第1章 电力传输系统与智能电网简介 1
第2章 配电系统、变电站和集成分布式发电 4
2.1 简介 4
2.2 配电系统 5
2.2.1 配电设备 6
2.2.2 自动化方案：FDIR 8
2.2.3 通信系统概述 12
2.2.4 自动化功能 15
2.2.5 自动化方案：电压/无功控制（VVC）系统 21
2.2.6 注意事项 23
2.3 变电站 26
2.3.1 变电站的作用和类型 26
2.3.2 变电站组成 26
2.3.3 变电站设计注意事项 36
2.3.4 变电站标准化建设 37
2.3.5 变电站外观建设 39
2.3.6 保护及自动化 40
2.4 高渗透分布式发电及其对系统设计和运行中的影响 44
2.4.1 现代电力企业前景 44
2.4.2 “智能电网”的发展 45
2.4.3 分布式发电技术前景 47
2.4.4 需求响应设计和操作难题 47
2.4.5 需求响应一体化与“穿透功率”级别 48
2.4.6 分布式发电对电压调节的影响 49
2.4.7 分布式发电对电能质量的影响 50
2.4.8 分布式发电对铁磁谐振的影响 52
2.4.9 分布式发电对系统保护的影响 52
2.5 未来方向 54
参考文献 55
参考书 55
第3章 可再生能源并网发电 56
3.1 简介 56
3.2 电力系统背景 57
3.3 可再生能源特征 60
3.4 发电机建模与互连 63
3.4.1 故障穿越 63
3.4.2 频率控制 64
3.4.3 电压控制 64
3.4.4 无功功率 64
3.4.5 互连队列进程 64
3.5 运营影响 64
3.5.1 调控 65
3.5.2 负荷跟踪 65
3.5.3 风电出力不确定性损失 65
3.5.4 热电机组循环 66
3.6 市场因素 67
3.6.1 平衡区域合作 67
3.6.2 储备分享 68
3.6.3 调度间隔 68
3.6.4 辅助服务市场 68
3.6.5 容量市场 69
3.6.6 节点边际价格 69
3.7 输电规划 70
3.8 实现更大的可再生能源穿透率 70
3.8.1 波动性发电预测 71
3.8.2 随机规划和操作工具 71
3.8.3 加快市场发展 72
3.8.4 需求响应 72
3.8.5 电力存储 73
3.8.6 可再生能源发电削减 75
3.8.7 新负载 75
3.8.8 柔性发电 75
3.9 未来方向 76
参考文献 77
参考书 78
第4章 停电：风险、成因及防范措施 79
4.1 简介 80
4.2 电网发展史 81
4.3 抑制电网大面积停电的挑战 82
4.4 历史事件 83
4.5 断电前的状态与断电风险 85
4.6 停电的征兆 87
4.7 电力系统建模与分析 89
4.8 扰动如何演变为停电 89
4.9 停电预防 92
4.10 系统完整性保护方案 95
4.11 系统恢复 97
4.12 未来方向 98
4.13 小结 100
参考文献 102
参考书 102
第5章 广域监测、保护和控制 103
5.1 电力系统监控 108
5.1.1 事件重建 108
5.1.2 状态估计 109
5.1.3 仅有相量测量装置的估量设备 111
5.1.4 用于所有相量测量装置的仪表互感器校验 112
5.1.5 接口 113
5.2 保护 114
5.2.1 自适应安全性/可靠性 114
5.2.2 继电器阻抗的监测方法 116
5.2.3 自适应失步 116
5.2.4 备份区管理 118
5.2.5 自适应失磁 118
5.2.6 智能孤岛效应 119
5.2.7 智能负荷投切 120
5.3 电力系统的控制 121
5.3.1 持续振荡的控制 121
5.3.2 强振荡的控制 122
5.3.3 补救控制系统 123
5.3.4 系统恢复 123
5.4 未来方向 123
参考文献 124
参考书 126
第6章 智能电网分布式控制 127
6.1 简介 127
6.2 新兴的挑战 128
6.2.1 负荷的增长 128
6.2.2 允许城市发电和输电的挑战 128
6.2.3 可再生能源发电的政策推动 129
6.2.4 新能源汽车的政策推动 131
6.2.5 电网和其他商品传输网络的区别 131
6.2.6 新兴经济体的可靠性挑战 132
6.3 分布式控制技术 132
6.3.1 最优潮流 132
6.3.2 无功控制 134
6.3.3 潮流控制 134
6.4 现有分布式控制技术 136
6.4.1 无功控制 136
6.4.2 潮流控制 140
6.5 新兴技术 148
6.5.1 弱电交流变换器（TACC） 148
6.6 作为能源市场推动力的潮流控制 152
6.7 小结和未来方向 153
参考文献 153
第7章 地下电缆系统 156
7.1 简介 159
7.2 电缆系统结构 160
7.3 中压、高压和超高压电缆系统 160
7.3.1 电应力 161
7.4 电缆的应用 164
7.5 交流和直流输电 164
7.6 电缆类型 165
7.7 电缆组件 167
7.7.1 导体 167
7.7.2 半导体 168
7.7.3 绝缘 168
7.7.4 金属护套 169
7.7.5 外护套层（外套） 169
7.8 电缆制造 170
7.8.1 制造阶段 170
7.8.2 挤出电缆制造方法 171
7.9 故障处理 171
7.9.1 外部缺陷 174
7.9.2 湿老化：水树 177
7.10 干老化：热老化 179
7.11 未来方向 179
7.12 了解电缆系统的寿命 181
7.13 针对老化问题提高电缆性能 181
7.14 可回收/恢复的电缆设计 182
7.15 增加使用加长链接 183
7.15.1 海底电缆系统 183
7.15.2 高效直流输电 184
7.15.3 电缆系统的诊断趋势 185
7.15.4 发展智能电网的影响 188
7.15.5 高温超导体（HTS） 188
7.15.6 气体绝缘线（GIL） 189
参考文献 189
第8章 能源与水利的相互依赖性以及对城市地区的影响 191
8.1 简介 193
8.2 方法学 194
8.2.1 弹性 194
8.2.2 寿命周期评估 194
8.2.3 物质流分析 195
8.2.4 工业生态学 196
8.2.5 城市可持续发展 196
8.3 目前的基础设施 197
8.4 水与能源之间的联系 197
8.5 水和能量之间的外在联系 200
8.5.1 交通能源 200
8.5.2 交通运输、土地使用、能源 201
8.5.3 水上运输 203
8.5.4 密度的复合动力 203
8.5.5 就业机会、生活质量和税收收入 204
8.6 步入一个更加可持续发展的未来 204
8.6.1 水 204
8.6.2 能源 206
8.7 未来方向 214
参考文献 215
参考书 217
第9章 可持续发展智能电网及政策框架的出现 218
9.1 简介 220
9.1.1 智能电网部署障碍 221
9.1.2 智能电网推动 222
9.2 促进智能电网发展的各种政策 224
9.2.1 净计量 225
9.2.2 并网规范 225
9.2.3 智能计量指标 226
9.2.4 需求响应和动态定价 226
9.2.5 可再生能源补贴和规则 227
9.2.6 其他 228
9.3 美国的小型电网政策：联邦效应 229
9.3.1 智能电网的立法和政策背景 229
9.3.2 政府部门的作用 230
9.4 美国智能电网政策：国家和地方的努力 231
9.4.1 加利福尼亚州 232
9.4.2 佐治亚州 235
9.4.3 纽约州 236
9.4.4 德克萨斯州 239
9.5 欧盟智能电网政策 240
9.5.1 智能电网的立法和政策背景 241
9.5.2 智能电网标准 242
9.5.3 政府机构和组织 242
9.5.4 筹资机制 242
9.5.5 意大利和英国的智能电网政策 243
9.6 其他国家的智能电网政策 245
9.6.1 日本 245
9.6.2 韩国 246
9.6.3 中国 247
9.7 国际合作 248
9.8 未来方向 249
9.9 小结 250
参考文献 251
参考书 257