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图书简介：电力系统继电保护与自动化技术前沿探讨 本书聚焦于现代电力系统中至关重要的继电保护与自动化技术领域，旨在为电力行业的研究人员、工程师及相关专业人员提供一个全面、深入的视角，探讨当前技术发展的前沿动态、面临的挑战以及未来的发展趋势。全书内容紧密围绕电力系统的安全、可靠与高效运行展开，涵盖了从基础理论到先进应用的多个层面。 第一章：现代电力系统继电保护技术基础与演进 本章首先回顾了电力系统继电保护的基本原理和发展历程，重点分析了从传统的电磁式继电器向微机化、数字化的转变过程。详细阐述了元件构成、动作原理以及不同类型保护（如过流、距离、差动保护）的基本特性。 核心内容包括： 微机保护装置的硬件架构与软件平台： 深入剖析了高性能微处理器、高速数据采集单元（ADC）以及实时操作系统在现代保护装置中的应用。探讨了不同通讯协议（如IEC 61850）在装置间数据交换中的作用。 先进保护算法的原理与实现： 介绍了数字信号处理（DSP）技术在故障暂态量分析中的应用，包括傅里叶分析、小波变换在故障特征提取中的优势。重点讨论了如何通过改进算法提高保护的灵敏度、速动性和可靠性，特别是在新能源接入背景下的谐波和暂态影响。 保护的可靠性与选择性理论： 系统地分析了保护动作的概率论模型，探讨了如何通过优化定值计算和逻辑设计，在确保快速切除故障的同时，最大限度地减小不必要的越级跳闸。 第二章：配电网与微电网的继电保护新挑战 随着分布式电源（DG）的接入，传统的集中式发电和单向潮流的配电网结构正在向主动式、双向潮流网络演变。本章专门针对配电网和微电网环境下的继电保护难题进行深入剖析。 重点关注以下方面： 小电流接地故障的保护： 讨论了在大量中性点不接地或高阻接地系统中，如何实现快速、准确的接地故障识别和定位。分析了基于零序阻抗、电压/电流相位差等方法的局限性与改进方向。 分布式电源接入的影响及保护策略： 研究了逆变器型DG对故障电流的贡献特性（如“电流源”特性），分析了其对传统距离保护和方向保护的干扰。提出了基于通信的保护（CBProtection）和基于电压/电流幅值特征的自适应保护方案。 微电网的孤岛运行与保护配合： 详细阐述了微电网在并网与孤岛模式下的切换机制，以及在孤岛运行时，如何保证内部故障的快速隔离，并维护微网内部电压和频率的稳定。探讨了微网内部的主保护、后备保护以及与上级电网保护的协调问题。 第三章：电力系统状态监测与故障诊断技术 本章聚焦于利用现代传感、数据采集与分析技术，实现对电力系统运行状态的实时感知和早期故障预警，这是提升电网可靠性的关键环节。 内容涵盖： 高精度同步相量测量单元（PMU）的应用： 阐述了PMU在广域测量系统（WAMS）中的核心地位，分析了其在监测电力系统动态稳定、阻尼振荡和快速识别暂态过程中的独特优势。讨论了PMU数据的时间同步技术和数据融合方法。 在线状态评估与资产健康管理： 介绍了基于人工智能和机器学习的变压器绕组、断路器触头磨损等关键设备的在线监测与寿命预测技术。重点分析了如何从局放、色谱分析、温度场等多种数据源中提取故障特征。 故障暂态录波与分析的高级方法： 探讨了如何利用高采样率的暂态录波数据，结合高级故障分析软件，对复杂的故障穿越过程进行精细化反演和评估，为故障根因分析提供科学依据。 第四章：智能电子设备（IED）的通信与网络安全 随着IEC 61850标准的普及，保护和控制设备之间的互操作性大大增强，但同时也引入了新的网络安全风险。本章系统梳理了智能电子设备（IED）的通信标准、配置管理以及安全防护体系。 关键技术点： IEC 61850标准在变电站自动化中的深入应用： 详细解析了MMS、GOOSE、SV等关键服务在保护和控制逻辑中的具体应用场景，以及如何利用配置描述文件（SCL）进行工程组态和调试。 网络冗余与可靠性设计： 探讨了在变电站网络中实现环网、双星型等不同拓扑结构的安全冗余方案，确保数据传输的可靠性，尤其是在GOOSE信息发布中的延时控制与时间戳校验。 电力系统网络安全防护体系： 针对工控系统（ICS）的安全要求，分析了针对IED和控制网络的常见攻击手段（如拒绝服务、恶意配置注入）。介绍了基于访问控制列表（ACL）、防火墙、入侵检测系统（IDS）和安全审计的纵深防御策略。 第五章：先进的故障隔离与自愈技术 本章深入研究了在发生线路或设备故障后，系统如何快速地自我恢复功能，最大限度减少停电范围和时间。 主要内容包括： 故障定位技术的集成与优化： 探讨了集成在保护装置、专用故障定位仪以及基于暂态录波比对分析的故障定位技术体系。分析了如何结合不同的定位信息（如电磁波法、阻抗法）来提高定位精度，特别是在复杂线路结构下的应用。 基于通信的故障隔离与系统重构： 阐述了如何利用高速通信网络（如GOOSE）实现断路器的快速联动，执行隔离操作。详细介绍了故障隔离后的电源自恢复（Self-Healing）策略，包括自动重合闸逻辑的优化以及恢复供电序列的确定。 动态安全约束下的自愈控制： 结合系统状态估计结果，设计了能够考虑潮流、电压越限等动态安全约束的自愈控制方案，确保在重构过程中不会引发新的系统失稳风险。 全书注重理论与工程实践的紧密结合，配有大量实际案例分析和仿真验证结果，旨在为推动下一代智能电网继电保护与控制技术的应用和发展提供坚实的理论基础和实践指导。
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