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第1章 智能电网的实时建模与控制1

1.1简介1

1.2相量测量技术和装置概述2

1.2.1相量2

1.2.2相量测量装置（PMU）3

1.2.3相量数据集中器（PDC）3

1.3广域监测与控制（WAMC）测试平台3

1.3.1广域监测与控制3

1.3.2已有的广域监测与控制测试平台装置4

1.4相量设备的性能测试7

1.4.1 RSCAD中的电力系统7

1.4.2相量测量值显示7

1.4.3频率监测8

1.4.4非额定频率下的电压监测8

1.5基于相量测量的控制算法9

1.5.1基于PMU的控制测试实例9

1.5.2控制算法的实现10

1.6微网的建模与仿真14

1.6.1微网简介14

1.6.2微网控制15

1.6.3仿真结果17

1.7小结21

参考文献21

第2章 计及分布式发电和需求侧管理的智能电网运行23

2.1简介23

2.2智能电网基础设施25

2.3数学模型26

2.3.1离散变量的处理28

2.3.2约束条件28

2.4案例分析29

2.4.1示例系统29

2.4.2仿真结果31

2.5讨论36

2.6小结37

参考文献37

第3章 并网分布式发电系统的有功和无功功率控制40

3.1简介40

3.2系统描述43

3.3 P、 Q控制方案44

3.3.1 Clarke变换44

3.3.2 Park变换46

3.3.3电压源变换器的建模48

3.3.4同步参考坐标系统中的电压方程式49

3.3.5一般控制方案50

3.3.6电流参考值的计算50

3.3.7直流电压调节器51

3.3.8电流回路控制53

3.3.9锁相环54

3.3.10电压调制55

3.4仿真结果57

3.4.1储能系统的仿真57

3.4.2分布式发电系统的仿真58

3.4.3在一个电压跌落期间可再生能源发电系统的仿真61

3.5小结68

致谢68

参考文献68

第4章 孤岛运行下有源配电系统的建模与控制70

4.1简介70

4.2孤岛运行下有源配电系统的控制理念73

4.2.1孤岛运行下有源配电系统的频率控制理念73

4.2.2孤岛运行下有源配电系统的基于多代理技术的控制器79

4.3配有RTDS和用于SCADA DNP3的MatrikonOPC服务器的测试平台82

4.3.1测试平台的构成82

4.3.2 RTDS和用于SCADA DNP3的MatrikonOPC服务器之间的通信测试84

4.4有源配电系统的模型86

4.4.1分布式发电系统86

4.4.2 IEEE 9-bus系统90

4.5有源配电系统频率控制的案例研究94

4.5.1分布式发电系统的案例研究94

4.5.2 IEEE 9-bus系统的案例研究98

4.6小结104

参考文献104

第5章 风力发电中不平衡运行条件下网侧逆变器的控制方法106

5.1简介106

5.2风电应用中不平衡网侧逆变器运行方面的研究进展107

5.3不平衡运行条件下的网侧逆变器110

5.4不平衡电网电压和平衡线路阻抗环境下网侧逆变器谐波完全消除的方法112

5.5电网电压和线路阻抗同时不平衡的条件下谐波消除的一般方法116

5.5.1理论方法117

5.5.2电网电压和线路阻抗同时不平衡的情况下网侧逆变器的谐波消除控制方法119

5.6算例119

5.7小结124

参考文献125

第6章 配电系统管理技术的研究进展128

6.1简介128

6.2配电系统的停电管理129

6.2.1基于本地的控制方法130

6.2.2计及短期负荷预测135

6.2.3基于应用管理中心的策略137

6.2.4利用智能电表数据的停电分析138

6.2.5讨论140

6.3在线智能电网分析的高性能计算140

6.3.1配电系统的状态估计141

6.3.2详解CPU和GPU结构144

6.3.3电力系统数值计算方法的特点146

6.3.4并行迭代法149

6.3.5评估多核GPU的应用152

6.3.6讨论153

6.4小结154

参考文献154

第7章 含有储能系统的电力系统排放控制158

7.1简介158

7.2电池储能系统159

7.3模型建立160

7.3.1目标函数160

7.3.2约束条件160

7.4一种基于λ迭代和遗传算法的混合优化方法162

7.4.1第一个阶段163

7.4.2第二个阶段163

7.5数据分析与结果164

7.6小结169

参考文献169

第8章 使用光伏阵列和质子交换膜（PEM）燃料电池的混合智能微网的建模与控制171

8.1简介171

8.2由PEM燃料电池构成的微网的建模与控制173

8.2.1燃料电池发电装置173

8.2.2仿真结果和模型对比175

8.2.3 DC-DC变换器176

8.2.4燃料电池发电装置和DC-DC变换器的测试178

8.2.5逆变器178

8.2.6燃料电池发电装置和带有控制器的电压源逆变器181

8.2.7具有电压源逆变器和控制器的系统测试184

8.3光伏系统的建模与控制185

8.3.1系统的总体配置和数学建模185

8.3.2建模和仿真结果190

8.4具有光伏阵列和PEM燃料电池的混合微网194

8.4.1连接到电网的微网（孤岛模式）194

8.4.2连接到电网的微网（当P、 Q为正或负时）195

8.4.3作为用户驱动型微网系统的影响200

8.5小结200

参考文献200

第9章 基于多阶段最优潮流和遗传算法的有源配电网的风力机布点的优化问题202

9.1简介202

9.2利用多阶段最优潮流算法评估有源配电网中风能的最大获取204

9.2.1有载分接开关的协调电压控制205

9.2.2弃风205

9.2.3发电机无功功率的协调控制205

9.3多阶段最优潮流206

9.4风力机优化配置的遗传算法-多阶段潮流的混合优化方法208

9.5系统描述210

9.5.1时变负荷及风力发电的建模210

9.5.2短路计算212

9.5.3电网运行约束212

9.6算例分析212

9.7讨论214

9.8小结215

参考文献215

第10章 计及风电不确定性的电网规划219

10.1简介219

10.2低电压穿越能力224

10.2.1概述224

10.2.2关键的建模要求225

10.2.3单台风电机组低电压穿越能力评估229

10.3无功功率支撑要求234

10.3.1概述234

10.3.2稳态评估234

10.3.3动态评估237

10.4惯性响应和频率控制要求241

10.4.1概述241

10.4.2 DFIG的频率控制和惯性响应——定性评估244

10.4.3频率控制和惯性响应——动态模拟245

10.4.4频率控制和惯性响应——其他的风力机技术246

10.4.5小结248

参考文献249

第11章 多电平变换器的拓扑结构和控制策略251

11.1多电平变换器的拓扑结构252

11.1.1单元级联型（CM）变换器252

11.1.2飞跨电容多单元型（FCM）变换器255

11.1.3层叠式多单元型（SM）变换器257

11.2多电平变换器的控制策略259

11.2.1基于载波的SPWM算法259

11.2.2空间矢量脉宽调制技术265

11.2.3特定谐波消除268

参考文献272

第12章 微网内分布式电源中DC-AC变换器的建模与控制275

12.1简介276

12.2微网中DC-AC变换器的建模277

12.2.1微网概述277

12.2.2微网控制过程280

12.2.3微网中含电力电子接口的分布式电源建模280

12.3微网中分布式电源的功率变换器的控制技术282

12.3.1线性控制方法282

12.3.2鲁棒控制方法284

12.4有关不同控制方法性能的讨论287

12.5微网中DC-AC功率变换器的性能测试288

12.6小结294

参考文献294