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第一章 变电站自动化系统概述 1

1.1 变电站自动化的基本概念 1

1.2 变电站自动化系统发展概述 2

1.2.1 我国变电站自动化系统的发展历程 2

1.2.2 集中式变电站自动化系统 2

1.2.3 分布式变电站自动化系统 3

1.2.4 国外变电站自动化技术发展历程 4

1.3 变电站自动化系统发展的主要因素 6

1.3.1 经济收益 6

1.3.2 技术能力 6

1.3.3 功能需要 8

1.4 常规变电站自动化系统的不足 9

1.4.1 信息难以共享 10

1.4.2 设备之间不具备互操作性 10

1.4.3 系统的可扩展性差 11

1.4.4 系统可靠性受二次电缆影响 11

1.5 新技术对变电站自动化系统发展的影响 12

1.5.1 非常规互感器 12

1.5.2 IEC 61850标准 12

1.5.3 网络通信技术 12

1.5.4 智能断路器技术 13

1.6 小结 13

第二章 数字化变电站主要技术特征和架构体系 14

2.1 数字化变电站主要技术特征 14

2.1.1 数据采集数字化 14

2.1.2 系统分层分布化 15

2.1.3 系统结构紧凑化 16

2.1.4 系统建模标准化 17

2.1.5 信息交互网络化 18

2.1.6 信息应用集成化 19

2.1.7 设备检修状态化 20

2.1.8 设备操作智能化 21

2.2 数字化变电站的架构体系 22

2.2.1 基本结构 22

2.2.2 变电站二次回路通信模式 24

2.2.3 过程总线的组网方案 27

2.2.4 变电站总线的组网方案 28

2.2.5 系统的冗余性 29

2.3 对变电站二次系统的影响 31

2.3.1 一、二次系统实现有效的电气隔离 31

2.3.2 信息交互采取对等通信模式 31

2.3.3 信息同步采取网络同步机制 33

2.3.4 系统的可观性、可控性提高 34

2.3.5 信息的安全性问题凸现 35

2.4 小结 35

第三章 非常规互感器 36

3.1 传统互感器存在的问题 36

3.1.1 电磁式电压互感器存在的问题 36

3.1.2 电磁式电流互感器存在的问题 37

3.2 非常规互感器简介 37

3.2.1 有源式互感器系统 38

3.2.2 无源式互感器系统 39

3.2.3 非常规互感器基本特点 44

3.2.4 不同原理的互感器性能比较 45

3.3 国内外非常规互感器的研究和应用情况 47

3.3.1 国内新型互感器应用情况 47

3.3.2 国外新型互感器应用情况 52

3.4 非常规互感器的数据接口标准 56

3.4.1 合并单元MU 56

3.4.2 扩展仪用传感器单元ITU 57

3.4.3 数据接口 58

3.5 非常规互感器的测试 59

3.5.1 一般试验项目 59

3.5.2 典型试验接线 59

3.6 非常规互感器对二次系统的影响 61

3.6.1 非常规互感器对IED的影响 61

3.6.2 非常规互感器对二次回路的影响 62

3.6.3 非常规互感器对保护实现原理的影响 63

3.6.4 非常规互感器对计量系统的影响 64

3.6.5 非常规互感器对网络通信的影响 65

3.7 非常规互感器的应用展望 67

3.8 小结 68

第四章 IEC 61850标准综述 69

4.1 概述 69

4.2 IEC 61850标准的几个重要术语 70

4.3 IEC 61850标准的核心技术要素 73

4.3.1 面向对象建模技术 73

4.3.2 软件复用技术 73

4.3.3 高速以太网技术 74

4.3.4 嵌入式实时操作系统技术 75

4.3.5 XML技术 75

4.4 面向通用对象的变电站事件模型（GOOSE） 76

4.4.1 抽象模型 76

4.4.2 GOOSE/GSSE和UCA GOOSE的报文传输比较 78

4.5 变电站配置语言SCL 79

4.6 制造报文规范MMS 80

4.7 IED之间的互操作性 82

4.8 IEC 61850标准应用展望 83

4.9 小结 85

第五章 数字化变电站通信网络系统 86

5.1 概述 86

5.1.1 网络通信模型描述 86

5.1.2 基本网络通信方案 87

5.1.3 分布式变电站体系结构 91

5.2 网络通信技术分析 93

5.2.1 通信网络的可靠性分析 94

5.2.2 通信网络的实时性分析 95

5.2.3 通信网络的安全性分析 97

5.3 服务质量QoS 98

5.4 综合服务模型 99

5.5 区分服务模型 100

5.6 多协议标记交换MPLS 101

5.6.1 MPLS的工作原理 102

5.6.2 MPLS的交换过程 102

5.7 流量工程 103

5.8 变电站信息流量控制 104

5.8.1 变电站信息分类 104

5.8.2 带宽分配 106

5.8.3 流量控制 107

5.9 基于OPNET的通信网络仿真研究 113

5.9.1 OPNET网络仿真软件介绍 113

5.9.2 OPNET仿真软件系统建模和仿真 113

5.9.3 OPNET仿真结果分析 116

5.10 小结 119

第六章 智能断路器系统 120

6.1 概述 120

6.2 断路器的基本特点 121

6.2.1 断路器的操作特点 121

6.2.2 智能断路器的特点 122

6.3 组合电器系统的应用模式 123

6.3.1 基于ECT/EVT的组合电器系统 124

6.3.2 基于OCT/OVT的组合电器系统 124

6.4 断路器与二次系统的联结 125

6.5 断路器智能控制装置 127

6.5.1 断路器监视技术 127

6.5.2 程序控制操作技术 129

6.5.3 智能断路器技术应用前景 130

6.6 小结 131

第七章 数字化变电站信息应用 132

7.1 信息属性 132

7.1.1 基本概念 132

7.1.2 信息的应用分类 132

7.2 信息流 134

7.3 信息同步 134

7.3.1 概述 134

7.3.2 GPS同步技术 136

7.3.3 信息同步的实现方式 138

7.4 信息建模 142

7.4.1 四层元模型体系结构 142

7.4.2 电力系统元模型结构 143

7.4.3 IEC 61850标准存在的问题 145

7.4.4 IEC 61850标准的UML模型 146

7.5 信息集成 150

7.5.1 信息应用概况 150

7.5.2 信息集成基本技术 152

7.5.3 信息集成应用模式 157

7.5.4 信息应用的网络管理 160

7.6 多智能体技术 160

7.6.1 基本概念 161

7.6.2 智能体的工作模式 163

7.6.3 组件结构 165

7.6.4 信息管理 166

7.6.5 在线中断 167

7.6.6 基于智能体的变电站自动化系统体系结构 168

7.7 信息安全机制 169

7.7.1 二次系统安全防护基本要求 169

7.7.2 信息安全防护基本策略 170

7.7.3 信息安全防护主要技术 173

7.7.4 IEC 62351标准的基本特征 178

7.7.5 对等通信模式下的信息安全防护 182

7.8 分布式装置的应用 184

7.8.1 变电站内基于IEC 61850标准的对等通信 184

7.8.2 变电站功能化的层次结构 184

7.8.3 分布式变电站自动化系统的应用 185

7.9 小结 188

第八章 数字化变电站的实现基础 189

8.1 数据采集的稳定性 189

8.2 二次系统的冗余性 191

8.2.1 合并单元配置方案的冗余性 191

8.2.2 以太网的冗余性 194

8.2.3 装置及控制系统的冗余性 198

8.3 设备的互操作性 199

8.3.1 互操作试验的几种基本模式 199

8.3.2 一致性测试的基本要求 201

8.3.3 国内外互操作试验情况 205

8.4 交换技术的适用性 206

8.4.1 交换机基本工作原理 206

8.4.2 数字化变电站数据交换特征 208

8.4.3 数字化变电站对于交换机的基本要求 209

8.5 网络通信的安全性 210

8.5.1 信息安全的主要威胁 210

8.5.2 可信计算平台 212

8.5.3 信息安全基本方案 215

8.6 各种试验方案的针对性 218

8.6.1 基本试验项目差异 218

8.6.2 常规变电站IED和数字化变电站IED比较 219

8.6.3 基于IEC 61850标准的IED功能性测试 222

8.6.4 IED设备的验证性测试 224

8.7 建设目标的阶段性 225

8.8 技术管理的适应性 229

8.9 小结 231

第九章 数字化变电站应用分析 232

9.1 常规系统的兼容模式 232

9.1.1 过程层常规设备接入方案 234

9.1.2 间隔层常规IED接入方案 234

9.2 变电站总线不同模式 235

9.2.1 点对点连接方式 235

9.2.2 过程总线方式 236

9.2.3 过程总线和站总线合并方式 237

9.3 典型工程应用 237

9.3.1 南桥监控系统工程 237

9.3.2 NGC公司Traws400kV变电站工程实施介绍 240

9.3.3 EDF公司VielmouIin400kV变电站试验情况 243

9.3.4 云南曲靖翠峰110kV数字化变电站工程实施介绍 245

9.4 技术分析 251

9.4.1 可靠性（Reliability）分析 252

9.4.2 可用率（Availability）分析 257

9.4.3 安全性（Security）分析 266

9.5 经济分析 272

9.6 小结 276

缩略语 277

相关标准 281

参考文献 282