电力物联网工程技术原理与应用

第1章 绪论 1

1.1 背景与意义 2

1.2 国内外物联网工程技术发展历程及趋势 4

1.2.1 国际物联网工程技术发展历程及趋势 4

1.2.2 我国物联网工程技术发展历程及趋势 7

1.3 我国电力物联网工程技术发展历程及主要任务 10

1.3.1 我国电力物联网工程技术发展历程及趋势 10

1.3.2 国家推进物联网工程技术发展的主要任务 12

1.4 电力物联网系统工程面临的新形势与新挑战 18

1.4.1 电力物联网工程技术发展面临的新形势 18

1.4.2 电力物联网工程技术面临的新挑战 19

1.4.3 电力物联网工程技术主要研究方向 23

第2章 电力物联网工程技术基础理论 26

2.1 信息化工程基本理论 27

2.1.1 社会发展系统动力学原理模型 27

2.1.2 信息化是现代人类社会发展的必然趋势 28

2.1.3 大数据基本概念 32

2.1.4 物联网工程技术主要应用领域 34

2.2 电力物联网工程技术基础理论 37

2.2.1 电力物联网工程技术基本概念 37

2.2.2 智能电网具备物联网工程技术基本特性 38

2.2.3 电力物联网技术应用智能电网 41

2.2.4 机器人传感器的类别及应用原理 44

2.3 能源物联网工程技术基本理论 48

2.3.1 能源物联网基本概念 48

2.3.2 国家推动能源互联网发展总体要求 52

2.3.3 推动能源互联网发展的重点任务 53

第3章电力物联网工程技术基础知识 60

3.1 电力物联网工程技术基本概念 61

3.1.1 物联网工程技术基本概念 61

3.1.2 新一代5G 移动通信技术 63

3.1.3 互联网与物联网比较分析 67

3.1.4 智慧城市的含义及其新技术68

3.2 电力物联网工程技术基础知识 69

3.2.1 智能电网概念及主要特点 69

3.2.2 微电网、微能源网与能源互联网 73

3.2.3 基于物联网的电力系统发展分析 76

3.3 区块链技术和应用基础知识 80

3.3.1 区块链技术发展路径及生态80

3.3.2 国内外区块链技术发展现状85

3.3.3 区块链与新一代信息技术 87

3.3.4 区块链技术典型应用领域 89

第4章智能变电站物联网工程技术与应用 93

4.1 智能变电站物联网工程技术基本原理 94

4.1.1 智能化变电站概述 94

4.1.2 智能化变电站的物联系统结构 96

4.1.3 智能变电站实现综合智能化通信模型 99

4.2 智能变电站实施物联智能化方法 100

4.2.1 智能变电站保护控制系统物联集成方法100

4.2.2 实时仿真数据的保护控制系统测试平台108

4.2.3 智能变电站信息流的确定性特征 114

4.2.4 智能变电站信息网络安全防护技术 117

4.3 智能变电站物联网技术应用案例分析 121

4.3.1 智能变电站一次设备物联网系统 121

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4.3.2 智能变电站二次设备物联网系统 124

4.3.3 智能变电站综合物联系统 132

第5章输电线路物联网感知工程技术与应用 140

5.1 输电线路物联网感知技术基础知识 141

5.1.1 输电线路物联网感知技术基本概念 141

5.1.2 国内外输电线路物联网感知技术发展综述 143

5.1.3 电力系统基本概念及主要特点145

5.1.4 输电线路运检故障分析与防治方法 147

5.2 输电线路物联网感知技术设计 151

5.2.1 物联网LoRa 通信技术设计 151

5.2.2 物联网监测设备智能化技术设计 154

5.2.3 物联网输电线路在线监测技术设计 157

5.2.4 物联网监控云平台技术设计161

5.3 输电线路物联网感知技术研究与案例分析 165

5.3.1 输电线路感知技术应用研究总体技术路线 165

5.3.2 输电线路的LoRa 广域物联通信技术研究 166

5.3.3 输电线路监测设备智能化技术研究 169

5.3.4 输电线路传感物联监控云平台技术研究173

第6章供用电物联网通信工程技术与应用 180

6.1 供用电物联网通信工程基础知识 181

6.1.1 智能供用电网物联网通信体系基本概念181

6.1.2 供用电通信网网络基本功能及特点 183

6.1.3 电力数据通信网络的规划与应用 186

6.1.4 电力营销系统市场化发展战略188

6.2 智能供用电物联网通信工程技术设计 189

6.2.1 面向智能电网的电力通信网络规划设计189

6.2.2 异构多源特征的营配信息管控平台设计192

6.2.3 智能电力营销一体化模型设计195

6.2.4 空间大数据前端展现技术原理200

6.3 智能供用电物联网工程技术应用案例 203

6.3.1 电力营销系统市场化发展战略重点任务203

6.3.2 智能电能表全过程质量综合评价技术应用 208

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6.3.3 电力通信系统中的软交换技术的应用212

6.3.4 多介质融合的智能配用电网通信关键技术应用214

第7章配电系统物联网工程技术与应用 219

7.1 配电系统物联网工程技术基础知识 220

7.1.1 配电物联网设计技术的基本概念 220

7.1.2 配电网综合自动化系统技术基础 221

7.1.3 配电网规划设计技术基础知识226

7.1.4 国家配电网建设改造行动计划重点任务227

7.2 配电系统物联网技术实施方法 229

7.2.1 电力系统负荷预测技术及方法230

7.2.2 配电网现状问题诊断及发展水平评价234

7.2.3 智能配电物联网通信组网技术237

7.3 配电系统物联网工程实际案例分析 239

7.3.1 配电物联网自动化通信协议设计应用239

7.3.2 配电网系统网架结构设计应用242

7.3.3 配电物联网自动化技术设计应用 247

7.3.4 配电网物联系统用户接入设计应用 250

第8章电网GIS

物联网工程技术与应用 256

8.1　电网GIS 物联网工程技术基本原理 257

8.1.1 电网GIS 物联网工程技术基本概念257

8.1.2 “北斗”卫星导航系统与地理信息系统258

8.1.3 空间位置信息采录与数据采集整理 264

8.1.4 基于电网GIS 物联网配电专业应用方法 266

8.2 电网GIS 物联网工程技术设计方法 272

8.2.1 电网GIS 输配电物联网系统一体化272

8.2.2 网络三维GIS 与电网工程数字化设计移交系统 276

8.2.3 电网GIS 物联网信息安全架构设计方法 279

8.2.4 电网GIS 与配电自动化系统集成设计方法282

8.3 辽宁电网GIS 空间信息服务平台建设案例 285

8.3.1 电网GIS 建设目标及原则285

8.3.2 电网GIS 基础数据准备方案 287

8.3.3 电网GIS 总体功能框架 289

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8.3.4 电网GIS 物联网系统主要应用功能290

第9章无线移动通信物联网工程技术与应用 295

9.1 无线移动通信物联网工程技术基本原理 296

9.1.1 无线移动通信技术基本概念296

9.1.2 三网融合的感知与控制物联网系统平台299

9.1.3 光纤通信技术概念及主要特点302

9.1.4 多表合一集抄系统的关键网络技术 304

9.2 无线移动通信物联网工程技术方法 307

9.2.1 面向输变配用的传感网关键技术方法307

9.2.2 传感网接入TD 网关键技术研究与装置313

9.2.3 面向电网安全监控与信息互动的智能传感装置315

9.2.4 面向电网安全监控与信息互动的信息处理技术331

9.3 无线移动通信物联网示范工程应用案例 336

9.3.1 220kV 输电线路物联网线监测示范应用336

9.3.2 何家220kV 智能变电站在线监测示范应用 343

9.3.3 配电线路物联网系统在线示范应用 347

9.3.4 电力营销信息物联网系统在线示范应用351

第10章 电力人工智能物联网工程技术与应用 355

10.1 电力人工智能物联网工程技术基本原理 356

10.1.1 人工智能物联网工程技术基本概念 356

10.1.2 电力人工智能物联网工程技术与应用359

10.1.3 我国人工智能应用与生态发展分析 364

10.2　国家新一代人工智能发展战略 367

10.2.1 新一代人工智能技术国家发展战略 367

10.2.2 加快新时期人工智能发展重点任务 371

10.2.3 新时期人工智能技术四大攻关领域 379

10.3 电力人工智能物联网应用技术展望 381

10.3.1 运检人工智能物联网技术应用381

10.3.2 运行控制人工智能物联网技术应用 387

10.3.3 供用电服务人工智能物联网技术应用390

参考文献 393

电力物联网工程技术原理与应用运用信息化与物联网工程技术理论，全面分析国内外能源电力物联网工程技术研究现状与发展趋势、我国能源电力物联网应用工程技术发展特点、智能变电站物联网工程技术与应用、输电线路物联网感知工程技术与应用、供用电物联网通信工程技术与应用、配电系统物联网工程技术与应用、电力GIS物联网工程技术与应用、无线移动通信物联网工程技术与应用、电力人工智能物联网工程技术与应用等，力求反映电力信息化与物联网应用工程技术的最新发展理论与工程实践研究成果，通过电力物联网工程技术实际案例，针对电力信息化与物联网工程领域存在的问题，提出了相应的解决方案。

电力物联网工程技术原理与应用可作为高等院校相关专业教材，也可作为能源电子行业的培训教材，还可作为企事业单位电力物联网工程相关人员的参考用书。

内容简介

《电力系统故障电流限制技术原理与应用》介绍了发展故障限流技术的必要性、故障限流技术的应用前景、故障电流限制器的技术原理、基于TPSC技术的串联谐振型故障电流限制器、故障信号快速识别技术、故障电流限制器在国内外的典型工程应用、新型故障电流限制器技术展望等内容。电力系统故障电流限制技术原理与应用一、 绪论1.1 发展故障限流技术的必要性1.2 故障限流技术及其适用性1.3 国内外故障限流技术发展现状1.4 故障限流技术应用前景二、 故障电流限制器的技术原理2.1 超导限流器(SFCL)2.1.1 电阻型SFCL2.1.2 桥路型SFCL2.1.3 变压器型SFCL2.1.4 饱和型SFCL2.1.5 磁屏蔽型(感应耦合型)SFCL2.2 无谐振式限流器2.3 并联谐振型限流器2.4 串联谐振型限流器2.4.1 基于真空触发开关（TVS）的FCL2.4.2 带串联补偿作用的FCL2.4.3 基于快速开关的FCL2.4.4 基于机械开关的FCL2.4.5 预击穿式串联谐振FCL2.4.6 基于饱和电抗器的串联谐振FCL2.4.7 基于避雷器的串联谐振FCL2.4.8 固态开关器件限流器2.5 其他类型的FCL2.5.1 热敏电阻FCL2.5.2 负荷开关-熔断器型FCL2.5.3 混合式熔断器FCL2.5.4 电弧电流转移型FCL2.5.5 复合式FCL2.5.6 基于IGCT的新型FCL2.5.7 PWM控制新型FCL2.5.8 直流输电系统限制故障电流三、 基于TPSC技术的串联谐振型故障电流限制器3.1 基本原理3.2 关键设备及性能要求3.2.1 电容器组3.2.2 金属氧化物限流器3.2.3 火花间隙3.2.4 晶闸管阀3.2.5 旁路断路器3.2.6 阻尼装置3.3 控制保护系统四、 故障信号快速识别技术4.1 过电压控制保护策略4.2 故障信号快速识别技术研究与开发4.3 仿真研究与试验验证五、 故障电流限制器在国内外的典型工程应用5.1 Vincent SCCL 工程5.2 Silicon Power SSCL 工程5.3 云南电网超导型故障电流限制器工程5.4 瓶窑500kV超高压电网故障电流限制器示范工程5.5 其他（如串抗型故障电流限制器等）六、 新型故障电流限制器技术展望7.1 快速开关技术在本领域的应用前景7.2 可关断器件在本领域的应用前景7.3 其他新技术在本领域的应用前景

物联网工程应用实验室概述

物联网工程应用实验室应用实践技能锻炼为核心，涵盖条码、RFID、WSN等物联网核心技术，有针对性的培养学生的物联网应用规划、物联网软件开发、物联网工程实施等实践能力，让学生能够满足企业用人的基本需求。

物联网工程应用实验室总体目标

培养物联网行业急需的应用型技术人才

物联网工程应用实验室建设目的

1.让学生了解物联网及相关核心技术

2.让学生掌握物联网应用开发技能

3.让学生掌握物联网工程实施技术

4.让学生能够具备物联网应用规划能力

近几年，物联网从诞生到迅速发展，受到了产业界及学术界的广泛重视。本书从物联网工程实际应用的角度出发，针对国内大专院校物联网工程专业课程群实践教学的需要，结合作者多年的教学、科研方面的经验编写了这部物联网工程开发与应用实例教材。

该书以基于四核Cortex-A9 微处理器为核心的物联网综合教学实验平台为物联网工程应用实例的硬件平台，该平台还配有以CC2530 为核心部件的14 种无线感知、识别、控制节点模块以及摄像头、条形码和指纹识别三种外设。针对物联网工程实验教学与培训体系不同层面的需要，该教材精心设计和开发了36 项应用实例。