目　录

第 1章　变电站综合自动化系统基础知识　1
1.1　变电站综合自动化的基本概念及发展过程　1
1.1.1　变电站综合自动化的发展过程　2
1.1.2　变电站综合自动化系统的基本要求　4
1.2　变电站综合自动化系统发展的主要因素及其功能　6
1.2.1　变电站综合自动化系统发展的主要因素　6
1.2.2　变电站综合自动化的基本功能　7
1.3　变电站综合自动化的体系结构　12
1.4　实现变电站综合自动化的优点及发展趋势　18
1.4.1　变电站综合自动化的优点　18
1.4.2　变电站综合自动化的发展方向　21
1.4.3　变电站综合自动化系统中的新技术　23
1.5　变电站综合自动化研究的内容和特点　24
1.5.1　变电站综合自动化的研究内容　24
1.5.2　变电站综合自动化系统的特点　25
本章小结　27
习题　27

第 2章　变电站综合自动化系统的装置原理　28
2.1　变电站综合自动化装置概述　28
2.1.1　基本测控单元　28
2.1.2　采集的数据信息　30
2.2　模拟量输入/输出系统　30
2.2.1　基于逐次逼近型的模拟量输入/输出通道　30
2.2.2　基于V/F转换的模拟量输入回路　39
2.2.3　模拟量输出通道　42
2.3　开关量输入/输出系统　43
2.3.1　开关量输入/输出的基本概念　43
2.3.2　CPU对输入/输出的控制方式　44
2.3.3　开关量输入通道　47
2.3.4　开关量输出通道　50
2.3.5　脉冲量输入电路　51
2.4　人机联系系统及电源插件　53
2.4.1　人机联系系统　53
2.4.2　电源插件　53
本章小结　54
习题　54

第3章　变电站综合自动化算法　55
3.1　概述　55
3.2　微机保护的基础知识　56
3.2.1　微处理器的基本工作原理　56
3.2.2　数字滤波　57
3.2.3　常用的数字滤波器　58
3.3　变电站综合自动化系统中常用的算法　62
3.3.1　基于正弦函数模型的算法　62
3.3.2　基于周期函数模型算法　66
3.3.3　基于随机函数模型算法　68
3.3.4　解微分方程算法　69
3.4　算法的评价和选择　70
本章小结　73
习题　73

第4章　变电站综合自动化微机保护子系统　74
4.1　微机保护的发展及特点　74
4.1.1　微机保护的发展　74
4.1.2　微机保护的特点及优势　75
4.2　微机型保护及控制装置的硬件结构与软件功能　77
4.2.1　微机型保护及控制装置的硬件结构　77
4.2.2　微机型保护及控制装置的软件功能　81
4.2.3　微机保护软件主要模块　83
4.3　输电线路的微机保护　84
4.3.1　线路三段式电流保护　84
4.3.2　方向过电流保护　86
4.3.3　自动重合闸　87
4.3.4　微机线路距离保护　89
4.4　变压器及母线的微机保护　92
4.4.1　电力变压器的保护类型及配置　92
4.4.2　变压器的差动保护　94
4.4.3　变压器的后备保护　98
4.4.4　母线微机保护　100
4.5　电力电容器的微机保护　101
4.5.1　电容器的故障及保护配置　102
4.5.2　电容器组的保护　102
4.6　微机继电保护技术的新发展　104
本章小结　104
习题　105

第5章　变电站综合自动化监控系统　106
5.1　变电站监控子系统的组成　106
5.1.1　变电站综合自动化监控子系统的典型结构　107
5.1.2　变电站综合自动化监控系统软件　109
5.1.3　变电站综合监控系统简介　109
5.2　变电站综合自动化监控系统的基本功能及特点　113
5.2.1　监控系统的基本功能　113
5.2.2　监控子系统的特点　116
5.3　变电站综合自动化监控系统的冗余方式　117
5.3.1　变电站通信系统的冗余备份　117
5.3.2　变电站综合自动化监控系统主控单元冗余备份　119
5.3.3　变电站综合自动化监控系统通信机冗余　120
5.3.4　后台冗余　120
5.4　无人值班变电站的监控方式　120
5.4.1　无人值班变电站的设备和特点　121
5.4.2　无人值班变电站的运行模式　123
5.4.3　无人值班变电站的运行与管理　124
本章小结　127
习题　127

第6章　变电站综合自动化电压无功控制子系统　128
6.1　电力系统的无功功率和电压调整　128
6.1.1　无功功率　128
6.1.2　无功功率补偿　129
6.1.3　变电站的电压调整　129
6.1.4　电压无功控制补偿的目标　131
6.2　变电站电压、无功综合控制的原理　132
6.2.1　电压无功综合控制原理　132
6.2.2　变电站电压无功控制应满足的约束条件　134
6.3　电压无功控制方式及控制策略　135
6.3.1　电压无功控制方式　135
6.3.2　电压无功控制策略　137
6.4　变电站电压、无功综合控制系统举例　139
6.4.1　VQC系统特点　139
6.4.2　VQC系统结构　141
6.4.3　VQC系统的调节策略　142
6.4.4　VQC闭锁　145
6.4.5　变电站综合自动化系统的VQC操作界面介绍　146
本章小结　147
习题　147

第7章　变电站综合自动化系统的二次装置及其他子系统　148
7.1　备用电源自动投入装置　148
7.1.1　备用电源自动投入装置概述　148
7.1.2　备用电源自动投入方式　149
7.1.3　备用电源自动投入装置特点　151
7.1.4　备用电源自投装置的动作逻辑　152
7.2　故障录波　153
7.2.1　故障录波器及其应用现状　154
7.2.2　故障录波器的主要作用　154
7.2.3　电力系统对故障录波器的要求　155
7.2.4　故障录波器的硬件结构　157
7.2.5　故障录波器的工作原理　158
7.3　小电流接地系统单相接地故障检测　162
7.3.1　中性点不接地系统单相接地故障的检测　163
7.3.2　中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障的检测　167
本章小结　170
习题　171

第8章　变电站综合自动化的数据通信　172
8.1　综合自动化系统数据通信的基本概念　172
8.1.1　数据通信系统　172
8.1.2　数据传输方式　173
8.1.3　异步传输与同步传输　174
8.1.4　数据通信的工作方式　175
8.2　数字信号的调制解调与差错控制　176
8.2.1　数字信号的传输　176
8.2.2　数字信号的调制与解调　176
8.2.3　差错控制　178
8.3　变电站综合自动化系统的通信基本内容与功能　180
8.3.1　变电站综合自动化系统通信内容　180
8.3.2　对变电站综合自动化系统通信的要求　182
8.3.3　变电站远传信息的通信线路　183
8.4　变电站综合自动化数据通信接口　185
8.4.1　RS-232标准　185
8.4.2　RS-232D的特性及优缺点　187
8.4.3　RS-485标准接口　188
8.4.4　RS-232与RS-485通信接口存在的问题　188
8.5　变电站信息传输规约　189
8.5.1　循环式传送规约（CDT）　189
8.5.2　问答式传输规约　194
8.5.3　循环式传输规约与问答式传输规约的比较　195
8.6　变电站综合自动化系统的通信网络　195
8.6.1　局域网信息传输　195
8.6.2　现场总线通信方式　197
本章小结　199
习题　199

第9章　变电站综合自动化系统的可靠性　200
9.1　变电站综合自动化系统的可靠性问题　200
9.2　电力系统电磁兼容的基本概念　201
9.2.1　差模干扰及共模干扰　201
9.2.2　电磁干扰的传导路径　202
9.3　变电站电磁干扰的主要来源　206
9.3.1　自然干扰源　206
9.3.2　系统内在干扰源　207
9.3.3　系统外部干扰源　208
9.4　变电站抗电磁干扰的措施　209
9.4.1　电磁场的屏蔽机理　209
9.4.2　变电站综合自动化系统抗电磁干扰的措施　212
9.5　变电站综合自动化系统的自动检测技术　216
本章小结　219
习题　219

第 10章　变电站综合自动化系统的运行管理、调试与维护　220
10.1　变电站综合自动化系统的管理　220
10.1.1　运行管理　220
10.1.2　制度管理　224
10.1.3　设备管理　225
10.1.4　技术资料管理　226
10.1.5　安全管理　227
10.2　变电站综合自动化系统的调试　228
10.2.1　调试目的、内容及调试前的准备工作　229
10.2.2　电测量变送器的检测与调试　229
10.2.3　交流采样装置的调试　231
10.2.4　变电站综合自动化系统的安装接线　233
10.2.5　综合自动化装置的现场调试　234
10.3　变电站综合自动化系统的运行维护　238
10.4　变电站故障及处理　239
本章小结　240
习题　240

第 11章　数字化变电站技术　241
11.1　数字化变电站　241
11.2　数字化变电站的体系结构和技术特征　242
11.2.1　数字化变电站的体系结构　242
11.2.2　数字化变电站的技术特征　245
11.3　IEC 61850标准　248
11.3.1　IEC 61850标准概述　248
11.3.2　IEC 61850的几个重要术语　249
11.3.3　IEC 61850的特点　250
11.3.4　IEC 61850标准的现状及发展规划　253
11.4　数字化变电站的实现基础　254
11.5　数字化变电站自动化系统功能的发展　259
本章小结　263
习题　263

参考文献　264