内容简介

本书对配电网自动化涉及的基本理论、相关硬件和合理性等进行了详

细介绍，主要内容包括配电网自动化的控制系统和架构、网络设计和运

行、相关硬件设备、保护和通信、性能评价和经济性分析等。

  目录

译者序

原书前言

第1章输配电系统控制和

自动化1

11引言1

12为什么需要配电自动化1

121渐进式实施3

122电力行业对配电自动化

的接受程度4

13输配电系统6

14控制层级 7

15什么是配电自动化9

16配电自动化系统10

161自动化决策树11

162自动化阶段12

163自动化强度水平13

17配电自动化的基本架构和

实施策略14

171基本架构14

172创建配电自动化解决

方案15

173配电网结构17

18自动化设备准备度的

定义17

19总结19

参考文献19

第2章中央控制和管理20

21引言20

211为什么要控制电力

系统20

22电力系统运行20

23配电网运行环境22

24配电管理系统的演变22

25配电管理系统的基本

功能25

26实时控制系统的基础28

261数据采集29

262监测和事件处理30

263控制功能32

264数据存储、归档和

分析32

265硬件系统配置33

266SCADA系统原理34

267轮询原理35

27停电管理37

271基于故障投诉的停电

管理38

272基于高级应用的停电

管理42

273以GIS为中心和以

SCADA为中心44

28决策支持应用44

281调度员潮流45

282故障计算47

283损耗最小化48

284VAR控制48

285电压控制49

286数据依赖性49

29子系统52

291变电站自动化52

292变电站就地自动化53

210扩展控制馈线自动化57

211性能测量和响应时间57

2111场景定义57

2112DA响应时间的

计算60

2113响应时间62

212数据库结构和接口63

2121网络数据模型表示63

2122SCADA数据模型64

2123DMS数据需求、来源

和接口65

2124数据模型标准68

2125数据接口标准74

213总结74

附录2A综合CIM结构样本75

参考文献75

配电系统的控制和自动化目录第3章配电系统和中压网络的

设计、建造和运行77

31引言77

32配电网的设计79

321电压选择80

322架空和地下网络80

323配电变电站的容量81

324接入中压网络（上游

结构）83

325配电网所需的性能86

326网络复杂性因数87

327电压控制89

328电流负荷95

329负荷增长96

3210接地98

3211损失的电量99

3212英国和美国配电网的

比较102

3213所选设计的安装

成本105

3214电网建成后的拥有

成本106

33低压配电网106

331地下低压配电网106

332架空低压配电网107

34低压网络和配电变电站的

开关设备108

35低压网络和配电变电站的

扩展控制110

36总结111

参考文献111

第4章配电系统的硬件112

41开关设备简介112

42一次开关设备116

421变电站断路器116

422变电站隔离开关119

43落地式变电站120

431环网柜120

432基座式开关设备123

44更大的配电/紧凑型

变电站124

45封闭式柱上开关126

46柱上重合器128

461单罐式设计128

462单支柱式设计129

47柱上隔离开关与负荷隔离

开关130

48操作和执行机构131

481电动执行机构131

482磁力执行机构132

49电流和电压测量装置133

491电磁式电流互感器135

492电磁式VT137

410仪用互感器的扩展

控制137

411电流和电压传感器138

4111电流传感器138

4112电阻分压器139

4113组合传感器和传感器

封装139

参考文献140

第5章保护和控制141

51引言141

52采用继电器的保护141

521基于时间的判别142

522基于电流的判别142

523基于时间和电流的

判别143

53灵敏接地故障和瞬时保护

方案144

54采用熔断器的保护145

55直接接地/经电阻接地网络

的接地故障和过电流

保护148

56补偿网络中的接地故障149

57不接地网络中的接地

故障152

58一种用于补偿网络和不接地

网络的接地故障继电器153

59故障指示器156

591手动控制的配电网对

故障指示器的需求156

592什么是故障指示器157

593采用扩展控制或自动化

的配电网对故障指示器

的需求159

594闭环网络中使用的故障

指示器159

595方向性故障指示器的其

他应用161

510故障指示器与配电网导线

的连接161

5101采用电流互感器的连接

方式161

5102地下网络中采用CT

的连接方式161

5103架空网络中采用CT

的连接方式162

5104架空网络中无CT的

连接方式（临近）163

511配电系统接地及故障

指示165

5111稳态故障情况下的

检测166

5112暂态故障情况下的

检测166

5113灵敏型接地故障

指示167

512自动重合闸与故障

指示器167

513相间故障和接地故障之间

的指示选择167

514故障指示器的重置168

515故障指示器的配合168

516选择故障指示器169

517智能电子设备169

5171远程终端单元170

5172保护智能电子

设备172

518扩展控制的电源173

519自动化就绪开关设备——

FA组成单元176

5191开关的选择178

5192驱动（执行机构）的

选择178

5193RTU的选择179

5194CT/VT的选择179

5195通信系统的选择179

5196FPI的选择179

5197电池的选择179

5198组成单元中的

接口179

520组成单元举例181

521组成单元的典型输入和

输出182

5211分段开关（无测量

功能，见图540）182

5212分段开关（有测量

功能，见图541）182

5213架空系统中的保护用

重合闸183

522控制单元及其改进183

523控制逻辑184

5231方案1：线路A有15

个开关自动化、FPI和

开关远程控制184

5232方案2：线路B有25

个开关自动化、FPI和

开关远程控制185

5233方案3和方案4：

没有FPI186

5234方案5和方案7：只有

本地控制186

5235方案6和方案8：只有

本地控制187

5236特殊情况：多重重合闸

和自动分段开关187

第6章配电系统的性能190

61配电网的故障190

611故障类型190

612故障的影响192

613瞬时故障、重合闸和

补偿网络193

62配电系统性能和基本的

可靠性计算195

621系统指标196

622电网可靠性指标的

计算196

623持续停电时间（SAIDI）

的计算（参见表

64)198

624持续停电频率（SAIFI）

的计算（参见表

64)199

625瞬时停电频率（MAIFI）

的计算（参见表

64)199

626计算结果的总结200

627计算扩展控制的

影响202

628网络复杂性因数函数的

指标202

629在没有自动化情况下

改善性能203

63提高地下网络的可靠性206

631设计方法1：添加手动

分段开关206

632设计方法2：添加手动

切换的备用电源207

633设计方法3：添加自动

线路保护208

634设计方法4：添加连续

备用电源209

64提高架空网络的可靠性

（设计方法5～方法7）211

65通过自动化提高性能213

66通过综合设计方法1～

方法4和方法8改进地下

线路214

参考文献218

第7章用于控制和自动化的通信

系统219

71引言219

72通信与配电自动化220

73配电自动化通信物理链路

选项221

74无线通信222

741未许可的扩频

无线电222

742VHF、UHF窄带分组

数据无线电（许可/

未许可）222

743无线网络理论222

744集群系统（公共分组

交换无线电）229

745蜂窝229

746寻呼技术229

747卫星通信——近地

轨道229

75有线通信230

751电话线230

752光纤230

753配电线载波230

754通信方式总结252

76配电自动化通信协议253

761MODBUS254

762DNP 30257

763IEC 60870-5-101262

764UCA 20，IEC 61850264

77配电自动化通信架构265

771中央DMS通信265

772异常轮询和报告267

773智能节点控制器/

网关267

774异构协议的互连268

78配电自动化通信用户

接口268

79配电自动化通信选择的一

些考虑268

710确定通信信道规格的

要求269

7101确认和未确认的

通信269

7102通信系统的特征270

7103通信模型271

7104反应或响应时间的

计算271

第8章创建商业案例273

81简介273

82变电站自动化为行业带来的

潜在收益274

821变电站控制和自动化的

集成及其功能收益274

822SCADA与SA275

823行业声称的经济

收益276

83馈线自动化为行业带来的

潜在收益277

84一般性收益278

85收益机会矩阵280

86收益流程图282

87依赖性以及共享和专有

收益283

871依赖性283

872共享收益284

873主要DA功能产生的

专有收益286

874收益总结289

88资本推迟、释放或替换290

881一次变电站资本投资

的推迟290

882配电网容量的释放295

883上游网络和系统容量

的释放296

884用自动化替换传统

设备297

89人力节省297

891降低变电站/控制中心

的运行水平297

892减少巡视297

893人员时间节省298

894与投资和运行节省相关

的人员时间节省的

计算307

895为CLPU更改继电器设

置减少的人员时间和

工作量308

810与电量相关的节省308

8101因更快的恢复而减少

供电量产生的

节省308

8102受控负荷减小导致的

电量收益减少309

8103因技术性损耗减少产生

的电量节省310

811其他运营收益312

8111维修和维护收益312

8112更好的信息产生的

收益312

8113改进的用户关系

管理313

812配电自动化功能和收益

总结315

813经济价值-成本315

8131电力公司成本316

8132用户成本322

8133经济价值323

814结论326

参考文献328

第9章案例研究330

91简介330

92案例1：长的农村馈线330

921性能评估330

922人员时间节省331

923网络性能和罚款332

93案例2：大型城市网络334

931预备分析：人员时间

节省335

932预备分析：网络

性能337

933成本节省的总结343

934SCADA/DMS的

成本343

935成本收益和回收期344

936结论345

词汇表346