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1、这本书是由相信有必要重新思考基本哲学的配电系统。在作者看来，有一个需要充分利用可再生能源的潜在优势源，分布式发电，能源储存和其他因素不应只能连接也完全集成到系统中增加效率，安全性，灵活性，可靠性和电力网络的质量。当前电网改造成了一个聪明的（弹性，互动等）网络需要发展，传播和示范的关键成本有效的使能技术（例如，创新的互连解决方案，可再生能源存储技术，电力电子，通信等。）。在以上研究的基础上，本书的主要目的是目前的功能，对电力电子解决方案和应用安排可能会在未来的智能电能网络是有用的。本书的第一部分介绍了结构和基本的问题目前电网与智能电能的概念网络。接下来是权力理论述评，主要在非正弦在单相和三相系统
2、的条件下，在时间和频率域。对所讨论的理论选择的基本准则是历史发展这方面的知识和权力理论的实用性解决实际问题：功补偿，供需平衡网络负载和电压和电流失真缓解。特别注意是确定电流分量在时域内的理论如今的互连的基础上，积极补偿和滤波系统。这部分内容是了解的本性操作与当前使用的大部分权力的控制算法质量改进和互连系统此外，在这部分中概述了电力系统的控制方法对机电振荡和缓解电网的焦点质量问题提出了。重点是提高水平的电力系统从电力工业解除管制和由此产生的不确定性产生的非传统类型的存在(可再生能源分布式发电）。找到最佳的解决方案的技术经济问题的问题也简要地提及。在电能质量部分的重点是在扰动及其后果的概率建模。在
3、这本书的主要重点，接下来的部分是低，中，高功率转换问题和电力电子转换器，电源处理用于各种智能电网中的应用。以下电力最近的趋势电子技术，更看重的是现代电力电子转换器，如谐振逆变器或矩阵式变换器和多层次的，和这些是彻底覆盖。特色包括所有深入的讨论电源转换类型：AC / DC，AC / AC，DC / DC和DC / AC，之后，双方之间的关系和电功率的差异质量和电磁兼容性的解释和定义这些提供的概念。在这两个领域标准化的原则，也是讨论了。电能质量的调查是有用的程序，用于识别和分辨率相关设备或设施的问题。这是一个有组织的，解决问题的系统方法。如果所有的电力质量调查的步骤完成后，获得信息，确定解决问题的
4、一个powerrelated或发现问题并不是电力相关系统。在那之后，EMC相关智能电力系统的问题以及综述了EMC的法规。特别注意的是支付的起源传播的传导干扰的电力系统包含电源转换器。这是因为电源转换器的多样性使得很难电磁光谱的一般分析。然而，有一些共同的特点这可以从典型应用和系统的布局功率变换器。在电源电磁兼容的具体方面介绍了电子产品，如typicalrole功率变换器和他们的地方在巧实力系统，一个典型的频率范围内产生电磁干扰噪声，在三相功率变换器共模源特征系统和行波现象。这部分详细分析了基于在作者的实验结果与转换器的系统在巧实力系统常见的。本书的第二部分介绍了高频交流配电系统在电力领域相对较
5、新的和有前途的发展功率。低频或直流电源系统相比，高频率的系统提供了许多关键的优势包括系统的紧凑性由于小的转换和过滤元件，电能质量更好，自由声学噪声和机械共振。此外，它是特别有利于在分布式融合结构的未来的电力系统，这是可能收敛与信息高速公路。还描述了动机和用最早的高频系统的性能电信和美国宇航局空间站，和那些最近介绍了在电动汽车领域，微电网与可再生能源。另外有许多潜在的好处，这些系统的讨论在塑造futureelectric电力基础设施的提供，同时也挑战需要克服的。下一个数是互连的分布式技术的思考与传统的电力系统，发电设备。这个讨论来自于一个事实，大多数的配电系统设计，保护，在被一个单一的每个电势源
6、的前提下操作配电馈线在任何给定的时间。分布式发电违反本基本假设，并连接到需要特殊公用配电网系统的安全可靠运行是至关重要的。制造商，供应商，和最终用户经常看到分布代互联的要求作为一个巨大的市场壁垒，而实用的工程师认为它们是绝对必要的。这样的工具来帮助评估实践提供了用于特定项目的互连设备；我们还创建了一个对于许多正在进行的国内和国际的努力开发中心互连的统一标准。之后，这本书istargeted在已知的电能储存一部分系统以及评估方法和工具的发展经济价值和战略方面的集成到存储系统电力网格。这样的工具应该能够评估和分析的能量存储在各种各样的应用解决方案，如分布式/可再生能源的集成能源资源，降低峰值负荷，
7、输电网的改进稳定性和可靠性。此外，电力存储作为一种战略使能技术，不仅降低了成本，有效利用增加电网资产，但关键是加速分布式发电与整合可再生能源。随着风力发电系统并网的出书的下一部分。本课题的重点是对风电转换系统。后基本的简短的描述，如能量转换，功率限制和速度控制范围，在风能转换现有的发电机类型系统的描述。由于风力所产生的实际问题设施，电网一体化是一个有趣的领域，而风能量转换本身的特点，网格耦合的常见类型而风公园的设计进行了讨论。在公共耦合点，风力发电可以产生的扭曲的网格，例如，闪烁的效果谐波。其产生的原因，叠加和减灾详细介绍了。现有的标准和传输的要求系统经营者也从转换的角度讨论了系统。由于有限的
8、陆上地区的风力发电系统结构，功能强大风公园只能安装在选定的地方。此问题的一个解决方案海洋技术，由于更好的风力条件，提出了更高的能量产量，但也有很多的安装和操作的附加要求风力涡轮机。这包括一个特殊的发生器的设计的咸的需要对于风场的构造环境和不同的可能性，具有内固定或可自由调节参数，如频率，电压范围传输类型。外部的能量传输到陆上变电站用不同的系统配置的实现。他们的优势和缺点是解释。这本书的下一部分介绍了光伏系统并网燃料电池系统。第一细胞类型和它们的效率和所要求的解释。重点在于光伏并网发电，主要植物设计与电网的接口依赖于分离条件的系统，和不同的组件可能是当前关注的一个话题。电能质量成为一个重要的问题
9、，如果是安装单位的权力。特殊问题在低电压水平从共同的联系进行了讨论。衍生的从现有的设备和它们的指派问题中的网格，可能性今后的发展提出了。燃料电池，光伏系统，产生直流电压，需要一个电源他们的电网连接的电子转换单元。不同类型的燃料细胞及其典型应用的描述。但重点在于工厂设计，电网的接口和未来的发展。目前只有很少的燃料电池应用存在。这种技术的潜力很大，可能导致大规模的安装数字在接下来的五年。这个现有的标准技术并列协助这项技术的理解。1.1今天的网格主要是基于大型发电站连接到传输线，电源分配系统的整体形象仍然是相同的：从发电站单向功率流，通过输电和配电系统，到最终客户（最终用户）。一个线框图如图1.1所
10、示说明了今天的电力系统（EPS）及其主要成分：发电，输电和配电。电力是发电站主要由同步发电机是由蒸汽或水轮机驱动产生。因此，在任何该等电台通常是在一个巨大的距离传输所产生的电力，通过传输系统的配电系统。配电网络分发的能量从电网或小/局部分布资源（DR）的客户。提到的组件代三，输电和配电产生不同的影响，个体有时普通，在输送电能质量水平。有许多问题，如电力设备和系统的维护，操作系统的故障，稳定性，非线性失真，荷载等。你必须理解失败的潜在影响，在一个部件的整体性能。例如，在生成组件失败可能会导致失败的传输系统和随之而来的失负荷在配电系统中，当传动组件中的故障可能会导致在生成组件和随后的损失分布的客户
11、负载故障。在配电系统故障会导致在其他两个组件的故障及其原因很小，用户负荷局部损失。一些这些问题是动力传动系统和其中一些配电系统相关的，但都是基本的输出功率从质量角度。传输系统如前所述，传输系统被越来越接近他们的稳定性和热的限制，如果设备不适当升级电力系统变得脆弱的稳态和暂态稳定问题 1，2 。在这样的环境中，传输capacitybecomes美德；因此近几年来在可能性的兴趣在控制功率流传输系统，分散式发电和储能显著增加。有许多原因：系统失去稳定，功率流的循环，高的传输损耗，电压限制违反和利用输电线路的能力到热极限能力不足。传动系统的局限性，可以采取多种形式，可以包括一个或多个以下特点电压的大小
12、。在交流电力系统中，电压是通过改变生产和反应吸收的功率控制。有几个原因，这是必要的处理功率和电压控制。第一，客户和EPS设备的设计范围内的电压下操作。在低电压下，许多类型的设备表现不佳；感应电机过热和损坏，和一些电子设备不会在所有操作。高电压可能损坏设备，缩短其使用寿命。第二，最大限度真正的权力，可以在一个传输系统传送，功流必须被最小化。第三，功在传动系统引起的有功损耗。的能力和能源的提供必须更换这些损失。电压控制是复杂的，另外两个因素。首先，传输系统本身是一个非线性的功的消费者，根据在系统负荷。在非常低的水平，系统的负荷，输电线路作为电容器和增加电压（的systemconsumes功，必须生
13、成）。在高负荷水平，传输线吸收功和降低电压（系统消耗，必须更换功大量）。系统的功率要求也依赖于配置生成和传输。因此，系统反应要求的随时间变化的负荷水平、负荷和发电模式的变化。的EPS算子有几个可用的设备，可用于控制电压：例如，发电机的功入功率注入系统，有助于提高系统的电压，或吸收功，倾向于降低系统电压。此外，变压器分接开关可用于控制电压。这些安排能力电压上升（或下降）在变压器的一侧，但这是以降低费用（或增加）的另一边的电压。功要求提高（或降低）总线上的电压被强制通过从另一边的总线的变压器。固定或可变抽头经常提供10%电压的选择。如果传输线的热限制。没有加载其热限制（通常设计的输电线路温度主要取
14、决于电压水平，它们的运作和电抗）的功率传输能力，可以提高通过使用，例如，可切换电容器和可控电抗器。这样的装置，可提供或吸收功，分别提高或降低的传输线上的电压。alsoseries补偿来减少传输线的电抗增加的功率传输能力。瞬态和动态稳定性。暂态稳定是指电力系统大扰动后的生存能力，而动态稳定是指持续或增加功率振荡发生器或一组之间由扰动启动发电机（故障，大负荷的变化等）。这些振荡的抑制通常与电力系统稳定器（PSS），有时与自动电压调节器（AVR）的结合。电气传动系统的基础设施升级的传统解决方案主要是在新电厂的形式，新的输电线路，变电站，及相关设备。然而，经验证明，该定位，授权，过程和建立新的输电线路
15、变得极其困难，昂贵和费时。预计，另外，灵活交流输电系统（FACTS），能源储存系统（ESS）和分布式发电（DG）可以使同一目标。采用上述解决方案的潜在好处包括减少操作和输电投资成本和实施时间相比，建设新的输电线路的increasedsystem，安全性和可靠性，提高功率传输能力，并交付给客户的 7电能质量的整体提高，8 。分配系统随着计算机的出现，敏感的负载和现代通信技术，具有高电压质量可靠的电力供应已成为一种必然。几年后，消费者的电力主要关心的是电源本身的可靠性。不过，不仅simplesupply可靠性，消费者希望今天他们想要一个理想的交流电源，即，一个纯正弦波的基波频率，此外，额定峰值电压
16、。不幸的是，实际的交流电源，我们得到不同于这个理想。有很多方法，电力短缺影响客户质量。电压骤降，骤降引起的自动过程的生产损失，也迫使一个计算机系统或数据处理系统的崩溃。为了防止这样的事件不间断电源（UPS）是经常使用的，这反过来又可能产生的谐波。一个消费者，是连接到同一总线，提供了一个大型电动机负荷可能要面对供应电压每次电机负荷开关在临界倾角。这可能是很多消费者很难接受。也有非常敏感的消费者，如医院，空中交通管制金融机构，需要清洁、不间断电源。一个持续过电压会造成家用电器损坏。欠电压，电压凹陷具有相同的效果。电压不平衡会导致温度的升高，电动机。谐波，直流偏移，会造成波形的失真。不需要的谐波电流
17、流经的分销网络可能造成的损失，变压器和电磁干扰（EMI）加热9 11 。间谐波电压可以破坏操作荧光灯和电视接收机。他们也可以产生的噪音。可以得出结论，质量力不足可造成损失的生产，和设备损坏。随着输电系统和其他球员，电力电子器件称为自定义电源系统（杯）与ESS，DG和聪明终端设备可应用于配电系统的可靠性和电能质量提高提供给客户12 15 。通过这些技术的可靠性和电能质量传递可以改善优惠的中断，降低电压，电流的变化和扭曲。这些技术的正确使用，将有利于所有的工业，商业和国内客户。1.2的功率流控制，分布式发电和储能效益网格今天，大多数用户都不活跃的接收机在没有电力的来源和电网管理进一步参与；每个用户
18、是一个简单的电能量洞。此外，许多今天的EPS的设备安装与标称的40年设计寿命约30；同时，负荷量的增长在进行预测时，网格设计。在上述反应和气候变化的挑战，强制减少温室气体的排放，许多国家已经开始其电气系统的自由化，开放访问网格和鼓励可再生能源。在这种情况下，有一个很大的DG和其他新玩家提供更好的网络能力的机会，灵活性和功能。作为一个结果，通过大型常规植物产生的电能的量将流离失所的DGS，需求响应和能量存储。此外，上述的新球员的整合，将不传输和分配系统的变化，规划和操作程序。另一方面，DGS和其他技术可以改变分配系统和闭环新业务目前的径向结构可能出现。这些新的操作点需要在组件之间的智能配电同步增
19、加。功率流控制过去几年的兴趣在控制在（主动）传输系统中的功率流显著增加。有很多原因：热问题一般涉及到的热限制造成的，例如，通过在网络中配置的变化。此外，在网状的电力系统中，有可能发生的情况，一个低阻抗线会比最初设计用于更多的权力，而并行路径充分利用。的功率流控制，强调线可以放心了，导致网络整体利用更好的；在未来的时候，其中，私人公司将传输线和出售能源，感兴趣的各方，负载流量必须控制。一种可能是使用高压直流输电线路；另一种可能是在交流网络中使用FACTS装置的潮流控制；电压和功率控制的问题，低电压在负载很重的传输线在轻负载的高电压传输线中的不良事件。第一个是一个限制因素负责的价值降低发射功率和第
20、二可造成设备损坏。低电压和高电压可以超过电压限制，因此必须采取纠正行动。与选定的FACTS装置利用纠正措施包括校正功率因数补偿反应通过提供功线路损失；减少损失一般，在一个系统中不能总损失减少到这样的程度，安装在流量控制器是合理的。只因功流损失，这通常很小，很容易避免。由于减少的有功功率损失需要减少的线电阻。然而，在一个特定的区域，减少系统的损失是一个相关的问题。从一个权力转移点到另一点时身体会流在一个数量的并行路径，从而推动线可能属于另一个实用的损失，从而导致公司的成本增加。如果后者无法接受这些损失，功率流控制可以解决；暂态和动态稳定控制的问题，介绍了电力系统暂态稳定性的一个主要的干扰后的生存
21、能力，而动态稳定持续增长的描述或低频振荡发生器或一组由扰动启动发电机之间（故障，大负荷的变化等）。第一个现象可以通过同步功率流在发送端和接收端。一个解决方案第二现象在于设备的使用允许动态这种振荡阻尼。在第一和第二的情况下，有功功率控制可以解决。总结，功率流控制技术解决稳态的能力（更好的利用传输资产，损失的最小化，限制流量的合同路径等）和动态问题（动态反倾销的振荡）的传输系统。分布式发电DG可以传输和分配一些救济（TD）能力，这些新能源的注射可以有一定的好处，在操作的整个EPS 16，17 ：附近的能量负荷生产降低电网的损耗，因为它消耗的能量产生；正常电压的控制是通过手动或自动开关的方式进行，或
22、由银行利用电容器。在这两种情况下，DG单位的存在可以提高电压的重要途径；在公共汽车的DG插入提高电压；最终用户将可以通过备份DG代提高可靠性效益；他们也可能会收到使其发电能力提供给电网停电可能的区域补偿；传统上，电网运营商已经建立了足够的供货服务能力的高峰负荷，假设一个主要故障。在分布级别，这军队实施额外的联系其他馈线；因此，负载可以切换到备用馈线发生故障时。作为一个结果，在一个变电站必须有足够的能力为正常负荷和额外的负荷预计在失败；这导致产能过剩，当网格处于正常状态。因此，一个好的牵连，DG可以支持馈线时，需要开关的交替在修理。你必须记住，DG在电力系统的价值取决于其他事物之间的位置和位置的
23、选择是可以理解的有足够的空间和通信 18变电站，19 。当然，这是所有权利如果目标是研发能力救济（DG代通常是顾客拥有和电网运营商不想依赖于它的能力）。提供支持配电馈线，DG必须远离变电站。例如，如果负载是沿馈线分布均匀，减少损失和能力救济的最佳点，约三分之二的方式下的主馈线 19 。最佳的DG选址问题是类似的最优选址问题的ESS，分流的事实或并联电容器组和一些相同的规则可以应用。然而，客户拥有的发电实用一般不在DG的位置有一个选择；选址是给定的，而唯一的难题是确定任何位置上的TD能力救济和损失，或没有影响吗？在大多数情况下，答案是肯定的，因为在非常复杂的输电和配电网，往往一个小面积的影响的地
24、区很大；因此一个相对较小的负荷减少在控制区域允许负荷量对系统服务的几次。能量存储在一个非常类似的方式，在本章前面描述的DGS，ESS也有一定的好处，在操作的整个EPS。为了实现尽可能多的ESS的好处，T研发运营商需要一秒，分钟，小时，有时甚至多小时的能量存储系统。井渗透ESS的好处包括以下这些。电力定价。廉价的电力，期间的电力需求低时可访问的（低能源价格），存储在ESS可以在稍后的时间时，高能源价格出售。发电容量。电网在发电能力紧张，ESS可以用来补偿需要安装新的发电设备。换句话说，存储代替中央发电容量增加。变速器支架，电能质量和容量reduction.ess可以用来补偿作为中断这种异常的TD
25、系统支持，电压凹陷（存储提供了更可靠的服务）。此外，能源存储可以参与防止影响传递能量的质量事件（电压和频率的变化，谐波等）。最后，减少需要存储容量低谷电能再放它在需求高峰期，可以减少对电网和负载延迟公用事业投资。增加DG的利润。在许多应用中有必要提供稳定的分布式发电；因此不规则结构不能被用来提供负荷。在这些情况下，能量存储时，对电力的需求和价格低，能源可以用来当需求和价格高，和/或输出时，从正常的来源是低。下面是五个选项描述的能量存储装置可以操作一些利益作为一个整体EPS23 20 ：现在，钠硫，铅酸或钒氧化还原电池提供了能量H 9和可用于调峰负荷，电压控制和动态稳定性的改善；可用信标飞轮可以
26、用于电压和暂态稳定支持或频率调节；超导磁储能系统的能量储存在磁场中的超导线圈的直流流，冷却至低于其超导温度。这些系统可以提供电压支持和有足够的权力来提高系统的动态性能；压缩空气蓄能提供万千瓦的能源和可用于频率调整；超级电容器高能量和高功率密度的电化学装置。他们是能够存储电池小时能量，而且可以很快放电能量的电容器。在过去的几年中，电能消耗的不断增长，同时，在TD基础设施的投资也相应下降。升级电力系统基础设施的传统解决方案主要是在新电厂的形式，新的输电线路，变电站，及相关设备。然而，经验证明，该定位，授权，过程和建立新的输电线路变得极其困难，昂贵和费时。因此，电网在应力作用下，造成损害的可靠性和更
27、高的能源成本 15 。尽管存在上述问题，系统的可靠性是至关重要的，不能马虎。为了克服这个问题，电网运营商正从径向系统向网络化；然而这会降低网络的可控性，因为电流沿着特定的线路不能很容易地控制。情况更糟糕的是如果一个事件，如一个线结果在超载的损失，增加一个停电的可能性。此外，负荷增长迅速，导致在关键线路的干扰，因此，导致能源市场的低效运行。答案似乎在于改造现有EPS为智能电能网络（看到）。未来似乎是强大的，灵活的，可靠的，自愈，完全可控，资产有效的将是一个平台，使智能自与DGS大量控制网格共存的可能大型集中式发电厂24 26 。修改的需要，要求解除与DGS和其他球员整合大规模开发的障碍，需要研究
28、和开发新的创新技术从发电，输电和配电的通信工具，比目前更多的传感器。因此，可以设想，事实，杯子，ESS，DG，智能终端设备与通信将在未来的心脏一样；参见图1.2 27，28 。看到将允许客户采取在电力供应的积极作用，它可以帮助电力系统对设备故障，weatherrelated突发事件，和其他条件。目前，系统操作员必须保持足够的发电容量过剩的在线或快速可继续供电系统负荷如果一个大型发电机组或传输线失败。在智能电能网络，多thatreserve可以由EPS或小DG提供，ESS单元位于最终用户的网站。总结，一个现代化的智能电网将建立EPS：将降低峰值负载产生备用；将删除新的TD基础设施以及发电厂的资本
29、成本；将下TD线损与运行维护成本；将功率流，改变负载模式，提高电压质量和稳定性；将使负载ESS和DG参与系统操作；通过广泛的监测，快捷的通讯，以及操作的反馈控制，将在他们对服务有更多上涨问题的信息系统；提供系统工具与先进的可视化工具，以提高他们的监督系统的能力。电路内功率理论可以理解为对其功率特性的知识状态。在这个意义上，它是一套真正的报表定义，解释，和方程描述这些特性 1 。权力的理论，理解的那样，是一个集体生产那些寻求为什么与有功负荷甚要求电源与视在功率sgreater比其有功功率答案 2。这个问题是对电路中的功率现象解释的需要密切相关。另一个因素是一种实用的性质功率理论试图回答如何源的视
30、在功率可以减少无负载的有功功率的减少。传统的功率理论述评在20世纪20年代的两大潮流动力理论发展。第一个使用傅里叶级数展开来描述电路的功率特性。由于电的数量是不同频率分量和电路的性能，在频率域定义。Budeanu功率理论 3 是在频域中最普遍的理论。几乎同时，另一个趋势已经出现，它不采用傅立叶级数和强调确定电路的功率特性在时间域。由于其概念在时域动力理论是以Fryze名称 4 相关。这两种趋势的存在已经在过去的权力理论的发展明显以及目前。单相电路在正弦条件这种情况下，最简单的解释，是所有进一步的思考出发点。如果一个线性负载提供正弦电压（见图2.1）图2.1.the供应voltageu波形，负载
31、电流和瞬时功率的平均一个线性电路交流（电阻电感）的稳态运行负载下（U = 0） 5 v因此，瞬时功率能被分解成非负组件PA的振荡分量的铅。分离的组件的瞬时功率波形比较图2.2所示图2.2.the的瞬时功率P 5 功罪分离成分的波形RMS RMSI V q =，在电路在正弦的条件下，被解释为瞬时功率的pbcomponent振幅。根据定义，有源电力pequals平均值（直流分量）在一个周期内的瞬时功率P TOF2.2在DR的使用大幅增长已在电力系统的许多国家都经历了。这种增长是由几个因素，包括压力减少二氧化碳排放量的影响，电力行业监管，在发电技术的进步，在材料成本的降低，经济激励措施（例如，由可再
32、生能源产生的电能购买特殊关税（RES）和热电联产（CHP）系统或植物废物利用）。DR的开采导致的DG连接到低电压中压电网已经引起了新的往往是具有挑战性的问题。配电网是不是最初设计宿主代他们只在一个方向流动的能量通常操作，即从变电站到客户，这不再是真实的发电机组博士的到来。DR部署经常LED系统运营商，电力公用事业，政府或监管机构定义为并网DG单元操作技术规范。来到聚光灯以DR机组配电网络出现的问题包括：稳态和短路电流约束；电能质量；电压波形，功率和电压控制；对辅助服务的贡献；承受干扰的DR机组的稳定性和能力；保护方面，孤岛和孤岛运行。大型水库的植物，其位置主要是由初级能源供应的影响的连接（例如
33、，风）提出了批量传输问题大量的电力远程（以前没有考虑到负荷中心的位置）。现有的传输系统往往缺乏能力这样的能量由于传输线或现有的传输通道不可用传输能力有限。传动系统，因此需要加强，以保证供应安全，并履行其作为一个市场，电能被自由买卖公平竞争的规则如下。有增加传输容量的几种选择，包括新的输电线路的建设（在许多国家将非常困难，由于环境和立法约束），智能传输技术的部署增加，如高压直流输电线路和FACTS装置，以更好地利用现有的网络由于一个更有效的操作和改进的控制和调节。电力系统，即作用，能够满足不断变化的负载需求功率，以最小的能源供应成本和生态环境的影响最小，确保供电质量方面的频率稳定性符合最低标准，
34、constancyof电压和可靠性水平，将保持基本相同的组成和特性的变化构成的怨恨，是那些主要的电能的来源（发电机）或电力电子技术基础控制装置，使需要转移和电力控制。他们将被要求提供可靠的，灵活的和具有成本效益的电力供应，充分利用双方的大型集中式发电机组博士和使用，确保在同一时间，他们更比DR机组只是大规模集成在网格。需要采用更雄心勃勃的概念，特别是对配电网的主动管理相关，而敏感的负载，存储设备和DG可以一起使用，以提高系统的整体效率，供电质量和操作条件，导致一个完全有效的分销网络。利用主动网络基础设施（智能电网）需要智能的工具，可以帮助决策者评估网络的影响和效益的广泛部署DR导致（包括RES
35、）和优化系统的运行性能具有高渗透的RES博士和进化的电力系统向完全积极的结构需要几个中间步骤包括：定义的连接标准操作规程（网格码）；新的保护方案和新的继电器设置识别；新的控制程序的定义和管理方法，结合DR生成，存储设备和响应负载；可行性评价对于孤岛运行和提供辅助服务的发电机组从博士，以及所需的量化这些服务量；确定的政策可以促进部署博士监管研究在上面所讨论的，变化的电力系统，已被认为是一个人类制造的最复杂的系统，会变得更复杂的和未来的控制和操作更加困难。他们将包括大量的非传统，一代（即，非同步发电机）的输出功率一般会随机地依赖于环境条件。这是特别的情况下，在风中，光伏发电和热电联产。除了这些新类
36、型的发电机，电力电子装置的增殖，无论是作为一个重要的组成部分，新类型的发电机，电力电子接口，用于连接输出变量（例如，双馈感应发电机，转换器连接的同步或异步风力发电机）或基本的直流发电（例如，光伏）交流电网，形式或单独的控制装置，将进一步提高系统的复杂性和多样性。一个面向控制和未来的电力系统运行的基本的挑战是不确定的，即发展，随机/概率，为避免过于保守或过于冒险，解决方案的系统分析方法。确定性方法，基于最大，最小或选定的条件的子集，不能处理间歇成功，随机性质的研究，要求迅速和有效的过程中可能发生的一个非常复杂的系统，为了选择最适当的控制动作可能的情况下，成千上万的。在本章的其余部分与控制电力系统
37、振荡和改善电能质量的一些基本要求将审查。2.2.2的阻尼系统振荡电力系统稳定的定义是“财产的权力系统，使其保持在一个平衡状态的操作在正常条件下，获得一个可以接受的平衡状态受到的干扰后，“ 25 。这是一个电网的重要性能指标。随着网络复杂性的增加，保持系统的稳定性也提高了任务。在重新调整与增加的非常规发电机的框架，为电力电子器件和高增殖的要求将由市场决定的规则，该系统是可预见的更加强调推操作接近稳定极限。电力系统的稳定性是大致分为功角稳定和电压稳定。前者是（或者至少曾经是），如果不是全部，一个问题的输电网络操作则主要是一个“本地”问题，即，通常局限于分销网络。新的结构和未来电力网络的运行要求，上
38、述区分开始变得越来越模糊和功角稳定性的研究将扩散到情人的电压电平，即，配电网。转子角稳定性是系统保持同步的能力作为一个整体，即使遇到的干扰。随着电力系统的依赖，和可预见的未来将继续这样做，对用于发电的同步机，有一个保持相互连接的发电机同步问题。电压稳定性是指系统保持在法定限制的所有节点电压的能力（通常在名义10%）下的正常工作条件和干扰之后。为防止电压失稳的基本要求（并最终电压崩溃和广泛的系统停电）是在网络上提供足够的功的支持和适当的协调电压调节装置之间的（例如，变压器，主动和被动的串联或并联连接的电压支持设备，等。）。低电压网络的高阻传输线和电缆（高电阻电抗比值）的反应性的支持是不够的，真正
39、的力量是必需的和支持。网络随机变化的DR和大的基于电力电子控制装置的数字（或发电机接口）将实施更严格的电压控制方法本章的重点是转子角稳定是进一步分为瞬时或大扰动稳定性，和小扰动稳定性。暂态稳定是系统受到大扰动后保持同步的能力（例如，在任何母线三相故障）在小扰动稳定的能力系统保持同步的一个小的干扰（例如，自然发生的，调度，负载或产生的变化，等）。对于这两类稳定性的机电振荡的阻尼系统中是必不可少的。物理洞察到的机电振荡的现象是在 26 通过阻尼和同步转矩的概念给出了。顾名思义，这些振荡的发生是由于电力系统中的电气和机械过程之间的相互作用，即之间的机械功率转换（省长和涡轮）到电源（发电机）。他们的特
40、征是在发电机转子速度的变化，一方面（即“机械”在他们的名字）和随之而来的波动所产生的电力（即“电”在它们的名字）另。这些振荡的同步电机固有的。对同步电机的转子运动方程，通常称为摆动方程，由 25，27 参数的TM和TE分别指称机电转矩，H是机器的转动惯量，阻尼常数，D，V电压，K是一个常数，是转子角。只考虑小扰动（见公式2.54），这些可以literalized对一个给定的平衡点屈服从上式可见，干扰之后，转子角度将与频率方程2.57.taking给予考虑发电机通用参数代入到方程的值以上的振荡运动的经验，对电力系统机电振荡的频率范围通常在0.12.5赫兹范围26，27 。机电振荡可以通过小扰动的
41、发生几乎不断地在系统启动。一种不稳定的机电系统振荡不可能作为任何干扰的响应会导致振荡的增加幅度，将导致触发从系统的发电机保护和断开。振荡模式这是局限在单个机器被称为本地模式。他们往往占据的频率范围内的高端机电模式；即，从0.7到2赫兹的范围 25，28 。这些模式往往只涉及一个该系统的小部分，通常与一个单一的机器或振荡对系统 25 其余单株角振荡模式有关。通常远远低于阻尼通常涉及大型发电机组或植物和0.8赫兹 29 0.2个典型的频率范围。他们结果从功率输电走廊交汇处（系）之间的发电机组在系统的不同部分，参与网络振荡与网络中的其他机器零件组的一部分的一组机器。区域间振荡已被观察到在世界各地的许
42、多电力系统在过去的几十年里，是典型的大功率传输到周传输线有关的。不稳定的振荡会造成巨大的网络中断最终停电 30 。他们也可以引起疲劳的机器轴，增加磨损的机械致动器的机器控制器导致提前更换或损坏昂贵的部件。网络中的振荡行为也限制联络线的功率传输能力 29，31 。综上所述，机电振荡对系统性能具有重要的影响，他们需要良好的阻尼以保证系统的正常运行。机电振荡阻尼恰当通常是通过安装在系统的阻尼控制器的实现。他们可以设计和连接的本地控制器，即，发电机励磁系统的组成部分（那些最常见的是电力系统稳定器）或附加阻尼在FACTS设备连接到网络中的无代总线控制回路控制器。后者通常用于全系统，即阻尼区域间振荡。局部
43、安装的目前使用最广泛的阻尼控制器的电力系统阻尼控制器的电力系统稳定器。它采用局部信号（通常是速度，电功率和频率）可在发电机端子和注入阻尼信号（基于阻尼和同步转矩 26 原理导出）直接进入发电机励磁回路。阻尼力矩由PSS在发电机转子的速度偏差等直接增加系统的阻尼转矩 25，26相，32 。PSS通常由一系列（三或四）的可调谐级联的超前滞后补偿器（块），和低和高频率的滤波器（防止负相互作用以外的目标频率范围，即，0.1至2.5赫兹）与预先设定的参数，但其他类型的PSS已发展了年 33，34 。在FACTS装置的阻尼控制器的控制回路FACTS装置最初是在上世纪80年代 35 提供了灵活的控制和传输系
44、统的操作，即设计，以提高电力传输能力和限制或改变能量流在系统中指定的输电走廊 36 。他们可以分为两个主要群体广泛，一个重定向的功率流通过网络中的电抗控制和其他使用静态转换器作为电压源注入或吸收功率的适当的。第一组包括设备，如静止补偿器（SVC），可控串联电容器（TCSC）和可控移相器（TCPS）。第二组包括静止同步补偿器（STATCOM），静止同步串联补偿器（SSSC），统一潮流控制器（UPFC）和联运潮流控制器（IPFC）。对FACTS设备更多的细节可以发现在 35 。在稍后的阶段实现了FACTS装置上也有积极的影响（机电振荡阻尼区域间的模式，特别是 31 ），自从有了巨大的兴趣，附加阻尼
45、控制器的设计 54 35FACTS装置。阻尼控制器的设计和电力系统控制器的调谐的设计一直是多年的研究课题。已经提出了许多不同的方法 32，39，40，55，65 测距从基于残留和频率响应的经典线性控制系统理论等更为复杂的理论，线性矩阵不等式（LMI），多变量控制、线性最优控制（LOC）。而传统的方法通常遭受从该解决方案的鲁棒性的缺乏，先进的方法通常需要的电力系统模型或导致所设计的控制器具有复杂结构的简单化。电力系统工程师，然而，压倒性地支持经典的调谐方法由于其简单。经典的阻尼控制器的整定方法（即，PSSS）可以generallysubdivided分为三类：基于扭矩角环 32，调整66,67
46、，基于功率参考电压回路 45，68 55调谐，并基于励磁控制回路 56，69 57调谐。尽管在绝大多数情况下，在实际的电力系统，局部调整阻尼控制器（PSSS）实现了最初设定的目标成功的机电振荡的阻尼，它已经注意到，为了实现不同控制器之间的相互作用，必须考虑 70 系统的优化性能。这导致需要协调调整为不同的控制器来提高系统的整体运行。协调不同的控制器参数整定是通常使用的方法和技术进行优化。方法从线性规划，非线性约束优化已在过去的 71，72 。根据制定的目标函数进行优化，不同的优化程序应使用 37，77 73。在大多数情况下，目标函数是基于频域信息等特征值和阻尼因素。其他形式的目标函数，例如， 78 利用控制器增益或相位和一个特定的控制回路 79 增益裕度也得到了有效的。除了这些更传统的，分析优化方法的优化，最近也被使用进化规划方法如遗传算法，禁忌搜索，模拟退火算法和粒子群优化 80 。这些noveloptimization方法特别适合于复杂的非线性系统已成功地应用于协调电力系统中的多个控制器 27，87 81。2.2.3电能质量控制这句话的电能质量出现这样只有在20世纪80年代早期到中期。在此之前，所有个别的现象，这在未来的