输变电装备关键技术与应用丛书 变电站自动化技术与应用

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，最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、试验及应用的第一线，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。

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重量人选”、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”科技工作优选个人、国家电网特高压交流试验示范工程优选个人等多项荣誉。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。

目录总序序言前言第1 章 概论 11.1 变电站自动化技术发展历程 11.2 智能变电站自动化发展背景与现状 31.3 变电站自动化系统构成 5第2 章 变电站监控系统技术 82.1 概述 82.2 监控系统体系架构及其构成 92.2.1 系统硬件配置 102.2.2 系统软件环境 122.2.3 系统软件架构 122.3 关键技术 142.3.1 基于SOA 的平台软件架构 142.3.2 主子站交互技术 182.3.3 数据存储与管理技术 212.3.4 数据远传技术 242.3.5 人机界面接口技术 242.3.6 顺序控制技术 262.3.7 源端维护技术 292.3.8 智能告警技术 312.3.9 故障信息综合分析决策技术 332.3.10 经济运行与优化控制技术 342.3.11 数据校验技术 372.3.12 二次设备状态诊断技术 392.3.13 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 423.1 概述 423.2 测控原理及实现 433.2.1 硬件设计 443.2.2 多种量测的综合采集 463.2.3 开关量时标标注方法 483.2.4 数字化采样的同期检测 503.2.5 智能变电站防误闭锁 513.2.6 多功能统一建模 523.3 保护测控集成装置构成及实现 533.4 关键技术 573.4.1 交流量采集技术 573.4.2 状态量采集技术 593.4.3 控制输出技术 60第4 章 合并单元及智能终端技术 634.1 概述 634.2 过程层设备构成及实现 644.2.1 互感器 644.2.2 合并单元装置构成及实现 654.2.3 智能终端装置构成及实现 674.3 关键技术 694.3.1 合并单元技术 694.3.2 智能终端技术 73第5 章 时间同步技术 765.1 概述 765.2 时间同步技术在电力系统中的作用 775.3 电力系统授时技术和时间同步系统 775.4 智能变电站常见对时方式及对时原理 785.4.1 直流IRIG − B 码对时 785.4.2 IEEE 1588 对时 805.4.3 SNTP 对时 825.5 时间同步方法 825.6 关键技术 835.6.1 多时间源信号选择技术 835.6.2 异常时钟输入信息的防误及守时技术 865.6.3 时钟同步状态在线监测技术 86第6 章 同步相量测量技术 876.1 概述 876.2 广域相量测量系统子站 876.3 同步相量测量装置功能 886.3.1 交流量数据采集 886.3.2 发电机功角采集 896.3.3 直流量采集 896.3.4 开关量采集 896.3.5 告警开出 906.3.6 低频振荡监测 906.3.7 次同步振荡监测 906.3.8 通信功能 906.3.9 历史数据存储 906.4 相量数据集中器功能 906.4.1 主要功能 906.4.2 冗余通信架构 916.5 同步相量测量技术 926.5.1 同步相量测量算法 926.5.2 发电机功角测量算法 93第7 章 IEC 61850 技术 957.1 概述 957.2 标准体系框架与概貌 957.3 关键技术 967.3.1 服务和通信映射技术 977.3.2 模型和自描述技术 1027.3.3 MMS 通信技术 1057.3.4 GOOSE 通信技术 1077.3.5 采样值通信技术 1097.3.6 一致性测试技术 1107.4 IEC 61850（第2 版） 114第8 章 网络通信技术 1168.1 概述 1168.2 智能变电站网络通信架构及主要构成 1168.2.1 智能变电站网络结构 1168.2.2 智能变电站网络构成 1168.3 关键技术 1178.3.1 站控层网络通信技术 1178.3.2 过程层网络通信技术 1188.3.3 以太网交换机关键技术 1228.3.4 网络通信报文记录分析技术 128第9 章 数字化计量技术 1319.1 概述 1319.2 数字化计量系统主要构成 1319.2.1 计量合并单元 1329.2.2 数字化电能表 1339.2.3 电能量采集终端 1369.3 关键技术 1389.3.1 数字化电能表技术 1389.3.2 电能量采集终端技术 139第10 章 电能质量监测技术 14110.1 概述 14110.1.1 测量方法的分类 14110.1.2 测量的电气量和电能质量参数 14210.1.3 测量数据的统计分析 14210.2 电能质量监测原理 14210.2.1 频率偏差 14210.2.2 电压偏差 14310.2.3 三相不平衡 14410.2.4 谐波 14410.2.5 电压波动与闪变 14510.3 电能质量监测系统主要构成 14510.3.1 监测终端 14510.3.2 数据中心 14710.3.3 后台主站 14710.4 关键技术 15110.4.1 频率测量技术 15110.4.2 谐波测量技术 15110.4.3 波动闪变测量技术 15110.4.4 暂升暂降事件检测技术 151第11 章 辅助监控技术 15211.1 概述 15211.2 辅助监控系统架构及主要构成 15211.2.1 辅助监控系统架构 15211.2.2 辅助监控系统功能 15411.3 关键技术 15611.3.1 视频图像监控技术 15611.3.2 安全防护与门禁技术 15711.3.3 消防火灾监控告警技术 15911.3.4 交直流电源一体化技术 15911.3.5 环境监测技术 16211.3.6 智能照明技术 16311.3.7 系统联动技术 163第12 章 变电站运维技术 16512.1 广域运维技术 16512.1.1 概述 16512.1.2 系统结构 16512.1.3 服务管理中心 16712.1.4 运维中心功能 16812.1.5 变电站功能 16912.2 巡检机器人技术 17112.3 配置工具 17512.3.1 概述 17512.3.2 总体要求 17612.3.3 软件功能 177第13 章 信息安全技术 18113.1 概述 18113.2 信息安全原理 18113.3 关键技术 18213.3.1 IEC 62351 通信安全技术标准 18213.3.2 安全分区 18313.3.3 纵向加密技术 18313.3.4 单向隔离技术 185第14 章 二次模块化技术 18714.1 概述 18714.1.1 概念及定义 18714.1.2 特点与意义 18714.2 常见方案 18814.2.1 模块划分原则 18814.2.2 预制舱式二次组合设备 18914.2.3 模块化二次设备 18914.2.4 预制式户外智能控制柜 19014.3 关键技术 19014.3.1 即插即用技术 19014.3.2 预制光缆 19014.3.3 预制电缆 19414.4 二次舱及设备 19614.4.1 预制舱舱体尺寸 19614.4.2 预制舱外形 19714.4.3 预制舱的主体及内部结构 19814.4.4 预制舱墙体及其装饰 20014.4.5 预制舱舱内电气设备 20014.4.6 二次设备布置方案 20114.4.7 预制舱结构技术 20214.4.8 预制舱使用维护 20314.4.9 预制舱运输及吊装 20414.4.10 预制舱智能辅助系统 204第15 章 工程应用案例 20615.1 智能变电站自动化系统案例 20615.1.1 站控层应用 20615.1.2 间隔层应用 20715.1.3 过程层应用 20715.1.4 PMU 应用 20715.1.5 网络应用 20815.2 BSJ2000 自动化系统改造案例 20915.2.1 更新站控层监控主机、操作员站等设备 21015.2.2 更新远动机等设备 21015.2.3 更新保护公用信息管理机设备 21115.3 NS2000 自动化系统改造案例 21415.4 NSD26X 自动化系统差异化改造案例 21615.5 智能变电站二次模块化技术案例 21715.6 数字化计量技术应用案例 221第16 章 未来发展展望 22316.1 宽频测量技术 22316.1.1 宽频测量装置结构 22316.1.2 宽频测量原理及算法 22416.1.3 宽频测量数据传输 22516.2 内网安全监测技术 22716.2.1 概述 22716.2.2 现状分析 22816.2.3 内网安全监视与管理体系 22916.3 集群测控技术 23016.3.1 集群测控装置结构 23016.3.2 集群测控装置运行模式 23016.3.3 集群测控装置关键技术 231参考文献 233索引 237