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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MU56

3.4.2 扩展仪用传感器单元ITU57

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SCL79

4.6 制造报文规范MMS80

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QoS98

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MPLS101

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