数字化变电站应用技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:中国电力

作者:高翔

出品人:

页数:287

译者:

出版时间:2008-1

价格:55.00元

装帧:

isbn号码:9787508361017

丛书系列:

图书标签:

• 电气工程
• 工程师
• 21家
• 数字化变电站
• 智能变电站
• 电力系统自动化
• 继电保护
• 通信网络
• IEC 61850
• 数字化技术
• 电力电子技术
• 高电压技术
• 智能电网

《智慧能源管理与优化系统设计》 第一章：引言：现代电力系统的挑战与数字化转型 随着全球能源结构的深刻变革和信息技术的飞速发展，传统电力系统的运营模式正面临前所未有的挑战。分布式能源（DERs）的接入、电动汽车（EVs）的普及、用户侧负荷的复杂化，以及对电网可靠性、经济性和环境友好性日益提高的要求，共同推动着电力系统向高度智能化、数字化的方向迈进。本章将深入分析当前电力系统面临的核心痛点，包括需求侧响应的滞后性、资源配置的低效性、故障诊断与预测能力的不足，以及信息孤岛现象对全局优化构成的障碍。我们将重点阐述数字化转型在解决这些问题中的关键作用，为后续章节构建一个坚实的理论和实践背景。数字化转型不仅仅是技术的简单叠加，而是一种涵盖感知、决策、执行全链条的系统性变革，旨在构建一个自感知、自适应、自愈合的现代能源基础设施。 第二章：能源管理系统的核心架构与理论基础 本章将详细介绍现代智慧能源管理系统（EMS）的总体架构设计。我们将从顶层设计入手，探讨数据采集层、通信网络层、数据处理与存储层、分析与决策层以及应用服务层之间的协同关系。核心理论基础部分，我们将聚焦于系统建模的方法论，包括对物理电网拓扑、运行约束、经济性指标和环境影响因素的多目标建模技术。内容将涵盖先进的数学规划方法，如线性规划（LP）、混合整数线性规划（MILP）在优化调度中的应用，以及非线性规划（NLP）在处理复杂系统动态特性时的必要性。此外，还将引入控制论的基本原理，阐述如何通过反馈机制实现对系统状态的实时调控和稳定支撑。特别关注对不确定性处理的理论，包括随机优化和鲁棒优化在应对可再生能源出力波动和负荷预测误差方面的作用。 第三章：先进数据采集与边缘计算技术 智慧能源系统的基础是高质量、高实时性的数据。本章深入探讨新一代智能电子设备（IEDs）的数据采集能力和高速通信协议的应用。我们将详细分析IEC 61850标准在变电站及配电网自动化中的实施细节，特别是报文结构、采集延迟的控制和网络冗余设计。随后，重点转向边缘计算（Edge Computing）在能源管理中的集成。边缘计算如何将数据预处理、初步分析和部分控制逻辑下沉到靠近数据源的设备端，以减少云端压力并提高响应速度。内容将包括边缘节点的部署策略、边缘智能算法（如轻量级神经网络）的优化，以及边缘与中心云平台之间安全、高效的数据交互机制设计。本章强调数据质量的保证（如时间同步、量测准确性）对后续优化决策的决定性影响。 第四章：基于大数据的负荷预测与可再生能源出力预测 精准的负荷预测和可再生能源（光伏、风电）出力预测是能源系统经济运行的关键前提。本章将系统梳理当前主流的预测模型。在负荷预测方面，我们将对比传统的统计模型（如ARIMA、指数平滑）与基于深度学习的先进模型（如LSTM、GRU、Transformer架构）。重点分析如何有效地融合多源异构数据，包括气象数据、历史运行数据、日历信息和社交事件数据。在可再生能源预测部分，我们将探讨结合数值天气预报（NWP）模型与机器学习方法，实现短期、超短期甚至秒级精度的出力预测技术。本章将提供详细的案例分析，对比不同模型在不同时间尺度和不同天气条件下的预测精度和稳定性，并探讨不确定性量化指标的计算方法。 第五章：优化调度与经济运行控制策略 本章是系统应用的核心。我们将深入探讨面向中长期、短期和实时运行的优化调度策略。中长期规划将侧重于机组组合（Unit Commitment）和经济负荷分配（Economic Dispatch），重点解决如何在满足可靠性约束下，以最低成本安排发电计划。短期和实时调度将关注系统动态平衡的维持，探讨如何快速有效地将优化结果转化为具体的有功功率和无功功率指令。此外，本章将专门研究需求侧资源（Demand Response, DR）的优化整合。DR的参与不仅是简单的负荷削减，更是一种可调度资源。我们将介绍DR的建模方法，以及如何在优化目标函数中有效度量DR的价值和约束条件。对于无功优化部分，也将讨论基于智能变压器和分布式储能的可控无功补偿策略，以提升电能质量和降低线损。 第六章：电网状态评估与故障自愈技术 可靠性是电力系统的生命线。本章聚焦于电网的实时状态评估（State Estimation, SE）技术及其在故障诊断和自愈合中的应用。我们将从传统的加权最小二乘法（WLS）出发，深入探讨鲁棒状态估计和基于卡尔曼滤波（Kalman Filter）的状态估计方法，特别是在存在恶意数据注入和传感器异常情况下的抗干扰能力。故障诊断部分，将结合先进的暂态特征提取技术和模式识别算法，实现对短路、接地等故障类型的快速、准确定位。故障自愈合技术是本章的亮点，它依赖于先进的配电自动化系统（DAS）。我们将详细介绍故障隔离与供电恢复（FLISR）的逻辑流程，包括故障区段的识别、隔离刀闸的快速操作，以及最优路径的重构，目标是在最短时间内将非故障区域恢复供电。 第七章：储能系统（ESS）的规划、控制与价值最大化 储能技术是实现高比例可再生能源接入和提升电网灵活性的关键使能技术。本章从储能系统（ESS）的类型、特性及其在电网中的物理建模入手。在规划层面，我们将讨论如何根据区域负荷特性和新能源渗透率，确定储能的最佳容量和部署位置。在运行控制层面，本章侧重于储能的复合价值最大化策略。储能可以同时提供调频、调峰、黑启动和输电阻塞缓解等多种服务。我们将构建多目标优化模型，确定储能充放电策略，以平衡寿命衰减（Degradation Modeling）与经济收益之间的关系。此外，还将探讨与微电网和虚拟同步发电机（VSG）技术相结合的储能高级控制策略。 第八章：网络安全与信息物理系统（CPS）的防护 能源管理系统本质上是一个信息物理系统（CPS），其安全直接关系到国家能源安全。本章将专门探讨针对能源基础设施的网络安全威胁与防御体系。内容将覆盖常见的网络攻击类型，如拒绝服务攻击（DDoS）、数据篡改攻击和控制指令注入攻击。我们将详细介绍基于入侵检测系统（IDS）的先进防御技术，包括基于深度学习的行为基线分析和异常检测。在安全控制方面，将探讨面向运行的快速恢复机制，如安全域划分、加密通信协议的强制执行，以及如何设计具有安全意识的控制算法，确保在遭受网络攻击时，物理过程仍能维持在可接受的安全范围内。 第九章：未来展望与智能电网的演进方向 本章对全书内容进行总结，并展望未来智能电网和能源互联网的发展趋势。我们将探讨区块链技术在能源交易和数据信任建立中的潜力、下一代通信技术（如5G/6G）对能源系统实时性的推动作用，以及人机交互界面在复杂系统操作中的革新方向。同时，本章也将强调可持续发展和低碳化目标对能源管理系统提出的更高要求，例如碳交易机制的整合、能源效率的精细化管理，以及跨区域、跨行业能源互联互通的可能性。最终，勾勒出面向2035年乃至更远期，具备高度韧性、经济性和环境适应性的未来能源管理蓝图。

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读完这本书，我最大的一个体会就是，它在“前瞻性”的把握上做得相当到位。我一直觉得，技术书籍的价值不仅仅在于复述已知，更在于引领读者思考未来。而这本书在这方面做得就很好。它在介绍数字化变电站的核心技术时，并没有停留在当前的通用解决方案，而是触及了一些正在兴起或即将成为主流的技术方向，比如在云计算、大数据在电网中的应用，以及物联网技术如何进一步赋能变电站的智能化运维等方面，都进行了较为深入的探讨。虽然这些内容可能还没有完全落地到每一个具体的变电站，但它为我们提供了一个观察行业发展脉络的窗口，也激发起我对于未来变电站形态的更多想象。尤其是在讨论人工智能在故障诊断和预警方面的潜力时，书中提出的几种模型和算法思路，虽然还比较概念化，但足以让人看到数字化变电站未来发展的无限可能。对于那些希望站在行业前沿，了解技术发展趋势的读者来说，这本书绝对是一本不可多得的参考。它就像一位睿智的先知，为你描绘了未来数字化电网的美好蓝图。

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我以一个实际使用者和研究者的双重身份来评价这本书。让我印象最深刻的是，它在“实用性和前沿性”之间找到了一个绝佳的平衡点。很多技术书籍要么过于理论化，要么只停留在很基础的介绍。但这本书，在讲解数字化变电站建设和运维中的关键技术时，既有对核心原理的深入剖析，也结合了大量实际工程中的应用案例和解决思路。我尤其欣赏它在关于网络安全和数据治理的章节，这部分内容在当前数字化浪潮中变得越来越重要。它不仅分析了变电站面临的网络安全威胁，还提出了切实可行的防护措施和管理策略。同时，书中也触及了一些最新的技术动态，比如在智能运维、远程监控以及AI辅助诊断等方面的探索，这让这本书在提供当下解决方案的同时，也为未来的技术发展指明了方向。对于我这样需要将理论知识转化为实际工作效能的工程师来说，这本书的价值体现在它能够指导我如何更好地应用现有技术，同时也能启发我对未来技术趋势的思考，进而优化我的工作方法和思路。它就像一位经验丰富的总工程师，既能解决你眼前的实际问题，也能帮你规划长远的发展路径。

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这本关于数字化变电站的应用技术书籍，在我对这个领域的认知上，起到了一个非常关键的“启蒙”作用。坦白说，我之前对数字化变电站的理解，更多停留在一些新闻报道或者模糊的概念层面，缺乏一个清晰的框架。这本书就像一个非常详尽的入门指南，它用一种通俗易懂的语言，将原本听起来很“高大上”的技术概念，拆解成了一个个可以理解的部分。我特别喜欢它在讲解基础原理时，会穿插一些形象的比喻或者历史的演进过程，这样可以帮助我更快地抓住核心要点，避免被技术细节所淹没。而且，它在介绍各种技术模块时，都会解释这些技术是如何服务于变电站整体功能的，比如，它会告诉你，为什么需要数字化量测，以及这些量测数据最终能带来什么好处。对于我这样背景相对不那么专业的读者来说，这种“循循善诱”的学习方式，让我能够逐步建立起对数字化变电站的整体认知，也激发了我进一步深入学习的兴趣。它就像一位和蔼的启蒙老师，耐心地引导你走进一个全新的知识领域。

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这本书给我带来的最深刻印象，是它在“系统性”的构建上非常出色。我过去阅读过的很多技术书籍，往往聚焦于某个单一的技术点，或者某个局部模块的介绍。但是，数字化变电站的建设和运行，本身就是一个庞大而复杂的系统工程。而这本书，则非常巧妙地将这个复杂的系统分解开来，然后又以一种逻辑严谨的方式重新组合，让读者能够清晰地看到各个子系统之间的联系和相互作用。从最基础的站内通信网络，到信息模型、继电保护、调度自动化，再到数据采集与传输，它都提供了一个相对完整的视角。我特别欣赏它在介绍信息模型时，并没有把重点放在模型的具体字段上，而是强调了模型在不同系统之间信息共享和互操作的重要性，这一点对于理解整个数字化变电站的架构至关重要。它就像一位高明的建筑师，为你展示了这座宏伟建筑的设计蓝图，让你能理解每一块砖石、每一根梁柱是如何协同工作，最终构成一个完整而有机的整体。

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这本书我从头到尾翻了个遍，最大的感受就是，它在“实操性”和“理论深度”之间找到了一种相当不错的平衡。我特别喜欢它在讲解基础概念时，并没有止步于干巴巴的定义，而是紧密结合了实际的工业应用场景，比如在讲通信规约时，它没有仅仅罗列一堆协议名称，而是花了大量篇幅去分析不同规约在变电站网络拓扑中的作用，以及它们各自的优缺点。这一点对我这种更关注“落地”的工程师来说，简直太有帮助了。而且，书中很多案例分析都非常具体，不是那种泛泛而谈的“某某变电站实现了数字化”，而是深入到具体的设备选型、参数配置，甚至是常见问题的排查思路。我还注意到，作者在某些章节，比如关于继电保护数字化改造的部分，还引用了一些最新的行业标准和技术发展趋势，这让这本书在内容的时效性上显得尤为突出。整体来说，如果你想从零开始了解数字化变电站，或者想在现有基础上深化理解，这本书都提供了一个非常扎实的基础和实用的参考。它就像一位经验丰富的老师傅，耐心地手把手教你如何解决实际问题，而不是让你死记硬背那些晦涩难懂的理论。

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