本書主要內(nèi)容包括同步發(fā)電機(jī)自動(dòng)并列、勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng),電力系統(tǒng)頻率及有功功率的自動(dòng)調(diào)節(jié),電力系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)和無(wú)功功率控制技術(shù),電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化、供配電自動(dòng)化和安全自動(dòng)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(shí)驗(yàn)和思考題,以幫助學(xué)生加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解。本書可作為高等院校電氣工程及其自動(dòng)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(guó)家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目卓越工程能力培養(yǎng)與工程教育專業(yè)認(rèn)證系列規(guī)劃教材(電氣工程及其自動(dòng)化、自動(dòng)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(shí)驗(yàn)和思考題,以幫助學(xué)生加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解。
工程教育在我國(guó)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(jí)、實(shí)施國(guó)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(jìn)行,以新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè)、新模式為特點(diǎn)的新經(jīng)濟(jì)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(guó)高等工程教育規(guī)模世界第一。我國(guó)工科本科在校生約占我國(guó)本科在校生總數(shù)的1/3,近年來(lái)我國(guó)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(guó)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(huì)各方面的關(guān)注。多年以來(lái),我國(guó)一直致力于提高高等教育的質(zhì)量,組織并實(shí)施了多項(xiàng)重大工程,包括卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃(以下簡(jiǎn)稱卓越計(jì)劃)、工程教育專業(yè)認(rèn)證和新工科建設(shè)等。
卓越計(jì)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(jī)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(duì)伍,擴(kuò)大工程教育的對(duì)外開放。計(jì)劃實(shí)施以來(lái),各相關(guān)部門建立了協(xié)同育人機(jī)制。卓越計(jì)劃要求試點(diǎn)專業(yè)要大力改革課程體系和教學(xué)形式,依據(jù)卓越計(jì)劃培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn),遵循工程的集成與創(chuàng)新特征,以強(qiáng)化工程實(shí)踐能力、工程設(shè)計(jì)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(qiáng)跨專業(yè)、跨學(xué)科的復(fù)合型人才培養(yǎng);著力推動(dòng)基于問題的學(xué)習(xí)、基于項(xiàng)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(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新能力訓(xùn)練,“真刀真槍”做畢業(yè)設(shè)計(jì)。卓越計(jì)劃實(shí)施以來(lái),培養(yǎng)了一批獲得行業(yè)認(rèn)可、具備很好的國(guó)際視野和創(chuàng)新能力、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)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(duì)伍建設(shè)初見成效,為卓越計(jì)劃的后續(xù)實(shí)施和最終目標(biāo)的達(dá)成奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。各高校以卓越計(jì)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(guó)正式成為工程教育“華盛頓協(xié)議”第18個(gè)成員,標(biāo)志著我國(guó)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(dá)到了實(shí)質(zhì)等效,同時(shí),也為以后我國(guó)參加國(guó)際工程師認(rèn)證奠定了基礎(chǔ),為我國(guó)工程師走向世界創(chuàng)造了條件。專業(yè)認(rèn)證把以學(xué)生為中心、以產(chǎn)出為導(dǎo)向和持續(xù)改進(jìn)作為三大基本理念,與傳統(tǒng)的內(nèi)容驅(qū)動(dòng)、重視投入的教育形成了鮮明對(duì)比,是一種教育范式的革新。通過專業(yè)認(rèn)證,把先進(jìn)的教育理念引入了我國(guó)工程教育,有力地推動(dòng)了我國(guó)工程教育專業(yè)教學(xué)改革,逐步引導(dǎo)我國(guó)高等工程教育實(shí)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(jìn)轉(zhuǎn)變。
在實(shí)施卓越計(jì)劃和開展工程教育專業(yè)認(rèn)證的過程中,許多高校的電氣工程及其自動(dòng)化、自動(dòng)化專業(yè)結(jié)合自身的辦學(xué)特色,引入先進(jìn)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(yàn)和教學(xué)內(nèi)容推廣給廣大高校,中國(guó)工程教育專業(yè)認(rèn)證協(xié)會(huì)電子信息與電氣工程類專業(yè)認(rèn)證分委員會(huì)、高等學(xué)校電氣類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)、高等學(xué)校自動(dòng)化類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)、中國(guó)機(jī)械工業(yè)教育協(xié)會(huì)自動(dòng)化學(xué)科教學(xué)委員會(huì)、中國(guó)機(jī)械工業(yè)教育協(xié)會(huì)電氣工程及其自動(dòng)化學(xué)科教學(xué)委員會(huì)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(rèn)證系列規(guī)劃教材(電氣工程及其自動(dòng)化、自動(dòng)化專業(yè))”。本套教材通過國(guó)家新聞出版廣電總局的評(píng)審,入選了“十三五”國(guó)家重點(diǎn)圖書。本套教材密切聯(lián)系行業(yè)和市場(chǎng)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(biāo),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(jì)劃”實(shí)施和工程教育專業(yè)認(rèn)證過程中的經(jīng)驗(yàn)和成果的基礎(chǔ)上,針對(duì)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(shí)際工程案例,強(qiáng)化學(xué)生工程能力的教育培養(yǎng),積極進(jìn)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(huì)委員和編者的努力,本套教材陸續(xù)跟讀者見面了。由于時(shí)間緊迫,各校相關(guān)專業(yè)教學(xué)改革推進(jìn)的程度不同,本套教材還存在許多問題。希望各位老師對(duì)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(jìn)我國(guó)高等工程教育教學(xué)質(zhì)量的提高,為實(shí)現(xiàn)高等教育的內(nèi)涵式發(fā)展貢獻(xiàn)一份力量。
卓越工程能力培養(yǎng)與工程教育專業(yè)認(rèn)證系列規(guī)劃教材
(電氣工程及其自動(dòng)化、自動(dòng)化專業(yè))
編審委員會(huì)前言“電力系統(tǒng)自動(dòng)化”這門課程是電力系統(tǒng)、控制理論、信息通信等多個(gè)領(lǐng)域知識(shí)的綜合應(yīng)用,目標(biāo)是講解電力系統(tǒng)生產(chǎn)控制自動(dòng)化的基本原理。根據(jù)教學(xué)大綱,結(jié)合電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行水平,本書主要講述電力系統(tǒng)中已廣泛使用的自動(dòng)裝置和自動(dòng)化系統(tǒng),這些裝置和系統(tǒng)對(duì)保證電能質(zhì)量、提高供電可靠性和系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平起著至關(guān)重要的作用。黨的二十大報(bào)告提出“加快規(guī)劃建設(shè)新型能源體系”,為新時(shí)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(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的關(guān)鍵載體,本書討論了新能源接入對(duì)電力系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)的影響,并錄制視頻對(duì)相關(guān)專題進(jìn)行介紹。
作為電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的主干課程的教材,本書力求使學(xué)生對(duì)電力系統(tǒng)自動(dòng)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(jī)自動(dòng)并列6
第一節(jié)概述6
第二節(jié)準(zhǔn)同期并列的基本原理10
第三節(jié)恒定越前時(shí)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(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)30
第一節(jié)概述30
第二節(jié)同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)37
第三節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的建立和滅磁41
第四節(jié)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器46
第五節(jié)勵(lì)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(lì)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(dòng)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(jì)負(fù)荷分配100
第四節(jié)電力系統(tǒng)低頻減負(fù)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(shí)驗(yàn)與仿真124
思考題135
第四章電力系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)和無(wú)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(wú)功功率平衡與電壓的
關(guān)系137
第三節(jié)自動(dòng)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(wú)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(dòng)化156
第一節(jié)概述156
第二節(jié)遠(yuǎn)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)180
第五節(jié)自動(dòng)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(dòng)化207
第一節(jié)配電管理系統(tǒng)概述207
第二節(jié)饋線自動(dòng)化212
第三節(jié)負(fù)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(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)225
第六節(jié)變電站綜合自動(dòng)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(dòng)裝置261
第一節(jié)概述261
第二節(jié)自動(dòng)重合閘裝置264
第三節(jié)備用電源自動(dòng)投入裝置282
第四節(jié)自動(dòng)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(xiàn)321