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目次
商品簡介
本書對變電站自動化技術進行了介紹，闡述了變電站自動化系統結構，詳細說明了站控層、間隔層、過程層關鍵設備及關鍵技術，系統介紹了IEC 61850 技術、網絡通信技術、電能質量監測技術、輔助監控技術、信息安全技術等，並給出了具體的工程應用案例，最後對未來技術發展進行了展望。本書總結了變電站自動化專業近年來的研究成果，且參編人員均來自變電站自動化技術研究、開發、試驗及應用的第一線，有著較高的學術與專業水平。
全書共 16 章，包括概論、變電站監控系統技術、變電站測控及保護測控集成技術、合併單元及智能終端技術、時間同步技術、同步相量測量技術、IEC 61850 技術、網絡通信技術、數字化計量技術、電能質量監測技術、輔助監控技術、變電站運維技術、信息安全技術、二次模塊化技術、工程應用案例及未來發展展望。
本書可供從事變電站自動化技術研究、設計、使用的專家、學者使用，也可供從事電力系統二次專業系統、基建、調度、運維、檢修技術人員和設備研發人員參考。
全書共 16 章，包括概論、變電站監控系統技術、變電站測控及保護測控集成技術、合併單元及智能終端技術、時間同步技術、同步相量測量技術、IEC 61850 技術、網絡通信技術、數字化計量技術、電能質量監測技術、輔助監控技術、變電站運維技術、信息安全技術、二次模塊化技術、工程應用案例及未來發展展望。
本書可供從事變電站自動化技術研究、設計、使用的專家、學者使用，也可供從事電力系統二次專業系統、基建、調度、運維、檢修技術人員和設備研發人員參考。
名人/編輯推薦
本書精煉了近十年來南瑞集團有限公司在變電站自動化領域的新原理、新技術、新方法 ，對電網生產運行和設備檢測人員具有技術指導作用，同時，對製造企業的技術人員、高等院校相關專業師生也是有實用價值的參考文獻。
目次
目錄
總序
序言
前言
第1 章 概論 1
1.1 變電站自動化技術發展歷程 1
1.2 智能變電站自動化發展背景與現狀 3
1.3 變電站自動化系統構成 5
第2 章 變電站監控系統技術 8
2.1 概述 8
2.2 監控系統體系架構及其構成 9
2.2.1 系統硬件配置 10
2.2.2 系統軟件環境 12
2.2.3 系統軟件架構 12
2.3 關鍵技術 14
2.3.1 基於SOA 的平臺軟件架構 14
2.3.2 主子站交互技術 18
2.3.3 數據存儲與管理技術 21
2.3.4 數據遠傳技術 24
2.3.5 人機界面接口技術 24
2.3.6 順序控制技術 26
2.3.7 源端維護技術 29
2.3.8 智能告警技術 31
2.3.9 故障信息綜合分析決策技術 33
2.3.10 經濟運行與優化控制技術 34
2.3.11 數據校驗技術 37
2.3.12 二次設備狀態診斷技術 39
2.3.13 智能遠動機技術 40
第3 章 變電站測控及保護測控集成技術42
3.1 概述 42
3.2 測控原理及實現 43
3.2.1 硬件設計 44
3.2.2 多種量測的綜合採集 46
3.2.3 開關量時標標注方法 48
3.2.4 數字化採樣的同期檢測 50
3.2.5 智能變電站防誤閉鎖 51
3.2.6 多功能統一建模 52
3.3 保護測控集成裝置構成及實現 53
3.4 關鍵技術 57
3.4.1 交流量採集技術 57
3.4.2 狀態量採集技術 59
3.4.3 控制輸出技術 60
第4 章 合併單元及智能終端技術 63
4.1 概述 63
4.2 過程層設備構成及實現 64
4.2.1 互感器 64
4.2.2 合併單元裝置構成及實現 65
4.2.3 智能終端裝置構成及實現 67
4.3 關鍵技術 69
4.3.1 合併單元技術 69
4.3.2 智能終端技術 73
第5 章 時間同步技術 76
5.1 概述 76
5.2 時間同步技術在電力系統中的作用 77
5.3 電力系統授時技術和時間同步系統 77
5.4 智能變電站常見對時方式及對時原理 78
5.4.1 直流IRIG ? B 碼對時 78
5.4.2 IEEE 1588 對時 80
5.4.3 SNTP 對時 82
5.5 時間同步方法 82
5.6 關鍵技術 83
5.6.1 多時間源信號選擇技術 83
5.6.2 異常時鐘輸入信息的防誤及守時技術 86
5.6.3 時鐘同步狀態在線監測技術 86
第6 章 同步相量測量技術 87
6.1 概述 87
6.2 廣域相量測量系統子站 87
6.3 同步相量測量裝置功能 88
6.3.1 交流量數據采集 88
6.3.2 發電機功角採集 89
6.3.3 直流量採集 89
6.3.4 開關量採集 89
6.3.5 告警開出 90
6.3.6 低頻振盪監測 90
6.3.7 次同步振盪監測 90
6.3.8 通信功能 90
6.3.9 歷史數據存儲 90
6.4 相量數據集中器功能 90
6.4.1 主要功能 90
6.4.2 冗餘通信架構 91
6.5 同步相量測量技術 92
6.5.1 同步相量測量算法 92
6.5.2 發電機功角測量算法 93
第7 章 IEC 61850 技術 95
7.1 概述 95
7.2 標準體系框架與概貌 95
7.3 關鍵技術 96
7.3.1 服務和通信映射技術 97
7.3.2 模型和自描述技術 102
7.3.3 MMS 通信技術 105
7.3.4 GOOSE 通信技術 107
7.3.5 採樣值通信技術 109
7.3.6 一致性測試技術 110
7.4 IEC 61850(第2 版) 114
第8 章 網絡通信技術 116
8.1 概述 116
8.2 智能變電站網絡通信架構及主要構成 116
8.2.1 智能變電站網絡結構 116
8.2.2 智能變電站網絡構成 116
8.3 關鍵技術 117
8.3.1 站控層網絡通信技術 117
8.3.2 過程層網絡通信技術 118
8.3.3 以太網交換機關鍵技術 122
8.3.4 網絡通信報文記錄分析技術 128
第9 章 數字化計量技術 131
9.1 概述 131
9.2 數字化計量系統主要構成 131
9.2.1 計量合併單元 132
9.2.2 數字化電能表 133
9.2.3 電能量採集終端 136
9.3 關鍵技術 138
9.3.1 數字化電能表技術 138
9.3.2 電能量採集終端技術 139
第10 章 電能質量監測技術 141
10.1 概述 141
10.1.1 測量方法的分類 141
10.1.2 測量的電氣量和電能質量參數 142
10.1.3 測量數據的統計分析 142
10.2 電能質量監測原理 142
10.2.1 頻率偏差 142
10.2.2 電壓偏差 143
10.2.3 三相不平衡 144
10.2.4 諧波 144
10.2.5 電壓波動與閃變 145
10.3 電能質量監測系統主要構成 145
10.3.1 監測終端 145
10.3.2 數據中心 147
10.3.3 後臺主站 147
10.4 關鍵技術 151
10.4.1 頻率測量技術 151
10.4.2 諧波測量技術 151
10.4.3 波動閃變測量技術 151
10.4.4 暫升暫降事件檢測技術 151
第11 章 輔助監控技術 152
11.1 概述 152
11.2 輔助監控系統架構及主要構成 152
11.2.1 輔助監控系統架構 152
11.2.2 輔助監控系統功能 154
11.3 關鍵技術 156
11.3.1 視頻圖像監控技術 156
11.3.2 安全防護與門禁技術 157
11.3.3 消防火災監控告警技術 159
11.3.4 交直流電源一體化技術 159
11.3.5 環境監測技術 162
11.3.6 智能照明技術 163
11.3.7 系統聯動技術 163
第12 章 變電站運維技術 165
12.1 廣域運維技術 165
12.1.1 概述 165
12.1.2 系統結構 165
12.1.3 服務管理中心 167
12.1.4 運維中心功能 168
12.1.5 變電站功能 169
12.2 巡檢機器人技術 171
12.3 配置工具 175
12.3.1 概述 175
12.3.2 總體要求 176
12.3.3 軟件功能 177
第13 章 信息安全技術 181
13.1 概述 181
13.2 信息安全原理 181
13.3 關鍵技術 182
13.3.1 IEC 62351 通信安全技術標準 182
13.3.2 安全分區 183
13.3.3 縱向加密技術 183
13.3.4 單向隔離技術 185
第14 章 二次模塊化技術 187
14.1 概述 187
14.1.1 概念及定義 187
14.1.2 特點與意義 187
14.2 常見方案 188
14.2.1 模塊劃分原則 188
14.2.2 預製艙式二次組合設備 189
14.2.3 模塊化二次設備 189
14.2.4 預製式戶外智能控制櫃 190
14.3 關鍵技術 190
14.3.1 即插即用技術 190
14.3.2 預製光纜 190
14.3.3 預製電纜 194
14.4 二次艙及設備 196
14.4.1 預製艙艙體尺寸 196
14.4.2 預製艙外形 197
14.4.3 預製艙的主體及內部結構 198
14.4.4 預製艙牆體及其裝飾 200
14.4.5 預製艙艙內電氣設備 200
14.4.6 二次設備佈置方案 201
14.4.7 預製艙結構技術 202
14.4.8 預製艙使用維護 203
14.4.9 預製艙運輸及吊裝 204
14.4.10 預製艙智能輔助系統 204
第15 章 工程應用案例 206
15.1 智能變電站自動化系統案例 206
15.1.1 站控層應用 206
15.1.2 間隔層應用 207
15.1.3 過程層應用 207
15.1.4 PMU 應用 207
15.1.5 網絡應用 208
15.2 BSJ2000 自動化系統改造案例 209
15.2.1 更新站控層監控主機、操作員站等設備 210
15.2.2 更新遠動機等設備 210
15.2.3 更新保護公用信息管理機設備 211
15.3 NS2000 自動化系統改造案例 214
15.4 NSD26X 自動化系統差異化改造案例 216
15.5 智能變電站二次模塊化技術案例 217
15.6 數字化計量技術應用案例 221
第16 章 未來發展展望 223
16.1 寬頻測量技術 223
16.1.1 寬頻測量裝置結構 223
16.1.2 寬頻測量原理及算法 224
16.1.3 寬頻測量數據傳輸 225
16.2 內網安全監測技術 227
16.2.1 概述 227
16.2.2 現狀分析 228
16.2.3 內網安全監視與管理體系 229
16.3 集群測控技術 230
16.3.1 集群測控裝置結構 230
16.3.2 集群測控裝置運行模式 230
16.3.3 集群測控裝置關鍵技術 231
參考文獻 233
索引 237
總序
序言
前言
第1 章 概論 1
1.1 變電站自動化技術發展歷程 1
1.2 智能變電站自動化發展背景與現狀 3
1.3 變電站自動化系統構成 5
第2 章 變電站監控系統技術 8
2.1 概述 8
2.2 監控系統體系架構及其構成 9
2.2.1 系統硬件配置 10
2.2.2 系統軟件環境 12
2.2.3 系統軟件架構 12
2.3 關鍵技術 14
2.3.1 基於SOA 的平臺軟件架構 14
2.3.2 主子站交互技術 18
2.3.3 數據存儲與管理技術 21
2.3.4 數據遠傳技術 24
2.3.5 人機界面接口技術 24
2.3.6 順序控制技術 26
2.3.7 源端維護技術 29
2.3.8 智能告警技術 31
2.3.9 故障信息綜合分析決策技術 33
2.3.10 經濟運行與優化控制技術 34
2.3.11 數據校驗技術 37
2.3.12 二次設備狀態診斷技術 39
2.3.13 智能遠動機技術 40
第3 章 變電站測控及保護測控集成技術42
3.1 概述 42
3.2 測控原理及實現 43
3.2.1 硬件設計 44
3.2.2 多種量測的綜合採集 46
3.2.3 開關量時標標注方法 48
3.2.4 數字化採樣的同期檢測 50
3.2.5 智能變電站防誤閉鎖 51
3.2.6 多功能統一建模 52
3.3 保護測控集成裝置構成及實現 53
3.4 關鍵技術 57
3.4.1 交流量採集技術 57
3.4.2 狀態量採集技術 59
3.4.3 控制輸出技術 60
第4 章 合併單元及智能終端技術 63
4.1 概述 63
4.2 過程層設備構成及實現 64
4.2.1 互感器 64
4.2.2 合併單元裝置構成及實現 65
4.2.3 智能終端裝置構成及實現 67
4.3 關鍵技術 69
4.3.1 合併單元技術 69
4.3.2 智能終端技術 73
第5 章 時間同步技術 76
5.1 概述 76
5.2 時間同步技術在電力系統中的作用 77
5.3 電力系統授時技術和時間同步系統 77
5.4 智能變電站常見對時方式及對時原理 78
5.4.1 直流IRIG ? B 碼對時 78
5.4.2 IEEE 1588 對時 80
5.4.3 SNTP 對時 82
5.5 時間同步方法 82
5.6 關鍵技術 83
5.6.1 多時間源信號選擇技術 83
5.6.2 異常時鐘輸入信息的防誤及守時技術 86
5.6.3 時鐘同步狀態在線監測技術 86
第6 章 同步相量測量技術 87
6.1 概述 87
6.2 廣域相量測量系統子站 87
6.3 同步相量測量裝置功能 88
6.3.1 交流量數據采集 88
6.3.2 發電機功角採集 89
6.3.3 直流量採集 89
6.3.4 開關量採集 89
6.3.5 告警開出 90
6.3.6 低頻振盪監測 90
6.3.7 次同步振盪監測 90
6.3.8 通信功能 90
6.3.9 歷史數據存儲 90
6.4 相量數據集中器功能 90
6.4.1 主要功能 90
6.4.2 冗餘通信架構 91
6.5 同步相量測量技術 92
6.5.1 同步相量測量算法 92
6.5.2 發電機功角測量算法 93
第7 章 IEC 61850 技術 95
7.1 概述 95
7.2 標準體系框架與概貌 95
7.3 關鍵技術 96
7.3.1 服務和通信映射技術 97
7.3.2 模型和自描述技術 102
7.3.3 MMS 通信技術 105
7.3.4 GOOSE 通信技術 107
7.3.5 採樣值通信技術 109
7.3.6 一致性測試技術 110
7.4 IEC 61850(第2 版) 114
第8 章 網絡通信技術 116
8.1 概述 116
8.2 智能變電站網絡通信架構及主要構成 116
8.2.1 智能變電站網絡結構 116
8.2.2 智能變電站網絡構成 116
8.3 關鍵技術 117
8.3.1 站控層網絡通信技術 117
8.3.2 過程層網絡通信技術 118
8.3.3 以太網交換機關鍵技術 122
8.3.4 網絡通信報文記錄分析技術 128
第9 章 數字化計量技術 131
9.1 概述 131
9.2 數字化計量系統主要構成 131
9.2.1 計量合併單元 132
9.2.2 數字化電能表 133
9.2.3 電能量採集終端 136
9.3 關鍵技術 138
9.3.1 數字化電能表技術 138
9.3.2 電能量採集終端技術 139
第10 章 電能質量監測技術 141
10.1 概述 141
10.1.1 測量方法的分類 141
10.1.2 測量的電氣量和電能質量參數 142
10.1.3 測量數據的統計分析 142
10.2 電能質量監測原理 142
10.2.1 頻率偏差 142
10.2.2 電壓偏差 143
10.2.3 三相不平衡 144
10.2.4 諧波 144
10.2.5 電壓波動與閃變 145
10.3 電能質量監測系統主要構成 145
10.3.1 監測終端 145
10.3.2 數據中心 147
10.3.3 後臺主站 147
10.4 關鍵技術 151
10.4.1 頻率測量技術 151
10.4.2 諧波測量技術 151
10.4.3 波動閃變測量技術 151
10.4.4 暫升暫降事件檢測技術 151
第11 章 輔助監控技術 152
11.1 概述 152
11.2 輔助監控系統架構及主要構成 152
11.2.1 輔助監控系統架構 152
11.2.2 輔助監控系統功能 154
11.3 關鍵技術 156
11.3.1 視頻圖像監控技術 156
11.3.2 安全防護與門禁技術 157
11.3.3 消防火災監控告警技術 159
11.3.4 交直流電源一體化技術 159
11.3.5 環境監測技術 162
11.3.6 智能照明技術 163
11.3.7 系統聯動技術 163
第12 章 變電站運維技術 165
12.1 廣域運維技術 165
12.1.1 概述 165
12.1.2 系統結構 165
12.1.3 服務管理中心 167
12.1.4 運維中心功能 168
12.1.5 變電站功能 169
12.2 巡檢機器人技術 171
12.3 配置工具 175
12.3.1 概述 175
12.3.2 總體要求 176
12.3.3 軟件功能 177
第13 章 信息安全技術 181
13.1 概述 181
13.2 信息安全原理 181
13.3 關鍵技術 182
13.3.1 IEC 62351 通信安全技術標準 182
13.3.2 安全分區 183
13.3.3 縱向加密技術 183
13.3.4 單向隔離技術 185
第14 章 二次模塊化技術 187
14.1 概述 187
14.1.1 概念及定義 187
14.1.2 特點與意義 187
14.2 常見方案 188
14.2.1 模塊劃分原則 188
14.2.2 預製艙式二次組合設備 189
14.2.3 模塊化二次設備 189
14.2.4 預製式戶外智能控制櫃 190
14.3 關鍵技術 190
14.3.1 即插即用技術 190
14.3.2 預製光纜 190
14.3.3 預製電纜 194
14.4 二次艙及設備 196
14.4.1 預製艙艙體尺寸 196
14.4.2 預製艙外形 197
14.4.3 預製艙的主體及內部結構 198
14.4.4 預製艙牆體及其裝飾 200
14.4.5 預製艙艙內電氣設備 200
14.4.6 二次設備佈置方案 201
14.4.7 預製艙結構技術 202
14.4.8 預製艙使用維護 203
14.4.9 預製艙運輸及吊裝 204
14.4.10 預製艙智能輔助系統 204
第15 章 工程應用案例 206
15.1 智能變電站自動化系統案例 206
15.1.1 站控層應用 206
15.1.2 間隔層應用 207
15.1.3 過程層應用 207
15.1.4 PMU 應用 207
15.1.5 網絡應用 208
15.2 BSJ2000 自動化系統改造案例 209
15.2.1 更新站控層監控主機、操作員站等設備 210
15.2.2 更新遠動機等設備 210
15.2.3 更新保護公用信息管理機設備 211
15.3 NS2000 自動化系統改造案例 214
15.4 NSD26X 自動化系統差異化改造案例 216
15.5 智能變電站二次模塊化技術案例 217
15.6 數字化計量技術應用案例 221
第16 章 未來發展展望 223
16.1 寬頻測量技術 223
16.1.1 寬頻測量裝置結構 223
16.1.2 寬頻測量原理及算法 224
16.1.3 寬頻測量數據傳輸 225
16.2 內網安全監測技術 227
16.2.1 概述 227
16.2.2 現狀分析 228
16.2.3 內網安全監視與管理體系 229
16.3 集群測控技術 230
16.3.1 集群測控裝置結構 230
16.3.2 集群測控裝置運行模式 230
16.3.3 集群測控裝置關鍵技術 231
參考文獻 233
索引 237
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