智慧型電網——設計與分析基礎

《智慧型電網——設計與分析基礎》是2014年1月機械工業出版社出版的圖書，作者是James Momoh。

基本介紹

• 書名：智慧型電網——設計與分析基礎
• 作者：James Momoh
• ISBN：9787111445234
• 定價：58元
• 出版社：機械工業出版社
• 出版時間：2014年1月
• 裝幀：平裝
• 開本：16開

內容簡介

本書共分11章，其內容來自於大量的教學、會議、研究工作，以及美國和世界各地的學術和工業界就如何實現電網的現代化而進行的研討。第1章介紹了智慧型電網架構設計；第2章介紹了智慧型電網通信與測量技術；第3～5章介紹了智慧型電網設計過程中所用到的分析工具；第6章討論了設計智慧型電網的途徑；第7章介紹了與智慧型電網相關的可再生能源與儲能技術；第8章介紹智慧型電網的互操作、標準與信息安全；第9章內容為針對智慧型電網的研究、教育與培訓；第10章介紹了智慧型電網案例研究與試驗平台；第11章簡要介紹智慧型電網特性和面臨的挑戰。

圖書目錄

前言

第1章智慧型電網架構設計1

1.1概述1

1.2現有電網和智慧型電網的比較1

1.3能源獨立和安全法案（2007）：智慧型電網實施依據2

1.4計算智慧型3

1.5電力系統改進4

1.6通信與標準4

1.7試驗平台4

1.8本書結構4

1.9智慧型電網各市場驅動力概覽6

1.10各利益相關方的角色與職能6

1.10.1電力公司8

1.10.2政府實驗室與示範項目8

1.10.3電力系統工程研究中心（PSERC）8

1.10.4研究機構9

1.10.5技術公司、銷售商與製造廠9

1.11基於性能評價的智慧型電網工作定義10

1.12典型架構10

1.13智慧型電網各構成組件的功能12

1.13.1智慧型設備接口組件12

1.13.2儲能組件12

1.13.3輸電子系統組件12

1.13.4監視與控制技術組件12

1.13.5智慧型配電網子系統組件12

1.13.6需求側管理組件13

1.14小結13

參考文獻13

推薦閱讀13

第2章智慧型電網通信與測量技術14

2.1通信與測量14

2.2監視、PMU、智慧型電錶與測量技術16

2.2.1廣域測量系統（WAMS）17

2.2.2相量測量單元（PMU）17

2.2.3智慧型電錶18

2.2.4智慧型家電19

2.2.5高級量測體系（AMI）19

智慧型電網——設計與分析基礎目錄2.3GIS與谷歌地圖工具20

2.4多代理系統（MAS）技術21

2.4.1用於智慧型電網的多代理系統21

2.4.2多代理系統示例22

2.4.3多代理技術23

2.5微電網與智慧型電網的比較23

2.6小結24

參考文獻24

第3章用於智慧型電網設計的性能分析工具26

3.1潮流計算研究概述26

3.2智慧型電網中潮流計算的挑戰以及現有方法的不足26

3.3潮流計算研究現狀：經典與擴展的方程與算法27

3.3.1高斯賽德爾方法27

3.3.2牛頓拉夫遜方法28

3.3.3快速解耦方法29

3.3.4配電網潮流方法29

3.4阻塞管理效果32

3.5用於智慧型電網設計的潮流計算33

3.6隨機動態最優潮流（DSOPF）在智慧型電網中的套用34

3.7靜態安全評估（SSA）和預想事故分析35

3.8預想事故及其分類38

3.8.1穩態預想事故分析39

3.8.2性能指標39

3.8.3靈敏度分析方法40

3.9智慧型電網預想事故研究41

3.10小結42

參考文獻42

推薦閱讀42

第4章智慧型電網穩定性分析工具44

4.1電網穩定性概述44

4.2現有電壓穩定性分析工具的優點與不足44

4.3電壓穩定性評估48

4.3.1電壓穩定與電壓崩潰49

4.3.2電壓穩定分類50

4.3.3靜態穩定性（Ⅰ型不穩定）51

4.3.4動態穩定性（Ⅱ型不穩定）51

4.3.5動態電壓穩定性研究中的分析技術51

4.4電壓穩定性評估技術53

4.5電壓穩定性指標56

4.6靜態電壓穩定性研究中的分析技術58

4.6.1用於檢測電壓崩潰點的直接法59

4.6.2非直接法（連續方法）59

4.7電壓穩定性的套用與實施示例60

4.8通過電壓穩定的預防控制實現穩定性約束最佳化61

4.9功角穩定性評估63

4.9.1暫態穩定性64

4.9.2套用於實際電力系統的穩定性分析65

4.9.3穩定區域的邊界66

4.9.4主導UEP搜尋算法68

4.9.5智慧型電網DSA設計中的過程變化69

4.10狀態估計71

4.10.1加權最小二乘法估計的數學公式73

4.10.2壞數據的檢測和辨識74

4.10.3預估計分析74

4.10.4後估計分析77

4.10.5魯棒狀態估計77

4.10.6智慧型電網環境下的狀態估計80

4.10.7實時網路建模82

4.10.8智慧型電網中狀態估計實施方法82

4.10.9動態狀態估計83

4.10.10小結84

參考文獻84

推薦閱讀85

第5章用於智慧型電網設計的計算工具86

5.1計算工具概述86

5.2決策支持工具（DS）86

5.3最佳化技術88

5.4經典最佳化方法90

5.4.1線性規劃90

5.4.2非線性規劃90

5.4.3整數規劃91

5.4.4動態規劃92

5.4.5隨機規劃與機會約束規劃（CCP）92

5.5啟發式最佳化93

5.5.1人工神經元網路（ANN）94

5.5.2專家系統（ES）95

5.6進化計算技術96

5.6.1遺傳算法（GA）97

5.6.2粒子群最佳化（PSO）97

5.6.3蟻群最佳化98

5.7自適應動態規劃技術99

5.8Pareto方法101

5.9混合最佳化技術及智慧型電網套用101

5.10計算挑戰102

5.11小結103

參考文獻103

第6章智慧型電網設計的路徑106

6.1引言106

6.2智慧型電網發展的障礙和解決方案106

6.3基於先進的最佳化和控制技術的智慧型電網設計路徑108

6.4一般層次的自動化108

6.4.1可靠性109

6.4.2穩定性110

6.4.3經濟調度110

6.4.4機組組合111

6.4.5安全性分析112

6.5輸電層次中智慧型電網的大型電力系統自動化112

6.5.1故障和穩定性診斷113

6.5.2無功功率控制113

6.6配電系統自動化需求114

6.6.1電壓無功功率控制115

6.6.2電能質量116

6.6.3網路重構117

6.6.4需求側管理117

6.6.5分散式發電控制118

6.7智慧型電網的終端用戶/家用電器層次118

6.8自適應控制和最最佳化方法的套用118

6.9小結119

參考文獻119

推薦閱讀120

第7章可再生能源與儲能121

7.1可再生能源121

7.2智慧型電網中可利用的可持續能源121

7.2.1太陽能122

7.2.2太陽能發電技術122

7.2.3光伏系統建模122

7.2.4風電機組系統124

7.2.5生物質生物能126

7.2.6小型與微型水電126

7.2.7燃料電池126

7.2.8地源熱泵127

7.3可持續能源利用中的滲透率與波動性問題127

7.4需求回響問題128

7.5電動汽車與插電式混合動力電動汽車129

7.6插電式混合動力電動汽車技術130

7.7環境影響131

7.7.1氣候變化131

7.7.2氣候變化的影響132

7.8儲能技術132

7.9稅收抵免136

7.10小結137

參考文獻137

推薦閱讀138

第8章互操作、標準與信息安全139

8.1引言139

8.2互操作性139

8.2.1互操作性發展現狀140

8.2.2互操作性的益處與挑戰140

8.2.3智慧型電網環境下的互操作模型140

8.2.4智慧型電網通信網路的互操作性140

8.2.5互操作性和電網的控制141

8.3標準141

8.4智慧型電網信息安全143

8.4.1信息安全發展現狀144

8.4.2信息安全風險146

8.4.3高級量測體系中的信息安全考慮147

8.4.4降低信息安全風險的途徑148

8.5信息安全以及用戶可採取的防禦措施148

8.6小結149

參考文獻149

推薦閱讀150

第9章智慧型電網的研究、教育和培訓151

9.1引言151

9.2智慧型電網的研究領域151

9.3智慧型電網的研究活動152

9.4跨學科的研究活動152

9.5智慧型電網教育153

9.5.1模組1：引言154

9.5.2模組2：體系結構154

9.5.3模組3：功能154

9.5.4模組4：工具和技術154

9.5.5模組5：設計途徑155

9.5.6模組6：可再生能源技術155

9.5.7模組7：通信技術155

9.5.8模組8：標準、互操作和信息安全155

9.5.9模組9：案例研究和試驗平台155

9.6培訓和職業發展156

9.7小結156

參考文獻156

第10章智慧型電網的案例研究和試驗平台157

10.1引言157

10.2示範工程157

10.3高級計量157

10.4含可再生能源的微網158

10.5電力系統的機組組合問題159

10.6用於配網自動化最優網路重構的自適應動態規劃163

10.7可再生能源接入的案例研究167

10.7.1智慧型電網行動描述167

10.7.2智慧型電網套用的實施方法168

10.8試驗平台和評測系統168

10.9智慧型輸電的挑戰169

10.10智慧型輸電的益處169

10.11小結169

參考文獻170

第11章後記171

附錄縮略語表173

前言

第1章工業實訓1

1.1工業實訓的意義2

1.2實訓實驗的基本要求2

1.3實訓實驗的安全操作規程3

1.4實訓中的用電安全3

1.4.1觸電事故的類型3

1.4.2電流對人體傷害程度的影響因素4

1.4.3觸電事故的原因和規律5

1.4.4觸電的形式5

1.4.5預防觸電的措施7

1.4.6觸電的急救措施7

1.4.7觸電後的急救方法和套用9

1.4.8觸電急救小結12

第2章常用電子儀器的結構及功能13

2.1數字存儲示波器14

2.1.1基本結構14

2.1.2示波器的選單操作19

2.1.3數學計算FFT23

2.1.4示波器探頭的使用24

2.2直流穩壓電源25

2.2.1基本結構25

2.2.2直流穩壓電源的技術指標26

2.2.3直流穩壓電源的操作及使用

注意事項28

2.3信號發生器28

2.3.1函式信號發生器29

2.3.2高頻信號發生器31

2.4創新思維訓練32

第3章常用電器的套用33

3.1常用控制電器34

3.1.1控制電器的基本結構和原理34

3.1.2接觸器38

3.1.3繼電器39

3.1.4按鈕、開關和指示燈41

3.1.5斷路器43

3.1.6熔斷器43

3.1.7漏電保護器43

3.1.8電涌保護器43

3.1.9測量元件43

3.2配電櫃系統44

3.2.1設備的定義44

3.2.2設備的設計與使用條件44

3.2.3元器件的選擇與安裝45

3.2.4配電櫃的布線與布局46

3.2.5實訓展板及設備布置圖48

3.3常用電器的實訓項目49

3.3.1電動機直接起動控制49

3.3.2電動機正反轉控制51

3.3.3電動機星三角形起動控制52

3.4創新思維訓練54

第4章作業系統安裝及區域網路組建55

4.1作業系統的安裝56

4.1.1BIOS設定56

4.1.2作業系統的安裝60

4.1.3驅動程式的安裝67

4.2區域網路實訓實驗68

4.2.1計算機網路基礎68

4.2.2網線的製作73

4.2.3光纖熔接及測試試驗75

4.2.4區域網路實驗77

4.2.5無線上網實驗79

4.3創新思維訓練83

第5章常用電子設備的焊接製作85

5.1電子元器件的識別86

5.1.1電阻86

5.1.2電感91

5.1.3電容92

5.1.4二極體95

5.1.5電晶體97

5.2焊接基礎98

5.2.1焊接材料99

5.2.2焊接工具100

5.3焊接工藝及操作安全102

5.3.1焊前準備102

5.3.2電烙鐵及焊錫絲的使用103

5.3.3焊接步驟及要求104

5.3.4焊接注意事項105

5.3.5拆焊操作106

5.3.6焊點質量檢查108

5.3.7印製電路板的焊接工藝108

5.3.8操作安全109

5.4數字萬用表結構及使用110

5.4.1數字萬用表的基本組成110

5.4.2數字萬用表的使用方法110

5.4.3DT830B型3（1/2）數字萬用表

簡介113

5.4.4DT830B型3（1/2）數字萬用表

組裝方法114

5.4.5數字萬用表使用注意事項115

5.4.6數字萬用表的調試115

5.4.7常見故障檢修方法116

5.5創新思維訓練117

第6章照明控制系統設計121

6.1建築的照明設計122

6.1.1燈具選擇與布置122

6.1.2照明標準125

6.1.3照度計算126

6.2常用照明控制系統實訓130

6.2.1螢光燈線路安裝130

6.2.2多路異地照明控制131

6.3智慧型照明控制系統131

6.3.1智慧型家居131

6.3.2EIB匯流排結構134

6.4EIB系統的軟體136

6.4.1Topology137

6.4.2Group Address139

6.4.3Buildings140

6.4.4程式下載的方法141

6.5EIB系統操作演練142

6.5.1開關控制142

6.5.2調光控制145

6.5.3場景控制149

6.5.4遠程控制151

6.5.5EIB系統實訓實例155

6.6創新思維訓練158

第7章智慧型電器Zelio Logic套用161

7.1Zelio Logic控制器的結構與安裝162

7.1.1硬體結構162

7.1.2Zelio Logic控制器的安裝與

接線164

7.2Zelio Logic控制器系統的設定167

7.2.1面板操作按鍵功能簡介167

7.2.2系統設定167

7.3Zelio Logic控制器指令的操作演練173

7.3.1繼電器指令173

7.3.2繼電器指令的操作175

7.4Zelio Logic控制器操作演練186

7.4.1產品檢測187

7.4.2地下停車場控制系統187

7.5創新思維訓練191

第8章PLC系統設計及套用實例193

8.1STEP 7編程軟體194

8.1.1S7300硬體簡介194

8.1.2啟動SIMATIC管理器並創建一個

項目195

8.1.3使用地址和符號編程197

8.1.4在OB1中創建梯形圖程式197

8.1.5配置硬體199

8.1.6下載和調試程式201

8.2STEP 7 梯形圖指令系統203

8.2.1位邏輯指令203

8.2.2數據處理指令204

8.2.3定時器指令206

8.2.4計數器指令209

8.2.5運算指令與邏輯控制指令210

8.3CPU的存儲區212

8.3.1數制212

8.3.2數據類型213

8.3.3系統存儲器215

8.3.4CPU中的暫存器216

8.4S7300的用戶程式結構217

8.4.1用戶程式中的塊217

8.4.2功能塊與功能的生成與調用218

8.4.3共享數據塊與多重背景功能塊223

8.5S7300工業通信網路的組態與編程225

8.5.1SIMATIC網路結構225

8.5.2MPI網路的組態與通信226

8.5.3S7300與ET200M之間遠程

通信228

8.5.4S7300主站與智慧型從站之間遠程

通信229

8.5.5S7300與MM440變頻器之間遠程

通信234

8.6過程控制與邏輯控制實驗240

8.6.1過程控制實驗240

8.6.2電梯實驗243

8.7STEP 7梯形圖編程示例253

8.8創新思維訓練262

第9章SIEMENS全數字直流調速

裝置265

9.16RA7013的外部接線266

9.1.1主迴路部分266

9.1.2控制迴路267

9.26RA7013的系統結構277

9.2.1輸入給定值277

9.2.2給定值處理284

9.2.3斜坡函式發生器284

9.2.4轉矩限幅與速度限幅調節器293

9.2.5電流限幅296

9.36RA70的控制器設計299

9.3.1速度調節器設計299

9.3.2電樞電流調節器設計302

9.4SIMOREG與S7300間的DP通信309

9.4.1通信的各個組成部分309

9.4.2組態310

9.4.3參數設定313

9.4.4基本通信程式編寫及調試314

9.5創新思維訓練317

第10章安全防範系統318

10.1安全防範系統的基本要素320

10.2閉路電視監控系統320

10.2.1閉路電視監控系統的結構321

10.2.2系統主機和矩陣切換322

10.2.3閉路電視監控及周邊防範系統

裝置323

10.3遠程抄表系統333

10.3.1遠程抄表系統概述333

10.3.2水錶抄表336

10.3.3電錶抄表337

10.3.4燃氣表抄表338

10.3.5綜合抄表339

10.4創新思維訓練341

參考文獻342