配电网综合自动化技术 第4版

本书是按照配电自动化系统的构成从底层往上层来编写的。在介绍配电自动化一些基本概念的基础上，首先介绍了配电终端FTU、TTU、DTU、RTU等，然后介绍通信系统，最后介绍配电自动化主站系统。在章节安排上同时穿插馈线自动化、配电网的故障选线、SCADA系统、电能计费、AM/FM/GIS、LM、工程实例等内容。
本书理论结合实际，同时紧密结合“双碳”战略融入相关专业基础知识，使内容前后贯通，并辅以思考题和自测题，使读者易于掌握，并结合专业知识引入课程思政。因为技术较新，配套实验的开设正处于积极探索发展阶段，本书也给出了配套实验。
本书可作为本科电气工程类专业的教材，同时也可作为配电领域工程技术人员的参考书。

前 言

2022年1月17日，国家主席习近平在2022年世界经济论坛视频会议上发表演讲:“实现碳达峰碳中和是中国高质量发展的内在要求，也是中国对国际社会的庄严承诺。中国将践信守诺、坚定推进，已发布《2030年前碳达峰行动方案》，还将陆续发布能源、工业、建筑等领域具体实施方案。中国已建成全球规模最大的碳市场和清洁发电体系，可再生能源装机容量超10亿千瓦，1亿千瓦大型风电光伏基地已有序开工建设。实现碳达峰碳中和，不可能毕其功于一役。中国将破立并举、稳扎稳打，在推进新能源可靠替代过程中逐步有序减少传统能源，确保经济社会平稳发展。中国将积极开展应对气候变化国际合作，共同推进经济社会发展全面绿色转型。”配电网是联系能源生产和消费的关键枢纽，是服务国家实现“碳达峰、碳中和”战略目标的基础平台，也是构建能源互联网的重要基础。2021年7月，国家电网公司发布的《构建以新能源为主体的新型电力系统行动方案（2021—2030年）》提出，“提升配电网智慧化水平。加大中压配电网智能终端部署、配电通信网建设和配电自动化实用化，并向低压配电网延伸，大幅提高可观性可测性可控性。”配电环节成为未来智能电网建设重心，“十四五”期间国家电网公司在配电网建设上计划投入超1.2万亿元，推进电网转型升级，其投资规模约占电网建设总投资的60%以上。“十四五”时期配电网将进入新的发展阶段，向安全可靠、绿色智能、友好互动、经济高效的智慧配电网不断进化。
本书在《配电网综合自动化技术第3版》的基础上进行了修订，总体章节仍然按照配电自动化系统的体系构成来安排，按照终端、通信、主站的顺序进行介绍。本次修订深入贯彻落实党的二十大精神，紧密结合专业知识引入课程思政，落实立德树人根本任务，坚持为党育人、为国育才的初心使命。践行“双碳”战略，能源是主战场，电力是主力军，电网是排头兵，本次修订是紧密结合“双碳”战略进行的，在内容上新增了“双碳”目标下的能源转型发展、新型储能方式、主动配电网、电动汽车及车网互动、新型节能措施、智能家居等，同时注重应用，新增了大量终端、设备的应用实例，引入智能小区、智慧能源示范区新案例。本次修订还对陈旧内容进行了删减，对全书的规范标准进行了更新。
本书由北京建筑大学龚静任主编，负责全书的构思、编写组织和统稿工作。本书共14章，其中第1～12章由龚静编写，第13章由国网湖南省电力公司长沙供电分公司朱琛编写，第14章由湖南大学彭红海编写。湖南大学周有庆教授对全书进行了审阅，提出了很多宝贵意见，在此表示衷心的感谢!在本书编写过程中，得到河南思达公司、长沙同庆公司、北京四方华能公司的大力支持。本书的出版得到北京建筑大学教材建设项目的资助，在此一并表示感谢!
本书作者在编写过程中，查阅了大量的参考资料，在此向所有参考文献的作者表示感谢!由于作者水平有限，不妥之处恳请读者和同行专家批评指正。
作 者
2022年12月

目 录
前 言
第1章 绪论 1
1.1 电力系统的基本概念 1
1.1.1 电力系统的组成 1
1.1.2 “双碳”目标下的能源转型发展 2
1.1.3 各种新能源发电形式 4
1.1.4 智慧能源示范区 8
1.1.5 “双碳”目标下的绿色低碳建筑应用 10
1.2 配电管理系统 11
1.3 配电自动化系统的总体构成 13
1.3.1 小型配电自动化系统的构成 13
1.3.2 中型配电自动化系统的构成 14
1.3.3 大型配电自动化系统的构成 15
1.3.4 配电自动化系统的基本功能 16
1.4 实现配电自动化的意义 16
1.5 配电自动化的现状与发展情况 21
1.5.1 国外配电自动化发展及现状 21
1.5.2 我国配电自动化的发展现状 22
1.6 配电自动化的难点 24
1.7 智能电网形势下的配电网建设 25
1.7.1 坚强智能电网概念的提出及规划 25
1.7.2 基于配电自动化的智能配电网建设 26
1.7.3 智能电网形势下的配电自动化建设目标 26
1.8 配电自动化建设经验教训及当前研究热点 27
1.8.1 配电自动化建设经验教训 27
1.8.2 配电自动化建设当前研究热点和重点 28
1.9 配电自动化系统的规划 28
1.9.1 配电自动化系统规划的总体要求和 原则 28
1.9.2 配电自动化系统规划的技术导则和设计规范 29
1.9.3 配电自动化系统规划的年限和内容 30
1.10 要点掌握 31
思考题 31
课程思政 31
第2章 配电网 33
2.1 我国配电网的特点和历史建设情况 33
2.1.1 配电网的特点 33
2.1.2 我国配电网建设情况 34
2.1.3 “十四五”配电网发展规划 34
2.2 主动配电网 35
2.2.1 概述 35
2.2.2 分布式电源接入配电网的好处 36
2.2.3 分布式电源接入配电网后需要注意的问题 37
2.2.4 分布式电源接入配电网的要求 38
2.3 新型储能方式 38
2.3.1 储能的作用 38
2.3.2 常用储能方式及优劣对比 40
2.3.3 储能技术创新行动计划 41
2.4 配电网的中性点运行方式 43
2.4.1 中性点接地方式分类及比较 43
2.4.2 经消弧线圈接地系统的3种补偿方式 43
2.5 配电网一次设备———开关和环网柜 44
2.5.1 灭弧介质无油化历程 44
2.5.2 典型开关设备 45
2.5.3 环网柜 46
2.5.4 电缆分接箱 49
2.6 配电网一次设备———变压器 51
2.6.1 变压器的分类 51
2.6.2 新型节能变压器 52
2.7 开闭所 53
2.7.1 概述 53
2.7.2 开闭所设置原则 54
2.7.3 开闭所的功能和作用 54
2.7.4 开闭所常见主接线形式 55
2.7.5 开闭所所用电源 57
2.8 配电线路 57
2.8.1 架空线路 57
2.8.2 电缆线路 58
2.8.3 配电线路的节能 59
2.9 配电网络拓扑形式及馈线故障处理 60
2.9.1 配电网络的拓扑形式及实际应用案例 60
2.9.2 馈线故障的处理 65
2.10 要点掌握 67
思考题 67
课程思政 67
第3章 配电终端———FTU 69
3.1 终端建设原则和终端电源的配置 69
3.1.1 终端建设原则 69
3.1.2 终端电源的配置 70
3.2 FTU的基本概念和功能 73
3.2.1 FTU的基本概念 73
3.2.2 FTU的功能 74
3.3 SD-2210型FTU的总体结构及特点 75
3.3.1 SD-2210型FTU的原理框图 75
3.3.2 SD-2210型FTU的总体特点 76
3.4 SD-2210型FTU的TMS320F206DSP硬件介绍 77
3.4.1 TMS320F206DSP的主要特点 77
3.4.2 TMS320F206存储器映射 77
3.4.3 TMS320F206DSP片上外设 79
3.4.4 TMS320F206DSP外部中断 80
3.4.5 TMS320F206DSP命令寄存器 80
3.4.6 TMS320F206DSP复位 80
3.4.7 SD-2210型FTU模拟信号输入 80
3.4.8 SD-2210型FTU数字量输入输出 8
3.4.9 SD-2210型FTU异步串行通信 81
3.5 直流采样和交流采样 82
3.5.1 直流采样 82
3.5.2 交流采样 83
3.6 开关量输入电路 83
3.6.1 隔离电路 83
3.6.2 去抖电路 84
3.7 开关量输出电路 85
3.8 模拟量输入电路 86
3.8.1 基于逐次逼近型A-D转换的模拟量输入电路 87
3.8.2 2×4通道14位高速A-D转换芯片MAX125及其应用 89
3.8.3 电压-频率转换电路 95
3.9 模拟量输出电路 97
3.10 FTU应用实例 98
3.11 要点掌握 100
思考题 100
课程思政 100
第4章 其他配电终端 102
4.1 DTU 102
4.1.1 DTU的概念及功能 102
4.1.2 DTU备自投的实现 102
4.1.3 DTU、FTU、RTU的比较 103
4.1.4 DTU应用实例 104
4.2 TTU 105
4.2.1 TTU的概念及功能 105
4.2.2 TTU的无功补偿功能 106
4.2.3 TTU应用实例 107
4.3 站控终端 108
4.3.1 站控终端的概念及功能 108
4.3.2 子站的设置 108
4.3.3 站控终端与FTU、TTU、DTU的比较 109
4.4 要点掌握 109
思考题 110
课程思政 110
第5章 通信系统 111
5.1 引言 111
5.1.1 远动的基本概念 111
5.1.2 典型数据通信系统的组成 111
5.1.3 数据传输的同步 113
5.1.4 通信工作方式 114
5.2 调制解调 114
5.3 差错控制 117
5.3.1 产生差错的原因 117
5.3.2 抗干扰编码 118
5.3.3 差错控制的几种方式 118
5.3.4 几种常用的抗干扰编码 120
5.4 通信规约 125
5.4.1 通信规约的概念 125
5.4.2 循环式通信规约 125
5.4.3 问答式通信规约 126
5.5 常用通信方式 127
5.5.1 概述 127
5.5.2 配电线载波通信 128
5.5.3 光纤通信 132
5.5.4 脉动控