 165
5.2.1 分频输电系统周波变换器暂态模型 165
5.2.2 含分频输电系统的电力系统暂态稳定计算方法 168
5.2.3 算例分析 172
5.3 含分频输电系统的电力系统小干扰稳定计算 176
5.3.1 分频输电系统 M3C 小信号模型 176
5.3.2 含分频输电系统的电力系统小干扰稳定性分析 179
5.3.3 基于粒子群算法的参数优化策略 185
5.3.4 算例分析 186
参考文献 191
第6章 分频输电系统的控制 192
6.1 基于 M3
C 的分频输电系统控制策略 192
6.1.1 基于双 dq 坐标变换的数学模型 192
6.1.2 M3C 的控制策略设计 194
6.1.3 故障穿越控制技术 206
6.1.4 仿真验证 220
6.2 分频输电系统参与电网的频率控制 226
6.2.1 向电网提供惯性支撑 227
6.2.2 参与电网的频率调整 231
6.2.3 仿真验证 237
6.3 分频输电系统参与电网的电压控制 240
6.3.1 无功电压下垂特性 240
6.3.2 电压控制 242
6.3.3 仿真验证 246
6.4 多端分频输电系统 248
6.4.1 多端分频输电系统的拓扑结构 249
6.4.2 多端分频输电系统的控制策略 250
6.4.3 仿真验证 255
参考文献 259
第7章 分频输电技术的应用 261
7.1 海上风电场送出系统 261
7.1.1 海上分频输电系统概述 263
7.1.2 可行性分析 263
7.2 陆上可再生水/风/光电场送出系统 268
7.2.1 水电分频送出系统 269
7.2.2 陆上风电分频送出系统 272
7.3 工频线路降频增容改造系统 275
7.3.1 分频扩容输电系统 276
7.3.2 海岛分频互联系统 280
参考文献 284
第8章 研究展望 286
8.1 分频输电的深化研究 287
8.1.1 分频输电系统的频率优选确定 287
8.1.2 分频电源的研制 288
8.1.3 分频输电系统设备的研制 289
8.1.4 分频输电系统的运行与控制问题 290
8.2 多端分频输电与组网 291
8.3 多频率电力系统展望 293
参考文献 295
序
前言
英文缩略语简列
第1章 绪论 1
1.1 交、直流输电系统的诞生与发展 1
1.1.1 灵活交流输电系统 4
1.1.2 紧凑型交流输电方式 4
1.1.3 直流输电系统 5
1.2 分频输电系统的研究历程 6
1.2.1 分频输电系统的提出与发展 6
1.2.2 国内外研究现状 9
1.3 分频输电系统的应用前景 12
参考文献 14
第2章 分频输电系统的基本原理 16
2.1 交流输电架空线路的功率传输特性 16
2.1.1 交流远距离输电线路基本方程 16
2.1.2 输送功率与电气距离的关系 18
2.1.3 补偿容量的确定及与频率的关系 20
2.2 交流输电电缆线路的功率传输特性 21
2.2.1 海缆的输送能力 21
2.2.2 电缆的有效输送容量 22
2.3 分频输电系统的优化规划模型 25
2.3.1 规划模型目标函数 25
2.3.2 规划模型约束条件 26
2.3.3 某海上风电分频并网规划算例分析 30
参考文献 33
第3章 分频输电系统的动态模拟实验 35
3.1 分频输电系统动态模拟实验系统的构成 35
3.1.1 实验系统的构成及模拟比例 35
3.1.2 分频发电机组 36
3.1.3 分频升压变压器 38
3.1.4 模拟输电线路 38
3.1.5 其他元件 40
3.2 基于三倍频变压器的分频输电系统实验 40
3.2.1 三倍频变压器基本原理 40
3.2.2 三相三倍频变压器的结构设计 40
3.2.3 三相三倍频变压器的参数设计 43
3.2.4 有限元仿真及动态模拟实验验证 44
3.3 基于周波变换器的分频输电系统实验 49
3.3.1 周波变换器的主电路参数计算与设备选型 49
3.3.2 控制系统设计 52
3.3.3 动态模拟实验验证 53
3.4 基于M3C的分频输电系统实验 56
3.4.1 M3C的主电路参数计算与设备选型 56
3.4.2 实验平台控制系统设计 59
3.4.3 动态模拟实验验证 59
3.5 新能源分频发电与送出系统 64
3.5.1 中国电科院张北试验基地实证平台简介 64
3.5.2 M3C功能验证 65
3.5.3 中国电科院张北试验基地实验验证 67
参考文献 69
第4章 分频输电系统的关键设备 71
4.1 分频输电系统的电源 71
4.1.1 常规能源远距离外送场景下的同步发电机 71
4.1.2 大规模新能源外送场景下的旋转电机与机端换流器 73
4.2 分频输电系统的变频装置 75
4.2.1 铁磁型变频装置 75
4.2.2 电力电子型变频装置 85
4.3 其他分频设备 100
4.3.1 分频断路器 100
4.3.2 分频变压器 103
4.4 主要电气设备的频率特性分析 106
4.4.1 分频断路器 106
4.4.2 分频变压器 113
4.4.3 长距离海底电缆 117
参考文献 134
第5章 分频输电系统运行分析 138
5.1 含分频输电系统的电力系统潮流计算 138
5.1.1 分频输电系统周波变换器稳态模型 138
5.1.2 含分频输电系统的电力系统潮流计算方法 145
5.1.3 算例分析 154
5.2 含分频输电系统的电力系统暂态稳定计算 165
5.2.1 分频输电系统周波变换器暂态模型 165
5.2.2 含分频输电系统的电力系统暂态稳定计算方法 168
5.2.3 算例分析 172
5.3 含分频输电系统的电力系统小干扰稳定计算 176
5.3.1 分频输电系统 M3C 小信号模型 176
5.3.2 含分频输电系统的电力系统小干扰稳定性分析 179
5.3.3 基于粒子群算法的参数优化策略 185
5.3.4 算例分析 186
参考文献 191
第6章 分频输电系统的控制 192
6.1 基于 M3
C 的分频输电系统控制策略 192
6.1.1 基于双 dq 坐标变换的数学模型 192
6.1.2 M3C 的控制策略设计 194
6.1.3 故障穿越控制技术 206
6.1.4 仿真验证 220
6.2 分频输电系统参与电网的频率控制 226
6.2.1 向电网提供惯性支撑 227
6.2.2 参与电网的频率调整 231
6.2.3 仿真验证 237
6.3 分频输电系统参与电网的电压控制 240
6.3.1 无功电压下垂特性 240
6.3.2 电压控制 242
6.3.3 仿真验证 246
6.4 多端分频输电系统 248
6.4.1 多端分频输电系统的拓扑结构 249
6.4.2 多端分频输电系统的控制策略 250
6.4.3 仿真验证 255
参考文献 259
第7章 分频输电技术的应用 261
7.1 海上风电场送出系统 261
7.1.1 海上分频输电系统概述 263
7.1.2 可行性分析 263
7.2 陆上可再生水/风/光电场送出系统 268
7.2.1 水电分频送出系统 269
7.2.2 陆上风电分频送出系统 272
7.3 工频线路降频增容改造系统 275
7.3.1 分频扩容输电系统 276
7.3.2 海岛分频互联系统 280
参考文献 284
第8章 研究展望 286
8.1 分频输电的深化研究 287
8.1.1 分频输电系统的频率优选确定 287
8.1.2 分频电源的研制 288
8.1.3 分频输电系统设备的研制 289
8.1.4 分频输电系统的运行与控制问题 290
8.2 多端分频输电与组网 291
8.3 多频率电力系统展望 293
参考文献 295
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