电力系统通信与网络技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:中国电力出版社

作者:钟西炎

出品人:

页数:256

译者:

出版时间:2005-9

价格:25.00元

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isbn号码:9787508335971

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智慧电网的脉络：电力通信与网络技术的前沿探索 电力系统，作为现代社会运转的基石，其复杂性与日俱增。从发电厂的稳定输出，到输配电网络的精准调控，再到用户侧的智能响应，这一切的背后都离不开一个强大、可靠且高效的通信与网络支撑体系。本书将深入剖析构成这一支撑体系的核心技术，为读者揭示智慧电网跳动着的数字脉搏，洞悉其通信网络如何承载着能源的未来。 第一章：电力系统通信基础与演进 本章将从电力系统通信的起源和发展历程入手，勾勒出其从最初的模拟通信到数字化、智能化演进的宏伟蓝图。我们将详细探讨传统电力通信方式的特点、局限性，以及随着技术进步，数字化通信技术如何逐渐取代并融合，为电力系统带来革命性的变化。 1.1 传统电力通信技术的回顾 1.1.1 模拟通信时代的特点与应用：回顾早期电力系统中的语音通信、低速数据传输等，例如架空线路上的电话、电报等，分析其在当时的不可替代性以及存在的瓶颈。 1.1.2 继电保护通信的特殊需求：深入剖析继电保护通信的严苛要求，如低时延、高可靠性，以及在模拟时代为满足这些需求所采用的特定技术（如差动保护通信）。 1.1.3 调度通信的演变：从简单的语音调度到日益复杂的 SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) 系统中的数据通信，追溯其技术升级的历程。 1.2 数字化与网络化浪潮的冲击 1.2.1 数据驱动的电力系统：阐述数字化技术如何赋能电力系统，使得数据采集、处理和分析成为可能，从而提升运行效率和决策水平。 1.2.2 IP 网络在电力系统中的渗透：探讨 IP (Internet Protocol) 网络技术如何从 IT 领域拓展到 OT (Operational Technology) 领域，分析其带来的标准化、互联互通的优势。 1.2.3 面向未来的通信架构：展望未来电力通信网络的发展趋势，强调其朝着更加智能化、柔性化、可扩展的方向演进。 1.3 电力通信网络的核心功能与挑战 1.3.1 关键业务需求分析：详细梳理电力系统中不同业务对通信网络提出的具体需求，包括生产运行、调度控制、营销服务、市场交易等。 1.3.2 可靠性、安全性和实时性的权衡：深入分析在设计和部署电力通信网络时，如何平衡这三项核心要求，并探讨各种技术手段的运用。 1.3.3 兼容性与互操作性难题：在复杂的电力系统中，不同时期、不同厂商的设备并存，如何确保通信系统的兼容性和互操作性，是亟待解决的关键问题。 第二章：现代电力通信网络架构与关键技术 本章将聚焦于构成智慧电网“神经网络”的核心架构和关键技术，深入剖析当前主流的电力通信网络构建方式，并探讨支撑这些网络高效运行的底层技术细节。 2.1 层次化通信网络模型 2.1.1 现场层（设备层）通信：聚焦于传感器、执行器、智能终端等现场设备与通信节点之间的互联，分析各种工业现场总线和短距离无线技术。 2.1.2 站控层（区域网络）通信：探讨变电站内部、电厂厂区等区域内的通信网络，包括 IEC 61850 标准在站控层的作用，以及以太网技术在其中的应用。 2.1.3 调度层（广域网络）通信：深入分析连接不同区域、实现全网调度的通信网络，重点介绍 MPLS (Multiprotocol Label Switching) 等骨干网技术，以及其在电力系统中的特定优化。 2.2 关键通信介质与传输技术 2.2.1 光纤通信的应用与优势：详细阐述光纤通信在电力系统中的重要性，包括其高带宽、低损耗、抗电磁干扰等特性，以及在骨干网和关键线路上的部署。 2.2.2 无线通信技术在电力行业的探索：分析移动通信（4G/5G）、LoRa (Long Range) 等无线技术在电力巡检、移动作业、分布式能源接入等场景的应用潜力与技术挑战。 2.2.3 载波通信的现状与发展：探讨电力线载波通信 (PLC) 在特定场景下的应用，如低压侧通信、智能电表远程抄表等，并分析其技术局限和改进方向。 2.3 网络协议与标准 2.3.1 TCP/IP 协议族的深入解读：虽然是通用协议，但重点分析 TCP/IP 在电力系统中的具体应用场景和性能优化，如 QoS (Quality of Service) 的实现。 2.3.2 SCADA 通信协议的演进：从 Modbus、DNP3 到 IEC 60870-5 系列，分析这些经典 SCADA 协议的特点、适用范围以及在现代系统中的继承与发展。 2.3.3 IEC 61850 标准的革命性意义：详细解析 IEC 61850 标准如何在变电站自动化领域实现互操作性，其模型驱动的设计理念，以及对传统通信方式的颠覆。 2.4 网络安全基础 2.4.1 电力通信面临的网络威胁：识别针对电力通信网络的典型攻击类型，如拒绝服务攻击、数据篡改、非法访问等。 2.4.2 安全防护的基本原则与技术：介绍防火墙、入侵检测/防御系统 (IDS/IPS)、VPN (Virtual Private Network) 等基础安全技术在电力通信网络中的应用。 2.4.3 身份认证与访问控制：强调用户和设备身份认证的重要性，以及如何通过访问控制策略来限制未授权访问。 第三章：面向智慧电网的通信网络创新 本章将着眼于智慧电网建设带来的新需求，探讨通信网络在支撑这些创新应用方面所进行的探索和技术突破。 3.1 智能电网通信的特点与需求 3.1.1 双向通信与实时数据：分析智能电网对通信系统实时、双向、海量数据传输能力提出的更高要求。 3.1.2 分布式能源接入与通信：探讨如何通过通信网络有效地接入和管理大量的分布式电源，如风电、光伏等。 3.1.3 需求侧响应与用户互动：阐述通信网络在支撑用户侧用能信息采集、智能终端控制以及需求侧响应机制中的作用。 3.2 新型网络技术在电力通信中的应用 3.2.1 SDN (Software-Defined Networking) 的引入：分析 SDN 如何通过集中控制和可编程性，为电力通信网络带来灵活性和敏捷性，实现更精细化的流量管理和资源调度。 3.2.2 NFV (Network Functions Virtualization) 的价值：探讨 NFV 如何通过虚拟化网络功能，降低硬件成本，提高网络部署效率，并实现按需的网络服务。 3.2.3 5G 技术在电力通信中的潜力：深入分析 5G 的高带宽、低时延、海量连接特性如何赋能电网的实时控制、边缘计算、车联网等应用。 3.3 边缘计算与云计算的融合 3.3.1 边缘计算的优势与应用场景：阐述边缘计算如何将数据处理能力推向网络边缘，减少时延，缓解核心网压力，在电力巡检、故障诊断等方面发挥作用。 3.3.2 云计算在电力大数据分析中的角色：探讨云计算如何提供强大的计算和存储资源，支持海量电力数据的深度分析，挖掘潜在价值。 3.3.3 云边协同的通信网络构建：分析如何构建一个支持云边协同的通信架构，实现数据的高效流动与智能处理。 3.4 高级网络安全防护策略 3.4.1 纵深防御与零信任模型：介绍更加先进的安全理念，强调多层次、多方位的安全防护，以及对所有访问者（无论内外）都进行严格验证。 3.4.2 加密技术在数据传输中的应用：深入探讨TLS/SSL (Transport Layer Security/Secure Sockets Layer) 等加密协议在保护数据传输安全方面的应用。 3.4.3 安全态势感知与威胁情报：分析如何通过构建安全态势感知系统，实时监控网络状态，及时发现和响应潜在威胁。 3.4.4 OT/IT 融合网络安全挑战：聚焦于运营技术 (OT) 网络与信息技术 (IT) 网络融合带来的新安全挑战，以及相应的应对策略。 第四章：电力通信网络的设计、部署与运维 本章将从实际工程应用的角度出发，阐述电力通信网络在设计、部署以及日常运维过程中需要遵循的原则、方法和面临的挑战。 4.1 网络规划与设计原则 4.1.1 需求分析与容量规划：如何准确评估现有和未来的业务需求，并进行科学的网络容量规划，确保通信链路的充足带宽。 4.1.2 可靠性与冗余设计：探讨如何通过环网、双归属等冗余设计，最大限度地提高网络的可用性和容错能力。 4.1.3 性能指标与优化：定义和衡量网络性能的关键指标，如时延、抖动、丢包率，并探讨相应的优化手段。 4.1.4 成本效益分析：在满足技术要求的前提下，如何进行成本效益分析，选择最经济适用的通信解决方案。 4.2 网络部署与集成 4.2.1 设备选型与兼容性验证：在不同厂商、不同年代的设备环境中，如何进行设备选型，并确保系统的兼容性。 4.2.2 安装、调试与测试：详细阐述电力通信网络从安装到全面投入运行所需的关键步骤，包括现场施工、参数配置、功能测试、性能测试等。 4.2.3 现场环境的特殊考量：分析电力设备对通信设备的环境要求，如温度、湿度、电磁干扰等，以及相应的防护措施。 4.3 网络运维与管理 4.3.1 网络监控与故障诊断：介绍现代网络监控工具的功能，如何实时掌握网络运行状态，快速定位和排除故障。 4.3.2 性能优化与容量扩展：持续的网络性能监测和优化，以及如何根据业务发展需求进行网络容量的逐步扩展。 4.3.3 变更管理与配置备份：建立规范的变更管理流程，确保网络配置的稳定性和可追溯性，并进行定期配置备份。 4.3.4 应急响应与灾难恢复：制定详细的应急响应预案，以及网络故障或灾难发生时的恢复策略，确保电力系统的连续运行。 4.4 运营与维护的挑战 4.4.1 维护人员的技能要求：面对日益复杂的技术，如何培养和提升维护人员的专业技能。 4.4.2 远程运维与智能化管理：探讨远程运维技术如何提高运维效率，以及智能化管理平台在预测性维护、自动化运维方面的应用。 4.4.3 供应链与备品备件管理：确保通信设备的持续供应和高效的备品备件管理，对于保障网络稳定运行至关重要。 第五章：电力通信网络未来的发展趋势与展望 本章将跳出当前的技术框架，展望电力通信网络未来的发展方向，探讨新兴技术如何进一步赋能电力系统，以及可能面临的机遇与挑战。 5.1 泛在互联与一体化通信 5.1.1 物联网 (IoT) 在电力行业的深度融合：分析低功耗广域网 (LPWAN) 技术、传感器网络等如何实现对海量终端的全面感知和智能控制。 5.1.2 通信与能源的深度融合：展望通信网络不仅仅是传输信息，更可能与能源的生产、存储、输送形成更紧密的耦合关系。 5.1.3 统一通信平台与开放互联：推动构建更加开放、标准化的通信平台，实现不同系统、不同设备之间信息的无缝交换。 5.2 智能化与自主化网络 5.2.1 人工智能 (AI) 在网络管理中的应用：探讨 AI 如何在故障预测、智能调度、安全防护等方面发挥核心作用，实现网络的自主运行。 5.2.2 自愈网络与韧性提升：研究如何构建能够自主检测、诊断和修复故障的网络，从而大幅提升电力系统的韧性。 5.2.3 数字孪生在网络规划与运维中的应用：利用数字孪生技术对通信网络进行建模和仿真，为规划、设计、优化和故障排查提供强大的支持。 5.3 安全与可靠性的持续升级 5.3.1 量子通信与后量子密码学：探讨量子计算对现有密码体系的威胁，以及量子通信和后量子密码学在未来电力通信网络安全中的重要作用。 5.3.2 更加精细化的安全态势感知与响应：利用大数据和 AI 技术，实现对网络安全威胁的更早、更精准的发现和响应。 5.3.3 物理层安全与端到端加密：从物理层到应用层，构建全方位的安全防护体系。 5.4 标准化、开放性与生态构建 5.4.1 推动全球统一标准：促进电力通信领域国际标准的制定与推广，打破技术壁垒。 5.4.2 开放 API 与开发者社区：鼓励开放 API 的设计，吸引更多开发者参与到电力通信技术的创新与应用中，构建蓬勃的生态系统。 5.4.3 跨界合作与技术融合：加强电力行业与通信、IT、软件等领域的跨界合作，加速技术融合与创新。 通过以上章节的系统性论述，本书旨在为读者呈现一个全面、深入、前沿的电力系统通信与网络技术图景，理解其在支撑现代电力系统运行、推动智慧电网建设中的关键作用，并对未来的发展方向有所洞察。

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这本书的文字风格非常学术化，逻辑性强，几乎没有多余的叙述，每一个段落都承载着密集的专业信息。我花了很长时间来消化其中关于“高压直流输电系统的保护与通信策略”的部分。作者对不同保护定值的设置逻辑阐述得非常清晰，并且详细对比了传统保护与基于先进传感器的快速保护方案的优劣。但这本书的弊端也在于此——它几乎完全是为专业人士量身定做的。对于我这种希望了解电力系统通信在日常维护和调度中具体如何应用的普通技术人员来说，书中对底层协议栈的解析过于繁琐，而对操作层面的具体应用场景的描述相对较少。举个例子，如果书中能多一些关于不同通信介质（如光纤、微波、载波）在实际恶劣环境下性能衰减的对比数据，对一线工作者来说会更有价值。

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总的来说，这是一本内容广博、技术前沿的书籍，它无疑代表了电力通信领域的一个高水平的学术总结。书中对“电力市场化改革背景下的通信需求”的分析，展现了作者对行业发展趋势的敏锐洞察力。作者成功地将通信技术与电力系统的经济运行、安全稳定紧密地联系起来，这一点做得非常出色。但从一个普通工程管理者的角度来看，这本书在“项目实施与验收标准”这一块的篇幅略显单薄。例如，在介绍一种新的通信技术时，如果能增加一个“实施流程对照表”或“常见风险点清单”，那么这本书的实用价值将大大提升。目前的内容，更像是一本理论参考手册，而不是一本可以指导具体工程实践的工具书，这让我在试图将其应用于实际项目规划时，感到力不从心。

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这本书的结构安排得非常紧凑，从电力系统的基础网络架构，一直延伸到最新的工业物联网（IIoT）应用，展现了一个非常完整的知识体系。我特别欣赏作者在探讨网络性能指标时，所采用的量化分析方法，大量的公式推导和性能曲线图，让复杂的理论变得直观易懂。然而，我在阅读过程中发现，书中对于电力系统面临的日益复杂的电磁干扰问题讨论得不够充分。虽然提到了抗干扰设计，但对于实际工程中，如何通过物理隔离、滤波技术以及特殊的信道编码来保证数据传输的实时性和准确性，这方面的内容深度明显不足。我期待能看到更多关于电磁兼容性（EMC）测试和现场经验的分享，毕竟电力环境的特殊性使得通信的稳定性比一般IT网络要苛刻得多。

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这本书的装帧设计很有吸引力，封面采用了深沉的蓝色调，配上简洁明了的白色字体，给人一种专业、严谨的感觉。我原本是想找一本关于电力系统基础知识的入门读物，但翻开这本书后，我发现它更偏向于探讨电力系统运行中的高级技术层面。比如，书中对实时监测、故障诊断和控制系统的深入分析，虽然内容详实，图表丰富，但对于初学者来说，可能需要一定的电力工程背景才能完全理解其中的奥秘。我花了几天时间研读了其中关于“智能电网中的边缘计算应用”这一章节，作者对数据处理和传输效率的论述非常到位，体现了扎实的理论功底。然而，对于我这种更侧重于理解电力系统物理结构和基本运行原理的读者来说，书中缺乏一些基础概念的通俗解释，使得阅读过程略显吃力。总的来说，这本书更适合已经有一定电力系统基础，希望深入了解现代电力网络通信技术和网络安全的前沿研究人员或高级工程师。

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我抱着极大的热情开始阅读这本书，期望能从中找到提升电力系统运行可靠性的新思路。书中关于网络拓扑结构优化和冗余设计的章节，给我留下了深刻的印象。作者通过大量的案例分析，生动地展示了在不同电网架构下，如何构建高效、安全的通信网络。特别值得称赞的是，书中引入了基于机器学习的异常流量检测模型，这无疑是当前电力系统安全防护的热点。然而，令我略感遗憾的是，我对这本书中关于“量子通信在电力系统中的可行性”的探讨有些失望。这部分内容虽然提到了未来的发展方向，但更多的是停留在理论推测层面，缺乏实际的工程实现路径和实验数据支撑，显得有些空泛。我更希望看到的是，能够将这些前沿技术与现有的SCADA系统进行深度融合的实际操作指南，而不是仅仅停留在概念的阐述上。

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