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| 編輯推薦： |
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变电站自动化领域的新原理、新技术、新方法 ，对电网生产运行和设备检测人员具有技术指导作用
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| 內容簡介： |
本书对变电站自动化技术进行了介绍，阐述了变电站自动化系统结构，详细说明了站控层、间隔层、过程层关键设备及关键技术，系统介绍了IEC 61850 技术、网络通信技术、电能质量监测技术、辅助监控技术、信息安全技术等，并给出了具体的工程应用案例，*后对未来技术发展进行了展望。本书总结了变电站自动化专业近年来的研究成果，且参编人员均来自变电站自动化技术研究、开发、试验及应用的*线，有着较高的学术与专业水平。
全书共 16 章，包括概论、变电站监控系统技术、变电站测控及保护测控集成技术、合并单元及智能终端技术、时间同步技术、同步相量测量技术、IEC 61850 技术、网络通信技术、数字化计量技术、电能质量监测技术、辅助监控技术、变电站运维技术、信息安全技术、二次模块化技术、工程应用案例及未来发展展望。
本书可供从事变电站自动化技术研究、设计、使用的专家、学者使用，也可供从事电力系统二次专业系统、基建、调度、运维、检修技术人员和设备研发人员参考。
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| 關於作者： |
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郑玉平，南瑞集团总工程师，教授级高级工程师、博士生导师。先后被授予“新世纪百千万人才工程国家级人选”、享受国务院“政府特殊津贴”专家、江苏省“333”工程中青年首席科学家、国家电网公司科技领军人才等称号，获得全国五一劳动奖章、中国青年科技奖、江苏省劳动模范、江苏省创新创业人才奖、国家电网公司“十一五”科技工作先进个人、国家电网特高压交流试验示范工程先进个人等多项荣誉。先后获得省部级及以上科技奖励12项，其中国家科技进步奖一等奖1项（个人排名第2）、国家科技进步二等奖1项（个人排名第1）。作为主要发明人，申请发明专利24项并获授权18项，其中中国专利优秀奖2项、江苏省优秀专利金奖1项。近5年来在核心期刊先后发表了10余篇具有高学术价值的论文。
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| 目錄：
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目录
总序
序言
前言
第1 章 概论 1
1.1 变电站自动化技术发展历程 1
1.2 智能变电站自动化发展背景与现状 3
1.3 变电站自动化系统构成 5
第2 章 变电站监控系统技术 8
2.1 概述 8
2.2 监控系统体系架构及其构成 9
2.2.1 系统硬件配置 10
2.2.2 系统软件环境 12
2.2.3 系统软件架构 12
2.3 关键技术 14
2.3.1 基于SOA 的平台软件架构 14
2.3.2 主子站交互技术 18
2.3.3 数据存储与管理技术 21
2.3.4 数据远传技术 24
2.3.5 人机界面接口技术 24
2.3.6 顺序控制技术 26
2.3.7 源端维护技术 29
2.3.8 智能告警技术 31
2.3.9 故障信息综合分析决策技术 33
2.3.10 经济运行与优化控制技术 34
2.3.11 数据校验技术 37
2.3.12 二次设备状态诊断技术 39
2.3.13 智能远动机技术 40
第3 章 变电站测控及保护测控集成技术 42
3.1 概述 42
3.2 测控原理及实现 43
3.2.1 硬件设计 44
3.2.2 多种量测的综合采集 46
3.2.3 开关量时标标注方法 48
3.2.4 数字化采样的同期检测 50
3.2.5 智能变电站防误闭锁 51
3.2.6 多功能统一建模 52
3.3 保护测控集成装置构成及实现 53
3.4 关键技术 57
3.4.1 交流量采集技术 57
3.4.2 状态量采集技术 59
3.4.3 控制输出技术 60
第4 章 合并单元及智能终端技术 63
4.1 概述 63
4.2 过程层设备构成及实现 64
4.2.1 互感器 64
4.2.2 合并单元装置构成及实现 65
4.2.3 智能终端装置构成及实现 67
4.3 关键技术 69
4.3.1 合并单元技术 69
4.3.2 智能终端技术 73
第5 章 时间同步技术 76
5.1 概述 76
5.2 时间同步技术在电力系统中的作用 77
5.3 电力系统授时技术和时间同步系统 77
5.4 智能变电站常见对时方式及对时原理 78
5.4.1 直流IRIG B 码对时 78
5.4.2 IEEE 1588 对时 80
5.4.3 SNTP 对时 82
5.5 时间同步方法 82
5.6 关键技术 83
5.6.1 多时间源信号选择技术 83
5.6.2 异常时钟输入信息的防误及守时技术 86
5.6.3 时钟同步状态在线监测技术 86
第6 章 同步相量测量技术 87
6.1 概述 87
6.2 广域相量测量系统子站 87
6.3 同步相量测量装置功能 88
6.3.1 交流量数据采集 88
6.3.2 发电机功角采集 89
6.3.3 直流量采集 89
6.3.4 开关量采集 89
6.3.5 告警开出 90
6.3.6 低频振荡监测 90
6.3.7 次同步振荡监测 90
6.3.8 通信功能 90
6.3.9 历史数据存储 90
6.4 相量数据集中器功能 90
6.4.1 主要功能 90
6.4.2 冗余通信架构 91
6.5 同步相量测量技术 92
6.5.1 同步相量测量算法 92
6.5.2 发电机功角测量算法 93
第7 章 IEC 61850 技术 95
7.1 概述 95
7.2 标准体系框架与概貌 95
7.3 关键技术 96
7.3.1 服务和通信映射技术 97
7.3.2 模型和自描述技术 102
7.3.3 MMS 通信技术 105
7.3.4 GOOSE 通信技术 107
7.3.5 采样值通信技术 109
7.3.6 一致性测试技术 110
7.4 IEC 61850（第2 版） 114
第8 章 网络通信技术 116
8.1 概述 116
8.2 智能变电站网络通信架构及主要构成 116
8.2.1 智能变电站网络结构 116
8.2.2 智能变电站网络构成 116
8.3 关键技术 117
8.3.1 站控层网络通信技术 117
8.3.2 过程层网络通信技术 118
8.3.3 以太网交换机关键技术 122
8.3.4 网络通信报文记录分析技术 128
第9 章 数字化计量技术 131
9.1 概述 131
9.2 数字化计量系统主要构成 131
9.2.1 计量合并单元 132
9.2.2 数字化电能表 133
9.2.3 电能量采集终端 136
9.3 关键技术 138
9.3.1 数字化电能表技术 138
9.3.2 电能量采集终端技术 139
第10 章 电能质量监测技术 141
10.1 概述 141
10.1.1 测量方法的分类 141
10.1.2 测量的电气量和电能质量参数 142
10.1.3 测量数据的统计分析 142
10.2 电能质量监测原理 142
10.2.1 频率偏差 142
10.2.2 电压偏差 143
10.2.3 三相不平衡 144
10.2.4 谐波 144
10.2.5 电压波动与闪变 145
10.3 电能质量监测系统主要构成 145
10.3.1 监测终端 145
10.3.2 数据中心 147
10.3.3 后台主站 147
10.4 关键技术 151
10.4.1 频率测量技术 151
10.4.2 谐波测量技术 151
10.4.3 波动闪变测量技术 151
10.4.4 暂升暂降事件检测技术 151
第11 章 辅助监控技术 152
11.1 概述 152
11.2 辅助监控系统架构及主要构成 152
11.2.1 辅助监控系统架构 152
11.2.2 辅助监控系统功能 154
11.3 关键技术 156
11.3.1 视频图像监控技术 156
11.3.2 安全防护与门禁技术 157
11.3.3 消防火灾监控告警技术 159
11.3.4 交直流电源一体化技术 159
11.3.5 环境监测技术 162
11.3.6 智能照明技术 163
11.3.7 系统联动技术 163
第12 章 变电站运维技术 165
12.1 广域运维技术 165
12.1.1 概述 165
12.1.2 系统结构 165
12.1.3 服务管理中心 167
12.1.4 运维中心功能 168
12.1.5 变电站功能 169
12.2 巡检机器人技术 171
12.3 配置工具 175
12.3.1 概述 175
12.3.2 总体要求 176
12.3.3 软件功能 177
第13 章 信息安全技术 181
13.1 概述 181
13.2 信息安全原理 181
13.3 关键技术 182
13.3.1 IEC 62351 通信安全技术标准 182
13.3.2 安全分区 183
13.3.3 纵向加密技术 183
13.3.4 单向隔离技术 185
第14 章 二次模块化技术 187
14.1 概述 187
14.1.1 概念及定义 187
14.1.2 特点与意义 187
14.2 常见方案 188
14.2.1 模块划分原则 188
14.2.2 预制舱式二次组合设备 189
14.2.3 模块化二次设备 189
14.2.4 预制式户外智能控制柜 190
14.3 关键技术 190
14.3.1 即插即用技术 190
14.3.2 预制光缆 190
14.3.3 预制电缆 194
14.4 二次舱及设备 196
14.4.1 预制舱舱体尺寸 196
14.4.2 预制舱外形 197
14.4.3 预制舱的主体及内部结构 198
14.4.4 预制舱墙体及其装饰 200
14.4.5 预制舱舱内电气设备 200
14.4.6 二次设备布置方案 201
14.4.7 预制舱结构技术 202
14.4.8 预制舱使用维护 203
14.4.9 预制舱运输及吊装 204
14.4.10 预制舱智能辅助系统 204
第15 章 工程应用案例 206
15.1 智能变电站自动化系统案例 206
15.1.1 站控层应用 206
15.1.2 间隔层应用 207
15.1.3 过程层应用 207
15.1.4 PMU 应用 207
15.1.5 网络应用 208
15.2 BSJ2000 自动化系统改造案例 209
15.2.1 更新站控层监控主机、操作员站等设备 210
15.2.2 更新远动机等设备 210
15.2.3 更新保护公用信息管理机设备 211
15.3 NS2000 自动化系统改造案例 214
15.4 NSD26X 自动化系统差异化改造案例 216
15.5 智能变电站二次模块化技术案例 217
15.6 数字化计量技术应用案例 221
第16 章 未来发展展望 223
16.1 宽频测量技术 223
16.1.1 宽频测量装置结构 223
16.1.2 宽频测量原理及算法 224
16.1.3 宽频测量数据传输 225
16.2 内网安全监测技术 227
16.2.1 概述 227
16.2.2 现状分析 228
16.2.3 内网安全监视与管理体系 229
16.3 集群测控技术 230
16.3.1 集群测控装置结构 230
16.3.2 集群测控装置运行模式 230
16.3.3 集群测控装置关键技术 231
参考文献 233
索引 237
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随着世界经济发展，全球能源消费总量不断攀升，可持续发展成为各国关注的焦点。智能电网能够优化现有能源利用体系，大幅度提升能源利用效率，已成为电网技术和社会经济发展的必然选择。变电站担负着电网电能转换和电能重新分配的繁重任务，是智能电网不可缺少的重要环节。变电站自动化技术对确保变电站高效稳定运行，实现站内设备监测、控制以及电网信息实时共享起着不可替代的作用，是保证变电站安全、经济运行的重要技术手段。变电站自动化系统是二次系统的重要组成部分之一，其采用先进的计算机技术、电子技术、信号处理技术及通信技术，对变电站内二次设备进行优化设计，进而实现对变电站主要设备的监视、测量、控制、保护以及调度通信等功能。随着现代社会对电能供应的安全性、可靠性、经济性、优质性等指标要求的提高，电力系统对变电站自动化系统的要求也越来越高。变电站自动化系统脱胎于传统的远动系统。早期系统主要由被控站远动设备、控制站远动设备和远动通道三部分组成。
20 世纪80 年代微处理器芯片和大规模集成电路的发明及应用为变电站数据的采集和处理提供了有力的技术支撑，变电站远动系统逐步发展为变电站综合自动化系统。我国对变电站综合自动化技术的研究始于计算机技术普及的20 世纪80 年代和90 年代。进入21 世纪，随着计算机技术、半导体技术、传感器技术和通信技术的快速发展，伴随智能电网的出现，以及智能变电站的大规模推广与应用，变电站自动化技术又有了新的突破，进一步发展为当前的智能变电站自动化系统，系统功能越来越强，自动化、智能化水平越来越高，对电网的支撑作用也越来越大。智能变电站自动化系统在目标设计理念、设备硬件、通信方式以及自动化系统软件方面均发生了深刻变化。尤其是IEC 61850 标准的引进与应用，其面向对象、分层分布的建模理念与全新的通信方式给自动化系统带来了一场重大变革。随着变电站自动化技术的深入发展，广大工程技术人员迫切需要一本系统阐述变电站自动化技术与应用的学习参考书，为此，南瑞集团有限公司组织相关专家与技术人员编写了《变电站自动化技术与应用》一书。
本书侧重介绍智能变电站自动化技术，涵盖面较广。书中详细阐述了变电站自动化系统结构，以及站控层、间隔层、过程层关键设备及关键技术，对IEC 61850 技术、网络通信技术、电能质量监测技术、辅助监控技术、信息安全技术等做了系统性介绍，并通过具体的工程应用案例介绍让读者将书中所述的内容融会贯通。本书总结了编写组历年来的研究成果，参编人员都是来自变电站自动化技术研究、开发、试验及应用的第一线，有着较高的学术与技术水平。
本书可供从事变电站自动化技术研究、设计和使用的专家学者以及工程技术人员使用。全书共16 章。第1 章介绍了变电站自动化技术发展历程、背景与现状，重点介绍了变电站自动化系统的构成和关键技术；第2 章介绍了变电站监控系统技术；第3 章介绍了变电站测控及保护测控集成技术；第4 章介绍了合并单元及智能终端技术；第5 章介绍了时间同步技术，重点介绍了智能变电站常见对时方式及对时原理和时间同步方法；第6 章介绍了同步相量测量技术，重点介绍了同步相量测量装置功能、相量数据集中器功能；第7 章介绍了IEC 61850 技术，并介绍了IEC 61850第2 版的现状；第8 章介绍了网络通信技术，重点介绍了智能变电站网络通信架构及主要构成；第9 章介绍了数字化计量技术；第10 章介绍了电能质量监测技术；第11 章介绍了辅助监控技术，重点介绍了辅助监控系统架构及主要构成；第12 章介绍了变电站运维技术，重点介绍了广域运维技术、巡检机器人技术和配置工具；第13 章介绍了信息安全技术；第14 章介绍了二次模块化技术；第15 章介绍了工程应用案例；第16 章对变电站自动化技术的未来发展进行了展望，主要展望了宽频测量技术、内网安全监测技术、集群测控技术等。
当前，变电站自动化技术正朝着智能化方向大步前进，必将有大量的新技术和新设备不断涌现，需要我们密切跟踪并进行深入研究。由于本书编写工作量大、时间仓促，难免存在不足之处，希望广大专家和读者批评指正。
编者
2020 年4 月
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