圖書簡介：
本書從概念、架構、理論基礎、關鍵技術和工程實踐等方面對智慧型電力系統以及它與智慧型電網（smart grid）的關係進行了較為系統的闡述。書中主要內容包括： 智慧型電力系統的定義；電力混成控制論概要；智慧型電力系統的基礎設施和平台；智慧型電力系統運行的標準指標體系；智慧型能量管理系統（SEMS）及其關鍵技術；智慧型電網概念和技術。
書中所介紹的理論和方法為我國智慧型電網技術的發展提供了有力的支撐，所提出的智慧型電力設備、智慧型電力系統和智慧型調度等技術方案可作為工程技術人員參考的範本。
前言
隨著通信技術、測量技術、計算機科學與技術和控制理論與技術的發展，以及新的一次與二次設備(如FACTS設備、非線性最佳化鎮定器NOPSS、分散的無功補償器DSTATCOM、濾波器和PMUS等)在電力系統中的廣泛使用，人們對當代和未來電力系統也有了更高要求和期望。國內外學者先後提出了數字電力系統[1]、智慧型電力系統[24]、智慧型調度控制中心、先進調度自動化系統(AEMS)和智慧型電網(smart grid)、微網(microgrid)等一系列概念來描述未來電力系統和電網的可能形態。
這些概念的提出已有時日，但對於數字電力系統與智慧型電力系統和智慧型電網之間的關係，它們的實質和定義，建設目的，以及怎樣去實現等問題仍不十分清晰。本書提出智慧型電力系統是數字電力系統的初始階段，是數字電力系統總概念中的一個子概念；並提出智慧型電力系統是具有多指標自趨優運行能力的電力系統。具有這種能力的電力系統自然是聰慧的(smart)、智慧型的(intelligent)。全書從概念、架構、理論基礎、組成和工程實踐等方面對智慧型電力系統以及其與歐巴馬總統不止一次提出的智慧型電網(smart grid)的關係進行了較為系統的闡述。
第1章旨在闡明智慧型電力系統概念，闡述其主要結構及建設意義，同時對國內外相關研究工作做了簡要介紹，希望就未來電力系統發展可能形態對讀者有一個簡要的交代。
第2章給出了實現上述目標所依託的基本理論，即電力混成控制論。針對如電力系統這一類超高維的非線性系統，現有的理論方法和技術皆難以支撐多指標趨最佳化控制的實現。本書作者的研究結果使這一長期苦苦在昏暗中探求的問題豁然開朗。智慧型電力系統需要採用基於事件驅動的多指標趨最佳化控制的理論和方法，以消除不滿意狀態為控制目的，讓電力系統始終運行在足夠滿意狀態下，從而實現系統的多指標自趨優運行。故可認為電力混成控制理論是使建設智慧型電力系統至少是智慧型調度目標得以實現的理論基礎。
第3章及第4章介紹了智慧型電力系統基礎設施和基礎支撐平台。第3章主要介紹智慧型電力系統工程實現的基礎設施，即數位化變電站、數位化發電廠和數位化線路等。它們一方面為全局共享提供數據來源，另一方面則為協同調控提供手段，是智慧型電力系統中不可或缺的“上行”和“下達”的構件。第4章介紹了基礎通信平台和數據共享平台。基礎通信平台是實現數據全局共享的物理傳輸平台，介紹了基礎通信平台需求、實現所用架構及關鍵技術。數據共享平台是實現數據全局共享的邏輯傳輸平台，由通用數據訪問接口、公用數據模型和數據交換單元構成。其中，通用數據訪問接口實現了數據訪問方式與套用之間的獨立性；公用數據模型實現了數據表示與套用的獨立性；數據交換平台實現了數據處理和數據存儲位置的獨立性，從而達成了數據結構的一致性，形成了數據共享機制，以實現業務的無縫連線。
[]前言智慧型電力系統與智慧型電網第5～7章介紹了實現智慧型電力系統所需關鍵技術。其中，第5章介紹了智慧型電力系統運行標準指標體系，所建立的這一標準指標體系用於評估電力系統是否處於多指標趨優運行狀態。第6章介紹了事件分析與處理中的核心技術，即高可信度的狀態估計技術和高收斂性的最優潮流技術。第7章介紹了智慧型電力系統可視化技術，這是機器智慧型與運行人員智慧型對接的視窗。
第8章向讀者剖析了智慧型電力系統的工程實現亦即智慧型電力調度自動化系統(smarter EMS， SEMS)。其中，第8章介紹了SEMS的概念、組成、關鍵算法和實現方式。SEMS是世間最早誕生的一個智慧型電力系統的嬰兒。為了不割斷歷史，這個嬰兒還是沿用了他的“祖輩”稱謂——EMS。他現在雖然還處於他的孩提時代，但他必將成長為受中國和世界所有電力系統歡迎和樂意接納的賓客，並最終成為主人。SEMS基於電力混成控制理論，可實現系統的多目標自趨最佳化運行。
第9章介紹了目前學術界和工業界共同關注的一些智慧型電網相關的定義、內容和新技術，包括分散式能源技術、大儲量長壽命儲能技術、電網與用戶互動新技術和配電網運行控制，特別是網路重構(自愈)新技術等。這些新技術的提出和發展豐富了配電網和用戶側的調控手段，提高了電力系統供電可靠性經濟性和質量，增強了用戶在電力供應中的互動能力，促進智慧型電力系統的發展。
總的來說，本書從理論與實戰相結合的高度對電力系統的發展趨勢儘可能科學地進行預估，提出了整體的解決思路、理論和方法，明示出電力系統調度自動化領域科技創新的方向，希望能為智慧型電力系統以及智慧型電網在我國的建設提供一條可行的途徑。
本書是作者近年來在國家“973”項目、國家自然科學基金項目、國網公司和南網公司資助下從事智慧型電力系統及智慧型電網方面研究的階段小結。
智慧型電力系統和智慧型電網是一門新興的學科和工程實踐領域，它的發展需要的是全國乃至世界有關學者和工程技術專家們的共同努力、創新和不懈的實踐。
作者
2012年12月於清華園
目錄
第1章引言1
1.1數字電力系統概念的回顧1
1.2智慧型電力系統定義2
1.2.1智慧型電力系統與智慧型廣域機器人2
1.2.2SEMS與智慧型電力系統在中國3
1.3智慧型電力系統建設意義4
1.3.1災變防治能力根本性提高4
1.3.2經濟運行指標和電能質量的顯著改善5
1.4國外研究現狀6
1.4.1IECSA項目6
1.4.2電力系統無縫的通信架構7
1.4.3PJM先進控制中心8
1.4.4IBM智慧型公用網路8
1.4.5高級配電自動化系統9
1.5小結9
第2章電力混成控制論概要11
2.1引言11
2.2若干基本概念11
2.3狀態空間的兩分法則14
2.4趨優狀態空間15
2.5Euclid Math OneEAp變換與Euclid Math OneCAp變換17
2.6二級變換的幾何解釋18
2.7事件啟動控制，控制消除事件182.8時間基與事件基19
2.9電力混成控制系統——智慧型電力調度自動化系統結構20
2.9.1電力混成控制系統的數據源和數學模型20
2.9.2SEMS結構剖析21
2.10小結25
[]目錄智慧型電力系統與智慧型電網第3章智慧型電力系統的基礎設施27
3.1引言27
3.2數位化變電站27
3.2.1數位化變電站的定義27
3.2.2數位化變電站建設基本內容28
3.3數位化發電廠34
3.3.1數位化發電廠定義34
3.3.2數位化發電廠建設基本內容35
3.4數位化線路38
3.4.1數位化線路的定義38
3.4.2數位化線路建設的基本內容38
3.5小結45
第4章智慧型電力系統的基礎平台46
4.1引言46
4.2基礎通信平台46
4.2.1基礎通信平台的需求46
4.2.2基礎通信平台的架構與技術50
4.3數據共享平台56
4.3.1數據共享平台的需求56
4.3.2數據共享平台的架構與技術57
4.3.3以先進狀態估計為核心的實時數據共享61
4.4小結61
第5章智慧型電力系統運行標準指標體系63
5.1引言63
5.2標準指標系的建立64
5.2.1智慧型電力系統的核心需求64
5.2.2標準指標系的構建65
5.2.3標準指標系的構建原則66
5.3安全性指標68
5.3.1電壓安全域最短半徑及其計算方法69
5.3.2小干擾安全域最短半徑及其計算方法72
5.3.3暫態安全域最短半徑及其計算方法74
5.3.4安全性指標計算算例76
5.4互聯電力系統控制性能指標79
5.4.1互聯電網有功控制性能指標79
5.4.2互聯電網無功控制性能研究82
5.5小結93
第6章事件分析與處理技術94
6.1引言94
6.2先進狀態估計算法95
6.2.1測量不確定度96
6.2.2先進狀態估計主要思想97
6.2.3先進狀態估計方法介紹98
6.2.4先進狀態估計方法特點101
6.2.5算例101
6.3基於約束變換技術的最優潮流求解算法103
6.3.1OPF模型103
6.3.2算法步驟106
6.3.3算例分析107
6.4小結110
第7章智慧型電力系統可視化111
7.1引言111
7.2智慧型電力系統可視化內容112
7.2.1運行狀態可視化112
7.2.2從狀態可視化到監控可視化114
7.3拓撲圖形自生成116
7.3.1基本思想116
7.3.2單線圖自生成117
7.3.3廠站主接線圖自生成120
7.4快速圖形渲染算法122
7.4.1空間插值算法123
7.4.2格線合併法124
7.4.3套用實例125
7.5小結127
第8章智慧型能量管理系統129
8.1引言129
8.2SEMS的含義與特徵129
8.2.1SEMS的含義129
8.2.2SEMS的特徵130
8.2.3SEMS與EMS131
8.3SEMS組成131
8.3.1事件分析系統132
8.3.2事件處理系統133
8.3.3調度員決策系統134
8.4SEMS中事件分析模型135
8.4.1安全穩定類事件判斷135
8.4.2電能質量類事件判斷136
8.4.3經濟運行類事件判斷136
8.5SEMS中事件處理模型136
8.5.1安全穩定類事件處理136
8.5.2電能質量類事件處理138
8.5.3經濟運行類事件處理138
8.6SEMS中可調控資源139
8.6.1按控制所利用的信息分類140
8.6.2按控制回響時間分類141
8.6.3按所控制的電網運行狀態分類141
8.7SEMS的分層分級架構141
8.8小結142
第9章智慧型電網143
9.1引言143
9.2智慧型電網定義144
9.3改善觀念，建設現代化配供電網145
9.4讓負荷成為“調峰”的主體146
9.5智慧型電網的雙側能量管理系統147
9.5.1用戶智慧型調度自動化系統(USEMS)147
9.5.2配電網智慧型調度自動化系統(DSEMS)148
9.6發展新技術，實現DSEMS149
9.6.1新型可再生能源利用150
9.6.2儲能技術158
9.6.3經濟互動用電技術166
9.6.4配電網運行控制新技術169
9.7小結173
索引175
參考文獻179
