前 言 智能電網(wǎng)是傳統(tǒng)電網(wǎng)與現(xiàn)代傳感測量技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、新材料技術(shù)高度融合而形成的新一代電力系統(tǒng)。變電站是電網(wǎng)的基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)，是重要的參量采集點(diǎn)和管控執(zhí)行點(diǎn)，因此變電站智能化是建設(shè)智能電網(wǎng)的重要環(huán)節(jié)。近年來，我國智能變電站的建設(shè)穩(wěn)步推進(jìn)，相應(yīng)技術(shù)不斷發(fā)展，智能變電站采用可靠、經(jīng)濟(jì)、集成、環(huán)保的設(shè)計(jì)理念，以全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)功能集成化、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊化、高壓設(shè)備智能化和運(yùn)行狀態(tài)可視化等技術(shù)特征為基礎(chǔ)，支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)在線分析和控制決策，進(jìn)而提高電網(wǎng)整體的運(yùn)行可靠性與經(jīng)濟(jì)性。2009 年開始，國家電網(wǎng)有限公司先后啟動(dòng)了兩批智能變電站的試點(diǎn)工程建設(shè)，覆蓋66～750kV 電壓等級(jí)，2011 年國家電網(wǎng)有限公司新建智能變電站由試點(diǎn)建設(shè)轉(zhuǎn)入全面建設(shè)階段，2013 年開始又先后啟動(dòng)了三批新一代智能變電站示范工程建設(shè)，標(biāo)志著我國智能變電站發(fā)展進(jìn)入高速階段。 截至2017 年底，共建成投運(yùn)新建智能變電站4900 座，預(yù)計(jì)到2020 年，國家電網(wǎng)有限公司新建智能變電站將達(dá)到8000 余座。智能變電站的設(shè)計(jì)與建設(shè)提高了大電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性及控制靈活性，增強(qiáng)了變電站與電網(wǎng)協(xié)同互動(dòng)能力，進(jìn)一步提升了我國變電站建設(shè)與裝備研制水平。變電站的基本構(gòu)成包括一次系統(tǒng)、二次系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)。一次系統(tǒng)包括電氣主接線、配電裝置、主設(shè)備，其中主設(shè)備包括電力變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、互感器、無功補(bǔ)償設(shè)備、避雷器、氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備（Gas Insulated Switchgear，GIS）組合電器、開關(guān)柜等，主接線是主設(shè)備的功能組合，配電裝置是主設(shè)備在場地的空間布置。二次系統(tǒng)包括繼電保護(hù)系統(tǒng)、變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、故障記錄分析系統(tǒng)、時(shí)鐘同步系統(tǒng)、計(jì)量系統(tǒng)等。輔助系統(tǒng)包括站用交直流電源系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警及消防系統(tǒng)、防盜保衛(wèi)系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)等。為總結(jié)、梳理、深化、推介智能變電站中各類智能設(shè)備/系統(tǒng)的選型、設(shè)計(jì)、運(yùn)維、調(diào)試等實(shí)用化技術(shù)知識(shí)，本套叢書選擇了智能變電站內(nèi)具有代表性的集成式隔離斷路器、智能氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備（智能GIS）、電子式互感器、層次化保護(hù)控制系統(tǒng)、過程層合并單元智能終端、變電站時(shí)鐘同步對時(shí)系統(tǒng)、智能變壓器、智能中壓開關(guān)柜、預(yù)制艙式組合設(shè)備等典型智能設(shè)備/系統(tǒng)，分別闡述了各個(gè)設(shè)備/系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)、工程應(yīng)用、試驗(yàn)調(diào)試、運(yùn)維檢修，供讀者有針對性的使用。本書為《智能變電站實(shí)用技術(shù)叢書 保護(hù)控制分冊》。 隨著信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，變電站的保護(hù)控制水平不斷提升，故障隔離的選擇性、快速性、可靠性、靈敏性不斷提高。層次化保護(hù)控制系統(tǒng)、合并單元與智能終端、時(shí)間同步系統(tǒng)是構(gòu)成智能變電站保護(hù)控制的重要元素，其中層次化保護(hù)控制系統(tǒng)將繼電保護(hù)與安全自動(dòng)裝置的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了多裝置在時(shí)間、空間和功能上的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，代表著站內(nèi)保護(hù)控制技術(shù)的發(fā)展趨勢；合并單元和智能終端將常規(guī)變電站復(fù)雜二次電纜接線替換為光纖以太網(wǎng)通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了變電站信息采集數(shù)字化；時(shí)間同步系統(tǒng)通過接收授時(shí)系統(tǒng)所播發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)與信息，實(shí)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)數(shù)據(jù)信息的時(shí)間同步及區(qū)域時(shí)間同步。本書以智能變電站研究、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)維階段的工作成果為基礎(chǔ)，對層次化保護(hù)控制系統(tǒng)、合并單元及智能終端、時(shí)間同步系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)、工程方案、檢測調(diào)試、運(yùn)行維護(hù)等內(nèi)容進(jìn)行較為詳細(xì)的闡述和分析，并通過給出全面的設(shè)備信息及典型應(yīng)用實(shí)例，為讀者提供有益參考。 全書共分5 章，第1 章介紹了智能變電站二次系統(tǒng)的架構(gòu)組成、應(yīng)用特征、發(fā)展需求、技術(shù)特點(diǎn)等，闡述了智能電網(wǎng)新形勢下對二次系統(tǒng)的發(fā)展要求；第2 章詳細(xì)介紹了層次化保護(hù)控制系統(tǒng)的概念定義、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、應(yīng)用現(xiàn)狀、關(guān)鍵技術(shù)、工程方案、檢測調(diào)試、運(yùn)維檢修等，通過與傳統(tǒng)電網(wǎng)繼電保護(hù)、安全自動(dòng)裝置的對比分析，說明了層次化保護(hù)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，闡述了其在保護(hù)控制方面的優(yōu)勢，以及在試驗(yàn)調(diào)試、運(yùn)維檢修等方面的特殊要求；第3 章介紹了合并單元及智能終端的概念定義、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、應(yīng)用現(xiàn)狀、關(guān)鍵技術(shù)、工程方案、檢測調(diào)試、運(yùn)維檢修等，突出其在信息采集、信息處理、信息共享方面的技術(shù)革新，并對合并單元、智能終端的調(diào)試、運(yùn)維和檢修方面的技術(shù)要求進(jìn)行詳細(xì)說明；第4 章介紹了時(shí)間同步系統(tǒng)的概念定義、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、關(guān)鍵技術(shù)、應(yīng)用需求、應(yīng)用方案、檢測調(diào)試、運(yùn)維檢修等，突出了站內(nèi)不同設(shè)備對時(shí)間同步系統(tǒng)的需求，并對時(shí)間同步系統(tǒng)的調(diào)試、運(yùn)維和檢修方面的技術(shù)要求進(jìn)行詳細(xì)說明；第5 章展望了未來保護(hù)控制系統(tǒng)、合并單元及智能終端以及時(shí)間同步系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展路線，指出光子保護(hù)、保護(hù)就地化、芯片保護(hù)、合并單元及智能終端模塊化、全網(wǎng)時(shí)間同步系統(tǒng)等未來技術(shù)發(fā)展。本書突出實(shí)用技術(shù)，編寫過程中力求由淺入深、簡明扼要地介紹智能變電站中保護(hù)控制的原理及現(xiàn)場應(yīng)用的相關(guān)知識(shí)。 本書主要為從事智能變電站研究、設(shè)計(jì)、調(diào)試、運(yùn)行的人員提供實(shí)用技術(shù)知識(shí)，也可為廣大高校和科研人員提供參考。本書由國網(wǎng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院有限公司組織編寫，南瑞繼保電氣有限公司、北京四方繼保自動(dòng)化股份有限公司、南瑞科技股份有限公司、中國電建集團(tuán)河北省電力勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司、中國能建集團(tuán)遼寧電力勘測設(shè)計(jì)院有限公司、成都引眾數(shù)字設(shè)備有限公司、許昌開普檢測研究院股份有限公司、國網(wǎng)冀北電力有限公司、國網(wǎng)重慶電力公司電力科學(xué)研究院等單位參與編寫，并得到了國家電網(wǎng)有限公司科技部、國家電力調(diào)度控制中心的大力支撐，在此表示由衷的感謝。由于編者水平有限，書中難免存在不妥之處，敬請讀者諒解并提出寶貴意見。 編 者 2018 年12 月