前 言 智能電網(wǎng)是傳統(tǒng)電網(wǎng)與現(xiàn)代傳感測量技術、通信技術、計算機技術、控制技術、新材料技術高度融合而形成的新一代電力系統(tǒng)。變電站是電網(wǎng)的基礎節(jié)點，是重要的參量采集點和管控執(zhí)行點，因此變電站智能化是建設智能電網(wǎng)的重要環(huán)節(jié)。近年來，我國智能變電站的建設穩(wěn)步推進，相應技術不斷發(fā)展，智能變電站采用可靠、經(jīng)濟、集成、環(huán)保的設計理念，以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡化、信息共享標準化、系統(tǒng)功能集成化、結(jié)構(gòu)設計緊湊化、高壓設備智能化和運行狀態(tài)可視化等技術特征為基礎，支持電網(wǎng)實時在線分析和控制決策，進而提高電網(wǎng)整體的運行可靠性與經(jīng)濟性。2009 年開始，國家電網(wǎng)有限公司先后啟動了兩批智能變電站的試點工程建設，覆蓋66～750kV 電壓等級，2011 年國家電網(wǎng)有限公司新建智能變電站由試點建設轉(zhuǎn)入全面建設階段，2013 年開始又先后啟動了三批新一代智能變電站示范工程建設，標志著我國智能變電站發(fā)展進入高速階段。 截至2017 年底，共建成投運新建智能變電站4900 座，預計到2020 年，國家電網(wǎng)有限公司新建智能變電站將達到8000 余座。智能變電站的設計與建設提高了大電網(wǎng)運行穩(wěn)定性及控制靈活性，增強了變電站與電網(wǎng)協(xié)同互動能力，進一步提升了我國變電站建設與裝備研制水平。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、主設備，其中主設備包括電力變壓器、斷路器、隔離開關、互感器、無功補償設備、避雷器、氣體絕緣金屬封閉開關設備（Gas Insulated Switchgear，GIS）組合電器、開關柜等，主接線是主設備的功能組合，配電裝置是主設備在場地的空間布置。二次系統(tǒng)包括繼電保護系統(tǒng)、變電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)、故障記錄分析系統(tǒng)、時鐘同步系統(tǒng)、計量系統(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)、火災報警及消防系統(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備/系統(tǒng)的選型、設計、運維、調(diào)試等實用化技術知識，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設備（智能GIS）、電子式互感器、層次化保護控制系統(tǒng)、過程層合并單元智能終端、變電站時鐘同步對時系統(tǒng)、智能變壓器、智能中壓開關柜、預制艙式組合設備等典型智能設備/系統(tǒng)，分別闡述了各個設備/系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)、關鍵技術、工程應用、試驗調(diào)試、運維檢修，供讀者有針對性的使用。本書為《智能變電站實用技術叢書 保護控制分冊》。 隨著信息技術、計算機技術的不斷進步，變電站的保護控制水平不斷提升，故障隔離的選擇性、快速性、可靠性、靈敏性不斷提高。層次化保護控制系統(tǒng)、合并單元與智能終端、時間同步系統(tǒng)是構(gòu)成智能變電站保護控制的重要元素，其中層次化保護控制系統(tǒng)將繼電保護與安全自動裝置的有機結(jié)合，實現(xiàn)了多裝置在時間、空間和功能上的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，代表著站內(nèi)保護控制技術的發(fā)展趨勢；合并單元和智能終端將常規(guī)變電站復雜二次電纜接線替換為光纖以太網(wǎng)通信系統(tǒng)，實現(xiàn)了變電站信息采集數(shù)字化；時間同步系統(tǒng)通過接收授時系統(tǒng)所播發(fā)的標準時間信號與信息，實現(xiàn)設備內(nèi)數(shù)據(jù)信息的時間同步及區(qū)域時間同步。本書以智能變電站研究、設計、建設、運維階段的工作成果為基礎，對層次化保護控制系統(tǒng)、合并單元及智能終端、時間同步系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)、關鍵技術、工程方案、檢測調(diào)試、運行維護等內(nèi)容進行較為詳細的闡述和分析，并通過給出全面的設備信息及典型應用實例，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、應用特征、發(fā)展需求、技術特點等，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 章詳細介紹了層次化保護控制系統(tǒng)的概念定義、結(jié)構(gòu)特點、應用現(xiàn)狀、關鍵技術、工程方案、檢測調(diào)試、運維檢修等，通過與傳統(tǒng)電網(wǎng)繼電保護、安全自動裝置的對比分析，說明了層次化保護控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計特點，闡述了其在保護控制方面的優(yōu)勢，以及在試驗調(diào)試、運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、應用現(xiàn)狀、關鍵技術、工程方案、檢測調(diào)試、運維檢修等，突出其在信息采集、信息處理、信息共享方面的技術革新，并對合并單元、智能終端的調(diào)試、運維和檢修方面的技術要求進行詳細說明；第4 章介紹了時間同步系統(tǒng)的概念定義、結(jié)構(gòu)特點、關鍵技術、應用需求、應用方案、檢測調(diào)試、運維檢修等，突出了站內(nèi)不同設備對時間同步系統(tǒng)的需求，并對時間同步系統(tǒng)的調(diào)試、運維和檢修方面的技術要求進行詳細說明；第5 章展望了未來保護控制系統(tǒng)、合并單元及智能終端以及時間同步系統(tǒng)的技術發(fā)展路線，指出光子保護、保護就地化、芯片保護、合并單元及智能終端模塊化、全網(wǎng)時間同步系統(tǒng)等未來技術發(fā)展。本書突出實用技術，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控制的原理及現(xiàn)場應用的相關知識。 本書主要為從事智能變電站研究、設計、調(diào)試、運行的人員提供實用技術知識，也可為廣大高校和科研人員提供參考。本書由國網(wǎng)經(jīng)濟技術研究院有限公司組織編寫，南瑞繼保電氣有限公司、北京四方繼保自動化股份有限公司、南瑞科技股份有限公司、中國電建集團河北省電力勘測設計研究院有限公司、中國能建集團遼寧電力勘測設計院有限公司、成都引眾數(shù)字設備有限公司、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