第1章 智能电网 1
1.1 简介 1
1.2 为何选择智能电网？ 2
1.2.1 资产老化且传输能力不足 2
1.2.2 热约束 2
1.2.3 操作约束 2
1.2.4 供给安全 3
1.2.5 各国政策 3
1.3 什么是智能电网？ 5
1.4 早期智能电网尝试 6
1.4.1 主动配电网 6
1.4.2 虚拟电厂 8
1.4.3 其他尝试和验证 9
1.5 智能电网领域技术文献综述 11
参考文献 13
第1部分ICT 16
第2章 数据通信 16
2.1 简介 16
2.2 专用、共享的通信通道 17
2.3 交换技术 20
2.3.1 线路交换 20
2.3.2 信息交换 21
2.3.3 包交换技术 21
2.4 通信通道 22
2.4.1 有线通信 24
2.4.2 光纤 26
2.4.3 无线电通信 29
2.4.4 移动通信 30
2.4.5 卫星通信 31
2.5 分层结构与协议 31
2.5.1 ISO/OSI模型 31
2.5.2 TCP/IP 35
参考文献 38
第3章 面向智能电网的通信技术 39
3.1 简介 39
3.2 通信技术 40
3.2.1 IEEE 802系列 40
3.2.2 移动通信 51
3.2.3 多协议标签交换 52
3.2.4 电力线路通信 53
3.3 信息交换标准 54
3.3.1 智能电表标准 54
3.3.2 Modbus 54
3.3.3 DPN3 55
3.3.4 IEC 61850 56
参考文献 57
第4章 智能电网信息安全 59
4.1 简介 59
4.2 加密与解密 60
4.2.1 对称密钥加密 61
4.2.2 公钥密码加密 65
4.3 认证 65
4.3.1 基于共享密钥的身份认证 66
4.3.2 基于密钥分发中心的认证 66
4.4 数字签名 66
4.4.1 私钥签名 67
4.4.2 公钥签名 67
4.4.3 消息摘要 68
4.5 电网安全标准 68
4.5.1 IEEE 1686： IEEE推出的IED电网安全能力标准 68
4.5.2 IEC 62351：电力系统管理及相关信息交换——数据与通信安全 69
参考文献 69
第2部分 传感、测量、控制及自动化技术 72
第5章 智能测量与DSI 72
5.1 简介 72
5.2 智能测量 73
5.2.1 电子测量的发展 73
5.2.2 智能测量的关键元素 75
5.3 智能仪表：已有硬件回顾 75
5.3.1 信号采集 76
5.3.2 信号调理 77
5.3.3 A-D转换 78
5.3.4 计算 80
5.3.5 输入/输出 82
5.3.6 通信 83
5.4 面向智能测量的通信设施与协议 83
5.4.1 HAN 83
5.4.2 NAN 84
5.4.3 数据集中器 85
5.4.4 电能表数据管理系统 85
5.4.5 通信协议 85
5.5 DSI 86
5.5.1 DSI提供的服务 87
5.5.2 DSI的实现 90
5.5.3 DSI实现的硬件支持 93
5.5.4 消费者自需求侧的灵活性传送 95
5.5.5 DSI的系统支持 95
参考文献 96
第6章 配电自动化设备 98
6.1 简介 98
6.2 变电站自动化设备 99
6.2.1 电流互感 101
6.2.2 电压互感器 104
6.2.3 智能电子设备 105
6.2.4 间隔控制器 107
6.2.5 RTU 107
6.3 配电系统故障 108
6.3.1 故障隔离和恢复组件 109
6.3.2 故障定位、隔离和恢复 114
6.4 电压调节 117
参考文献 120
第7章 配电管理系统 122
7.1 简介 122
7.2 数据源与相关外部系统 123
7.2.1 SCADA系统 123
7.2.2 CIS 125
7.3 建模与分析工具 125
7.3.1 配电系统建模 125
7.3.2 拓扑分析 129
7.3.3 负载预测 131
7.3.4 潮流分析 132
7.3.5 故障计算 135
7.3.6 状态估计 138
7.3.7 其他分析工具 142
7.4 应用分析 142
7.4.1 系统监控 142
7.4.2 系统运行 143
7.4.3 系统管理 144
7.4.4 OMS 145
参考文献 147
第8章 输电系统运行 148
8.1 简介 148
8.2 数据源 148
8.2.1 IED与SCADA系统 148
8.2.2 PMU 149
8.3 EMS 151
8.4 广域应用 153
8.4.1 在线暂态稳定控制器 155
8.4.2 磁极滑动预防控制器 155
8.5 可视化技术 157
8.5.1 视觉二维演示 157
8.5.2 视觉三维演示 158
参考文献 159
第3部分 电力电子与储能技术 162
第9章 电力电子变换器 162
9.1 简介 162
9.2 CSC 164
9.3 VSC 167
9.3.1 VSC在低中功率中的应用 168
9.3.2 中高功率设备中的VSC 171
参考文献 174
第10章 智能电网中的电力电子 176
10.1 简介 176
10.2 可再生能源发电 176
10.2.1 PV系统 177
10.2.2 风能、水能和潮汐能系统 179
10.3 故障电流限制 183
10.4 并联补偿 186
10.4.1 D-STATCOM 187
10.4.2 有源滤波器 192
10.4.3 储能并联补偿器 192
10.5 串联补偿 195
参考文献 197
第11章 大功率潮流中的电力电子设备 200
11.1 简介 200
11.2 FACTS 201
11.2.1 无功补偿 201
11.2.2 串联补偿 206
11.2.3 晶闸管控制移相变压器 209
11.2.4 统一潮流控制器 210
11.2.5 线间潮流控制器 211
11.3 HVDC 212
11.3.1 CSC 213
11.3.2 VSC 216
11.3.3 多端HVDC 219
参考文献 220
第12章 储能 222
12.1 简介 222
12.2 储能技术 225
12.2.1 电池 225
12.2.2 液流电池 226
12.2.3 燃料电池和氢电解槽 227
12.2.4 飞轮储能 229
12.2.5 SMES系统 230
12.2.6 超级电容器 231
12.3 案例分析一：风电中的储能 231
12.4 案例分析二：电动汽车充电的基于智能体的控制 235
参考文献 237