电力系统自动化

目　录

第1章　电力系统自动化基础　1

1．1　电力系统自动化概述　2

1．1．1　电力系统运行的特点　2

1．1．2　电力系统运行状态及其控制　3

1．2　电力系统自动化的基本内容　5

1．2．1　电网调度自动化　5

1．2．2　发电厂自动化　6

1．2．3　变电站综合自动化　7

1．2．4　配电自动化　10

1．3　电力系统自动化发展趋势　14

1．3．1　电力系统自动化总的发展趋势　14

1．3．2　具有变革性重要影响的3项新技术　15

1．3．3　电子技术、计算机技术的发展不断推动电力系统自动化进步　16

1．3．4　当前电力系统自动化依赖lT技术向前发展的重要热点技术　17

1．3．5　配电自动化发展方向　18

1．3．6　电力系统电子商务的应用领域　19

1．3．7　电力系统在推进电子商务时应当注意以下几个问题　20

1．4　教学计划参考　21

1．5　思考题与习题　22

1．6　电气知识拓展——组合达林顿对管　23

第2章　数据采集及通信原理　24

2．1　电力系统运行控制数据信息　25

2．2　电力系统自动化数据采集系统　26

2．2．1　数字量采集子系统的结构　26

2．2．2　数字量输出子系统的结构　29

2．2．3　模拟量采集子系统　30

2．2．4　模拟量输出子系统　37

2．3　电力系统数据通信　38

2．3．1　通信基本原理　39

2．3．2　通信信道的基本类型　42

2．4　差错控制　47

2．5　电力通信网　50

2．6　教学计划参考　52

2．7　思考题与习题　54

2．8　电气知识拓展　55

第3章　供配电自动化　56

3．1　供配电自动化基础　57

3．1．1　供配电自动化的构成　57

3．1．2　供配电自动化的功能　57

3．2　电网调度控制中心调度自动化系统　58

3．2．1　电网监控与调度自动化系统的基本结构　58

3．2．2　调度自动化系统的硬件结构和软件系统　60

3．2．3　调度自动化系统的人机界面　61

3．2．4　地区调度自动化工程技术方案　62

3．3　变电站综合自动化　65

3．3．1　变电站综合自动化的基本概念和功能　65

3．3．2　变电站综合自动化系统的结构　71

3．4　供配电系统自动化　73

3．4．1　配电自动化的功能分析　74

3．4．2　配电管理系统　76

3．4．3　配电自动化　79

3．4．4　需方用电管理　80

3．5　电力负荷控制技术　81

3．5．1　电力负荷控制中心的配置　82

3．5．2　电力负荷控制系统的基本功能　83

3．6　教学计划参考　85

3．7　思考题与习题　86

3．8　电气知识拓展万用表的使用方法　87

第4章　发电机的自动并列　88

4．1　概述　88

4．1．1　并列准同期操作的发展历史　88

4．1．2　并列操作的意义　89

4．1．3　准同期并列　90

4．1．4　自同期并列　93

4．1．5　准同期并列和自同期并列的区别　94

4．2　准同期并列的基本原理　94

4．2．1　压差　94

4．2．2　自动准同期装置　96

4．2．3　准同期并列合闸信号的控制　97

4．3　整步电压　99

4．3．1　线性整步电压　99

4．3．2　利用线性整步电压检查同期条件　100

4．4　频差和压差控制　103

4．4．1　频差控制　103

4．4．2　压差控制　105

4．5　自动准同期装置举例　105

4．5．1　概述　105

4．5．2　硬件电路　105

4．6　教学计划参考　108

4．7　思考题与习题　109

4．8　电气知识拓展——示波器的使用　109

第5章　同步发电机励磁自动控制系统　111

5．1　同步发电机励磁系统的发展历史　111

5．1．1　励磁调速系统的由来　111

5．1．2　励磁调节器的发展　112

5．2　同步发电机的励磁系统　112

5．2．1　同步发电机励磁原理分析　113

5．2．2　同步发电机励磁方式　114

5．3　励磁调节对电力系统稳定的影响　118

5．3．1　励磁调节对静态(微动态)稳定的影响　118

5．3．2　励磁调节对暂态稳定的影响　120

5．3．3　励磁控制对发电机静态稳定性影响　121

5．4　励磁控制理论　124

5．4．1　基于古典控制理论的单变量控制方法　124

5．4．2　基于现代控制理论的线性多变量控制方法　128

5．5　教学计划参考　130

5．6　思考题与习题　131

5．7　电气知识拓展仿真器　131

第6章　电力系统有功功率与频率　133

6．1　电力系统有功功率的平衡　133

6．1．1　频率及有功功率调节的意义　134

6．1．2　电力系统频率及有功功率的分层控制　134

6．2　电力系统的频率特性　135

6．2．1　电力系统负荷的频率特性　136

6．2．2　发电机组的频率特性　137

6．2．3　电力系统的频率特性及其控制　141

6．2．4　联合电力系统的频率控制　142

6．3　电力系统的自动调频方法　143

6．3．1　主导发电机法　144

6．3．2　积差调节法(同步时间法)　145

6．3．3　联合自动调频　147

6．3．4　联合电力系统的调频　148

6．4　电力系统频率调节系统的动态特性　150

6．4．1　调节系统的传递函数　150

6．4．2　频率调节系统的动态特性　156

6．5　电力系统有功功率经济分配控制　160

6．5．1　发电设备的经济特性　160

6．5．2　等微增率准则　161

6．5．3　考虑网络损耗的负荷经济分配　163

6．6　教学计划参考　166

6．7　思考题与习题　167

6．8　电气知识拓展——电烙铁　169

第7章　电力系统无功功率和电压　170

7．1　电力系统总无功功率的平衡　170

7．1．1　无功功率负荷和无功功率损耗　171

7．1．2　电网中的无功电源　172

7．1．3　无功功率平衡　175

7．2　电力系统的电压调整　176

7．2．1　调整电压的必要性　176

7．2．2　电压波动和电压管理　177

7．2．3　电力系统最优潮流　180

7．3　电压调整的措施　180

7．3．1　通过改变发电机端电压调压　181

7．3．2　通过改变变压器变比调压　182

7．3．3　通过补偿设备调压和组合调压　185

7．3．4　线路串联补偿电容改善电压质量　186

7．4　教学计划参考　188

7．5　思考题与习题　189

7．6　电气知识拓展——故障排除的经典方法　190

第8章　分布式发电技术　191

8．1　概述　191

8．1．1　分布式发电及其发电装置　191

8．1．2　发展分布式发电系统的重要意义　192

8．1．3　目前国内外分布式发电的研究现状　192

8．1．4　影响我国分布式发电的关键技术　194

8．2　分布式发电系统的建模　195

8．2．1　光伏发电系统数学模型的建立　195

8．2．2　风力发电数学模型的建立　197

8．2．3　微型燃气轮机数学模型的建立　199

8．2．4　燃料电池数学模型的建立　199

8．3　分布式发电系统并网接口模型　201

8．3．1　分布式发电并网方式　201

8．3．2　风力发电机接口模型　202

8．4　分布式发电系统的稳定性　205

8．4．1　分布式发电系统的暂态稳定性分析和描述　205

8．4．2　分布式电力系统暂态稳定性干扰的分类　206

8．4．3　暂态稳定性的评估　206

8．5　分布式发电系统的孤岛检测　208

8．5．1　孤岛的定义　208

8．5．2　孤岛的标准　209

8．5．3　孤岛的研究现状　209

8．5．4　产生孤岛的现象和危害　210

8．5．5　孤岛的检测方法　210

8．6　教学计划参考　217

8．7　思考题与习题　219

8．8　电气知识拓展排除故障的心得分享(一)　220

第9章　智能电网概述　221

9．1　国内外智能电网的发展现状　221

9．1．1　智能电网在我国的发展　222

9．1．2　智能电网在其他国家的发展　222

9．1．3　智能电网的关键技术　224

9．2　坚强智能电网发展战略与规划　226

9．2．1　建设坚强智能电网的意义　226

9．2．2　建设坚强智能电网的战略目标　227

9．2．3　坚强智能电网的架构　228

9．2．4　电网智能化规划　229

9．3　智能发电　230

9．3．1　新能源发电　230

9．3．2　新能源储能技术　231

9．3．3　国内智能发电的开展情况　232

9．4　智能输、变电　233

9．4．1　智能输电涉及领域　234

9．4．2　智能变电涉及领域　237

9．4．3　智能变电站的控制　240

9．5　智能配电　241

9．6　智能用电　243

9．6．1　用电信息采集系统　243

9．6．2　智能用电的管理方式　245

9．6．3　智能有序用电　246

9．6．4　智能电动汽车充电　247

9．6．5　智能家居及智能小区　248

9．7　智能调度　250

9．8　教学计划参考　254

9．9　思考题与习题　256

9．10　电气知识拓展——排除故障的心得分享(二)　257

参考文献　258

本书系统地阐述了电力系统自动化的基本概念、发展趋势以及相关应用技术和设备等。全书共分为 9 章，主要内容包括：电力系统自动化基础；数据采集及通信原理；供配电自动化；发电机的自动并列；同步发电机励磁自动控制系统；电力系统有功功率与频率；电力系统无功功率和电压；分布式发电技术；智能电网概述。通过对本书的学习可使读者对电力系统自动化技术及其未来的发展方向有一个完整的、深入的认识。
　　本书可作为电气工程及其自动化和其他相近专业的本科教材，也可作为有关工程技术人员的参考用书，还可作为电力系统自动化系统技术人员的培训教材。