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第1章 概述1

1.1 电力系统和配电系统1

1.1.1 电力系统的组成1

1.1.2 配电系统的运行3

1.2 配电系统的发展和现状5

1.3 中压配电网特点9

1.4 配电自动化系统及其功能11

1.4.1 配电自动化系统的架构11

1.4.2 配电终端13

1.4.3 配电自动化系统的通信网13

1.4.4 SCADA系统14

1.4.5 配电管理系统（DMS）15

1.4.6 调度员培训仿真系统（DTS）17

1.4.7 客户呼叫系统18

1.5 实施配电自动化的效益和难点18

1.5.1 实施配电自动化的效益18

1.5.2 建设配电自动系统的难点19

1.5.3 实施配电自动化应科学规划、分步实施21

第2章 中压配电网中的设施和设备23

2.1 电缆线路23

2.1.1 电力电缆结构23

2.1.2 电力电缆分类28

2.1.3 电力电缆的型号28

2.1.4 终端和接头的选择29

2.1.5 电缆敷设方式32

2.1.6 电缆线路与架空线路的比较33

2.2 高压开关柜34

2.2.1 高压开关柜的类型34

2.2.2 高压开关柜的型号命名35

2.2.3 高压开关柜的基本参数36

2.2.4 典型高压开关柜37

2.2.5 高压开关柜的“五防”42

2.2.6 高压开关设备的发展43

2.3 中压开闭所43

2.3.1 中压开闭所的功能和作用44

2.3.2 10kV开闭所的基本接线及适用范围45

2.3.3 开闭所设备47

2.3.4 开闭所的自动化装置47

2.3.5 开闭所所用电源48

2.4 电缆线路的开关设备（环网柜）49

2.4.1 环网柜的作用与分类49

2.4.2 不同开关器件的环网柜50

2.4.3 环网供电单元的一般形式51

2.4.4 环网柜的基本组成元素53

2.4.5 环网柜中配备的主开关设备54

2.4.6 环网柜与配电自动化61

2.4.7 环网柜的发展方向62

2.5 箱式变电站62

2.5.1 欧式箱变64

2.5.2 美式箱变66

2.6 中压开关的操动机构66

2.6.1 弹簧操动机构67

2.6.2 永磁操动机构70

第3章 配电网的结构和运行特性73

3.1 配电网的接线方式73

3.1.1 高压配电网常用接线方式73

3.1.2 中压配电网常用接线方式74

3.2 配电网的运行特性77

3.2.1 配电网的中性点运行方式77

3.2.2 非有效接地配电网的单相接地故障分析81

3.3 单相接地故障选线原理84

3.3.1 单相接地故障选线的意义85

3.3.2 非有效接地配电网单相接地的主要特征85

3.3.3 利用稳态电气量的单相接地故障选线方法86

3.3.4 利用暂态电气量的单相接地故障选线方法88

3.3.5 多种选线方法的融合90

3.3.6 选线装置的起动方案91

3.3.7 单相接地故障选线的难点91

3.4 配电网弧光过电压92

3.4.1 弧光过电压的物理过程93

3.4.2 弧光过电压的危害94

3.4.3 弧光过电压的影响因素94

3.4.4 弧光过电压的消除与抑制95

3.4.5 消弧接地开关装置96

3.5 配电网谐振过电压97

3.5.1 谐振过电压分类97

3.5.2 线性谐振过电压98

3.5.3 铁磁谐振过电压100

第4章 智能电子设备的基本原理106

4.1 智能电子设备的结构和功能106

4.1.1 组成结构106

4.1.2 主要功能106

4.2 模拟量的采集与处理108

4.2.1 模拟量的采样原理108

4.2.2 IED和电力系统连接117

4.2.3 交流信号采样通道的构成120

4.2.4 设计案例：一种基于ADS8365的三相四线交流信号采样通道121

4.2.5 交流采样电路设计时需要注意的关键技术124

4.3 常用交流采样算法124

4.3.1 一点采样算法125

4.3.2 两点采样算法125

4.3.3 方均根算法125

4.3.4 傅里叶算法126

4.3.5 现代交流采样算法126

4.4 模拟量采样处理方法127

4.4.1 越限判别及越限呆滞区127

4.4.2 零漂抑制与越死区发送128

4.4.3 数字滤波128

4.4.4 标度转换130

4.5 开关量采集与处理131

4.5.1 开关量采集通道的构成131

4.5.2 设计案例：一种八通道开关量输入通道133

4.5.3 事件顺序记录134

4.5.4 开关量信号去抖动处理134

4.5.5 开关量采集的算法和流程134

4.6 遥控通道和信息处理136

4.6.1 遥控过程136

4.6.2 遥控出口通道的组成137

4.6.3 设计案例：一种单受控对象遥控出口通道138

4.6.4 防遥控误出口的措施139

第5章 通信和数字通信142

5.1 基本通信模型142

5.1.1 信息、消息和电信号142

5.1.2 通信系统一般模型143

5.1.3 模拟通信系统模型144

5.1.4 数字通信系统模型144

5.1.5 数字通信系统和模拟通信系统比较145

5.2 数字基带信号146

5.2.1 码元和码元序列146

5.2.2 数字基带信号和编码波形147

5.3 数字通信系统的主要性能指标149

5.4 香农定理150

5.4.1 信道带宽与香农定理150

5.4.2 信道容量与香农定理150

5.5 数字通信系统的分类151

5.6 数字通信同步153

5.7 数字通信系统的调制与解调156

5.8 差错控制措施160

5.8.1 差错控制方式161

5.8.2 差错控制编码原理161

5.8.3 差错控制编码的检错和纠错能力163

5.8.4 常用的线性编码163

5.9 循环码167

5.9.1 循环码的定义和性质168

5.9.2 系统码形式的循环码和缩短循环码、陪集码172

5.9.3 用软件方法实现循环码的编码174

5.10 通信多路复用技术176

第6章 配电自动化系统通信和通信协仪179

6.1 RS232C、RS485接口179

6.1.1 RS232C串行接口179

6.1.2 RS485接口183

6.1.3 通用异步收发器185

6.1.4 RS232C、RS485接口的实现186

6.2 以太网187

6.2.1 介质访问子层和CSDA/CD原理187

6.2.2 以太网的发展过程188

6.2.3 交换机189

6.2.4 交换式以太网190

6.2.5 以太网的帧格式190

6.3 现场总线191

6.3.1 现场总线概况191

6.3.2 控制局域网总线192

6.4 光纤通信193

6.4.1 光纤通信系统的通信体系195

6.4.2 SDH的基本网元198

6.4.3 SDH通信组网200

6.4.4 电力用特种光缆202

6.5 无源光以太网203

6.5.1 EPON网络的结构203

6.5.2 EPON的工作原理204

6.5.3 帧结构和工作过程205

6.5.4 设备的基本功能和性能206

6.5.5 EPON在配电自动化系统的应用207

6.6 电力自动化系统的通信协议208

6.6.1 循环式协议（CDT）209

6.6.2 IEC 60870-5-101远动通信协议215

6.7 配电网自动化系统中的通信228

第7章 馈线开关设备及馈线自动化232

7.1 重合器232

7.1.1 重合器及其特点232

7.1.2 重合器的结构234

7.1.3 重合器的基本技术参数234

7.2 配电线路分段器241

7.2.1 电压-时间型分段器241

7.2.2 过电流脉冲计数型分段器243

7.2.3 V-I-T型自动分段器245

7.2.4 用户分界负荷开关246

7.3 就地模式的馈线故障隔离和恢复248

7.4 配电自动化终端单元255

7.4.1 馈线终端单元255

7.4.2 变压器终端单元260

7.4.3 站所终端单元263

7.4.4 配电子站（区域站）266

7.5 集中控制馈线自动化系统268

7.6 两种馈线自动化模式的评价271

7.6.1 集中式智能馈线自动化271

7.6.2 就地控制模式272

7.6.3 两种馈线自动化模式评价272

第8章 变电站自动化系统274

8.1 变电站综合自动化系统274

8.1.1 传统变电站自动化系统274

8.1.2 变电站综合自动化275

8.1.3 变电站综合自动化的基本特征276

8.1.4 变电站综合自动化的功能277

8.2 变电站综合自动化系统的结构281

8.2.1 变电站中压保护测控装置281

8.2.2 通信管理机（网关）282

8.2.3 站控层284

8.2.4 变电站综合自动化系统典型结构285

8.2.5 变电站综合自动化系统的指标289

8.3 电子式互感器及合并单元290

8.3.1 电子式互感器291

8.3.2 合并单元294

8.4 IEC 61850标准和变电站自动化模型296

8.4.1 变电站自动化系统296

8.4.2 IEC 61850系列标准297

8.4.3 变电站自动化系统的逻辑结构299

8.4.4 变电站自动化系统和变电站综合自动化系统的结构差异301

8.4.5 数字化变电站的基本概念302

8.4.6 智能IED设备的对象模型305

8.4.7 IED通信模型305

8.4.8 配置信息的描述306

第9章 配电调度主站308

9.1 配电调度主站概况308

9.1.1 配电调度主站组成308

9.1.2 配电调度主站的硬件309

9.2 配电调度主站的支持软件314

9.2.1 操作系统314

9.2.2 关系式数据库系统316

9.3 主站系统的应用软件317

9.3.1 前置机软件317

9.3.2 人机界面软件319

9.3.3 支持软件320

9.3.4 服务软件321

9.3.5 配电GIS子系统322

9.3.6 计算分析软件323

9.4 配电调度系统主要功能328

9.4.1 配电网SCADA功能328

9.4.2 应用软件功能329

第10章 电力需求侧管理支持系统330

10.1 电力需求侧管理330

10.2 电力用户用电信息采集系统334

10.2.1 电力用户的分类和管理方式334

10.2.2 用户用电信息采集系统的架构343

10.2.3 负荷特性分析347

10.2.4 系统技术指标348

10.3 数传电台348

10.4 GPRS通信351

10.4.1 GSM和GPRS通信网的基本组成351

10.4.2 支持GPRS的用户终端353

10.4.3 GPRS组网354

10.4.4 GPRS网络传输安全性355

10.4.5 GPRS通信实时性356

10.5 大、中型企业的PDSM和技术支持系统356

10.5.1 应用PDSM技术的基本手段356

10.5.2 一个企业的用电管理系统357

参考文献360