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。

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

5193RTU的选择179

5194CT/VT的选择179

5195通信系统的选择179

5196FPI的选择179

5197电池的选择179

5198组成单元中的

接口179

520组成单元举例181

521组成单元的典型输入和

输出182

5211分段开关（无测量

功能，见图540）182

5212分段开关（有测量

功能，见图541）182

5213架空系统中的保护用

重合闸183

522控制单元及其改进183

523控制逻辑184

5231方案1：线路A有15

个开关自动化、FPI和

开关远程控制184

5232方案2：线路B有25

个开关自动化、FPI和

开关远程控制185

5233方案3和方案4：

没有FPI186

5234方案5和方案7：只有

本地控制186

5235方案6和方案8：只有

本地控制187

5236特殊情况：多重重合闸

和自动分段开关187

第6章配电系统的性能190

61配电网的故障190

611故障类型190

612故障的影响192

613瞬时故障、重合闸和

补偿网络193

62配电系统性能和基本的

可靠性计算195

621系统指标196

622电网可靠性指标的

计算196

623持续停电时间（SAIDI）

的计算（参见表

64)198

624持续停电频率（SAIFI）

的计算（参见表

64)199

625瞬时停电频率（MAIFI）

的计算（参见表

64)199

626计算结果的总结200

627计算扩展控制的

影响202

628网络复杂性因数函数的

指标202

629在没有自动化情况下

改善性能203

63提高地下网络的可靠性206

631设计方法1：添加手动

分段开关206

632设计方法2：添加手动

切换的备用电源207

633设计方法3：添加自动

线路保护208

634设计方法4：添加连续

备用电源209

64提高架空网络的可靠性

（设计方法5～方法7）211

65通过自动化提高性能213

66通过综合设计方法1～

方法4和方法8改进地下

线路214

参考文献218

第7章用于控制和自动化的通信

系统219

71引言219

72通信与配电自动化220

73配电自动化通信物理链路

选项221

74无线通信222

741未许可的扩频

无线电222

742VHF、UHF窄带分组

数据无线电（许可/

未许可）222

743无线网络理论222

744集群系统（公共分组

交换无线电）229

745蜂窝229

746寻呼技术229

747卫星通信——近地

轨道229

75有线通信230

751电话线230

752光纤230

753配电线载波230

754通信方式总结252

76配电自动化通信协议253

761MODBUS254

762DNP 30257

763IEC 60870-5-101262

764UCA 20，IEC 61850264

77配电自动化通信架构265

771中央DMS通信265

772异常轮询和报告267

773智能节点控制器/

网关267

774异构协议的互连268

78配电自动化通信用户

接口268

79配电自动化通信选择的一

些考虑268

710确定通信信道规格的

要求269

7101确认和未确认的

通信269

7102通信系统的特征270

7103通信模型271

7104反应或响应时间的

计算271

第8章创建商业案例273

81简介273

82变电站自动化为行业带来的

潜在收益274

821变电站控制和自动化的

集成及其功能收益274

822SCADA与SA275

823行业声称的经济

收益276

83馈线自动化为行业带来的

潜在收益277

84一般性收益278

85收益机会矩阵280

86收益流程图282

87依赖性以及共享和专有

收益283

871依赖性283

872共享收益284

873主要DA功能产生的

专有收益286

874收益总结289

88资本推迟、释放或替换290

881一次变电站资本投资

的推迟290

882配电网容量的释放295

883上游网络和系统容量

的释放296

884用自动化替换传统

设备297

89人力节省297

891降低变电站/控制中心

的运行水平297

892减少巡视297

893人员时间节省298

894与投资和运行节省相关

的人员时间节省的

计算307

895为CLPU更改继电器设

置减少的人员时间和

工作量308

810与电量相关的节省308

8101因更快的恢复而减少

供电量产生的

节省308

8102受控负荷减小导致的

电量收益减少309

8103因技术性损耗减少产生

的电量节省310

811其他运营收益312

8111维修和维护收益312

8112更好的信息产生的

收益312

8113改进的用户关系

管理313

812配电自动化功能和收益

总结315

813经济价值-成本315

8131电力公司成本316

8132用户成本322

8133经济价值323

814结论326

参考文献328

第9章案例研究330

91简介330

92案例1：长的农村馈线330

921性能评估330

922人员时间节省331

923网络性能和罚款332

93案例2：大型城市网络334

931预备分析：人员时间

节省335

932预备分析：网络

性能337

933成本节省的总结343

934SCADA/DMS的

成本343

935成本收益和回收期344

936结论345

词汇表346