前言

第1章智能电网架构设计1

1.1概述1

1.2现有电网和智能电网的比较1

1.3能源独立和安全法案（2007）：智能电网实施依据2

1.4计算智能3

1.5电力系统改进4

1.6通信与标准4

1.7试验平台4

1.8本书结构4

1.9智能电网各市场驱动力概览6

1.10各利益相关方的角色与职能6

1.10.1电力公司8

1.10.2政府实验室与示范项目8

1.10.3电力系统工程研究中心（PSERC）8

1.10.4研究机构9

1.10.5技术公司、销售商与制造厂9

1.11基于性能评价的智能电网工作定义10

1.12典型架构10

1.13智能电网各构成组件的功能12

1.13.1智能设备接口组件12

1.13.2储能组件12

1.13.3输电子系统组件12

1.13.4监视与控制技术组件12

1.13.5智能配电网子系统组件12

1.13.6需求侧管理组件13

1.14小结13

参考文献13

推荐阅读13

第2章智能电网通信与测量技术14

2.1通信与测量14

2.2监视、PMU、智能电表与测量技术16

2.2.1广域测量系统（WAMS）17

2.2.2相量测量单元（PMU）17

2.2.3智能电表18

2.2.4智能家电19

2.2.5高级量测体系（AMI）19

智能电网——设计与分析基础目录2.3GIS与谷歌地图工具20

2.4多代理系统（MAS）技术21

2.4.1用于智能电网的多代理系统21

2.4.2多代理系统示例22

2.4.3多代理技术23

2.5微电网与智能电网的比较23

2.6小结24

参考文献24

第3章用于智能电网设计的性能分析工具26

3.1潮流计算研究概述26

3.2智能电网中潮流计算的挑战以及现有方法的不足26

3.3潮流计算研究现状：经典与扩展的方程与算法27

3.3.1高斯赛德尔方法27

3.3.2牛顿拉夫逊方法28

3.3.3快速解耦方法29

3.3.4配电网潮流方法29

3.4阻塞管理效果32

3.5用于智能电网设计的潮流计算33

3.6随机动态最优潮流（DSOPF）在智能电网中的应用34

3.7静态安全评估（SSA）和预想事故分析35

3.8预想事故及其分类38

3.8.1稳态预想事故分析39

3.8.2性能指标39

3.8.3灵敏度分析方法40

3.9智能电网预想事故研究41

3.10小结42

参考文献42

推荐阅读42

第4章智能电网稳定性分析工具44

4.1电网稳定性概述44

4.2现有电压稳定性分析工具的优点与不足44

4.3电压稳定性评估48

4.3.1电压稳定与电压崩溃49

4.3.2电压稳定分类50

4.3.3静态稳定性（Ⅰ型不稳定）51

4.3.4动态稳定性（Ⅱ型不稳定）51

4.3.5动态电压稳定性研究中的分析技术51

4.4电压稳定性评估技术53

4.5电压稳定性指标56

4.6静态电压稳定性研究中的分析技术58

4.6.1用于检测电压崩溃点的直接法59

4.6.2非直接法（连续方法）59

4.7电压稳定性的应用与实施示例60

4.8通过电压稳定的预防控制实现稳定性约束优化61

4.9功角稳定性评估63

4.9.1暂态稳定性64

4.9.2应用于实际电力系统的稳定性分析65

4.9.3稳定区域的边界66

4.9.4主导UEP搜索算法68

4.9.5智能电网DSA设计中的过程变化69

4.10状态估计71

4.10.1加权最小二乘法估计的数学公式73

4.10.2坏数据的检测和辨识74

4.10.3预估计分析74

4.10.4后估计分析77

4.10.5鲁棒状态估计77

4.10.6智能电网环境下的状态估计80

4.10.7实时网络建模82

4.10.8智能电网中状态估计实施方法82

4.10.9动态状态估计83

4.10.10小结84

参考文献84

推荐阅读85

第5章用于智能电网设计的计算工具86

5.1计算工具概述86

5.2决策支持工具（DS）86

5.3优化技术88

5.4经典优化方法90

5.4.1线性规划90

5.4.2非线性规划90

5.4.3整数规划91

5.4.4动态规划92

5.4.5随机规划与机会约束规划（CCP）92

5.5启发式优化93

5.5.1人工神经元网络（ANN）94

5.5.2专家系统（ES）95

5.6进化计算技术96

5.6.1遗传算法（GA）97

5.6.2粒子群优化（PSO）97

5.6.3蚁群优化98

5.7自适应动态规划技术99

5.8Pareto方法101

5.9混合优化技术及智能电网应用101

5.10计算挑战102

5.11小结103

参考文献103

第6章智能电网设计的路径106

6.1引言106

6.2智能电网发展的障碍和解决方案106

6.3基于先进的优化和控制技术的智能电网设计路径108

6.4一般层次的自动化108

6.4.1可靠性109

6.4.2稳定性110

6.4.3经济调度110

6.4.4机组组合111

6.4.5安全性分析112

6.5输电层次中智能电网的大型电力系统自动化112

6.5.1故障和稳定性诊断113

6.5.2无功功率控制113

6.6配电系统自动化需求114

6.6.1电压无功功率控制115

6.6.2电能质量116

6.6.3网络重构117

6.6.4需求侧管理117

6.6.5分布式发电控制118

6.7智能电网的终端用户/家用电器层次118

6.8自适应控制和最优化方法的应用118

6.9小结119

参考文献119

推荐阅读120

第7章可再生能源与储能121

7.1可再生能源121

7.2智能电网中可利用的可持续能源121

7.2.1太阳能122

7.2.2太阳能发电技术122

7.2.3光伏系统建模122

7.2.4风电机组系统124

7.2.5生物质生物能126

7.2.6小型与微型水电126

7.2.7燃料电池126

7.2.8地源热泵127

7.3可持续能源利用中的渗透率与波动性问题127

7.4需求响应问题128

7.5电动汽车与插电式混合动力电动汽车129

7.6插电式混合动力电动汽车技术130

7.7环境影响131

7.7.1气候变化131

7.7.2气候变化的影响132

7.8储能技术132

7.9税收抵免136

7.10小结137

参考文献137

推荐阅读138

第8章互操作、标准与信息安全139

8.1引言139

8.2互操作性139

8.2.1互操作性发展现状140

8.2.2互操作性的益处与挑战140

8.2.3智能电网环境下的互操作模型140

8.2.4智能电网通信网络的互操作性140

8.2.5互操作性和电网的控制141

8.3标准141

8.4智能电网信息安全143

8.4.1信息安全发展现状144

8.4.2信息安全风险146

8.4.3高级量测体系中的信息安全考虑147

8.4.4降低信息安全风险的途径148

8.5信息安全以及用户可采取的防御措施148

8.6小结149

参考文献149

推荐阅读150

第9章智能电网的研究、教育和培训151

9.1引言151

9.2智能电网的研究领域151

9.3智能电网的研究活动152

9.4跨学科的研究活动152

9.5智能电网教育153

9.5.1模块1：引言154

9.5.2模块2：体系结构154

9.5.3模块3：功能154

9.5.4模块4：工具和技术154

9.5.5模块5：设计途径155

9.5.6模块6：可再生能源技术155

9.5.7模块7：通信技术155

9.5.8模块8：标准、互操作和信息安全155

9.5.9模块9：案例研究和试验平台155

9.6培训和职业发展156

9.7小结156

参考文献156

第10章智能电网的案例研究和试验平台157

10.1引言157

10.2示范工程157

10.3高级计量157

10.4含可再生能源的微网158

10.5电力系统的机组组合问题159

10.6用于配网自动化最优网络重构的自适应动态规划163

10.7可再生能源接入的案例研究167

10.7.1智能电网行动描述167

10.7.2智能电网应用的实施方法168

10.8试验平台和评测系统168

10.9智能输电的挑战169

10.10智能输电的益处169

10.11小结169

参考文献170

第11章后记171

附录缩略语表173

前言

第1章工业实训1

1.1工业实训的意义2

1.2实训实验的基本要求2

1.3实训实验的安全操作规程3

1.4实训中的用电安全3

1.4.1触电事故的类型3

1.4.2电流对人体伤害程度的影响因素4

1.4.3触电事故的原因和规律5

1.4.4触电的形式5

1.4.5预防触电的措施7

1.4.6触电的急救措施7

1.4.7触电后的急救方法和应用9

1.4.8触电急救小结12

第2章常用电子仪器的结构及功能13

2.1数字存储示波器14

2.1.1基本结构14

2.1.2示波器的菜单操作19

2.1.3数学计算FFT23

2.1.4示波器探头的使用24

2.2直流稳压电源25

2.2.1基本结构25

2.2.2直流稳压电源的技术指标26

2.2.3直流稳压电源的操作及使用

注意事项28

2.3信号发生器28

2.3.1函数信号发生器29

2.3.2高频信号发生器31

2.4创新思维训练32

第3章常用电器的应用33

3.1常用控制电器34

3.1.1控制电器的基本结构和原理34

3.1.2接触器38

3.1.3继电器39

3.1.4按钮、开关和指示灯41

3.1.5断路器43

3.1.6熔断器43

3.1.7漏电保护器43

3.1.8电涌保护器43

3.1.9测量元件43

3.2配电柜系统44

3.2.1设备的定义44

3.2.2设备的设计与使用条件44

3.2.3元器件的选择与安装45

3.2.4配电柜的布线与布局46

3.2.5实训展板及设备布置图48

3.3常用电器的实训项目49

3.3.1电动机直接起动控制49

3.3.2电动机正反转控制51

3.3.3电动机星三角形起动控制52

3.4创新思维训练54

第4章操作系统安装及局域网组建55

4.1操作系统的安装56

4.1.1BIOS设置56

4.1.2操作系统的安装60

4.1.3驱动程序的安装67

4.2局域网实训实验68

4.2.1计算机网络基础68

4.2.2网线的制作73

4.2.3光纤熔接及测试试验75

4.2.4局域网实验77

4.2.5无线上网实验79

4.3创新思维训练83

第5章常用电子设备的焊接制作85

5.1电子元器件的识别86

5.1.1电阻86

5.1.2电感91

5.1.3电容92

5.1.4二极管95

5.1.5晶体管97

5.2焊接基础98

5.2.1焊接材料99

5.2.2焊接工具100

5.3焊接工艺及操作安全102

5.3.1焊前准备102

5.3.2电烙铁及焊锡丝的使用103

5.3.3焊接步骤及要求104

5.3.4焊接注意事项105

5.3.5拆焊操作106

5.3.6焊点质量检查108

5.3.7印制电路板的焊接工艺108

5.3.8操作安全109

5.4数字万用表结构及使用110

5.4.1数字万用表的基本组成110

5.4.2数字万用表的使用方法110

5.4.3DT830B型3（1/2）数字万用表

简介113

5.4.4DT830B型3（1/2）数字万用表

组装方法114

5.4.5数字万用表使用注意事项115

5.4.6数字万用表的调试115

5.4.7常见故障检修方法116

5.5创新思维训练117

第6章照明控制系统设计121

6.1建筑的照明设计122

6.1.1灯具选择与布置122

6.1.2照明标准125

6.1.3照度计算126

6.2常用照明控制系统实训130

6.2.1荧光灯线路安装130

6.2.2多路异地照明控制131

6.3智能照明控制系统131

6.3.1智能家居131

6.3.2EIB总线结构134

6.4EIB系统的软件136

6.4.1Topology137

6.4.2Group Address139

6.4.3Buildings140

6.4.4程序下载的方法141

6.5EIB系统操作演练142

6.5.1开关控制142

6.5.2调光控制145

6.5.3场景控制149

6.5.4远程控制151

6.5.5EIB系统实训实例155

6.6创新思维训练158

第7章智能电器Zelio Logic应用161

7.1Zelio Logic控制器的结构与安装162

7.1.1硬件结构162

7.1.2Zelio Logic控制器的安装与

接线164

7.2Zelio Logic控制器系统的设置167

7.2.1面板操作按键功能简介167

7.2.2系统设置167

7.3Zelio Logic控制器指令的操作演练173

7.3.1继电器指令173

7.3.2继电器指令的操作175

7.4Zelio Logic控制器操作演练186

7.4.1产品检测187

7.4.2地下停车场控制系统187

7.5创新思维训练191

第8章PLC系统设计及应用实例193

8.1STEP 7编程软件194

8.1.1S7300硬件简介194

8.1.2启动SIMATIC管理器并创建一个

项目195

8.1.3使用地址和符号编程197

8.1.4在OB1中创建梯形图程序197

8.1.5配置硬件199

8.1.6下载和调试程序201

8.2STEP 7 梯形图指令系统203

8.2.1位逻辑指令203

8.2.2数据处理指令204

8.2.3定时器指令206

8.2.4计数器指令209

8.2.5运算指令与逻辑控制指令210

8.3CPU的存储区212

8.3.1数制212

8.3.2数据类型213

8.3.3系统存储器215

8.3.4CPU中的寄存器216

8.4S7300的用户程序结构217

8.4.1用户程序中的块217

8.4.2功能块与功能的生成与调用218

8.4.3共享数据块与多重背景功能块223

8.5S7300工业通信网络的组态与编程225

8.5.1SIMATIC网络结构225

8.5.2MPI网络的组态与通信226

8.5.3S7300与ET200M之间远程

通信228

8.5.4S7300主站与智能从站之间远程

通信229

8.5.5S7300与MM440变频器之间远程

通信234

8.6过程控制与逻辑控制实验240

8.6.1过程控制实验240

8.6.2电梯实验243

8.7STEP 7梯形图编程示例253

8.8创新思维训练262

第9章SIEMENS全数字直流调速

装置265

9.16RA7013的外部接线266

9.1.1主回路部分266

9.1.2控制回路267

9.26RA7013的系统结构277

9.2.1输入给定值277

9.2.2给定值处理284

9.2.3斜坡函数发生器284

9.2.4转矩限幅与速度限幅调节器293

9.2.5电流限幅296

9.36RA70的控制器设计299

9.3.1速度调节器设计299

9.3.2电枢电流调节器设计302

9.4SIMOREG与S7300间的DP通信309

9.4.1通信的各个组成部分309

9.4.2组态310

9.4.3参数设置313

9.4.4基本通信程序编写及调试314

9.5创新思维训练317

第10章安全防范系统318

10.1安全防范系统的基本要素320

10.2闭路电视监控系统320

10.2.1闭路电视监控系统的结构321

10.2.2系统主机和矩阵切换322

10.2.3闭路电视监控及周边防范系统

装置323

10.3远程抄表系统333

10.3.1远程抄表系统概述333

10.3.2水表抄表336

10.3.3电表抄表337

10.3.4燃气表抄表338

10.3.5综合抄表339

10.4创新思维训练341

参考文献3422100433B