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第一章 电力系统运行控制及其自动化概论 1

第一节 电力系统运行控制的复杂性及控制自动化 1

一、电力系统运行控制的复杂性 1

二、电力系统运行控制目标及其控制自动化 1

第二节 电力系统调度管理的重要性及其基本工作 4

一、电力系统运行调度的重要性 4

二、电力系统调度的几项基本工作 4

第三节 电力系统运行方式的编制 6

一、对电力系统运行方式编制的要求 6

二、电力系统运行方式编制的内容 7

第四节 电力系统的分级控制和各级调度机构 10

一、电力系统的分级控制 10

二、各级调度机构的内部分工 11

第五节 电网调度自动化系统与配电自动化系统 12

一、电网调度自动化系统与电力系统的综合自动化 12

二、电网调度自动化系统按功能的分类 12

三、电网调度自动化系统的设备构成 13

四、电网调度自动化系统的发展历程及今后展望 14

五、配电自动化系统 19

第二章 变送器 21

第一节 概述 21

一、直流采样和交流采样 21

二、变送器的分类 22

三、变送器的性能指标 22

第二节 交流电流变送器 23

一、简单的交流电流变送器 23

二、改进的交流电流变送器 24

第三节 交流电压变送器 26

一、简单型交流电压变送器 26

二、改进的交流电压变送器 26

第四节 功率变送器 26

一、单相有功功率的测量 27

二、时间分割模拟乘法器的工作原理 27

三、用采样乘法器测量功率 30

第五节 微机电量变送器 31

一、微机电量变送器的基本原理 31

二、微机电量变送器的计算方法 33

三、微机电量变送器的优点 33

第六节 电能变送器 34

一、转盘式电能变送器 34

二、静止式电能变送器 34

第七节 霍尔效应及其应用 34

一、霍尔效应和霍尔元件 34

二、霍尔模块 35

三、采用霍尔模块的优点 36

第三章 远方终端(RTU) 37

第一节 RTU 的任务和结构 37

一、RTU 的任务 37

二、RTU 的结构 37

第二节 模拟量输入输出通道(模块) 39

一、滤波及信号处理 40

二、多路开关(MUX) 40

三、数/模转换器(D/A) 41

四、模/数转换器(A/D) 44

五、采样保持器(S/H) 47

六、一种实际的遥测量(YC)输入电路 48

七、高集成度的数据采集系统 49

第三节 开关量数字量输入输出通道(模块) 50

一、开关量输入输出通道 50

二、数字量输入 53

三、脉冲量输入 53

第四节 数据处理 53

一、单极性数据与双极性数据 53

二、数据的合理性检查 54

三、数字滤波 55

四、标度变换 56

五、BCD 码转换 57

六、越限判别及越限呆滞区 57

七、事故追忆 58

八、遥测量越阈值传送 59

第五节 故障检测及故障诊断 60

一、随机存储器 RAM 的故障检测 60

二、只读存储器 ROM 的故障检测 61

三、CPU 的故障检测 62

四、模拟量采集及 A/D 转换的故障检测 62

五、程序的自恢复 63

第四章 数据通信与通信规约 64

第一节 数据通信概述 64

一、二进制数字通信的优点 64

二、并行传输与串行传输 64

三、数据通信的传输速率和码误率 64

四、数据通信系统的工作方式 65

五、异步传输和同步传输 65

第二节 数字信号的调制与解调 66

一、调制的种类 66

二、数字调频(FSK)的基本原理 67

第三节 差错控制措施 68

一、概述 68

二、差错控制的几种方式 68

三、几种常用的监督码 69

第四节 串行通信接口 75

一、RS-232C 串行接口 75

二、RS-485总线接口 76

三、几种常用串行通信标准接口电路的对比 77

第五节 局域网及其应用 77

一、局域网基本概念 77

二、LAN 的拓扑结构 77

三、几种常用的局域网 78

第六节 现场总线(Field Bus) 80

一、现场总线的特点 80

二、CAN 现场总线 80

第七节 循环式通信规约(CDT) 81

一、循环式通信的工作特点 81

二、我国电网调度自动化系统采用的循环式通信规约(CDT) 82

第八节 问答式通信规约 87

一、主站发送的命令报文 89

二、子站发送的响应报文 90

三、主站与子站之间的问答过程 91

四、问答通信方式下子站数据到达主站的时间 92

第九节 电网调度自动化系统的通信信道 93

一、电力线载波通信 93

二、光纤通信 94

三、微波中继通信与卫星通信 95

四、特高频(超短波)无线通信 96

五、其它通信方式 96

第五章 SCADA/EMS 系统 97

第一节 SCADA/EMS 系统功能概述 97

一、SCADA/EMS 系统的子系统划分 97

二、Open-2000新一代开放型分布式 SCADA/EMS 系统 98

第二节 SCADA/EMS 系统结构及软硬件配置 98

一、系统结构 98

二、主网各节点功能简介 100

三、软件环境 100

四、系统软件结构 101

第三节 SCADA/EMS 的支撑系统 101

一、数据库管理子系统 102

二、网络管理子系统 103

三、图形子系统 104

四、报表管理子系统 105

五、系统安全管理子系统 106

第四节 SCADA/EMS 的前置机系统 106

一、综述 106

二、前置系统的硬件结构 106

三、前置系统的软件模块 107

四、遥测与遥信的参数设置 108

第五节 画面调用及浏览器功能 108

一、画面调用功能 108

二、SCADA 的应用图形操作 110

三、历史告警浏览 112

四、历史数据浏览 112

五、图形浏览器 112

第六节 数据采集和监控系统(SCADA)功能 114

一、数据采集功能 114

二、数据处理功能 115

三、计算功能 116

四、电网控制功能 117

五、人机界面功能 117

六、制表打印功能 118

七、告警功能 118

八、多种网络互连功能 119

第七节 Open-2000系统的主要技术指标 119

一、系统规模及处理容量 119

二、系统技术指标 120

第六章 能量管理系统(EMS)的高级应用软件(PAS) 122

第一节 网络拓扑 122

一、网络拓扑的定义及基本功能 122

二、网络拓扑的基本术语 123

三、网络拓扑分析基本算法 125

第二节 电力系统状态估计 127

一、状态估计的必要性 127

二、状态估计的功能 128

三、状态估计的基本原理 128

四、状态估计的程序框图 135

五、状态估计的矩阵算法 137

六、遥测测点、测项的合理数量与合理分布 138

第三节 电力系统的负荷预测 141

一、概述 141

二、负荷预测的数学方法 142

三、日负荷预测方法举例 144

四、负荷预测中的经验修正 147

五、人工预测与计算机预测的比较 147

第四节 潮流分析及调度员潮流 147

一、概述 147

二、潮流计算的数学模型 149

三、潮流分析算法 151

四、调度员潮流 152

五、潮流计算算例 153

第五节 自动发电控制与经济调度(AGC/EDC) 154

一、概述 154

二、自动调频方法 155

三、实现 AGC 的不同控制方式 157

四、经济调度(EDC) 159

五、与 AGC 相关的发电机组运行方式 161

六、AGC 系统性能评价指标 162

第六节 安全分析与安全控制 165

一、概述 165

二、电力系统的运行状态 165

三、静态安全分析 166

四、动态安全分析 168

五、正常运行状态(包括警戒状态)的安全控制 170

六、紧急状态时的安全控制 171

七、恢复状态时的安全控制 176

第七节 调度员培训仿真系统(DTS) 177

一、概述 177

二、DTS 的功能 177

三、DTS 的基本构成 178

四、DTS 的系统配置方式 179

第八节 电力市场及其技术支持系统(PMOS) 179

一、电力工业经营体制的变迁 180

二、我国省级电力市场运营模式 181

三、省级电网商业化运营技术支持系统 182

四、电力市场化运营对 EMS 系统软件的影响 185

第七章 配电自动化技术 189

第一节 配电管理系统(DMS)概述 189

一、概述 189

二、配电管理系统的特点 190

三、配电管理系统的功能 191

四、国外配电自动化的发展 196

五、我国配电自动化的发展情况 197

第二节 配电管理系统的通信方式 197

一、概述 197

二、配电线载波通信(DLC) 199

三、光纤通信 202

四、无线扩频通信 203

五、租用电话线 203

六、无线电通信 204

七、混合通信系统 206

第三节 馈线自动化技术(FA) 206

一、概述 206

二、自动重合器 206

三、分段器 215

四、馈线 FTU 217

五、区域工作站 220

六、就地控制的馈线自动化 220

七、远方控制的馈线自动化 224

八、就地与远方并存控制的馈线自动化 224

第四节 变电站无人化与综合自动化 225

一、概述 225

二、传统的变电站监控系统 225

三、变电站综合自动化的效益 226

四、变电站无人值班 227

五、变电站综合自动化系统 227

第五节 负荷控制技术及需方用电管理(DSM) 234

一、电力负荷控制的必要性及其经济效益 234

二、电力负荷控制种类 235

三、负荷控制系统的基本层次和功能 236

四、无线电负荷控制系统 236

五、音频负荷控制系统 238

六、工频负荷控制系统 241

七、电力线载波负荷控制系统 243

八、负荷管理(LM)与需方用电管理 244

第六节 配电图资地理信息系统(AM/FM/GIS) 245

一、概述 245

二、地理信息系统(GIS)基本概念与功能 246

三、AM/FM/GIS 系统的特点 247

四、GIS 系统中的数据信息及其优点 248

五、AM/FM/GIS 系统在配电网中的实际应用 248

第七节 远程自动抄表计费系统 250

一、电子式电能表 250

二、远程自动抄表计费系统的发展 251

三、远程自动抄表计费系统的构成 252

四、远程自动抄表系统的通信方式 253

五、远程自动抄表系统的典型方案 254

附录 257

附录一 对地区调度所自动化功能的要求 257

附录二 缩写术语便览 258

附录三 常用词汇 260

参考文献 263