智能电网关键技术研究与应用丛书 智能电网的基础设施与并网方案

智能电网关键技术研究与应用丛书 智能电网的基础设施与并网方案
作者：（加）克日什托夫 印纽斯基（KrzysztofIniewski）著
出版时间：2019年版
丛书名： 智能电网关键技术研究与应用丛书
内容简介
《智能电网的基础设施与并网方案》详细介绍了智能电网的基础设施、安全性与并网方案等。本书共分13章，内容包括需求侧能量管理、以智能FDIR与电压-无功功率优化为特征的配电自动化、高级资产管理、广域早期预警系统、可再生能源并入智能电网、电力系统改革中的微电网、智能电网环境下的电动汽车等。其中重点介绍了可再生能源、电动汽车与智能电网并网的概念，以简练的语言和代表性的实例向读者介绍智能电网的并网方案，为初识智能电网的读者提供指导。
目录
译者序
原书前言
第1章 需求侧能量管理1
1.1需求侧发展2
1.2对用户的影响3
1.3对输/配电网的影响4
1.4对发电厂的影响4
1.5优化潜力4
1.6技术挑战5
1.7需求侧管理的要求6
1.8大规模控制遇到的难题7
1.9控制方法7
1.10目标与利益相关者8
1.11优化水平9
1.11.1本地范围9
1.11.2微电网9
1.11.3虚拟发电厂9
1.12优化工具链方法9
1.13现有研究10
1.14小结12
参考文献13
第2章 以智能FDIR与电压-无功功率优化为特征的配电自动化15
2.1配电自动化系统架构与通信16
2.22003年8月14日，配电自动化变化的契机17
2.3智能配电网的产生18
2.4什么是配电自动化18
2.5信息技术与通信技术18
2.6故障检测、隔离与恢复（FDIR）19
2.6.1故障检测19
2.6.2重合闸20
2.6.3隔离故障20
2.6.4恢复送电20
2.7FDIR系统架构20
2.8电压-无功功率优化24
2.9小结30
参考文献31
第3章 高级资产管理32
3.1老化的和正在老化的基础设施32
3.2企业优先发展的技术33
3.3资产健康管理(AHM)34
3.4AHM红利34
3.5AHM技术34
3.6挑战35
3.7最佳实践36
3.8高级资产管理实践36
3.9资产健康状态评估37
3.10风险规划37
3.11决策支持38
第4章 广域早期预警系统39
4.1引言39
4.2加强PMU隐患评估功能42
4.2.1魁北克水电研究所PMU/C要求和性能42
4.2.2魁北克水电研究所PMU/C的采样性能45
4.3PMU配置的脆弱性评估47
4.3.1背景47
4.3.2网络分割的扰动一致性47
4.3.3PMU配置的模糊c-Medoids算法48
4.4广域严重性指数50
4.4.1参考网络50
4.4.2时域COI引用的响应信号51
4.4.3频域COI引用的响应信号51
4.4.4广域严重性指数的解释和数据挖掘52
4.4.5瞬态能量对电压的分类58
4.5基于数据挖掘的事故预测60
4.5.1背景60
4.5.2数据组织培训和测试61
4.5.3选择基于PMU的广域严重性指数功能62
4.5.4黑盒子与可理解的预测模型训练63
4.6系统振荡的早期检测与阻尼条件评估68
4.6.1背景68
4.6.2多频模态分析69
4.6.3线性SIMO信号识别70
4.6.4输出信号的实时模态分析图解75
4.7小结80
参考文献81
第5章 可再生能源并入智能电网84
5.1智能电网并网85
5.2智能电网发展助力风电技术86
5.3智能电网背景下的风能87
5.4涡轮机解决方案：智能风电变流器91
5.5塔内：中压开关设备94
5.6电网互联解决方案95
5.6.1交流：交流风电互联解决方案95
5.6.2直流：用于海上的HVDC输电互联96
5.7支持电网运行：风能SVC与储能98
5.8风电总结99
5.9太阳能在智能电网中的应用99
5.10光伏电站的一般注意事项100
5.11太阳能光伏发电102
5.12并网电厂102
5.13电力生产与存储的间歇性103
5.14光伏组件的电压-电流特性104
5.15预计每年能源产量106
5.16面板的倾斜和方向106
5.17光伏电站的电压和电流107
5.18连接电网和能量测量107
5.19小结108
参考文献109
第6章 电力系统改革中的微电网110
6.1什么是微电网110
6.2微电网的优势112
6.3微电网的架构与设计113
6.4微电网对电力系统有重要意义吗117
6.5小结118
参考文献118
第7章 通过智能链接增强辐射型配电网中可再生能源的并网119
7.1引言119
7.2辐射型配电网中的直流连接器120
7.3背靠背VSC拓扑结构122
7.4常规优化框架126
7.4.1目标函数127
7.4.2直流连接器模型128
7.4.3网络约束128
7.5结论129
7.5.1使用直流连接器用于降损130
7.5.2使用直流连接器提高负荷水平132
7.5.3使用直流连接器提高DG渗透功率133
7.5.4经济评估134
7.6小结136
致谢137
参考文献137
第8章 智能微电网中基于电压控制的分布式发电机组及主动负荷139
8.1引言139
8.2分布式发电机组的控制策略141
8.2.1基于通信的分布式发电机组控制141
8.2.2不含通信的分布式发电机组控制141
8.3主动负荷的控制策略144
8.3.1基于通信的主动负荷控制145
8.3.2不含通信的有效负荷控制146
8.3.3一次与二次主动负荷控制148
8.4智能微电网150
8.5小结151
致谢152
参考文献152
第9章智能电网环境下的电动汽车154
9.1引言154
9.1.1电动汽车用于削峰填谷154
9.1.2控制装置156
9.1.3电池退化159
9.2储能市场管理159
9.2.1德国辅助服务市场160
9.2.2电动汽车的正调控161
9.2.3电动汽车的负调控161
9.3动态仿真方法162
9.3.1动态方法的结果163
9.3.2车辆池大小的影响163
9.3.3持续报价时间的影响163
9.3.4所需调度时间的影响164
9.3.5并网车辆功率调度的意义165
9.4电力市场167
9.4.1出力波动性的影响167
9.4.2智能电网设备的收益潜力169
9.5小论170
致谢172
参考文献172
第10章 绿色建筑中带有智能环境温度传感器的低压直流节能LED照明系统174
10.1引言174
10.2低压直流微电网175
10.2.1交流电网与直流电网技术175
10.2.2低压直流输电的新标准176
10.3LED固态照明系统178
10.4智能绿色建筑中的智能无线传感器系统179
10.4.1无线传感器系统与传感器技术概述180
10.5案例分析：绿色建筑中带有智能环境控制传感器的低压直流节能LED照明系统182
10.6LED照明仿真 183
10.7低压直流电网供电的LED照明系统的应用案例187
10.8绿色建筑中智能环境传感器的节能控制方案188
10.9小结 190
参考文献190
第11章 含自主电能采集无线传感器网络的多层分布式智能微电网192
11.1引言192
11.2微电网的分层控制方法195
11.3交流微电网的分层控制196
11.3.1内部控制回路197
11.3.2一次控制198
11.3.3二次控制200
11.3.4三次控制201
11.3.5结论204
11.4微电网的自供电智能无线传感器210
11.4.1无线传感器网络概述210
11.4.2传感器节点的供电问题211
11.4.3智能无线传感器网络的风能采集211
11.4.4智能无线传感器网络的磁能采集217
11.5小结220
参考文献221
第12章 无线传感器网络在智能电网用户侧的应用225
12.1引言225
12.2无线传感器网络的通信标准227
12.2.1Zigbee 227
12.2.2超低功耗WiFi 229
12.2.3Z-wave 231
12.2.4Wireless HART技术231
12.2.5ISA-100.11a 232
12.3无线传感器网络在智能电网用户侧的应用232
12.3.1住宅用户的无线传感器网络需求管理232
12.3.2PHEV充放电周期的协调238
12.4无线传感器网络用户侧应用的安全与隐私241
12.5小结和展望243
参考文献244
第13章 基于Zigbee的智能电网无线监控系统248
13.1引言248
13.2基于Zigbee的建筑能源管理示范系统249
13.3Zigbee/ IEEE 802.15.4和WiFi/IEEE 802.11b概述250
13.3.1Zigbee/ IEEE 802.15.4 250
13.3.2WiFi/IEEE 802.11b 251
13.3.3IEEE 802.15.4的主干扰源251
13.4Zigbee在WiFi下的性能分析252
13.4.1基于WiFi的Zigbee误码率分析253
13.4.2WiFi干扰下Zigbee的误包率分析253
13.5基于频率捷变的干扰消除方案254
13.5.1干扰检测255
13.5.2干扰消除256
13.6仿真与实验结果257
13.6.1仿真结果257
13.6.2实验结果259
13.7小结263
参考文献263