无功补偿理论及其应用

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电力电子新技术系列图书序言

前言

第1章无功补偿的基本概念1

11什么是无功功率1

12为什么要进行无功补偿2

13传输线路的等效模型4

131架空线等效模型参数计算4

132电缆传输线等效模型参数计算11

14无功功率的计算23

141系统分析中的几个概念23

142系统分析的模型等效24

143无功计算的基本方法25

144复杂系统的无功补偿32

15输电网互联的潮流及其稳定性概念34

151电网互联的简化模型35

152传输线的潮流计算36

153稳定性的基本概念38

16常用无功补偿设备40

161固定电容40

162机械旋转类无功补偿40

163静止类无功补偿器44

164复合类无功补偿器47

17晶闸管触发的可靠性48

18无功补偿发展的特点52

181多功能化53

182集成化54

183综合化56

184自愈性56

185智能终端58

186网络化62

187发展趋势67

复习思考题72

第2章并联型无功补偿75

21并联补偿的现状及其说明76

22并联补偿器的基本原理78

221传输线中点的无功补偿79

222线路终端电压的支撑84

223配电线路轻载条件下的无功补偿90

23静止同步补偿器95

231STATCOM简介96

232STATCOM的基本工作原理98

233STATCOM的损耗和谐波104

234基本控制方法106

24磁控电抗器112

241基本概念114

242磁控电抗器的基本原理和结构115

243裂心磁路的磁特性118

244绕组的换流123

245磁阀式电抗器的电磁关系128

246基于神经网络的偏磁特性拟合方法134

247MCR的控制144

25晶闸管控制电抗器与晶闸管投切电抗器146

251晶闸管控制和晶闸管投切电抗器（TCR和TSR）146

252TCR的等效电抗149

253TCR的谐波150

254TCR与MCR的比较156

26晶闸管投切电容160

261晶闸管投切电容的一般发展概况160

262单相TSC的工作特性162

263三相TSC的投切原理167

264TSC的UI特性170

27复合型无功补偿系统171

271固定电容器与MCR或TCR构成的无功补偿器172

272TSC与TCR组成的复合型无功补偿器177

273STATCOM与TSC和TCR构成的无功补偿系统183

274无功补偿器的基本特性185

275混合补偿器的优点186

28静止无功系统187

复习思考题188

第3章串联补偿192

31串联补偿的目的192

311串联电容补偿的概念193

312电压稳定性194

313暂态稳定性的改善195

314功率振荡的阻尼196

315次同步振荡的阻尼198

316串联补偿的功能及要求198

317可控串联补偿的实现方法199

32可变阻抗型串联补偿器200

321门极关断晶闸管控制的串联电容200

322晶闸管投切串联电容207

323晶闸管控制串联电容209

324次同步特性217

325GCSC、TSSC和TCSC的基本运行控制220

33开关型变流器构成的串联补偿器223

331静止同步串联补偿器224

332SSSC的传输特性225

333控制范围与额定容量228

334提供有功补偿的能力229

335次同步谐振的消除233

336SSSC的内部控制235

34串联无功补偿器的外环控制系统238

35SSSC的性能和特征归纳240

复习思考题241

第4章电力滤波器及其无功补偿248

41谐波及其衡量标准248

411什么是谐波248

412谐波限制及其相关标准251

413相关的基本概念254

42抑制谐波的基本原理260

421滤波器的分类260

422电力滤波器的基本概念261

423电力滤波器的控制策略262

43无源滤波器及其无功补偿266

431无源滤波器的设计266

432无源滤波器的无功补偿267

44并联型电力有源滤波器269

441实现并联有源滤波的机理270

442控制原理271

443APF仿真的数值计算276

444动态特性的改善281

45串联型电力有源滤波器286

451串联滤波的基本概念286

452串联滤波的基本原理289

46并联混合型滤波器290

461SHF的一般设计方法290

462控制系统的描述292

463性能优化的进一步考虑296

47谐波损耗297

471谐波损耗的计算297

472附加谐波损耗304

复习思考题309

第5章不对称系统的平衡补偿312

51不对称系统的一般概念312

52不对称系统的电抗型平衡补偿模型318

521三相四线制的不对称平衡补偿319

522三相三线制不对称系统的平衡补偿325

523平衡补偿的一般性模型335

524平衡补偿的数值逼近计算法341

525平衡补偿控制的PQ计算模型348

526平衡补偿控制系统349

53串联型平衡补偿352

54不对称系统的UPFC平衡补偿356

541UPFC实现平衡补偿的原理357

542变流器的交直流运行特性359

543基于完整的UPFC平衡补偿控制367

55不对称系统的附加损耗369

551不对称系统附加损耗的相关概念369

552附加损耗计算371

553应用举例372

复习思考题373

第6章变压器的调压与相移375

61静止电压、相角调节器的作用376

611电压和相角调节器的相关概念376

612相角调节器对潮流控制的影响378

613有功和无功环路潮流的控制381

614利用相角调节器改善暂态稳定性383

615相角调节器对功率振荡的阻尼384

616相角调节器的功能要求385

62晶闸管控制的电压和相角调节器385

621连续型可控晶闸管控制的抽头调节器388

622离散电压等级的晶闸管抽头调节器394

623晶闸管抽头调节器中开关阀额定值的考虑396

63开关型电压和相角调节器397

64混合型相角调节器399

复习思考题400

第7章区域电网的无功补偿404

71电网互联的无功补偿404

711区域无功补偿的特点404

712无功补偿与区域电网控制之间的相关概念406

713区域电网的基本控制目标409

714区域无功补偿的发展趋势411

72VQC的基本理论414

721电网的潮流计算414

722电压稳定性417

723区域无功优化的约束条件419

724辐射网络补偿特性420

73VQC的控制策略422

731VQC的一般控制方法422

732九区图控制425

733改进的九区图控制428

734VQC的控制目标433

735综合设计的基本原则434

74基于模糊控制的变电站电压无功综合控制439

741模糊控制系统概述439

742变电站电压无功综合控制策略441

743基于模糊控制的电压无功综合控制443

75自动电压控制系统445

751AVC的基本架构446

752AVC的控制模式447

753三级控制策略447

754全网电力系统控制的发展449

复习思考题449

参考文献452

作者简介

无功补偿是提高输、配电系统电能质量的有效途径，庞大的电力系统可借助远程通信方式实现工业园区、枢纽变电站、地区，乃至全省的无功优化调度和控制。本着通俗易懂、循序渐进的原则，《无功补偿理论及其应用》除了介绍常规的并联型和串联型无功补偿的理论和控制外，还详细阐述了怎样通过无功补偿对三相不对称系统实现平衡补偿的理论和方法；推导并分析了各类电力滤波器的基本计算公式，以及实现滤波的控制。利用有载调压对无功的影响，书中专门介绍了变压器有载调压中的电压调节器和相位调节器、自动电压控制（AVC）系统，以及电压无功控制（VQC）等。考虑到磁控电抗器（MCR）和静止同步补偿器也逐渐融入到无功补偿的行列之中，并逐渐成为高电压等级无功补偿的重要形式，本书对它们的构成、实现原理，以及有关特性也进行了详细分析和计算说明。此外，书中还介绍了RTU、DTU、FTU、TTU等智能终端的概念及其在远程无功补偿控制中的作用。《无功补偿理论及其应用》特别注重应用算例与有关概念的有效联系，文字精炼、物理概念清晰、理论推导严密、前后逻辑对应，这几点始终贯穿于本书的所有章节。《无功补偿理论及其应用》可作为电气工程类各专业工程技术人员和研究人员的参考书，对具体从事无功补偿的设计人员和电力系统的从业人员也有很高的参考价值，同时也能作为高年级本科生、研究生和电气工程专业教师的基础用书。

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