本書主要內(nèi)容包括同步發(fā)電機自動并列、勵磁自動控制系統(tǒng),電力系統(tǒng)頻率及有功功率的自動調(diào)節(jié),電力系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)和無功功率控制技術(shù),電力系統(tǒng)調(diào)度自動化、供配電自動化和安全自動裝置。本書在內(nèi)容上重視基本概念、原理的講解,并附部分仿真實驗和思考題,以幫助學(xué)生加深對知識點的理解。本書可作為高等院校電氣工程及其自動化專業(yè)及相關(guān)專業(yè)的本科教材,也可作為成人(函授)高等教育的參考教材。
本書是“十三五”國家重點出版物出版規(guī)劃項目卓越工程能力培養(yǎng)與工程教育專業(yè)認證系列規(guī)劃教材(電氣工程及其自動化、自動化專業(yè))。本書在內(nèi)容上重視基本概念、原理的講解,并附部分仿真實驗和思考題,以幫助學(xué)生加深對知識點的理解。
工程教育在我國高等教育中占有重要地位,高素質(zhì)工程科技人才是支撐產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、實施國家重大發(fā)展戰(zhàn)略的重要保障。當(dāng)前,世界范圍內(nèi)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革加速進行,以新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè)、新模式為特點的新經(jīng)濟蓬勃發(fā)展,迫切需要培養(yǎng)、造就一大批多樣化、創(chuàng)新型卓越工程科技人才。目前,我國高等工程教育規(guī)模世界第一。我國工科本科在校生約占我國本科在校生總數(shù)的1/3,近年來我國每年工科本科畢業(yè)生約占世界總數(shù)的1/3以上。如何保證和提高高等工程教育質(zhì)量,如何適應(yīng)國家戰(zhàn)略需求和企業(yè)需要,一直受到教育界、工程界和社會各方面的關(guān)注。多年以來,我國一直致力于提高高等教育的質(zhì)量,組織并實施了多項重大工程,包括卓越工程師教育培養(yǎng)計劃(以下簡稱卓越計劃)、工程教育專業(yè)認證和新工科建設(shè)等。
卓越計劃的主要任務(wù)是探索建立高校與行業(yè)企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)人才的新機制,創(chuàng)新工程教育人才培養(yǎng)模式,建設(shè)高水平工程教育教師隊伍,擴大工程教育的對外開放。計劃實施以來,各相關(guān)部門建立了協(xié)同育人機制。卓越計劃要求試點專業(yè)要大力改革課程體系和教學(xué)形式,依據(jù)卓越計劃培養(yǎng)標準,遵循工程的集成與創(chuàng)新特征,以強化工程實踐能力、工程設(shè)計能力與工程創(chuàng)新能力為核心,重構(gòu)課程體系和教學(xué)內(nèi)容;加強跨專業(yè)、跨學(xué)科的復(fù)合型人才培養(yǎng);著力推動基于問題的學(xué)習(xí)、基于項目的學(xué)習(xí)、基于案例的學(xué)習(xí)等多種研究性學(xué)習(xí)方法,加強學(xué)生創(chuàng)新能力訓(xùn)練,“真刀真槍”做畢業(yè)設(shè)計。卓越計劃實施以來,培養(yǎng)了一批獲得行業(yè)認可、具備很好的國際視野和創(chuàng)新能力、適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展需要的各類型高質(zhì)量人才,教育培養(yǎng)模式改革創(chuàng)新取得突破,教師隊伍建設(shè)初見成效,為卓越計劃的后續(xù)實施和最終目標的達成奠定了堅實基礎(chǔ)。各高校以卓越計劃為突破口,逐漸形成各具特色的人才培養(yǎng)模式。
2016 年6 月2 日,我國正式成為工程教育“華盛頓協(xié)議”第18個成員,標志著我國工程教育真正融入世界工程教育,人才培養(yǎng)質(zhì)量開始與其他成員達到了實質(zhì)等效,同時,也為以后我國參加國際工程師認證奠定了基礎(chǔ),為我國工程師走向世界創(chuàng)造了條件。專業(yè)認證把以學(xué)生為中心、以產(chǎn)出為導(dǎo)向和持續(xù)改進作為三大基本理念,與傳統(tǒng)的內(nèi)容驅(qū)動、重視投入的教育形成了鮮明對比,是一種教育范式的革新。通過專業(yè)認證,把先進的教育理念引入了我國工程教育,有力地推動了我國工程教育專業(yè)教學(xué)改革,逐步引導(dǎo)我國高等工程教育實現(xiàn)從課程導(dǎo)向向產(chǎn)出導(dǎo)向轉(zhuǎn)變、從以教師為中心向以學(xué)生為中心轉(zhuǎn)變、從質(zhì)量監(jiān)控向持續(xù)改進轉(zhuǎn)變。
在實施卓越計劃和開展工程教育專業(yè)認證的過程中,許多高校的電氣工程及其自動化、自動化專業(yè)結(jié)合自身的辦學(xué)特色,引入先進的教育理念,在專業(yè)建設(shè)、人才培養(yǎng)模式、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、課程建設(shè)等方面積極開展教學(xué)改革,取得了較好的效果,建設(shè)了一大批優(yōu)質(zhì)課程。為了將這些優(yōu)秀的教學(xué)改革經(jīng)驗和教學(xué)內(nèi)容推廣給廣大高校,中國工程教育專業(yè)認證協(xié)會電子信息與電氣工程類專業(yè)認證分委員會、高等學(xué)校電氣類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會、高等學(xué)校自動化類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會、中國機械工業(yè)教育協(xié)會自動化學(xué)科教學(xué)委員會、中國機械工業(yè)教育協(xié)會電氣工程及其自動化學(xué)科教學(xué)委員會聯(lián)合組織規(guī)劃了“卓越工程能力培養(yǎng)與工程教育專業(yè)認證系列規(guī)劃教材(電氣工程及其自動化、自動化專業(yè))”。本套教材通過國家新聞出版廣電總局的評審,入選了“十三五”國家重點圖書。本套教材密切聯(lián)系行業(yè)和市場需求,以學(xué)生工程能力培養(yǎng)為主線,以教育培養(yǎng)優(yōu)秀工程師為目標,突出學(xué)生工程理念、工程思維和工程能力的培養(yǎng)。本套教材在廣泛吸納相關(guān)學(xué)校在“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”實施和工程教育專業(yè)認證過程中的經(jīng)驗和成果的基礎(chǔ)上,針對目前同類教材存在的內(nèi)容滯后、與工程脫節(jié)等問題,緊密結(jié)合工程應(yīng)用和行業(yè)企業(yè)需求,突出實際工程案例,強化學(xué)生工程能力的教育培養(yǎng),積極進行教材內(nèi)容、結(jié)構(gòu)、體系和展現(xiàn)形式的改革。
經(jīng)過全體教材編審委員會委員和編者的努力,本套教材陸續(xù)跟讀者見面了。由于時間緊迫,各校相關(guān)專業(yè)教學(xué)改革推進的程度不同,本套教材還存在許多問題。希望各位老師對本套教材多提寶貴意見,以使教材內(nèi)容不斷完善提高。也希望通過本套教材在高校的推廣使用,促進我國高等工程教育教學(xué)質(zhì)量的提高,為實現(xiàn)高等教育的內(nèi)涵式發(fā)展貢獻一份力量。
卓越工程能力培養(yǎng)與工程教育專業(yè)認證系列規(guī)劃教材
(電氣工程及其自動化、自動化專業(yè))
編審委員會前言“電力系統(tǒng)自動化”這門課程是電力系統(tǒng)、控制理論、信息通信等多個領(lǐng)域知識的綜合應(yīng)用,目標是講解電力系統(tǒng)生產(chǎn)控制自動化的基本原理。根據(jù)教學(xué)大綱,結(jié)合電力系統(tǒng)的實際運行水平,本書主要講述電力系統(tǒng)中已廣泛使用的自動裝置和自動化系統(tǒng),這些裝置和系統(tǒng)對保證電能質(zhì)量、提高供電可靠性和系統(tǒng)經(jīng)濟運行水平起著至關(guān)重要的作用。黨的二十大報告提出“加快規(guī)劃建設(shè)新型能源體系”,為新時代能源電力發(fā)展指明了方向。新型電力系統(tǒng)是新型能源體系的重要組成和實現(xiàn)“雙碳”目標的關(guān)鍵載體,本書討論了新能源接入對電力系統(tǒng)自動控制技術(shù)的影響,并錄制視頻對相關(guān)專題進行介紹。
作為電氣工程及其自動化專業(yè)的主干課程的教材,本書力求使學(xué)生對電力系統(tǒng)自動化及其相關(guān)問
高等院校教師
前言
緒論1
第一章同步發(fā)電機自動并列6
第一節(jié)概述6
第二節(jié)準同期并列的基本原理10
第三節(jié)恒定越前時間并列裝置14
第四節(jié)數(shù)字式并列裝置20
第五節(jié)并列過程數(shù)值仿真27
思考題29
第二章同步發(fā)電機勵磁自動控制系統(tǒng)30
第一節(jié)概述30
第二節(jié)同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)37
第三節(jié)勵磁系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子磁場的建立和滅磁41
第四節(jié)勵磁調(diào)節(jié)器46
第五節(jié)勵磁系統(tǒng)穩(wěn)定器61
第六節(jié)電力系統(tǒng)穩(wěn)定器69
第七節(jié)勵磁控制系統(tǒng)仿真72
思考題84
第三章電力系統(tǒng)頻率及有功功率的
自動調(diào)節(jié)85
第一節(jié)電力系統(tǒng)的頻率特性85
第二節(jié)調(diào)頻與調(diào)頻方程式92
第三節(jié)電力系統(tǒng)的經(jīng)濟負荷分配100
第四節(jié)電力系統(tǒng)低頻減負荷108
第五節(jié)電力系統(tǒng)頻率控制技術(shù)體系116
第六節(jié)頻率控制系統(tǒng)虛擬實驗與仿真124
思考題135
第四章電力系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)和無功功率
控制技術(shù)136
第一節(jié)電力系統(tǒng)電壓控制的意義136
第二節(jié)電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓的
關(guān)系137
第三節(jié)自動電壓控制149
第四節(jié)電力系統(tǒng)電壓的綜合控制151
第五節(jié)電力系統(tǒng)無功功率電源的最優(yōu)控制152
思考題154
第五章電力系統(tǒng)調(diào)度自動化156
第一節(jié)概述156
第二節(jié)遠方終端162
第三節(jié)數(shù)據(jù)通信的通信規(guī)約167
第四節(jié)調(diào)度中心的計算機系統(tǒng)180
第五節(jié)自動發(fā)電控制184
第六節(jié)EMS的網(wǎng)絡(luò)分析功能189
思考題206
第六章電力系統(tǒng)供配電自動化207
第一節(jié)配電管理系統(tǒng)概述207
第二節(jié)饋線自動化212
第三節(jié)負荷控制技術(shù)及需方用電管理218
第四節(jié)配電圖資地理信息系統(tǒng)222
第五節(jié)遠程自動抄表系統(tǒng)225
第六節(jié)變電站綜合自動化228
第七節(jié)數(shù)字化變電站234
第八節(jié)配電網(wǎng)故障診斷與定位247
思考題260
第七章電力系統(tǒng)安全自動裝置261
第一節(jié)概述261
第二節(jié)自動重合閘裝置264
第三節(jié)備用電源自動投入裝置282
第四節(jié)自動解列裝置297
第五節(jié)故障錄波裝置307
第六節(jié)小電流接地選線裝置314
思考題319
參考文獻321