配电系统分析与自动化

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、配电不错分析、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。

胡安 M.赫尔斯，电力系统咨询工程公司GERS，在威莱大学(Universitv of Valle)有20多年讲师经验，现在贡萨格大学(Gonzaga University)工作。合著《配电网保护》(Protection Of Electricity Distribution Networks，IET，2011年出版)已有第三版，发表或合作发表论文40余篇。赫尔斯博士还是IET特许工程师以及IEEE电力系统继电保护委员会多个组的成员。

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
3.2.2Y/△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v
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(FIISR)
6.4.2人工恢复和FIJSR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重合器和熔断器问的协调
9.4.3重合器与分段器的协调
9.4.4重合器一分段器一熔断器的协调
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
10.1ISOOSI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
10.5IEC61850
10.5.1IEC61850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

原 书 前 言20世纪末期，由于软硬件技术和通信技术的进步，以及电容器、开关、继电保护等馈线装置的技术发展，配电系统开始受到显著的关注。21世纪初，配电自动化被归并到了涵盖发、输、配电领域的智能电网的大旗下。
    本书素材来源于许多国际会议、电力公司的实际应用和个人研究，所涉及的主题既包括基本的概念，也包括最先进、实用的技术。
    本书共12章。第1章为智能电网概览；第2章介绍配电自动化，其中有些内容在其他章节有详细阐述；第3章和第4章回顾了配电系统分析的基本概念，其中包括电力基本原理、网络及辐射状潮流计算、短路电流计算等。
    第5章介绍可靠性概念；第6章是配电网络重构与供电恢复，这部分是配电自动化最核心的内容之一；第7章是利用电压调节装置和无功控制技术来实现电压调控，以保证全网节点电压合格。
    谐波理论及谐波对配电系统的影响在第8章进行分析；第9章介绍现代配电系统保护；第10章与通信有关，其中包括了IEC 61850中的相关内容；第11章介绍互操作；第12章为成熟度模型。
    各个章节中都包含很多实际应用考虑和用Matlab等实现的示例。
    我本人当然期望本书能够给学生和从事配电自动化及智能电网领域工作的工程师们提供帮助，也可以作为他们研究的参考用书。
    本书成稿过程中得到了几位同事的帮助，他们提出了一些非常有价值的建议。首先要感谢英国斯特拉思克莱德大学（Strathclyde University）的KLLo教授将我引入配电自动化领域，并悉心指导了我在该领域的第一年的工作。感谢Jose Munoz，Luis Aragon和Jmaes Ariza在通信那章的贡献，以及Andres Perez在同步相量技术方面的帮助。尤其要感谢Carlo Viggiano帮助我组织了本书的素材，并在本书的立项过程给予了极大支持。我还要感谢IET的出版团队对本书的编辑。最后，感谢我的妻子与孩子们的耐心与理解，使得我能够从家务事中节省出时间来完成此书。
    Juan MGersWeston，2013年10月