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出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111588139

商品编码：29489322456

丛书名： 智能电网的通信与网络

出版时间：2018-02-01

智能电网的通信与网络
	定价	79.00
	出版社	机械工业出版社
	版次	1-1
	出版时间	2018年03月
	开本	16
	作者	[美]肖杨（Yang Xiao）
	装帧	平装
	页数	199
	字数	262000
	ISBN编码	9787111588139

目 录
译者序
原书前言
致谢
关于主编
贡献者名单
部分 通用智能电网
第1章 智能电网
1.1 概述
1.1.1 效率和可靠性
1.1.2 环境效益
1.1.3 用户利益
1.1.4 安全性
1.2 技术方面
1.2.1 双向通信
1.2.2 控制和监测技术
1.2.3 高级部件
1.2.4 储能
1.3 个智能电网/当前尝试
1.3.1 科罗拉多州波尔得市
1.3.2 得克萨斯州奥斯汀市
1.3.3 加拿大安大略省
1.3.4 意大利
1.4 电网系统的未来
1.4.1 前景
1.4.2 网络安全
1.4.3 用户隐私
1.4.4 政治资助和支持
1.4.5 当前研究
1.5 小结
致谢
参考文献
第2章 智能电网需求管理和电网稳定性分布式算法
2.1 智能电网元件
2.1.1 分布式能源
2.1.2 分布式储能
2.1.2.1 可再生能源整合
2.1.2.2 辅助服务
2.1.2.3 车辆到电网的分布式存储示例
2.1.3 管理电力需求
2.2 电力市场
2.2.1 市场代理
2.2.2 市场运作
2.3 需求响应
2.3.1 直接负载控制
2.3.2 定价政策
2.4 需求侧管理的网络拥塞
2.4.1 需求和电网负载管理网络模型
2.4.2 拥塞博弈
2.4.3 需求和电网负载管理博弈
2.4.4 数值示例
2.5 更复杂模型介绍
2.5.1 分布式发电
2.5.2 分布式存储
2.5.3 问题和评论
2.6 小结
致谢
参考文献
第3章 对微电网中本地发电能力的有效管理
3.1 智能微电网
3.2 相关文献
3.3 微电网模型
3.3.1 电气模型
3.3.2 经济模式
3.4 智能微电网
3.4.1 重新设计目标优化
3.4.2 非凸性声明
3.5 次优解
3.5.1 快下降算法
3.6 分布式实现
3.7 数值结果
3.8 小结
致谢
附录A 明确式（3.2）的参数
参考文献
第4章 虚拟发电厂多视角服务管理的应用
4.1 概述
4.2 虚拟发电厂
4.3 多视角服务管理
4.3.1 术语和定义
4.3.1.1 企业架构
4.3.1.2 业务、应用和基础设施服务
4.3.1.3 利益相关者、关注点、观点和角度
4.3.2 视角
4.3.3 多视角服务管理的元模型
4.3.4 多视角服务管理分析
4.4 虚拟发电厂服务管理
4.4.1 虚拟发电厂中的利益相关者
4.4.2 虚拟发电厂管理信息模型
4.4.2.1 企业层
4.4.2.2 运营管理层
4.4.2.3 流程控制层
4.4.2.4 控制层
4.4.3 用例
4.4.3.1 场景用例1:创建一个提前行动计划
4.4.3.2 场景用例2:创建一个反应行动计划
4.5 小结和展望
参考文献
第5章 插电式电动汽车配电网优化
5.1 概述
5.2 现有技术
5.2.1 研究方法
5.2.2 配电网模拟
5.3 配电网优化
5.3.1 系统功能
5.3.2 系统架构
5.3.2.1 前端
5.3.2.2 后端
5.3.2.3 外部工具
5.3.3 系统优化
5.3.3.1 电力负载模型
5.3.3.2 模拟解释
5.3.3.3 方案选择
5.4 结果
5.4.1 设施状况
5.4.1.1 不同网络下的设施状况
5.4.1.2 不同情况下的设施状况
5.4.2 负载增加
5.4.3 配电网健康
5.4.4 变压器状况
5.5 小结和未来工作
参考文献
 第6章 基于本体的资源描述和低碳电网网络发现框架
6.1 概述
6.2 低碳网络和资源管理
6.3 虚拟化管理
6.4 ICT能源本体
6.5 建议的系统架构
6.6 碳感知资源发现
6.7 实验结果
6.8 小结
致谢
参考文献
第二部分 智能电网的通信与网络
第7章 分布式电源和通信网络设计的方法
7.1 概述
7.2 ICT与气候变化
7.3 微电网
7.4 微电网背后的动机
7.5 数学模型
7.5.1 模型中使用的变量说明
7.5.2 模型公式
7.5.3 简单的样本问题
7.5.4 计算结果
7.6 结果分析
7.7 小结
致谢
参考文献
第8章 智能电网测试平台:设计和验证
8.1 概述
8.2 背景
8.3 相关工作
8.4 智能电网测试平台设计
8.4.1 电网架构
8.4.2 信息网络架构
8.4.3 IPS设计
8.4.4 功率表
8.4.5 能源供应和能源需求者
8.5 测试平台验证
8.5.1 实时需求响应
8.5.1.1 间歇电源管理
8.5.1.2 多电流的价格需求响应
8.5.2 中断自愈修复能力
8.5.3 使用多路径的电流平衡
8.5.4 功率表
8.6 小结和未来工作
参考文献
第9章 用于IEC 61850标准中智能电网同步相量和集成的具有IEEE 1588基础系统的确定性以太网同步
9.1 概述
9.2 同步相量标准
9.2.1 IEEE标准1344
9.2.2 IEEE标准C37.118-2005
9.2.3 IEEE C37.118实验系统
9.2.4 新型同步相量标准PC37.118.1和PC37.118.2
9.3 PTP标准
9.3.1 IEEE 1588 v1 2002
9.3.2 用于测试的PTP主时钟
9.3.2.1 XLi的时间间隔/事件时间
9.3.2.2 确定网络拓扑稳定性的测试
9.3.3 使用PTP v1用于测试的实验系统
9.3.4 用于测试的PTP从时钟
9.3.5 IEEE 1588 v2 2008

机械工业：智能电网的通信与网络 内容简介 本书旨在深入探讨智能电网领域中至关重要的通信与网络技术，为读者构建一个全面、系统的知识体系。它并非一本泛泛而谈的入门读物，而是专注于智能电网通信网络这一特定而关键的环节，从理论基础、技术实现、应用部署到未来发展，层层剖析，力求展现该领域的深度与广度。 第一章：智能电网通信网络概述 本章将为读者奠定坚实的理论基础。首先，我们将回顾传统电网的局限性，阐述为何需要向智能电网转型，以及通信网络在这一转型中扮演的核心角色。智能电网的定义、关键技术特征（如分布式发电、储能、电动汽车互联等）将被详细介绍，并重点解析这些特征对通信网络提出的新需求，例如实时性、可靠性、安全性、高带宽以及海量连接能力。 接着，我们将剖析智能电网通信网络的整体架构。这包括从感知层（智能电表、传感器、控制器等终端设备）到网络层（传输、接入、核心网络）再到应用层（数据分析、电网控制、用户服务等）的逻辑划分。我们将重点介绍不同层级之间通信的需求和挑战，以及支撑这些通信所需的关键技术原理。例如，感知层设备的低功耗、高密度接入需求，网络层的多协议支持、容灾冗余要求，以及应用层对数据的高效处理和低延迟传输的诉求。 此外，本章还将对智能电网通信网络所面临的典型应用场景进行概览，如智能计量（AMI）、分布式能源接入、需求侧响应、配电自动化、输电监控与保护、电动汽车充电网络等。通过对这些场景的初步了解，读者将能更具体地体会到通信网络在实际运行中的重要性和复杂性。 第二章：智能电网通信技术详解 在宏观框架搭建完毕后，本章将深入探讨支撑智能电网通信网络的具体技术。我们将从不同的网络类型和通信介质入手。 通信介质与接入技术： 有线通信： 详细阐述光纤通信在骨干网和区域网中的优势，包括高带宽、低损耗、抗干扰能力强等。介绍以太网、SDH/SONET等在智能电网中的应用。同时，也将探讨 PLC（电力线载波通信）在低压配网中作为一种经济有效的接入方式的原理、优势与挑战，包括其在不同频率段的应用（如窄带PLC、宽带PLC）及其面临的噪声、衰减等问题。 无线通信： 重点介绍蜂窝移动通信技术（如4G LTE、5G）在智能电网中的应用潜力，分析其覆盖广、移动性好、带宽高等特点，以及在高级计量、移动监控等场景下的作用。同时，也将详细讨论低功耗广域网（LPWAN）技术，如 LoRa、NB-IoT等，它们在海量低速率设备接入方面的优势，以及在智能电表、传感器网络等场景下的具体应用。 专用通信网络： 介绍 GPRS/CDMA 等在一些特殊场景下的应用，以及专用无线电通信（如 UHF/VHF）在特定区域的覆盖与通信需求。 通信协议与网络标准： IEC 61850 标准族： 这是一个贯穿智能电网通信的基石。本章将详细解析 IEC 61850 的核心概念，包括其分层结构（应用层、通信服务模型层、具体通信服务映射层）、信息模型（SMV, GOOSE, MMS, SCL）以及面向对象的设计理念。重点阐述 GOOSE（Generic Object Oriented Substation Event）在 substation 内部的快速、可靠事件通信中的作用，SMV（Sampled Values Measurement）在实时量测数据传输中的重要性，以及 MMS（Manufacturing Message Specification）在远程控制与监视中的应用。 IP 协议族与 TCP/IP： 阐述 IP 协议在智能电网网络互联中的普遍应用，以及 TCP/UDP 协议在不同通信场景下的选择考量。 其他通信协议： 介绍 Modbus、DNP3 等在传统 SCADA 系统中应用广泛，并在智能电网中仍有沿用或与新协议融合的协议，分析其适用性。 网络安全技术： 加密与认证： 详细讲解 TLS/SSL、IPsec 等加密协议在保护通信数据机密性和完整性方面的作用。介绍数字证书、PKI（公钥基础设施）在设备身份认证中的应用。 访问控制与入侵检测： 阐述防火墙、VPN 等在构建网络边界安全中的作用，以及 IDS/IPS（入侵检测/防御系统）在实时监测和阻止恶意攻击中的重要性。 安全策略与管理： 讨论安全审计、漏洞扫描、安全更新等在维持网络安全状态中的必要性。 第三章：智能电网通信网络架构与设计 本章将聚焦于智能电网通信网络的实际设计与部署。 分层网络架构设计： 接入层网络： 详细分析智能电表、传感器、断路器等终端设备如何接入网络，包括无线接入（NB-IoT, LoRa, Wi-Fi）、有线接入（PLC, Ethernet）以及网关设备的作用。重点关注如何实现海量设备的低成本、低功耗、可靠连接。 汇聚层网络： 探讨在区域层面如何将接入层设备的数据汇聚起来，包括使用通信网关、区域控制器等设备，并选择合适的传输技术（如光纤、MPLS VPN）来实现高带宽、低时延的数据传输。 核心层网络： 分析骨干网的建设，如何承载全网的数据流，实现数据的高速、可靠传输，并满足容灾冗余的要求。介绍 SDN（软件定义网络）和 NFV（网络功能虚拟化）在提升核心网灵活性、可管理性和资源利用率方面的潜力。 网络互联与互通： 多协议兼容性： 智能电网网络中可能存在多种通信协议和标准，如何实现不同协议之间的互联互通是关键。本章将探讨协议转换网关、中间件等技术的作用。 跨域通信： 探讨不同电网区域、不同运营商之间如何实现安全、可靠的通信，以及如何保证数据的统一性与一致性。 网络管理与监控： 实时监控： 介绍网络性能监测、流量分析、故障诊断等技术，如何通过 NMS（网络管理系统）实现对整个通信网络的实时监控和可视化管理。 配置与维护： 讨论远程设备配置、软件升级、故障排除等运维管理流程。 可靠性与冗余设计： 冗余机制： 详细介绍各种冗余技术，如链路冗余、设备冗余、环网保护（如 RSTP, ERPS）、备份链路等，以确保在部分网络节点或链路发生故障时，通信仍能正常进行。 容灾与恢复： 探讨如何通过数据备份、分布式部署等方式，实现通信网络在发生重大灾难时的快速恢复。 第四章：智能电网通信应用实例与挑战 本章将结合实际应用，深入剖析智能电网通信技术的落地情况，并探讨当前面临的挑战。 高级计量基础设施（AMI）： 通信需求： 详细分析 AMI 对通信带宽、时延、安全性、可靠性的具体要求，包括实时电量数据采集、远程控制、用户交互等。 技术方案： 介绍 AMI 中常用的通信技术组合，如无线射频（RF）Mesh 网络、PLC、蜂窝网络等，以及它们在不同区域的适用性。 案例分析： 引用国内外成功的 AMI 部署案例，分析其通信网络的设计理念、技术选型和运行效果。 配电自动化（DA）与集中监控： 通信需求： 阐述 DA 对亚秒级通信时延、高可靠性和双向通信能力的需求，包括故障检测、隔离、恢复、负荷预测等。 技术方案： 介绍配电自动化通信中常用的技术，如 IEC 61850 GOOSE/SMV、光纤以太网、工业无线通信等。 案例分析： 介绍配电自动化系统如何通过通信网络实现对配电网络的精细化管理，提高供电可靠性。 分布式能源接入与微电网通信： 通信需求： 分析分布式能源（如太阳能、风能）接入电网对通信的实时性、同步性、数据交换的需求，以及微电网内部的协调控制通信。 技术方案： 介绍支持分布式能源和微电网通信的协议和网络架构。 电动汽车充电网络通信： 通信需求： 探讨电动汽车与充电桩、电网之间的通信需求，包括充电状态监控、电价信息交互、充电调度等。 技术方案： 介绍支持电动汽车充电网络通信的协议（如 OCPP）和网络连接方式。 面临的挑战与未来展望： 网络安全威胁： 深入分析智能电网通信网络面临的网络攻击类型（如 DDoS 攻击、APT 攻击、数据篡陷等），以及现有安全技术的局限性。 海量设备管理： 探讨如何有效管理数以亿计的连接设备，包括设备注册、认证、固件升级、数据采集等。 技术标准与互操作性： 分析当前标准体系的碎片化问题，以及如何促进不同厂商、不同技术之间的互操作性。 数据处理与分析： 智能电网产生海量数据，如何进行高效的数据采集、存储、传输和分析，以支持电网的智能化运营。 5G 与未来通信技术： 展望 5G、边缘计算、人工智能等新技术在智能电网通信领域的应用前景，以及它们将如何重塑智能电网的网络架构和通信能力。 结论 本书力求以严谨的学术态度和深入的技术分析，为读者呈现一个关于智能电网通信与网络技术的完整图景。我们希望通过对理论、技术、架构、应用以及挑战的全面阐述，帮助读者深入理解智能电网的核心支撑技术，为该领域的深入研究、技术创新和工程实践提供有价值的参考。本书适合从事电网规划、设计、建设、运行、维护以及相关领域研究的工程师、技术人员、科研人员和高等院校相关专业的学生阅读。

评分☆☆☆☆☆

最近读了几本关于能源转型的书籍，感觉它们大多侧重于新能源（风能、太阳能）的并网问题，但对于电网“神经系统”——也就是通信网络——的关注度相对不足。这本书的出现，正好填补了我的这个知识空白。我一直认为，没有一个强大、灵活、自愈合的通信网络，智能电网就是一个空壳子。我尤其希望了解不同通信技术（比如光纤、5G、甚至可能是卫星通信）在电网不同层级（传输层、配电层、用户端）的最佳应用场景和切换策略。一个好的系统设计，应该是“因地制宜”的。这本书如果能提供一个清晰的决策框架，帮助读者理解在特定应用场景下，选择哪种网络技术是最优解，那就太棒了。那种像搭建精密机械一样的逻辑构建，光想想就让人兴奋不已。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计真是别出心裁，那种深邃的蓝色调和点缀其中的电路图纹理，一下子就抓住了我的眼球。拿到手里，沉甸甸的分量，就能感觉到内容量肯定很扎实。我一直对传统电力系统如何向智能化转型感到好奇，尤其是那些复杂的通信协议和网络架构，总觉得像隔着一层纱。这本书的标题虽然专业，但那种“智能”和“网络”的结合，让我联想到未来城市的脉络，充满了科技的想象空间。我特别期待能从书中看到，那些看似冰冷的电缆和信号，是如何被赋予“智慧”的。比如，面对突发的电网故障，系统是如何在毫秒间做出反应并自我修复的？这些底层逻辑和算法的阐述，想必会是这本书的亮点。那种将宏观的电网蓝图，细化到每一个数据包传输细节的叙事方式，光是想象一下就觉得很过瘾。希望它能用一种既能满足专业人士，又不至于让初学者完全迷失的口吻来讲解。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我是在一次行业交流会上听一位专家提到了“现代电力系统的韧性构建”这个话题，这才开始主动寻找相关资料。这本书的目录扫了一眼，涉及到了许多前沿概念，什么边缘计算、物联网在电网中的应用，这些都是当下热点。我更关注的是，在海量数据涌入电网这个关键基础设施时，如何保证数据传输的绝对安全和可靠性。毕竟，任何一个环节的疏漏，都可能导致大面积的停电事故。这本书如果能深入探讨数据加密、身份认证以及网络拓扑的冗余设计，那就太值了。我希望它不仅仅是停留在理论层面，而是能结合一些实际的案例分析，比如某个国家或地区的智能电网试点项目是如何解决实际部署中的难题的。例如，如何在偏远地区部署无线通信网络来监控变电站，同时确保信号不被干扰。这种将理论与实践紧密结合的内容，对我来说才是最有价值的干货。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计，虽然走的是严肃的学术风格，但纸张的质感摸起来非常舒服，这对于长时间阅读来说是个加分项。我个人对那些晦涩难懂的公式和理论，总是需要一些引导才能吸收。我非常期待作者能用一种更具画面感的语言来描述复杂的网络拓扑结构。想象一下，将整个电网比作一个错综复杂的生物体，电流是血液，而数据包就是神经信号的传递。这本书能否构建起这样的类比，让那些抽象的协议和接口变得形象起来？如果能在关键技术的讲解部分，附带一些高质量的系统架构图，而不是只有简单的文字描述，那阅读体验将大大提升。我希望它能像一位经验丰富的工程师，带着我一步步拆解和重构这个智能化的电力“大脑”。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我现在主要的工作内容是面向终端用户的能源管理，对电网后端的通信细节了解不多，但未来的趋势是双向互动和实时响应，这要求我们必须了解上游的网络基础。我关注这本书的一个主要点是，它如何处理信息延迟和同步问题。在毫秒级操作的电力系统中，哪怕是几百毫秒的延迟都可能是致命的。因此，对于网络时延的量化分析和控制方法，这本书理应有深入的探讨。如果它能提供一套衡量不同网络架构下，电网控制指令执行时延的评估模型，那对我后续的工作规划将有直接的指导意义。我需要的不是停留在“网络很重要”的口号上，而是要看到具体的量化指标和优化手段。这本书能否提供这种硬核的评估工具和思维方式，是我最期待的。