智能电网的电力系统信号处理

　　本书主要介绍了信号处理技术在电力系统中的使用，并在智能电网环境中扩展了它的应用。全书分为以下3个部分：首先，描述了未来智能电网背景下，不同的电力系统应用中使用信号处理的目的，提供了电力系统事件和现象的综合清单，介绍了信号采集实现过程及其产生的问题；其次，介绍了用于信号处理的数学理论和基本概念以及相应算法，包括离散变换、数字信号处理方法、时变方法、估计算法等；*后，本书从频域和时域两方面介绍信号处理技术在未来智能电网中的基本应用过程，包括参数分析、信号分解、模式识别、信号检测，并针对电力系统中时变谐波和不对称、不平衡问题，给出了具体的应用实例。

　　Paulo Fernando Ribeiro在曼彻斯特大学电气工程专业取得博士学位，并且一直工作于学术、工业管理、电力系统领域内的电力公司和研究机构、电力电子和电力质量工程、电网规划、供电企业的战略研究、输电和配电系统建模、空间电力系统、应用于可再生能源发电中的电力电子学、柔性交流输电系统、应用于电力系统的信号处理、超导磁储能系统和智能电网领域。他的从业经历包括在美国、欧洲和巴西的大学任教，并在佛罗里达州立大学的高级电力系统中心（CAPS）、EPRI和NASA 担任研究职位。他是IEEE和IET的杰出讲师和会士，并且已经写了超过200篇同行评议的论文、技术书籍的章节。他是IEC、CIGRE和IEEE技术委员会的一名活跃成员，分别是谐波概率和时变方面的IEEE特别小组主席和IEC77A工作第9组（电能质量测量方法）、CIGRE4112（电力质量监测指南：测量地点、数据的处理和显示）的成员。 Carlos Augusto Duque于1986年在巴西联邦大学取得了电气工程专业学士学位，分别于1990年和1997年在里约热内卢的天主教大学取得电气工程理学硕士和博士学位。自1989年起，他一直是巴西联邦大学（UFJF） 电子工程系的教授。2007～2008年，他作为一名访问学者加入了佛罗里达州立大学高级电力系统中心。他的主要研究工作是在电力系统的信号处理领域，包括电力质量协同处理器的开发、时变谐波分析仪和用于同步估算的信号处理。他目前是应用于电力系统、UFJF的信号处理研究小组的负责人和巴西国家能源研究所的联合研究员。他已经写了超过120篇同行评议的论文和技术书籍的章节，并且是几项专利的作者。 Paulo Márcio da Silveira于2001年在圣卡塔琳娜联邦大学获得电子工程专业的DSc（理学博士） 学位。他拥有电力系统设备、变电所、保护和电能质量问题、电力系统研究的运行和装置的开发以及应用于电力应用程序的电能质量监控算法的工业设计、学术和研究经验。他从事故障识别、故障定位、保护继电器、电能质量和能量计量等方面的传输以及配电系统建模、监测、测量和信号处理的研究。他曾在电力质量和电力系统保护方面担任顾问，通过巴西电力管理机构（ANEEL） 对不同的巴西公用事业进行研究。在2007年，Silveira博士在美国塔拉哈西的佛罗里达州立大学的高级电力系统中心作访问研究员，当时他正在进行实时数据模拟。他是巴西伊塔朱巴联邦大学（UNIFEI）的副教授，他同时也是电力系统保护研究生课程的协调员、智能电网研究中心（CERIn）的电气兼容性的协调员以及UNIF EI电气和能源系统研究所的负责人。 Augusto Santiago Cerqueira于2002年在巴西里约热内卢联邦大学获得了电气工程专业的DSc学位。2004年，他在巴西联邦大学（UFJF）开始他的学术和研究活动，目前他是一名副教授。他的学术和研究活动主要涉及电子仪器、数字信号处理、电力系统的计算智能和实验高能物理学。他参与并协调了与电能质量问题相关的研究项目，应用信号处理和计算智能技术来进行电力质量监测和诊断。他是欧洲核子研究中心（欧洲核子研究组织）大型强子对撞机的UFJF小组的协调员，该小组负责对实验高能物理仪器、信号处理以及主要用于信号探测和估计的计算智能进行研究。

目　　录
译者序
原书前言
本书作者
配合本书的网站
原书致谢
第1章　绪论1 　
1.1　简介1
1.2　未来电网2 　
1.3　动力和目标3 　
1.4　信号处理框架5
1.5　小结8 　
参考文献9
第2章　电力系统与信号处理10 　
2.1　简介10
2.2　动态过电压11 　　
2.2.1　持续过电压11
2.2.2　雷击过电压12 　　
2.2.3　操作过电压14 　　
2.2.4　电容器组切换16
2.3　故障电流与直流分量19 　
2.4　电压跌落与电压骤升23
2.5　电压波动25 　
2.6　电压、电流不平衡26 　
2.7　谐波与间谐波27
2.8　电力变压器的励磁涌流37 　
2.9　变压器过励40
2.10　互感器的暂态过程41 　　
2.10.1　电流互感器饱和（保护措施） 41 　　
2.10.2　电容式电压互感器暂态46
2.11　铁磁谐振49
2.12　频率波动49 　
2.13　其他现象与对应信号50 　
2.14　小结50 　
参考文献51
第3章　互感器与采样系统52 　
3.1　简介52 　
3.2　感应式电压互感器53 　
3.3　电容式电压互感器56 　
3.4　电流互感器58 　
3.5　非传统互感器62 　　
3.5.1　电阻分压型电压互感器62 　　
3.5.2　光学电压互感器63 　　
3.5.3　罗氏线圈63 　　
3.5.4　光学电流互感器64 　
3.6　模－数转换处理66 　　
3.6.1　监测与控制67 　　
3.6.2　保护69 　　
3.6.3　电能质量69 　
3.7　噪声的数学模型70 　
3.8　采样与抗混叠滤波71 　
3.9　电力系统工程中的采样频率73 　
3.10　智能电网的背景与结论73 　
参考文献74
第4章　离散变换75 　
4.1　简介75 　
4.2　用傅里叶级数表示周期信号75 　　
4.2.1　级数系数的计算78 　　
4.2.2　指数傅里叶级数79 　　
4.2.3　指数系数和三角系数的关系80 　　
4.2.4　电力系统中的谐波81 　　
4.2.5　傅里叶级数的性质83 　
4.3　傅里叶变换84 　　
4.3.1　简介与实例84 　　
4.3.2　傅里叶变换的性质88
4.4　采样定理89 　
4.5　离散时间傅里叶变换92 　　
4.5.1　DTFT对93 　　
4.5.2　DTFT的性质93 　
4.6　DFT 95 　　
4.6.1　采样傅里叶变换98 　　
4.6.2　DFT定理99 　
4.7　递归DFT 99 　
4.8　DFT的滤波解释102 　　
4.8.1　DFT滤波器的频率响应104 　　
4.8.2　非同步采样105 　
4.9　z变换107 　　
4.9.1　有理z变换109 　　
4.9.2　有理传递函数的稳定性111 　　
4.9.3　一些常用的z变换对111 　　
4.9.4　z变换的性质112 　
4.10　小结113 　
参考文献113
第5章　基本电力系统信号处理114 　
5.1　简介114 　
5.2　线性时不变系统114 　　
5.2.1　LTI系统