《智慧型電網通信及組網技術》是2013年電子工業出版社出版的圖書，作者是劉英挺、盧小峰、毛傑。
基本介紹
- 書名： 智慧型電網通信及組網技術
- 作者：劉英挺、盧小峰、毛傑
- 出版社： 電子工業出版社
- 出版時間：2013年
- 頁數：388 頁
- 定價：59 元
- 開本：16 開
- ISBN： 9787121213250
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
本書詳細介紹了智慧型電網中的通信技術及組網技術，主要包括模型及其通信架構，物理層數據通信、接入、檢測和估計技術，廣域網，感測器和執行器網路，以及智慧型電網通信和組網的安全、現場測試和配置等內容。本書內容全面，覆蓋了智慧型電網中通信和網路技術的最新理論、關鍵策略、協定、套用和實驗研究，為讀者深入了解智慧型電網以及電力系統工程師最佳化通信系統提供基本信息和技術參考。
圖書目錄
第1部分 智慧型電網模型及其通信架構
第1章 智慧型電網的通信網路：以架構的角度來看 3
1.1 引言 3
1.2 智慧型電網的概念模型 4
1.3 智慧型電網的通信基礎設施 5
1.3.1 家庭區域網路 7
1.3.2 鄰域網 7
1.3.3 廣域網 7
1.3.4 企業網 7
1.3.5 外部網 8
1.4 互操作性問題 8
1.5 通信基礎設施在智慧型電網中的作用 10
1.5.1 用戶前端 10
1.5.2 核心通信網 11
1.5.3 最後一英里連線 14
1.5.4 控制中心 15
1.5.5 感測器與執行器網路 16
1.6 智慧型電網中通信基礎設施的安全性與隱私性 17
1.6.1 組件安全 17
1.6.2 協定安全 18
1.6.3 網路安全 18
1.7 開放性問題及未來研究方向 19
1.7.1 開銷可感知的通信和網路基礎設施 19
1.7.2 服務質量框架 19
1.7.3 最佳網路設計 19
1.8 總結 20
參考文獻 20
第2章 智慧型電網網路化控制新模型 27
2.1 引言 27
2.2 當前電力系統管理操作情況 27
2.2.1 當前電力系統管理操作 28
2.2.2 數據採集與監視控制系統 29
2.2.3 電力系統控制的基本模型 30
2.2.4 現有的電網控制技術 32
2.2.5 網路化控制的固有困難 33
2.3 增強型智慧型電網的測量功能 34
2.3.1 狀態估計 34
2.3.2 廣域測量系統和GridStat 35
2.4 需求側管理和需求回響：經濟、綠色配電的關鍵 38
2.4.1 中央電力市場 39
2.4.2 實時定價 41
2.4.3 直接負載控制 43
2.4.4 網路邊緣設計的可能性和挑戰 44
2.5 總結 45
參考文獻 45
第3章 智慧型電網需求側管理中的機遇和挑戰 52
3.1 引言 52
3.2 系統模型 53
3.3 能耗調度模型 53
3.3.1 住宅負載調度模型 54
3.3.2 能耗調度問題闡述 54
3.3.3 能耗調度算法 56
3.3.4 性能估計 57
3.4 採用效用函式的能耗控制模型 58
3.4.1 用戶喜好和效用函式 58
3.4.2 能耗控制問題闡述 59
3.4.3 用戶之間的穩態問題 60
3.4.4 VCG方法 63
3.4.5 電力級選擇算法的性能評估 64
3.5 總結 65
參考文獻 66
第4章 車輛到電網系統：輔助服務與通信 69
4.1 引言 69
4.2 V2G系統中的輔助服務 70
4.3 V2G系統架構 72
4.3.1 聚合場景 74
4.3.2 充電場景 74
4.4 V2G系統通信 75
4.4.1 電力線通信與家庭插電聯盟 75
4.4.2 無線個人區域網路和ZigBee 75
4.4.3 Z-Wave 76
4.4.4 蜂窩網路 76
4.4.5 干擾管理與認知無線電 76
4.5 面臨的挑戰與開放性研究問題 77
4.5.1 滿足通信需求 77
4.5.2 協調充電與放電 77
4.6 總結 78
參考文獻 78
第2部分 智慧型電網的物理層數據通信、接入、檢測和估計技術
第5章 智慧型電網的通信和接入技術 87
5.1 引言 87
5.1.1 傳統電網通信 87
5.1.2 智慧型電網的目標 88
5.1.3 數據分類 90
5.2 通信媒質 91
5.2.1 有線方案 92
5.2.2 無線方案 94
5.3 電力線通信標準 97
5.3.1 寬頻電力線通信 98
5.3.2 窄帶電力線通信 99
5.3.3 電力線通信技術共存 100
5.4 無線標準 101
5.4.1 近距離無線方案 101
5.4.2 遠距離解決方案 102
5.5 網路解決方案 104
5.5.1 混合組網解決方案 105
5.5.2 公用還是專用組網 105
5.5.3 網際網路和基於IP的網路 105
5.5.4 無線感測器網路 106
5.5.5 機對機通信 107
5.6 總結 109
參考文獻 109
第6章 智慧型電網中的機對機通信 113
6.1 引言 113
6.2 機對機通信技術 115
6.2.1 有線還是無線 115
6.2.2 微型機對機通信網 116
6.2.3 蜂窩機對機通信網 118
6.3 機對機通信的套用 119
6.4 機對機通信架構標準組織 120
6.4.1 歐洲電信標準協會機對機通信標準 120
6.4.2 第三代合作夥伴計畫物聯網標準 122
6.5 機對機通信在智慧型電網中的套用 124
6.5.1 機對機通信標準架構 124
6.5.2 輸配電網 125
6.5.3 用戶終端套用 127
6.6 總結 129
參考文獻 129
第7章 智慧型電網中不良數據的檢測：分散式方法 133
7.1 引言 133
7.2 目前分散式狀態估計與不良數據處理的發展水平 134
7.2.1 廣域狀態估計模型 134
7.2.2 狀態估計中的不良數據處理 134
7.2.3 相關研究 135
7.3 全分散式不良數據檢測 136
7.3.1 引文 136
7.3.2 分散式不良數據的推薦算法 137
7.4 案例分析 139
7.4.1 案例一 140
7.4.2 案例二 141
7.5 總結 143
致謝 144
參考文獻 144
第8章 分散式狀態估計：一個基於學習的框架 146
8.1 引言 146
8.2 背景 147
8.3 狀態估計模型 147
8.4 基於學習的狀態估計方法 148
8.4.1 地理多樣性 148
8.4.2 邊信息 149
8.4.3 加權平均估計 149
8.4.4 評估性能 150
8.5 總結 151
參考文獻 151
第3部分 智慧型電網和廣域網
第9章 適用於廣域測量套用的網路技術 157
9.1 引言 157
9.2 廣域測量系統的組成 158
9.2.1 PMU和PDC 158
9.2.2 硬體構架 159
9.2.3 軟體設施 160
9.3 WAMS的通信網路 161
9.3.1 通信需求 162
9.3.2 傳輸媒介 162
9.3.3 通信協定 163
9.4 WAMS套用 164
9.4.1 電力系統監測 164
9.4.2 電力系統保護 166
9.4.3 電力系統控制 169
9.5 WAMS建模與網路仿真 171
9.5.1 軟體介紹 171
9.5.2 系統基礎設施建模 171
9.5.3 套用分類 173
9.5.4 監測仿真 173
9.5.5 保護仿真 174
9.5.6 控制仿真 175
9.5.7 混合仿真 176
9.6 總結 176
參考文獻 177
第10章 無線網路在智慧型電網中的套用 179
10.1 引言 179
10.2 智慧型電網套用需求 179
10.2.1 套用類型 179
10.2.2 服務質量要求 180
10.2.3 按服務質量劃分套用 180
10.2.4 流量要求 183
10.3 網路拓撲結構 186
10.3.1 通信部件 186
10.3.2 連通性 187
10.4 配置因素 189
10.4.1 頻譜 189
10.4.2 路徑損耗 190
10.4.3 覆蓋率 190
10.4.4 容量 192
10.4.5 彈性 192
10.4.6 安全性 193
10.4.7 資源共享 193
10.5 性能度量與折中 193
10.5.1 覆蓋範圍 193
10.5.2 容量 195
10.5.3 可靠性 197
10.5.4 時延 198
10.6 總結 199
參考文獻 200
第4部分 智慧型電網的感測器和執行器網路
第11章 智慧型電網的無線感測器網路： 研究挑戰和潛在套用 203
11.1 引言 203
11.2 基於WSN的智慧型電網套用 204
11.2.1 客戶端 204
11.2.2 輸配電端 206
11.2.3 發電端 207
11.3 基於WSN的智慧型電網套用的研究挑戰 208
11.4 總結 210
致謝 210
參考文獻 210
第12章 智慧型電網的感測技術和網路協定 215
12.1 引言 215
12.2 感測器和感測準則 216
12.2.1 計量和電能質量感測器 216
12.2.2 電力系統狀態和健康狀況監測感測器 218
12.3 智慧型電網的通信協定 219
12.3.1 MAC協定 220
12.3.2 路由協定 222
12.3.3 傳輸協定 226
12.4 智慧型電網中設計WSN協定的挑戰 227
12.5 總結 228
參考文獻 228
第13章 智慧型電網中感測器與執行器 網路的潛在實現方法 232
13.1 引言 232
13.2 智慧型電網中的能量與信息流 233
13.3 智慧型電網中的SANET 235
13.3.1 SANET在智慧型電網中的套用 235
13.3.2 智慧型電網中SANET的組成元件 237
13.3.3 SANET在智慧型電網中遇到的挑戰 240
13.4 提出的機制 240
13.4.1 普遍的面向服務的網路 240
13.4.2 可以感知環境的智慧型控制 241
13.4.3 壓縮感測 242
13.4.4 設備工藝 242
13.5 智慧型電網中SANET的一個研究案例——家庭能源管理系統 244
13.5.1 能源管理系統 244
13.5.2 EMS的設計和實現 244
13.6 總結 245
參考文獻 246
第14章 智慧型電網中無線感測器網路的套用及其性能評估 248
14.1 引言 248
14.2 智慧型電網中的約束協定棧 249
14.2.1 IEEE 802.15.4 249
14.2.2 基於IPv6的低速無線個人區域網路 250
14.2.3 低功耗有損網路的路由協定 251
14.2.4 受約束的套用協定 252
14.2.5 W3C制定的高效XML交換格式 253
14.3 實現 254
14.3.1 802.15.4 254
14.3.2 6LoWPAN 254
14.3.3 RPL 256
14.3.4 CoAP 256
14.3.5 EXI 258
14.4 性能評估 258
14.4.1 採用IEEE 802.15.4協定的鏈路性能 259
14.4.2 基於6LoWPAN的網路吞吐量 260
14.4.3 在多跳場景下基於RPL的網路吞吐量 262
14.4.4 CoAP性能 263
14.4.5 CoAP的多跳性能 265
14.5 總結 266
參考文獻 266
第5部分 智慧型電網通信和組網的安全問題
第15章 網路攻擊對智慧型電網影響的分析 271
15.1 引言 271
15.2 背景 272
15.2.1 風險管理 272
15.2.2 當前的發展水平 273
15.3 網路攻擊影響分析的框架 273
15.3.1 圖和動力系統 273
15.3.2 基於圖的動力系統模型合成 274
15.4 研究案例 275
15.4.1 13節點配電測試系統 275
15.4.2 模型合成 278
15.4.3 攻擊場景一 278
15.4.4 攻擊場景二 280
15.4.5 攻擊場景三 282
15.5 總結 283
參考文獻 284
第16章 在智慧型電網中干擾操控電力交易市場 287
16.1 引言 287
16.2 電力交易市場模型 288
16.3 攻擊體制 290
16.3.1 攻擊機制 290
16.3.2 損耗分析 291
16.4 防禦對策 294
16.5 總結 296
參考文獻 296
第17章 電力系統狀態估計的安全性：攻擊和保護方案 299
17.1 引言 299
17.2 電力系統狀態估計和隱秘攻擊 300
17.2.1 電網和測量模型 300
17.2.2 狀態估計和不良數據檢測 302
17.2.3 BDD和隱秘攻擊 302
17.3 點對點SCADA網路中的隱秘攻擊 303
17.3.1 最小代價隱秘攻擊：問題公式化 303
17.3.2 最小代價隱秘攻擊的精確計算 304
17.3.3 最小代價的上界 305
17.3.4 數值結果 307
17.4 點對點SCADA網路中對攻擊的防護 308
17.4.1 完美保護 308
17.4.2 不完美的保護 309
17.4.3 數值結果 309
17.5 對SCADA網路路由的隱秘攻擊 310
17.5.1 測量攻擊代價 311
17.5.2 變電站攻擊的影響 312
17.5.3 數值結果 313
17.6 對SCADA網路路由上隱秘攻擊的防護 313
17.6.1 單路徑和多路徑路由 314
17.6.2 數據認證和保護 316
17.7 總結 316
參考文獻 317
第18章 智慧型電網中的分層安全架構 319
18.1 引言 319
18.2 分層架構 320
18.2.1 物理層 322
18.2.2 控制層 323
18.2.3 通信層 323
18.2.4 網路層 323
18.2.5 監督層 323
18.2.6 管理層 323
18.3 魯棒彈性控制 324
18.4 安全的網路路由 327
18.4.1 分層路由 328
18.4.2 集中式與分散式的架構 329
18.5 信息安全管理 330
18.5.1 漏洞管理 330
18.5.2 用戶打補丁 331
18.6 總結 333
參考文獻 334
第19章 套用驅動的安全智慧型電網設計 338
19.1 引言 338
19.2 對先進儀表設施的入侵檢測 340
19.2.1 智慧型電錶和安全問題 340
19.2.2 環境感知和監控方案的架構 341
19.2.3 基於規範的IDS強制執行策略 342
19.3 SCADA系統的融合網路 344
19.3.1 對網路融合的需求和挑戰 344
19.3.2 具有時效性限制的架構 345
19.4 鑒權的設計原則 347
19.4.1 為智慧型電網設計安全鑒權協定的要求和挑戰 347
19.4.2 認證協定的設計準則 348
19.4.3 使用案例：DNP3的安全認證補充 349
19.5 總結 350
致謝 351
參考文獻 351
第6部分 現場測試和配置
第20章 案例研究和最新智慧型電網 現場試驗得到的經驗教訓 357
20.1 引言 357
20.2 智慧型電網 357
20.2.1 濟州島智慧型電網試驗項目 357
20.2.2 Hydro one的高級分散式系統項目 358
20.2.3 智慧型家庭項目 361
20.3 智慧型電力系統 361
20.4 智慧型用戶 362
20.4.1 PEPCO 363
20.4.2 聯邦愛迪生 363
20.4.3 康乃狄克光電 364
20.4.4 加利福尼亞州定價試點 365
20.5 經驗教訓 365
20.6 總結 365
參考文獻 366
