配电网自动化技术

目录 Contents 前 言 第1章 概述 1.1 配电自动化概念 ……….. 1 1.2 配电自动化系统的构成及功能 ……….. 1 1.2.1 配电自动化系统的构成 ……….. 2 1.2.2 配电自动化系统功能 ……….. 2 1.2.3 实现配电网自动化的意义及需求 ……….. 4 1.3 国内外配电自动化发展 ……….. 6 1.3.1 国外配电网自动化发展 ……….. 7 1.3.2 国内配电网自动化发展 ……….. 7 1.3.3 配电自动化的发展趋势 ……….. 8 1.4 配电自动化系统建设的难点、存在的问题及解决方案 ……….. 9 1.5.1 配电自动化系统建设的难点 ……….. 10 1.5.2 配电自动化系统建设存在的问题 ……….. 12 1.5.3 解决方案 ……….. 13 第2章 配电网络及一次设备 2.1 配电网络 ……….. 13 2.1.1 放射式接线 ……….. 13 2.1.2 环式接线 ……….. 13 2.2 配电一次设备 ……….. 13 2.2.1 配电变压器 ……….. 14 2.2.2 断路器 ……….. 18 2.2.3 负荷开关 ……….. 20 2.2.4 隔离开关 ……….. 20 2.2.5 熔断器 ……….. 20 2.2.6 开闭所 ……….. 21 2.4 环网柜和电缆分支箱 ……….. 21 2.4.1 环网柜 ……….. 21 2.4.2 电缆分支箱 ……….. 26 2.5 配电站和箱式变压器 ……….. 26 2.5.1 配电站 ……….. 26 2.5.2 箱式变压器 ……….. 29 2.6 配电终端的接地方式 ……….. 30 第3章 配电自动化数据通信 3.1 数据通信系统的基本概念 ……….. 33 3.2 通信系统的性能指标 ……….. 35 3.2.1 有效性指标 ……….. 35 3.2.2 可靠性指标 ……….. 36 3.3 数据传输方式和工作方式 ……….. 37 3.3.1 数据传输方式 ……….. 37 3.3.2 通信线路的工作方式 ……….. 37 3.4 数据通信的检错规约 ……….. 38 3.4.1 差错控制方式 ……….. 39 3.4.2 常用检错码 ……….. 40 3.5 配电自动化通信方式 ……….. 44 3.5.1 RS-232 ……….. 45 3.5.2 RS-485 ……….. 46 3.5.3 CAN总线 ……….. 48 3.5.4 电力线通信 ……….. 50 3.5.5 光纤通信 ……….. 51 3.6 ZigBee无线传感器网络 ……….. 53 3.7 GPRS通信 ……….. 59 3.8 多种通信方式综合应用 ……….. 62 3.9 配电自动化常用的通信规约 ……….. 64 3.9.1 电力负荷管理系统数据传输规约 ……….. 66 3.9.2 IEC 60870-5-104规约 ……….. 67 第4章 配电网馈线监控终端 4.1 馈线监控终端简介 ……….. 89 4.1.1 馈线监控终端的功能及性能要求 ……….. 89 4.1.2 馈线监控终端的构成 ……….. 90 **4.1.3** 馈线终端单元的硬件 …. 91 **4.1.4** 馈线终端单元的软件 …. 93 **4.1.5** 环网柜和开闭所馈线终端单元 …. 96 **4.2** 馈线监控指挥系统原理 …. 97 **4.2.1** 概述 …. 97 **4.2.2** 模拟采集的基本原理 …. 99 **4.2.3** 交流采样算法 …. 102 **4.2.4** 数字波处理方法 …. 106 **4.2.5** 开关量输入/输出 …. 115 **4.3** 馈线监控终端案例 …. 118 **4.3.1** F31020型馈线监控终端的构成 …. 118 **4.3.2** F31010型馈线终端单元的硬件 …. 118 **4.3.3** F31010型馈线终端单元的软件 …. 121 **4.4** 馈线故障指示器 …. 123 **4.4.1** 概述 …. 123 **4.4.2** 短路故障指示器 …. 124 **4.4.3** 故障指示器的应用与拓展 …. 127 **第5章 电力用户用电信息采集终端** …. 129 **5.1** 智能电能表 …. 129 **5.1.1** 智能电能表的功能 …. 129 **5.1.2** 安全认证 …. 131 **5.2** 专变采集终端 …. 132 **5.2.1** 专变采集终端概述 …. 132 **5.2.2** 专变采集终端的功能 …. 133 **5.2.3** 专变采集终端的通信协议 …. 134 **5.3** 集中抄表终端 …. 134 **5.3.1** 集中抄表终端概述 …. 134 **5.3.2** 集中器终端的功能 …. 136 **5.3.3** 集中抄表终端的通信协议 …. 137 **5.4** 专变采集终端设计 …. 139 **5.4.1** 概述 …. 139 **5.4.2** 终端硬件设计 …. 139 **5.4.3** 终端软件设计 …. 140 **第6章 配电网馈线自动化** …. 146 **6.1** 馈线自动化模式 …. 146 **6.2** 基于重合器的馈线自动化 …. 147 **6.2.1** 重合器的功能 …. 147 **6.2.2** 分段器的功能和分布 …. 148 **6.2.3** 重合器与电压-时间型分段器配合 …. 149 **6.2.4** 重合器与过电流脉冲计次型分段器配合 …. 153 **6.2.5** 基于重合器的馈线自动化系统的不足 …. 155 **6.3** 基于馈线终端的馈线自动化 …. 156 **6.3.1** 系统概述 …. 156 **6.3.2** 馈线故障区段定位算法简介 …. 156 **6.3.3** 基于矩阵算法的定位算法 …. 157 **6.3.4** 基于网形结构矩阵的定位算法 …. 161 **6.3.5** 馈线自动化系统设计 …. 165 **6.4.1** 系统结构 …. 165 **6.4.2** 硬件设计 …. 166 **6.4.3** 软件设计 …. 167 **第7章 电力用户用电信息采集系统** …. 173 **7.1** 系统方案 …. 173 **7.1.1** 对象分类及采集要求 …. 173 **7.1.2** 组网方式 …. 177 **7.1.3** 系统总体架构 …. 178 **7.1.4** 主站设备配置 …. 180 **7.1.5** 主站部署模式 …. 181 **7.2** 通信信道 …. 187 **7.2.1** 公网监测系统 …. 187 **7.3** 系统功能 …. 188 **7.3.1** 系统功能 …. 188 **7.3.2** 通信功能 …. 189 **7.3.3** 通信组网 …. 190 **7.4** 集中抄表系统 …. 191 **7.4.1** 技术标准 …. 191 **7.4.2** 系统结构 …. 192 **7.4.3** 采集设备通信组网 …. 193 **第8章 配电网自动化主站系统** …. 195 **8.1** 主站系统概述 …. 195 **8.1.1** 设计原则 …. 195 **8.1.2** 系统架构 …. 195 **8.2** 主站系统的硬件 …. 196 **8.2.1** 配置原则 …. 196 **8.2.2** 功能部署 …. 197 **8.3** 主站系统的软件 …. 198 8.3.1 配置原则 198 8.3.2 故障计算 199 8.4 信息交互 202 8.5 配电网地理信息系统 204 8.5.1 系统概述 204 8.5.2 构建原理 204 8.5.3 功能部署 205 8.5.4 应用实例 208 8.6 主站系统集成方案 212 8.6.1 SCADA/DA与GIS一体化 212 8.6.2 SCADA/DA与GIS的集成 213 8.6.3 两种方案的比较 214 8.7 主站系统工程实例 214 8.7.1 工程实例一 214 8.7.2 工程实例二 218 第9章 配电网高级应用软件 221 9.1 配电网高级应用软件简介 221 9.2 配电网拓扑分析 223 9.2.1 概述 223 9.2.2 配电网拓扑结构 224 9.2.3 配电网拓扑描述 224 9.2.4 配电网拓扑分析算法 228 9.3 配电网线损计算 231 9.3.1 线损的基本概念 231 9.3.2 配电网线损计算方法 232 9.3.3 配电网线损潮流计算 232 第10章 配电自动化规划 246 10.1 规划目标和需求 246 10.2 馈线自动化配置 247 10.2.1 馈线自动化实现原则 247 10.2.2 故障处理模式选择 247 10.2.3 终端配置模式规划原则 247 10.3 配电主站规划 248 10.3.1 主站规划原则 248 10.3.2 主站规划方案 249 10.3.3 主站规划案例 253 10.4 配电终端规划 255 10.4.1 终端规划原则 255 10.4.2 终端配置数量计算 254 10.4.3 终端规划案例 256 10.5 配电通信网规划 257 10.5.1 通信规划原则 257 10.5.2 组网方式 258 10.5.3 通信方式选择 264 10.6 信息安全防护规划 265 10.6.1 安全防护规划原则 265 10.6.2 信息安全防护体系建设方案 266 附录 268 附录A 配电网自动化实现方式 268 附录B 线损计算原始数据 269 参考文献 273