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第1部分 基本概念 3

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 57

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

3.5.1 IT接地系统 80

3.5.2 TT接地系统 81

3.5.3 TN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 227

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 335

第12章 需求侧管理与能源效率 335

12.1 概述 335

12.2 DSM 336

12.3 DSM的应用需求 337

12.4 DSM项目的手段 338

12.5 DSM的国际经验 340

12.6 DSM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

12.7 DSM规划过程 342

12.8 DSM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

13.2.1 SCADA系统 366

13.2.2 遥测 366

13.2.3 数据采集 366

13.3 SCADA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

13.3.4 MTU（第四部分） 369

13.4 SCADA系统架构 370

13.4.1 硬件 370

13.4.2 软件 372

13.5 SCADA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 385

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

14.3.3 DG在减少需求峰值方面的潜在利益 408

14.3.4 DG的辅助服务潜能 410

14.3.5 电能质量提升的价值 414

14.3.6 DG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