配电系统的控制和自动化_[瑞典] 詹姆斯·诺思科特·格伦（James Northcote-Green）[英]_9787111631446

本书对配电网自动化涉及的基本理论、相关硬件和合理性等进行了详细介绍，主要内容包括配电网自动化的控制系统和架构、网络设计和运行、相关硬件设备、保护和通信、性能评价和经济性分析等。
本书适合配电领域的技术人员，特别是正在从事配电网规划和设计的电力工程师以及高等学校电力系统的教师和学生阅读。

原书前言
　　本书涵盖了配电网自动化的方方面面，可以作为参考书和教程指南。配电网自动化广义上涵盖了从简单的远程控制，到自动化逻辑的应用，以及基于软件的决策工具等相关内容。
考虑自动化的电力公司必须意识到并解决一系列关键问题：首先，必须要评估向现有开关设备添加自动化的成本和可行性，与用更
自动化就绪的设备替换现有设备的方案进行比较；其次，要评估控制基础设施的类型和希望考虑的自动化水平（中央或分布式、系统或本地、或者以上这些的组合）及其对通信系统可用性和实用性的影响；然后，要对希望或被迫（监管压力）达到的目标水平与谨慎的支出进行权衡，目标水平受必须达到的可靠性和运营经济性的影响，有必要寻找那些能够经济有效地提高性能却不会降低电力公司商业表现的关键功能；最后，为了实现自动化解决方案，必须通过创建商业案例证明其合理性，不同的商业环境会产生非常不同的评价，如在基于性能的罚款风险中运营的电力公司会将缺供电量看得比那些以传统电量成本核算的电量重要得多。
《配电系统的控制和自动化》解决了以上四个问题以及许多在应用配电网自动化时应该考虑的相关问题。对控制和自动化解决方案的基本原理进行了介绍，包括控制深度、控制责任边界、自动化阶段、自动化强度水平（ＡＩＬ）、配电自动化（ＤＡ）、配电管理系统（ＤＭＳ）、变电站自动化（ＳＡ）、馈线自动化（ＦＡ）和自动化设备准备度等概念，所有这些都在第１章中进行了介绍。因为ＦＡ或扩展控制、一次变电站外的自动化是本书的主题，本书详细地探讨了这些概念。
第２章总结了ＳＣＡＤＡ、控制室运行管理、调度员决策支持工具等高级应用和停电管理（ＯＭ），介绍了ＤＡ解决方案中中央控制的作用。用一小节内容介绍了衡量实时系统性能的概念。配电网的连接性模型是所有ＤＭＳ的基础元素，因此，数
据和数据建模成了ＤＭＳ实施的关键潜在的实施者应该明白它的意义。数据模型的重要性及其对构建与ＧＩＳ等其他应用接口的意义也一同进行了解释，目的是通过公共信息模型（ＣＩＭ）进行标准化。
第３章介绍了配电设计、规划、本地控制、网络类型的比较以及网络结构，以协助选择一次设备和相关的控制。后者引出了网络复杂性因数的概念，本书后面的内容将会用到相关的关系式。
第４章介绍了配电一次设备、断路器、重合闸、分段器和不同类型传感器的基本知识，这些将成为ＤＡ方案的一部分，本书后面的章节将在此基础上提出馈线自动化组成单元的概念。
第５章扩展了前面章节的基础工作，这些工作对开发ＦＡ组成单元而言很重要：对配电网基本的保护要求以及不同接地方式下需要考虑的相关内容进行了解释；详细介绍了故障指示器（ＦＰＩ）及其应用；描述了适合一次设备自动化的各类智能电子设备（ＩＥＤ）及其可能的用途；最后，对自动开关电源、电池及其工作周期进行了解释。本章最后一节选择并收集了本章及之前章节中介绍的相关设备，提
出了ＦＡ组成单元的概念，并特别关注了不同组件之间接口，这些接口必须经过设计和测试才能用来创建一个自动化就绪设备。
第６章讨论了如何计算配电网的性能，以及选择的自动化策略和不同ＦＡ组成单元如何提高性能。本章总结了性能指标的计算、网络复杂性因数（ＮＣＦ）和性能之间的关系以及不同的自动化策略。
通信系统是ＤＡ实施的关键部分，第７章深入介绍了该主题，以便ＤＡ实施者能够理解通信系统的复杂性。总结了不同的通信媒介后，对无线通信进行了介绍，内容涵盖了天线的结构管理到增益计算；无线通信之后，对配电线载波进行了全面介绍；总结了可能适合ＤＡ的通信类型及其优缺点；解释了协议的结构，最后介绍了对通信系统规格的要求。
第８章开发了证明ＤＡ合理性所必需的方法。一开始介绍了直接和间接收益的概念，二者可能是硬性或软性收益；解释了一般性收益、收益机会矩阵和收益流程图的思想；分析了ＤＡ功能对硬件的依赖性以及对共享收益进行重复计算的可能性；给出了计算由资本推迟、缺供电量、工时节省和人员出行时间节省ＣＴＳ（通过Ｗｉｌｓｏｎｓ曲线）产生收益的方法；最后一节分析了对电量相关的收益进行量化时为其分配正确经济价值的重要性。本章结束时又回到收益的硬性和软性分类，将其总结为一种表示商业案例量化结果的方法。
第９章通过两个案例研究对本书进行了总结，这两个案例利用前面章节中的思想对不同的情况进行了说明，其中配电自动化正面的商业案例是成功的。
电力公司一直在通过改进配电网资产的管理来争取更好的经济性，而ＤＡ是他们可以利用的工具之一。本书的内容将为决策制定者在制定方案和论证其合理性的时候，提供一种针对所有需要进行研究和决策的问题的有用指导。
本书涵盖了一系列主题，如果没有我们同事的巨大付出，本书不可能完成。作者特别感谢以下专家对第７章做出的贡献：原来在ＡＢＢ、现在Ｃｉｐｕｎｅｔ的ＪｏｓｅｆＬｅｈｍａｎｎｎ，英国铁路行业的通信专家ＪｏｈｎＧａｒｄｅｎｅｒ，瑞典Ｒａｄｉｕｓ通信的ＡｎｄｅｒｓＧｒａｈｎ和ＨａｎｓＯｔｔｔｏｓｓｓｏｎ。ＧｕｎｎｎａｒＢｊｏｒｋｍａｎｎｎ和Ｃａｒｌ－ＧｕｓｔａｖＬｕｎｄｑｖｉｓｔ给出的建议和贡献极大地改进了第２章中ＳＣＡＤＡ、性能测量和数据建模部分。我们还要感谢ＲｅｉｎｈａｒｄＫｕｅｓ
ｓｓｅｌ和ＵｌｒｉｃｈＫａｉｚｅｒ博士为第２章高级应用部分提供了宝贵的材料。本书的构思受ＡｎｄｒｅｗＥｒｉｋｓｓｓｏｎ领导的ＡＢＢ高级管理者的战略性思想的启发，ＡｎｄｒｅｗＥｒｉｋｓｓｓｏｎ明确了重新审视馈线自动化的需求，而这种需求导致了对一项ＤＡ研究项目的资助。感谢已故的英国电力行业高级会员和作者ＴｅｄＨｏｌｍｅｓ，感谢他的建议和审阅。
作者还要感谢为该项目指派的ＡＢＢ成员ＤａｖｉｄＨａｒｔ博士、ＰｅｔｅｒＤｏｎｄｉ博士、ＡｒｎｉｅＳｖｅｎｎｎｅ、ＭａｔｔｔｉＨｅｉｎｏｎｅｎ、ＴａｐａｎｉＴｉｉｉｔｏｌａ、ＥｒｋｋｋｉＡｎｔｉｌａ、ＪａｎｅＳｏｄｅｒｂｌｏｍ、ＤｕｎｃａｎＢｏｔｔｉｎｇ、ＧｒａｅｍｅＭｃＣｌｕｒｅ和ＫａｒｌＬａＰｌａｃｅ，感谢他们在ＦＡ各方面所做的原创性工作，这些工作已经包含在本书中。ＡＢＢ电网管理部门一直允许引用重要的文献和技术专题，这种支持是无价的。我们还想感谢ＪａｙＭａｒｇｏｌｉｓ和Ｔａｙｌｏｒ＆Ｆｒａｎｃｉｓ其他员工的参与和工作。最后同样重要的是，我们要谢谢我们多年的同事和搭档ＬｅｅｅＷｉｌｌｌｉｓ鼓励和督促我们写下我们所经历和了解的内容。

译者序
原书前言
第1章输配电系统控制和
自动化1
11引言1
12为什么需要配电自动化1
121渐进式实施3
122电力行业对配电自动化
的接受程度4
13输配电系统6
14控制层级 7
15什么是配电自动化9
16配电自动化系统10
161自动化决策树11
162自动化阶段12
163自动化强度水平13
17配电自动化的基本架构和
实施策略14
171基本架构14
172创建配电自动化解决
方案15
173配电网结构17
18自动化设备准备度的
定义17
19总结19
参考文献19
第2章中央控制和管理20
21引言20
211为什么要控制电力
系统20
22电力系统运行20
23配电网运行环境22
24配电管理系统的演变22
25配电管理系统的基本
功能25
26实时控制系统的基础28
261数据采集29
262监测和事件处理30
263控制功能32
264数据存储、归档和
分析32
265硬件系统配置33
266SCADA系统原理34
267轮询原理35
27停电管理37
271基于故障投诉的停电
管理38
272基于高级应用的停电
管理42
273以GIS为中心和以
SCADA为中心44
28决策支持应用44
281调度员潮流45
282故障计算47
283损耗最小化48
284VAR控制48
285电压控制49
286数据依赖性49
29子系统52
291变电站自动化52
292变电站就地自动化53
210扩展控制馈线自动化57
211性能测量和响应时间57
2111场景定义57
2112DA响应时间的
计算60
2113响应时间62
212数据库结构和接口63
2121网络数据模型表示63
2122SCADA数据模型64
2123DMS数据需求、来源
和接口65
2124数据模型标准68
2125数据接口标准74
213总结74
附录2A综合CIM结构样本75
参考文献75
配电系统的控制和自动化目录第3章配电系统和中压网络的
设计、建造和运行77
31引言77
32配电网的设计79
321电压选择80
322架空和地下网络80
323配电变电站的容量81
324接入中压网络（上游
结构）83
325配电网所需的性能86
326网络复杂性因数87
327电压控制89
328电流负荷95
329负荷增长96
3210接地98
3211损失的电量99
3212英国和美国配电网的
比较102
3213所选设计的安装
成本105
3214电网建成后的拥有
成本106
33低压配电网106
331地下低压配电网106
332架空低压配电网107
34低压网络和配电变电站的
开关设备108
35低压网络和配电变电站的
扩展控制110
36总结111
参考文献111
第4章配电系统的硬件112
41开关设备简介112
42一次开关设备116
421变电站断路器116
422变电站隔离开关119
43落地式变电站120
431环网柜120
432基座式开关设备123
44更大的配电/紧凑型
变电站124
45封闭式柱上开关126
46柱上重合器128
461单罐式设计128
462单支柱式设计129
47柱上隔离开关与负荷隔离
开关130
48操作和执行机构131
481电动执行机构131
482磁力执行机构132
49电流和电压测量装置133
491电磁式电流互感器135
492电磁式VT137
410仪用互感器的扩展
控制137
411电流和电压传感器138
4111电流传感器138
4112电阻分压器139
4113组合传感器和传感器
封装139
参考文献140
第5章保护和控制141
51引言141
52采用继电器的保护141
521基于时间的判别142
522基于电流的判别142
523基于时间和电流的
判别143
53灵敏接地故障和瞬时保护
方案144
54采用熔断器的保护145
55直接接地/经电阻接地网络
的接地故障和过电流
保护148
56补偿网络中的接地故障149
57不接地网络中的接地
故障152
58一种用于补偿网络和不接地
网络的接地故障继电器153
59故障指示器156
591手动控制的配电网对
故障指示器的需求156
592什么是故障指示器157
593采用扩展控制或自动化
的配电网对故障指示器
的需求159
594闭环网络中使用的故障
指示器159
595方向性故障指示器的其
他应用161
510故障指示器与配电网导线
的连接161
5101采用电流互感器的连接
方式161
5102地下网络中采用CT
的连接方式161
5103架空网络中采用CT
的连接方式162
5104架空网络中无CT的
连接方式（临近）163
511配电系统接地及故障
指示165
5111稳态故障情况下的
检测166
5112暂态故障情况下的
检测166
5113灵敏型接地故障
指示167
512自动重合闸与故障
指示器167
513相间故障和接地故障之间
的指示选择167
514故障指示器的重置168
515故障指示器的配合168
516选择故障指示器169
517智能电子设备169
5171远程终端单元170
5172保护智能电子
设备172
518扩展控制的电源173
519自动化就绪开关设备
FA组成单元176
5191开关的选择178
5192驱动（执行机构）的
选择178

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