變電站綜合自動(dòng)化系統是利用先進(jìn)的計算機技術(shù)、現代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信息處理技術(shù)等實(shí)現對變電站二次設備(包括繼電保護、控制、測量、信號、故障錄波、自動(dòng)裝置及遠動(dòng)裝置等)的功能進(jìn)行重新組合、優(yōu)化設計，對變電站全部設備的運行情況執行監視、測量、控制和協(xié)調的一種綜合性的自動(dòng)化系統。通過(guò)變電站綜合自動(dòng)化系統內各設備問(wèn)相互交換信．息，數據共享，完成變電站運行監視和控制任務(wù)。各級調度中心要求更多的信息，以便及時(shí)掌握電網(wǎng)及變電站的運行情況，提高變電站的可控性，進(jìn)而要求更多地采用遠方集中控制、操作、反事故措施等，即采用無(wú)人值班的管理模式，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減少人為誤操作的可能，提高運行的可靠性。變電站綜合自動(dòng)化是提高變電站安全穩定運行水平、降低運行維護成本、提高經(jīng)濟效益、向用戶(hù)提供高質(zhì)量電能的一項重要技術(shù)措施。

變電站自動(dòng)化技術(shù)經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展已經(jīng)達到一定的水平，在我國城鄉電網(wǎng)改造與建設中不僅中低壓變電站采用了自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現無(wú)人值班，更新改造后的變電站，其運行方式是越來(lái)越依賴(lài)于自動(dòng)化裝置的實(shí)用性、成熟性。 在變電站綜合自動(dòng)化數字化的領(lǐng)域中，隨著(zhù)智能開(kāi)關(guān)、光電式電流電壓互感器、一次運行在線(xiàn)狀態(tài)的檢測、變電站運行操作仿真技術(shù)的日趨成熟、 計算機高速網(wǎng)絡(luò )在實(shí)時(shí)系統中的開(kāi)發(fā)應用，特別是機電一體化設備的普及，都將極大地提高變電站建設的現代化水平。

 傳統電站向自動(dòng)化數字化的發(fā)展問(wèn)題

變電站綜合自動(dòng)化系統是利用先進(jìn)的計算機技術(shù)、現代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信號處理技術(shù)，實(shí)現對變電站主要設備和輸配送電線(xiàn)路的全程自動(dòng)監視、測量、控制、保護以及調度通信，達到提高變電站安全可靠的穩定運行水平， 降低運行維護成本，提高經(jīng)濟效益，保證電網(wǎng)安全運行的一項新技術(shù)。 由于對一、二次設備信息進(jìn)行綜合利用，自動(dòng)化數字化系統取代了傳統變電站的二次系統。 傳統的變電站是遠遠不能滿(mǎn)足現代化電力系統的管理運行模式，有著(zhù)共同值得注意的問(wèn)題。

有關(guān)事故信號的問(wèn)題

常規控制方式的變電站， 運行中發(fā)生故障時(shí)，變電站將產(chǎn)生事故報警音響，并經(jīng)過(guò)運行設備向調度自動(dòng)化系統發(fā)出事故報警信號，從而啟動(dòng)事故相應的處理軟件(推出事故畫(huà)面，起動(dòng)報警音響)。 由此可見(jiàn)變電站事故信號是一個(gè)非常重要的信號，是中斷其它工作狀態(tài)轉化事故處理的主要標志性信號。

 GPS 對時(shí)的問(wèn)題

隨著(zhù)變電站綜合自動(dòng)化系統水平的提高，電力系統統一時(shí)鐘的要求也是愈加迫切。 有了統一的時(shí)鐘，既可實(shí)現整個(gè)綜合自動(dòng)化數字化變電站各系統在 GPS時(shí)間基準下的正常運行、 監控和事故后的故障分析，也可以通過(guò)各開(kāi)關(guān)動(dòng)作的先后順序來(lái)分析判斷事故的原因及發(fā)生過(guò)程。 統一時(shí)鐘是保證電力系統安全運行的重要保證措施。

監控程序、穩定可靠運行的問(wèn)題

變電站綜合自動(dòng)化系統安全運行是靠對著(zhù)顯示器進(jìn)行變電站的全方位監視和操作的。 所以做到監視系統長(cháng)時(shí)間的穩定、無(wú)故障運行，對提高變電站的管理水平也是件舉足輕重的話(huà)題。

綜上所述， 采集變電站設備本身的監視信息，各斷路器、變壓器、避雷器等的絕緣和工作狀態(tài);采集繼電保護和事故錄波器等裝置完成的各種故障前后的瞬態(tài)電氣量和狀態(tài)量的記錄數據，讓變電站綜合自動(dòng)化數字化實(shí)現。

(1)隨時(shí)在線(xiàn)監視電網(wǎng)運行參數和設備運行狀態(tài)，進(jìn)行自檢，自診斷設備本身的異常運行。 發(fā)現變電站設備異常變化或裝置內部異常時(shí)，立即自動(dòng)報警并閉鎖相應的出口，以防止事故擴大。

(2)出現故障時(shí)快速采樣，判斷決策，迅速隔離和消除事故，將故障限制在最小范圍。

(3)完成變電站運行參數。 在線(xiàn)計算、存儲統計、分析報表和上傳。 保證自動(dòng)和遙控調整電能質(zhì)量。

變電站綜合自動(dòng)化、數字化系統的結構和技術(shù)特點(diǎn)

 集中式結構

集中式的變電站綜合自動(dòng)化系統結構按信息類(lèi)型劃分功能。 采用這類(lèi)結構的系統其功能模塊與硬件無(wú)關(guān)，各功能模塊的連接通過(guò)模塊化軟件實(shí)現，信息是集中采集、處理和運算的。 受計算機硬件水平的限制，該結構在早期自動(dòng)化系統中應用較多，圖 1 是一種較典型的集中式結構[1]。 此類(lèi)結構對監控主機的性能要求較高，且系統處理能力有限，開(kāi)發(fā)手段少，系統在開(kāi)放性、擴展性和可維護性等方面較差，抗干擾能力不強。

分布式結構

分布式結構則按功能設計，如按保護和監控等功能劃分單元，分布實(shí)施。 其結構采用主從 CPU 協(xié)同工作方式， 各功能模塊如智能電子設備 (IntelligentElectronic Device，IED) 之間采用網(wǎng)絡(luò )技術(shù)或串行方式實(shí)現數據通信。 分布式結構有助于系統擴展和維護，可靠性好，局部故障不影響系統其它模塊正常運行。 安裝方式有集中組屏和分層組屏兩種方式，較適合于中低壓變電站。 系統結構如圖 2 所示。

 分散(層)分布式結構

分散(層)分布式結構采用“面向對象”設計。 所謂面向對象，就是面向電氣一次回路設備或電氣間隔設備，間隔層中數據、采集、控制單元(I/O 單元)和保護單元就地分散安裝在開(kāi)關(guān)柜上或其他一次設備附近，相互間通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò )相連，與監控主機通信。 目前，此種系統結構在自動(dòng)化系統中較為流行， 主要原因是：

(1)現在的 IED 設備大多是按面向對象設計的，如專(zhuān)門(mén)的線(xiàn)路保護單元、主變保護單元、小電流接地選線(xiàn)單元等， 雖然有將所有保護功能綜合為一體的趨勢，但具體在保護安裝接線(xiàn)中仍是面向對象的;(2)利用了現場(chǎng)總線(xiàn)的技術(shù)優(yōu)勢，省去了大量二次接線(xiàn)，控制設備之間僅通過(guò)雙絞線(xiàn)或光纖連接，設計規范，設備布置整齊，調整擴建也很簡(jiǎn)單，成本低，運行維護方便;(3)系統裝置及網(wǎng)絡(luò )魯棒性強，不依賴(lài)于通信網(wǎng)和主機，主機或 1 臺 IED 設備損壞并不影響其它設備的正常工作，運行可靠性有保證。 系統結構如圖 3 所示。

系統結構的特點(diǎn)是功能分散， 管理集中。 分散(層)分布有兩層含義：其一，對于中低壓電壓等級，無(wú)論是 I/O 單元還是保護單元皆可安裝在相應間隔的開(kāi)關(guān)盤(pán)柜上， 形成地理上的分散分布; 其二， 對于110kV 及以上的電壓等級，即使無(wú)法把間隔單元裝在相應的開(kāi)關(guān)柜上，也應集中組屏，在屏柜上明確區分相應間隔對應的單元，在物理結構上相對獨立，以方便各間隔單元相應的操作和維護。

上述三類(lèi)變電站綜合自動(dòng)化系統結構的共同缺點(diǎn)是：由于電力通信規約的不兼容，不同接口需要進(jìn)行通信規約轉換，因而在通用性、開(kāi)放性等方面的性能較弱，使用場(chǎng)合受到較大限制。

 綜合自動(dòng)化數字化系統的網(wǎng)絡(luò )選型

網(wǎng)絡(luò )系統是綜合自動(dòng)化數字化系統的命脈，它的可靠性與信息傳輸的快速性決定了系統的可用性。常規變電站自動(dòng)化系統中單套保護裝置的信息采集與保護算法的運行一般是同一個(gè) CPU 控制下進(jìn)行的，使得同步采樣。A/D 轉換、運算、輸出控制命令整個(gè)流程簡(jiǎn)單。 而全數字化的系統中，信息的采樣、保護算法與控制命令的形式是由網(wǎng)絡(luò )上多個(gè) CPU 共同完成的。 如何控制好采樣的同步和保護命令的快速輸出是一個(gè)復雜的問(wèn)題， 其最基本的條件是網(wǎng)絡(luò )的適應性。關(guān)鍵技術(shù)是網(wǎng)絡(luò )通信速度的提高和合適的通信協(xié)議制定。 如果采用通常的現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)是不可能勝任數字化變電站的技術(shù)要求。 建議數字化變電站自動(dòng)化系統兩級網(wǎng)絡(luò )全部采用 100MHz 以太網(wǎng)技術(shù)。綜合自動(dòng)化數字化變電站的投入使用，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，又減少了不少的人為誤操作的可能。 更新改造常規變電站采用自動(dòng)化技術(shù)是計算機通信技術(shù)應用的方向，但也存在一些不足，具體是：

(1)變電站綜合自動(dòng)化數字化的技術(shù)維修問(wèn)題及運行和檢修的管理體制。

(2)抗干擾的問(wèn)題。 這是個(gè)不能小看的非常重要，然而卻常常被忽視的問(wèn)題。

(3)試驗設備、測試方法、檢驗標準，特別是電磁干擾與兼容。

以上僅對變電站綜合自動(dòng)化系統結構以及運行模式等的膚淺認識。 如今電力系統中正加速普及的配電網(wǎng)絡(luò )自動(dòng)化、數字化，變電站實(shí)施自動(dòng)化也將是發(fā)展的必然。 運行情況表明，變電站實(shí)現自動(dòng)化、數字化管理可大大提高電網(wǎng)的自動(dòng)化運行水平、安全性和可靠性。