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第1章 绪论 1

1.1 电力系统的基本概念 1

1.1.1 电力系统的组成 1

1.1.2 电力系统的发展简史 2

1.1.3 我国电力系统的发展及现状 3

1.2 配电管理系统 4

1.2.1 配电管理系统的一些基本概念 4

1.2.2 当前配电管理系统存在的问题 6

1.3 配电网自动化系统的总体构成 7

1.3.1 小型配电自动化系统的构成 7

1.3.2 中型配电自动化系统的构成 7

1.3.3 大型配电自动化系统的构成 8

1.3.4 配电自动化系统的基本功能 9

1.4 实现配电自动化的意义 10

1.5 配电自动化的现状与发展情况 13

1.5.1 国外配电自动化发展及现状 13

1.5.2 我国配电自动化的发展现状 14

1.6 配电自动化的难点 16

1.7 配电自动化实施中的具体问题探讨 17

1.7.1 配电自动化实施的规划问题 17

1.7.2 配电自动化实施的经济投资问题 18

1.7.3 配电自动化实施对象的确定原则 18

1.8 要点掌握 19

思考题 20

第2章 配电网 21

2.1 配电网的特点 21

2.2 我国配电网建设情况及发展战略目标 22

2.2.1 建设情况 22

2.2.2 发展战略目标 23

2.3 配电网的中性点运行方式 24

2.3.1 中性点接地方式分类及比较 24

2.3.2 经消弧线圈接地系统的3种补偿方式 24

2.3.3 中性点经电阻接地方式 25

2.3.4 我国部分地区中性点接地方式实例 25

2.4 配电网涉及的一次设备——开关 26

2.4.1 开关设备的灭弧介质无油化历程 26

2.4.2 真空、SF6灭弧介质特点 27

2.4.3 典型开关设备介绍 27

2.5 配电网涉及的一次设备——环网柜 29

2.5.1 概述 29

2.5.2 环网柜的分类 30

2.5.3 环网柜接线应用实例 30

2.5.4 典型环网柜介绍 31

2.6 配电网涉及的一次设备——变压器 32

2.6.1 变压器的分类 32

2.6.2 国内外变压器的现状及发展 33

2.7 配电线路 34

2.7.1 架空线路 34

2.7.2 电缆线路 35

2.8 配电网络拓扑形式及馈线故障处理 36

2.8.1 配电网络的分类 36

2.8.2 辐射状接线馈线故障的处理 36

2.8.3 环网故障的处理 36

2.8.4 三电源点供电网络故障的处理 37

2.8.5 日本3分4连接线 38

2.9 要点掌握 38

思考题 39

第3章 配电终端——FTU 40

3.1 FTU的基本概念 40

3.2 FTU的功能 40

3.3 SD-2210型FTU的总体结构及特点 42

3.3.1 SD-2210型FTU的原理框图 42

3.3.2 SD-2210型FTU的总体特点 43

3.4 SD-2210型FTU的TMS320F206DSP硬件介绍 43

3.4.1 TMS320F206 DSP的主要特点 43

3.4.2 TMS320F206存储器映射 43

3.4.3 TMS320F206 DSP片上外设 45

3.4.4 TMS320F206 DSP外部中断 46

3.4.5 TMS320F206 DSP命令寄存器 46

3.4.6 TMS320F206 DSP复位 46

3.4.7 SD-2210型FTU模拟信号输入 47

3.4.8 SD-2210型FTU数字量输入输出 47

3.4.9 SD-2210型FTU异步串行通信 47

3.5 直流采样和交流采样 48

3.5.1 直流采样 49

3.5.2 交流采样 49

3.5.3 变送器 49

3.6 开关量输入电路 50

3.6.1 隔离电路 50

3.6.2 去抖电路 51

3.7 开关量输出电路 52

3.8 模拟量输入电路 53

3.8.1 基于逐次逼近型A/D转换的模拟量输入电路 53

3.8.2 2×4通道14位高速A/D转换芯片MAX125及其应用 55

3.8.3 电压／频率变换 62

3.9 模拟量输出电路 64

3.10 傅里叶算法 65

3.11 要点掌握 66

思考题 66

第4章 其他配电终端 67

4.1 DTU 67

4.1.1 DTU的概念及功能 67

4.1.2 DTU备自投的实现 67

4.1.3 开闭所DTU与馈线终端FTU的比较 68

4.1.4 环网柜DTU与开闭所DTU的比较 69

4.1.5 开闭所DTU与变电站RTU的比较 69

4.2 TTU 69

4.2.1 TTU的概念及功能 69

4.2.2 TTU的无功补偿功能 70

4.3 站控终端 71

4.3.1 站控终端的概念及功能 71

4.3.2 子站的设置 72

4.3.3 站控终端与FTU、TTU、DTU的比较 72

4.4 要点掌握 73

思考题 73

第5章 通信系统 74

5.1 引言 74

5.1.1 远动的基本概念 74

5.1.2 典型数据通信系统的组成 74

5.1.3 并行传输和串行传输 76

5.1.4 数据传输的同步 76

5.1.5 通信工作方式 78

5.1.6 通信技术中的几个基本概念 78

5.2 调制解调 79

5.3 差错控制 81

5.3.1 产生差错的原因 81

5.3.2 抗干扰编码 82

5.3.3 差错控制的几种方式 83

5.3.4 几种常用的抗干扰编码 85

5.4 通信规约 90

5.4.1 通信规约的概念 90

5.4.2 循环式通信规约 90

5.4.3 问答式通信规约 95

5.5 常用通信方式 98

5.5.1 概述 98

5.5.2 配电线载波通信 101

5.5.3 光纤通信 104

5.5.4 脉动控制 109

5.5.5 工频控制 110

5.5.6 电话专线 110

5.5.7 现场总线 111

5.5.8 RS485串行总线 111

5.5.9 无线扩频 111

5.5.10 甚高频通信（数传电台通信） 112

5.5.11 特高频通信 113

5.5.12 微波通信 113

5.5.13 卫星通信 114

5.5.14 调幅广播 115

5.5.15 调频辅助通信业务 115

5.6 要点掌握 116

思考题 116

第6章 馈线自动化 118

6.1 概述 118

6.1.1 FA的功能 118

6.1.2 FA的类型 118

6.1.3 FA的特点 119

6.2 馈线自动化的发展历程 119

6.2.1 第一阶段——不分段、不拉手（传统模式）阶段 119

6.2.2 第二阶段——馈线分段、拉手、无自动化阶段 121

6.2.3 第三阶段——自动分段、馈线自动化阶段 123

6.3 重合器 125

6.3.1 重合器的概念 125

6.3.2 重合器的分类 125

6.3.3 重合器与普通断路器的比较 126

6.3.4 时间—电流特性曲线 127

6.3.5 重合器的选择 127

6.3.6 重合器的应用场合 127

6.3.7 重合器实例 128

6.4 分段器 129

6.4.1 概念 129

6.4.2 分段器使用时的配合原则 130

6.4.3 电压—时间型分段器原理接线 130

6.4.4 电压—时间型分段器的参数 131

6.4.5 电流—时间型分段器 132

6.5 重合器与电压—时间型分段器配合 132

6.5.1 辐射状网的故障处理 132

6.5.2 环状网的故障处理 136

6.5.3 分段开关和联络开关的时限整定 139

6.6 重合器与过电流脉冲计数型分段器配合 141

6.6.1 永久性故障的处理 141

6.6.2 瞬时性故障的处理 142

6.7 基于FTU的馈线自动化 143

6.7.1 基于FTU的馈线自动化系统构成 143

6.7.2 基于FTU的馈线自动化系统的功能 144

6.7.3 基于FTU的馈线自动化系统实施的原则 144

6.7.4 馈线自动化的电源问题 145

6.8 两种馈线自动化的比较 147

6.8.1 基于重合器—分段器的就地控制方案 147

6.8.2 基于FTU和通信网络的远方控制方案 147

6.9 要点掌握 148

思考题 149

第7章 配电网单相接地故障选线 150

7.1 概述 150

7.1.1 NUGS单相接地故障选线的国外、国内研究现状 150

7.1.2 利用电网稳态电气量特征提供的故障信息构成的选线方法 151

7.1.3 利用电网暂态电气量特征提供的故障信息构成的选线方法 153

7.1.4 其他方法 153

7.1.5 研究前景 154

7.1.6 意义 155

7.2 NUGS单相接地故障理论分析 155

7.2.1 NUGS单相接地故障的稳态基波分析 155

7.2.2 NUGS单相接地故障的稳态谐波分析 160

7.2.3 NUGS单相接地故障的暂态分析 162

7.2.4 NUGS单相接地故障选段研究 163

7.3 NUGS单相接地故障实验研究——选线方案确定 164

7.3.1 动态模型的建立 164

7.3.2 稳态实验记录及分析 166

7.3.3 暂态实验记录及分析 168

7.3.4 NUS选线方案的确定 170

7.3.5 NES选线方案的确定 171

7.4 软件设计 173

7.4.1 开发语言和工具介绍 173

7.4.2 NUS系统选线下位机软件设计 180

7.4.3 NUS系统选线上位机软件设计 182

7.4.4 NES系统选线下位机软件设计 185

7.4.5 NES系统选线上位机软件设计 186

7.5 NUGS选线方案验证实验 189

7.5.1 优化模型 189

7.5.2 NUS的选线验证实验 189

7.5.3 NES的选线验证实验 193

7.6 要点掌握 197

思考题 199

第8章 远方抄表与电能计费系统 200

8.1 电能表的发展和现状 200

8.2 抄表计费的几种方式 201

8.3 预付费电能计费方式 202

8.3.1 预付费电能表的种类及特点 202

8.3.2 采用IC卡电能表的预付费电能计费系统 203

8.4 自动抄表技术——本地自动抄表 206

8.4.1 本地自动抄表的两种数据采集方式 206

8.4.2 抄表机简介 207

8.4.3 国内主流抄表机型实例——振中TP900系列抄表机 207

8.5 自动抄表技术——远程自动抄表 208

8.5.1 远程自动抄表的含义及发展 208

8.5.2 远程自动抄表系统的组成 208

8.5.3 远程自动抄表系统典型案例 211

8.5.4 利用远程自动抄表技术实现防窃电 213

8.5.5 自动抄表与预付费的比较 214

8.6 要点掌握 214

思考题 215

第9章 主站系统 216

9.1 主站系统的功能及要求 216

9.2 主站系统的设计原则 216

9.3 主站系统的硬件构成 217

9.3.1 较小规模主站系统配置 217

9.3.2 较大规模主站系统配置 219

9.4 主站系统的软件构成 222

9.4.1 操作系统软件 222

9.4.2 支撑软件 223

9.4.3 高级应用软件 228

9.5 全球卫星定位系统介绍 231

9.6 要点掌握 236

思考题 236

第10章 配电网SCADA系统 237

10.1 配电网SCADA系统的特点 237

10.2 配电网SCADA系统组织的基本方式 238

10.2.1 配电网SCADA系统测控对象 238

10.2.2 区域站的设置方法 238

10.2.3 体系结构 239

10.3 配电网SCADA系统的功能 240

10.4 要点掌握 245

思考题 246

第11章 配电图资地理信息系统 247

11.1 概述 247

11.2 GIS的发展 247

11.3 GIS在电力行业的应用现状及难点 249

11.4 GIS的组成 250

11.5 GIS功能的实现方法 252

11.5.1 国内GIS软件介绍 252

11.5.2 国外GIS软件介绍 254

11.6 AM/FM/GIS的离线、在线实际应用 255

11.6.1 AM/FM/GIS在配电网中离线方面的应用 256

11.6.2 AM/FM/GIS在配电网中在线方面的应用 257

11.7 GIS的功能演示案例 257

11.8 要点掌握 261

思考题 262

第12章 负荷控制和管理系统 263

12.1 负荷控制和管理的概念及经济效益 263

12.2 负荷特性优化的主要措施 264

12.2.1 经济措施 264

12.2.2 行政措施 265

12.2.3 宣传措施 266

12.2.4 技术措施 266

12.3 负荷管理系统的发展过程 268

12.4 负荷控制系统的基本结构和功能 269

12.4.1 负荷控制终端 269

12.4.2 负荷控制中心 272

12.5 各种负荷控制系统原理及比较 273

12.5.1 负荷控制系统的分类 273

12.5.2 GSM/GPRS公用通信电力负荷控制系统 273

12.5.3 无线电电力负荷控制系统 274

12.5.4 音频电力负荷控制系统 277

12.5.5 配电线载波电力负荷控制系统 277

12.5.6 工频电力负荷控制系统 277

12.5.7 有线电话电力负荷控制系统 278

12.6 要点掌握 278

思考题 278

第13章 配电自动化的实际案例 279

13.1 概述 279

13.2 配电自动化的主要功能 280

13.3 配电自动化系统体系结构 280

13.4 配电自动化SCADA系统 282

13.4.1 网络安全方案 282

13.4.2 系统硬件配置 282

13.4.3 软件系统结构 283

13.4.4 配电SCADA功能 284

13.5 配电自动化通信系统 286

13.6 馈线自动化解决方案 288

13.7 配电地理信息管理功能 291

13.8 配电自动化高级应用软件 294

13.9 视频监控系统 295

13.9.1 系统配置 295

13.9.2 系统说明 296

第14章 实验部分 298

14.1 电力系统综合实验方案一 298

14.1.1 实验系统简介 298

14.1.2 单台实验系统的实验 299

14.1.3 多台实验系统联网的实验 306

14.1.4 设备清单 312

14.2 电力系统综合实验方案二（供配电部分） 314

14.2.1 实验系统简介 314

14.2.2 实验系统外观 314

14.2.3 单台实验系统的实验 316

14.2.4 多台实验系统联网的实验 317

14.2.5 设备清单 321

14.3 电力系统综合实验方案三（电力系统综合自动化部分） 323

14.3.1 系统简介 323

14.3.2 系统组成 324

14.3.3 实验内容 325

14.4 应用实例——TQGD-Ⅱ工厂供电及配电自动化实验培训系统 326

14.4.1 概述 326

14.4.2 系统组成 327

14.4.3 实验模式 329

14.4.4 实验项目 331

14.4.5 实验系统中主要设备的技术指标 333

14.4.6 设备实物图 334

14.5 电力系统自动化及多功能继电保护教学实验系统 336

自测题1 342

自测题2 343

自测题1答案 345

自测题2答案 348

附录 350

附录A 谐振接地系统单相接地故障选线新方法 350

附录B 基于对称分量法的小电流接地系统单相接地故障选线研究 355

附录C 巧用小波包分解系数实现配电网单相接地故障选线 358

附录D 程序节选 365

参考文献 368