配电系统分析与自动化

目录

译者的话

原书前言

第1章智能电网概述

1.1智能电网之于配电系统

1.2智能电网的定义

1.3智能电网对配电系统的益处

1.3.1提高可靠性

1.3.2提升系统效率

1.3.3分布式能源

1.3.4优化资产利用和高效运行

1.4质量指标

1.4.1系统平均停电持续时间（SAIDI）

1.4.2系统平均停电频率（SAIFI）

1.4.3用户平均停电持续时间（CAIDI）

1.4.4瞬时平均停电频率（MAIFI）和瞬时平均停电事件的发生频率（MAIFIE）

练习

第2章配电自动化功能

2.1电力系统自动化

2.2EMS功能范围

2.3DMS功能范围

2.4DMS功能

2.4.1稳态性能提高类功能

2.4.2动态性能提高类功能

2.5地理信息系统

2.5.1AM/FM功能

2.5.2数据库管理

2.6通信选项

2.7监控和数据采集

2.7.1SCADA功能

2.7.2系统架构

2.8同步相量测量技术及其在电力系统中的应用

2.8.1定义

2.8.2PMU应用

第3章配电系统分析基础

3.1电路定律

3.1.1欧姆定律

3.1.2基尔霍夫电压定律

3.1.3基尔霍夫电流定律

3.2电路定理

3.2.1戴维南定理

3.2.2/△变换

3.2.3叠加定理

3.3交流电路

3.4标幺化

3.5潮流计算

3.5.1潮流方程

3.5.2牛顿拉夫逊法

3.5.3节点类型

3.5.4牛顿拉夫逊法在潮流计算中的应用

3.5.5解耦法

3.6辐射状潮流概念

3.6.1理论基础

3.6.2配电网模型

3.6.3节点和支路辨识

3.6.4节点和支路辨识示例

3.6.5辐射状潮流算法

练习

第4章短路电流计算

4.1短路电流特性

4.2故障电流整定计算

4.3对称故障计算

4.4对称分量

4.4.1建立序网络的重要性

4.4.2基于对称分量法的不对称故障计算

4.4.3系统等效阻抗

4.4.4电流与电压信号在保护系统中的应用

练习

第5章配电系统的可靠性

5.1网络建模

5.2网络约简

练习

第6章配电系统网络重构与供电恢复

6.1最优拓扑结构

6.2遥控开关位置

6.2.1提高可靠性

6.2.2提高灵活性

6.3以改善运行状况为目的的馈线重构

6.4以恢复供电为目的的馈线重构

6.4.1故障定位、隔离与供电恢复（FLISR）

6.4.2人工恢复和FLISR的对比

6.4.3重构的约束条件

6.4.4FLISR集中智能控制中心

6.4.5FLISR分布式智能体

6.4.6FLISR就地智能

第7章电压/无功控制

7.1电压调节的定义

7.2改善电压调节的方法

7.3电压调节器

7.4配电系统中的电容器应用

7.4.1馈线模型

7.4.2电容器的选址和定容

7.4.3利用单个电容器组降损

7.4.4利用双电容器组降损

7.4.5利用三个电容器组降损

7.4.6若干电容器组应用

7.4.7电容器选址定容软件

7.5含VVC装置的配电馈线建模

7.6考虑SCADA的电压/无功控制

7.7电压/无功控制的要求

7.8综合电压/无功控制

练习

第8章谐波分析

8.1一般意义上的谐波

8.2理论背景

8.3谐波检测

8.4并联谐振

8.5串联谐振

8.6谐波值验证

8.6.1谐波限值

8.6.2电压畸变限值

8.6.3电流畸变限值

8.7谐波检测

8.8电容器的重估算和重定位

8.9模型

8.9.1谐波源

8.9.2系统模型

8.9.3负荷模型

8.9.4支路模型

8.10降容变压器

第9章现代配电系统保护

9.1过电流保护基础

9.1.1保护配合原则

9.1.2瞬时动作单元的整定标准

9.1.3延时继电器的设定

9.1.4通过软件设定过电流继电器

9.2Dy型变压器间协调

9.3馈线保护设备

9.3.1重合闸开关

9.3.2分段器

9.3.3熔断器

9.4整定原则

9.4.1熔断器间的协调

9.4.2重合器和熔断器间的协调

9.4.3重合器与分段器的协调

9.4.4重合器分段器熔断器的协调

9.4.5重合器和重合器的协调

9.4.6重合闸继电器协调配合

9.5考虑分布式电源的继电保护

9.5.1短路水平

9.5.2同步

9.5.3过电流保护

9.5.4自适应保护

练习

第10 章智能电网通信技术

10.1ISO OSI模型

10.2电力系统的通信解决方案

10.2.1高级量测体系中的通信解决方案

10.2.2配电网通信技术

10.3通信传输介质

10.3.1有线和载波通信

10.3.2无线通信

10.3.3光纤通信

10.4智能电网中的信息安全

10.5IEC 61850

10.5.1IEC 61850的标准文档和功能

10.5.2系统配置语言

10.5.3GOOSE消息的配置和验证

10.5.4系统结构

10.5.5系统验证测试

10.5.6变电站IT网

10.5.7过程总线

第11章电力系统中的互操作概念

11.1互操作需要的要素

11.2信息交换过程

11.3数据模型和国际标准

11.4电力系统信息模型的实现

第12章成熟度模型

12.1智能电网成熟度模型定义

12.2使用智能电网成熟度模型的好处

12.3SGMM的起源和构成

12.4SGMM的开发过程

12.5SGMM的级别和控制权

12.5.1SGMM成熟度级别

12.5.2SGMM领域

12.6使用SGMM的结果与分析

12.7SGMM案例

参考文献2100433B

在电力系统中，配电网是直接面向用户的末端环节，配电网的运行水平和供电能力直接影响供电质量和社会经济发展。本书主要介绍智能配电网概念和通信系统、配电自动化功能、配电高级分析、短路电流计算、可靠性分析、网络重构与供电恢复、电压无功控制、谐波分析、继电保护等以及智能电网的互操作和成熟度模型等内容。

本书可供从事配电网规划、分析与仿真以及与自动化相关的研究与开发的科研院所、公司及高校的工程师、学者、老师、学生等参考使用。

配电系统分析是电力系统及其自动化学科一个重要的研究领域。

配电系统是电力系统的重要组成部分。配电系统在拓扑结构、支路参数、运行状态等许多方面都具有不同于高压输电系统的典型特征，这决定了传统电力系统分析方法并不完全适用于城乡配电系统，配电系统分析拥有自己的一套分析方法和理论体系。

配电系统分析是配电管理系统（Distribution Management System，简称DMS，对配电系统进行监视、控制分析和管理的综合自动化系统）的重要功能。其主要内容包括针对配电系统的状态估计、拓扑分析、潮流计算、可靠性计算、结构优化或网络重构、电压调整和无功优化、故障定位隔离与恢复等。

配电系统分析的目的是为配电网规划设计人员以及运行调度人员对配电系统进行分析、研究、控制和管理提供有效的方法，了解系统运行状态，并采取相应措施提高系统的安全性和可靠性，实现系统的安全经济运行。

该书较全面地介绍了现代配电系统分析所涉及的内容，阐述了相关的理论、模型和算法，并介绍了该领域的一些新进展，主要是分布式发电对配电系统的影响和分析方法。

全书共分十一章。第1章概述了配电系统的特点和组成以及高级配电系统分析所包含的主要内容。第2章建立了配电系统各主要元件、网络和负荷的模型，给出了配电系统的基本方程。第3章介绍了配电网络拓扑分析的流程和算法以及各种结点编号方案的比较与选择。第4章介绍了配电系统状态估计的理论和方法。第5章阐述了配电系统确定性潮流计算的理论和方法，并对各种方法进行了分类和比较，同时给出计及分布式发电的潮流算法。第6章介绍了配电系统不确定性潮流计算的理论和方法。第7章是有关配电系统短路故障分析的内容，给出了针对辐射状或弱环网和含分布式电源的配电系统的短路故障分析方法。第8章介绍配电系统可靠性分析的理论和方法，并讨论了分布式发电对配电系统可靠性的影响。第9章是对配电网络重构问题的描述和算法介绍。第10章是关于配电系统故障定位、隔离与供电恢复的方法与策略的阐述。第11章讨论了配电系统电压控制和无功优化问题。附录给出了配电系统分析的几个典型算例系统及计算结果。

该书可作为高等院校电力系统及其自动化专业研究生及电气工程及其自动化专业高年级本科生教材，并可供从事配电系统运行、管理和研究的人员参考。

本书较全面地介绍了现代室内配电系统分析所涉及的内容，阐述了相关的理论、模型和算法，并介绍了该领域的一些新进展。内容包括室内配电系统建模、室内配电网络拓扑分析、室内配电系统确定性潮流计算、计及不确定性的室内配电系统潮流计算、室内配电系统可靠性分析等。