配电系统

本书的内容既包括配电系统的理论,也涉及了配电系统实际应用方面的案例,这些内容对于电力行业从事配电系统工作的人来说是有益的。本书内容共分为五部分：第1部分为基本概念，包括配电系统的基本概念以及负荷预测周期及预测方法。第2部分为保护和配电开关，从接地、保护系统和配电开关设备三个方面进行了介绍。第3部分为电能质量，包括电压质量、功率因数和谐波。第4部分为管理与监测，从需求侧管理及SCADA系统两方面进行了介绍。第5部分为对分布式发电的介绍。本书对从事配电系统工作的配网运行人员或电力工程师有参考价值，也可以作为电力系统本科生和研究生学习配电系统的参考书。

AbdelhayA.Sallarn，博士，IEEE高级会员，PortSaid大学电气工程名誉教授。Sallam博士曾讲授电力系统分析、配电系统、逻辑电路、微处理器（微机）结构等电力系统与计算机技术专业课程。此外，他还从事电网、变电站与配电系统设计、安装以及维护等方面的技术咨询工作。
OmP.Malik，博士，Calgary大学电气工程与计算机系的名誉教授。Malik博士曾从事用于电力系统运行、保护、基于自适应与人工智能技术的控制器前沿技术研究。

译者序
原书序
致谢
第1部分基本概念
第1章配电系统的主要概念3
1.1简介及背景3
1.2配电规划工程师的主要工作5
1.3影响规划过程的因素8
1.3.1负荷需求预测8
1.3.2规划准则8
1.3.3状态监测8
1.3.4规划的可靠性准则10
1.3.5用户可靠性水平的分类10
1.4规划目标11
1.4.1负荷预测11
1.4.2供电质量11
1.4.3遵循的标准12
1.4.4投资12
1.4.5配电损耗13
1.4.6损失负荷量14
1.5满足负荷需求预测的方案16
1.5.1电网方案16
1.5.2非电网方案16
1.6配电网17
1.6.1配电电压等级17
1.6.2配电网结构18
第2章负荷需求预测29
2.1引言29
2.2影响预测的重要因素30
2.3预测方法30
2.3.1外推法31
2.3.2相关系数法31
2.3.3最小二乘法32
2.3.4短期负荷预测技术（STLF）35
2.3.5中长期负荷预测方法41
2.4空间负荷预测41
2.4.1空间负荷预测的主要方面41
2.4.2分析要求42
2.4.3负荷、同时性与分散系数44
2.4.4测量和记录负荷行为46
2.5终端消费模型47
2.6空间负荷预测方法48
2.6.1趋势法48
第2部分保护和配电开关
第3章配电系统接地57
3.1基本概念57
3.2电力设备的接地57
3.2.1一般方法57
3.2.2变电站接地61
3.3系统接地71
3.3.1不接地系统72
3.3.2接地系统72
3.3.3系统接地的目的73
3.3.4相关术语73
3.3.5系统中性点接地方式74
3.3.6中性点的接地方法76
3.4中压配电网接地系统77
3.4.1中压接地系统的作用79
3.4.2国际上使用的中压接地系统80
3.5低压配电网的接地系统80
3.5.1IT接地系统80
3.5.2TT接地系统81
3.5.3TN接地系统82
3.5.4国际上使用的低压接地系统83
第4章配电系统短路85
4.1引言85
4.2短路电流分析86
4.2.1短路电流特性87
4.2.2短路电流计算93
第5章配电系统保护127
5.1序言127
5.1.1保护系统定义127
5.2各种类型继电器的结构129
5.2.1电磁式继电器129
5.2.2静态继电器129
5.2.3数字继电器129
5.3过电流保护132
5.3.1过电流继电器132
5.3.2过电流保护的配合135
5.3.3接地保护143
5.4重合器、分段器和熔断器144
5.4.1重合器144
5.4.2分段器146
5.4.3熔断器149
5.4.4重合器、分段器和熔断器之间的配合152
5.5方向保护153
5.5.1方向过电流保护153
5.5.2方向保护特性154
5.5.3方向性接地保护156
5.6差动保护157
5.6.1电动机差动保护161
5.6.2发电机差动保护161
5.6.3变压器差动保护162
5.6.4母线差动保护164
5.6.5电缆和线路差动保护164
5.7热保护166
5.8过电压保护168
5.8.1过电压类型168
5.8.2过电压保护174
第6章配电开关179
6.1开关设备179
6.2开关设备布局181
6.2.1环境需求181
6.2.2开关设备的安装182
6.3开关设备选型183
6.3.1绝缘等级183
6.3.2绝缘配合183
6.3.3母线的短路机械强度184
6.3.4电缆和电缆接头的短路机械应力186
6.3.5热稳定计算186
6.3.6额定电流的选择190
6.4土建施工要求191
6.4.1室内安装192
6.4.2室外安装192
6.4.3变压器安装192
6.4.4开关设备通风装置的安装193
6.5中压开关设备197
6.5.1定义197
6.5.2隔离刀阐198
6.5.3负荷开关198
6.5.4接地开关199
6.5.5断路器199
6.6低压开关设备203
6.6.1隔离开关203
6.6.2负荷开关203
6.6.3接触器204
6.6.4熔断式开关204
6.6.5低压断路器206
6.7保护等级208
6.8接地规范与实施209
6.9设施安全和防护210
6.10开关设备评价211
6.11开关设备安装步骤213
6.12电弧闪络危害213
6.12.1引起电弧事故的原因213
6.12.2电弧闪络造成的危害214
6.12.3限制电弧闪络的方法215
6.12.4个人防护设备安全等级216
6.12.5计算方法217
6.12.6计算方法选取221
6.12.7降低电弧危害的措施222
第3部分电能质量
第7章电能质量227
7.1综述227
7.2电能质量问题227
7.2.1典型电能质量问题231
7.2.2案例研究232
7.3电能质量成本233
7.3.1供电质量234
7.3.2质量成本（QC）234
7.3.3经济效益235
7.3.4案例研究235
7.4电能质量问题的解决方案238
7.4.1电能质量设备示例239
7.5电能质量问题的解决周期244
第8章电压波动246
8.1电压质量246
8.1.1电压跌落246
8.1.2电压暂降247
8.1.3闪变251
8.1.4电压暂升252
8.1.5暂时过电压253
8.2减少电压降的方法253
8.2.1串联电容器的应用253
8.2.2增加新的线路261
8.2.3电压调整261
8.2.4应用并联电容器263
8.3电压暂降计算267
8.3.1采样率267
8.3.2电压暂降的幅度267
8.3.3电压暂降的持续时间268
8.3.4电压暂降相角变化269
8.3.5举例说明269
8.4配电损耗估算276
8.4.1自上而下法277
第9章改善功率因数279
9.1背景279
9.2并联补偿282
9.3并联补偿需求282
9.4算例285
9.5如何确定补偿容量286
第10章配电网中的谐波291
10.1什么是谐波291
10.2谐波源295
10.3谐波造成的干扰301
10.3.1技术性问题302
10.3.2经济性问题304
10.4谐波畸变标别和量测304
10.4.1功率因数304
10.4.2有效值305
10.4.3峰值系数305
10.4.4功率和谐波305
10.5频谱和谐波含量306
10.5.1单次谐波畸变306
10.5.2总谐波畸变率306
10.5.3功率因数和总谐波畸变的关系307
10.6标准和建议308
第11章减少谐波影响310
11.1引言310
11.2第一类解决方案310
11.2.1从上游向负荷供电310
11.2.2干扰负荷分组311
11.2.3从不同的电源向负荷供电311
11.3第二类解决方案311
11.3.1使用特殊接线方式的变压器311
11.3.2使用电感器311
11.3.3系统接地方式的安排311
11.3.4使用六脉波换流器312
11.4第三类解决方案312
11.4.1无源滤波器312
11.4.2有源滤波器313
11.4.3混合滤波器314
11.5选用原则315
11.6案例分析315
11.6.1概述315
11.6.2对并联电容器的需求315
11.6.3用于调节功率因数的电容器的谐波影响316
11.6.4管道焊接工业功率因数改善318
11.6.5起重机应用——苏伊士运河集装箱码头325
11.6.6确定有源滤波器的原则326
第4部分管理与监测
第12章需求侧管理与能源效率335
12.1概述335
12.2DSM336
12.3DSM的应用需求337
12.4DSM项目的手段338
12.5DSM的国际经验340
12.6DSM的应用潜力341
12.6.1降低峰值负荷341
12.6.2能耗的节省341
12.7DSM规划过程342
12.8DSM的预期效益345
12.9能源效率346
12.10能效项目的应用方案346
12.11能效的经济效益346
12.12高效技术的应用347
12.12.1照明347
12.12.2电动机351
12.12.3加热355
12.12.4泵356
第13章SCADA系统和智能电网愿景363
13.1概述363
13.2定义366
13.2.1SCADA系统366
13.2.2遥测366
13.2.3数据采集366
13.3SCADA的组成367
13.3.1监测仪表（第一部分）367
13.3.2远程工作站（第二部分）367
13.3.3通信网络（第三部分）368
13.3.4MTU（第四部分）369
13.4SCADA系统架构370
13.4.1硬件370
13.4.2软件372
13.5SCADA的应用375
13.5.1变电站自动化375
13.5.2商业办公大楼（楼宇自动化）377
13.5.3功率因数补偿（无功补偿）377
13.6智能电网愿景379
13.6.1智能电网概述380
13.6.2智能电网概念380
13.6.3驱动力382
第5部分分布式发电
第14章分布式发电385
14.1电力系统和分布式发电（DG）385
14.2分布式电源性能389
14.2.1微型燃气轮机389
14.2.2风力发电机392
14.2.3抽水蓄能系统395
14.2.4光伏395
14.2.5异步发电机398
14.2.6同步发电机400
14.3算例研究402
14.3.1分布式发电的驱动力402
14.3.2分布式电源在电力系统可靠性方面的潜在价值403
14.3.3DG在减少需求峰值方面的潜在利益408
14.3.4DG的辅助服务潜能410
14.3.5电能质量提升的价值414
14.3.6DG及其与电网互连的技术细节414
14.3.7规划步骤415
参考文献416