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【摘 要】随着科学技术的不断发展，电力系统已进入了计算机控制时代，变电站综合自动化系统取代传统的变电站二次系统，已成为当前电力系统发展的趋势。本文笔者对变电站自动化系统定义进行了阐述，并对其体系结构及主要功能进行了研究分析，最后对变电站综合自动化系统的发展趋势进行了展望。
【关键词】变电站；综合自动化；体系结构
前言
变电站综合自动化是一项提高变电站安全、可靠稳定运行水平，降低运行维护成本，向用户提供高质量电能服务的一项措施。随着自动化技术、通信技术、计算机和网络技术等高科技的飞速发展，一方面综合自动化系统取代或更新传统的变电站二次系统，已经成为必然趋势。另一方面，保护本身也需要自检查、故障录波、事件记录、运行监视和控制管理等更强健的功能。因此，以计算机控制、通信技术为基础的变电站综合自动化系统取代传统的变电站二次设备已成为必然的趋势。目前，基于以太网技术的分层分布式变电站综合自动化系统得到了广泛的应用。
1、变电站自动化系统的定义
变电站自动化是将变电站的二次设备(包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等)经过功能的组合和优化设计。利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术。实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的门动测量、监控和微机保护以及与调度控制中心通信等综合性的自动化功能。
2、变电站自动化系统的体系结构
变电站综合自动化系统的发展过程与集成电路技术、微计算机技术、通讯技术和网络技术密切相关。随着高科技的不断发展，综合自动化系统的体系得到了不断完善，功能和性能也不断提高。从发展过程来看，变电站综合自动化系统的结构模式主要有集中式、集中分布式和分散分布式三种。
2.1 集中式结构
集中式一般采用功能较强的计算机并扩展其I／O接口，集中采集变电站的模拟量和数量等信息，集中进行计算和处理，分别完成微机监控、微机保护和自动控制等功能。集中式结构也并非指只由一台计算机完成保护、监控等全部功能。多数集中式结构的微机保护、微机监控和与调度等通信的功能也是由不同的微型计算机完成的， 只是每台微型计算机承担的任务多些。
2．2 分布式结构
分布式结构最大的特点是将变电站自动化系统交由主CPU和从CPU多台计算机来完成。采用主从CPU系统的工作方式，各功能模块采用串行方式实现数据通信，提高了处理并行多发事件的能力，较好地解决了CPU运算处理的瓶颈问题。分布式结构方便系统扩展和维护，局部故障不影响其他模块正常运行。该模式在安装上可以形成集中组屏或分层组屏两种系统组态结构，较多地使用于中、低压变电站。
2．3 分散分布式结构
分布分散式结构采用“面向对象”设计。所谓面向对象，就是面向电气一次回路设备或电气间隔设备。间隔层中数据、采集、控制单元（I/O单元）和保护单元就地分散安装在开关柜上或其它一次设备附近，相互间通过通信网络相连，与监控主机通信。目前，此种系统结构在变电站综合自动化系统中较为流行。目前我局新建或改造的综自站都是按间隔配置、面向对象，基于以太网的组网方式，是新一代集保护、测控功能于一体的新型变电站综合自动化系统，该系统从整体上，分为三层：站控层、网络层、间隔层。
这种系统代表了现代变电站自动化技术发展的趋势，大幅度地减少了连接电缆，减少了电缆传送信息的电磁干扰，且具有很高的可靠性，比较好的实现了部分故障不相互影响，方便维护和扩展，大量现场工作可一次性地在设备制造厂家完成。
3、变电站综合自动化系统实现的功能研究
3．1 微机保护
我们通常所说的微机保护是指对站内所有的电器设备进行保护，包括线路保护、变压器保护、母线保护、电容器保护及备自投、低频减载等安全自动装置。各类保护实现故障记录、存储多套定值并与监控系统通信。
3．2 数据采集及处理功能
（1）状态量采集。状态量包括：断路器状态，隔离开关状态，变压器分接头信号及变电站一次设备告警信号、事故跳闸信号、预告信号等。目前这些信号大部分采用光电隔离方式输入系统，也可通过通信方式获得。
（2）模拟量采集。常规变电站采集的典型模拟量包括：各段母线电压，线路电压，电流和功率值，馈线电流，电压和有功、无功功率值，频率，相位等。
（3）脉冲量。脉冲量主要是脉冲电度表的输出脉冲，也采用光电隔离方式与系统连接，内部用计数器统计脉冲个数，实现电能测量。
3．3 事件记录和故障录波测距
事件记录应包含保护动作序列记录，开关跳合记录。变电站故障录波可根据需要采用两种方式实现，一是集中式配置专用故障录波器，并能与监控系统通信。另一种是分散型，即由微机保护装置兼作记录及测距计算，再将数字化的波形及测距结果送监控系统，由监控系统存储和分析。
3．4 控制和操作功能
操作人员可通过后台机屏幕对断路器、隔离开关、变压器分接头、电容器组投切进行远方操作，以防止系统故障时无法操作被控设备，在系统设计时应保留人工直接跳合闸手段。操作闭锁应具有以下内容：电脑五防及闭锁系统；根据实时状态信息，自动实现断路器、刀闸的操作闭锁功能；操作出口应具有同时操作闭锁功能；操作出口应具有跳合闭锁功能。
3．5 电压和无功的就地控制
无功和电压控制一般采用调整变压器分接头，投切电容器组，电抗器组，同步调相机等方式实现。操作方式可手动可自动，人工操作可就地控制或远方控制。无功控制可由专门的无功控制设备实现，也可由监控系统根据保护装置测量的电压、无功和变压器抽头信号通过专用软件实现。
3．6 数据处理和记录
历史数据的行程和存储是数据处理的主要内容，它包括上一级调度中心，变电管理和保护专业要求的数据，主要有：（1）断路器动作次数。（2）断路器切除故障时截断容量和跳闸操作次数的累计数。（3）输电线路的有功、无功，母线电压定时记录的最大、最小值及其时间每天的峰谷值及其时间。（4）独立负荷有功、无功，每天的峰谷值及其时间。（5）控制操作及修改整定值的记录，根据需要，该功能可在变电站当地全部实现，也可在运动操作中心或调度中心实现。
3．7 系统的自诊断功能
系统内各插件应具有自诊断功能，并把数据送往后台机和远方调度中心。对装置本身实时自检功能，方便维护与维修，可对其各部分采用查询标准输入检测等方法实时检查，能快速发现装置内部的故障及缺陷，并给出提示，指出故障位置。
3．8 与远方控制中心的通信
本功能在常规运动“四遥”的基础上增加了远方修改整定护定值、故障录波与测距信号的远传等，其信息量远大于传统的远动系统。根据现场的要求，系统应具有通信通道的备用及切换功能，保证通信的可靠性，同时应具备同多个调度中心不同方式的通信接口，且各通信口及MODEM 应相互独立。保护盒故障录波信息可采用独立的通信与调度中心连接，通信规约应适应调度中心的要求，符合国际及IEC 标准。
4、变电站综合自动化的发展趋势
（1）人机操作统一化、运行操作无线化
无人无建筑小室的变电站，变电运行人员如果在就地查看设备和控制操作，将通过一个手持式可视无线终端，边监视一次设备边进行操作控制，所有相关的量化数据将显示在可视无线终端上。
（2）保护监控一体化
这种方式的好处是功能按一次单元集中化，利于稳定地进行信息采集以及对设备状态进行控制，极大地提高了性能效率比。其目前的缺点也是显而易见的：此种装置的运行可靠性要求极高，否则任何形式的检修维护都将迫使一次设备停役。可靠性、稳定性要求高，这也是目前110 千伏及以上电压等级还采用保护和监控分离设置的原因之一。随着技术的发展，冗余性、在线维护性设计的出现，将使保护监控一体化成为必然。
（3） 数据采集和一次设备一体化
除了常规的电流电压、有功无功、开关状态等信息采集外，对一些设备的在线状态检测量化值，如主变的油位、开关的气体压力等等，都将紧密结合一次设备的传感器，直接采集到监控系统的实时数据库中。高技术的智能化开关、光电式电流电压互感器的应用，必将给数据采集控制系统带来全新的模式。
结束语
变电站综合自动化是一个系统工程，要实现全部数字化变电站自动化的功能，还有许多技术问题需要攻关解决。因此，希望各位同仁能把自己工作中的经验拿出来共同分享，以完善我们的综合自动化技术。只有不断地发展完善综自系统，充分发挥其作用，才能保证电网安全、经济运行，才能更好为电网运行服务。
参考文献
[1]谢 斌.变电站综合自动化系统的应用[J]．电工技术，2010
[2]林国栋，陆志气.浅谈变电站综合自动化系统[J].中小企业管理与科技，2009
[3]杨羽华.浅谈变电站综合自动化系统[J].广西电业，2009
[4]王永生. 浅谈变电站综合自动化系统[J]. 中国民航大学学报, 2007
【关键词】变电站；综合自动化；体系结构
前言
变电站综合自动化是一项提高变电站安全、可靠稳定运行水平，降低运行维护成本，向用户提供高质量电能服务的一项措施。随着自动化技术、通信技术、计算机和网络技术等高科技的飞速发展，一方面综合自动化系统取代或更新传统的变电站二次系统，已经成为必然趋势。另一方面，保护本身也需要自检查、故障录波、事件记录、运行监视和控制管理等更强健的功能。因此，以计算机控制、通信技术为基础的变电站综合自动化系统取代传统的变电站二次设备已成为必然的趋势。目前，基于以太网技术的分层分布式变电站综合自动化系统得到了广泛的应用。
1、变电站自动化系统的定义
变电站自动化是将变电站的二次设备(包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等)经过功能的组合和优化设计。利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术。实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的门动测量、监控和微机保护以及与调度控制中心通信等综合性的自动化功能。
2、变电站自动化系统的体系结构
变电站综合自动化系统的发展过程与集成电路技术、微计算机技术、通讯技术和网络技术密切相关。随着高科技的不断发展，综合自动化系统的体系得到了不断完善，功能和性能也不断提高。从发展过程来看，变电站综合自动化系统的结构模式主要有集中式、集中分布式和分散分布式三种。
2.1 集中式结构
集中式一般采用功能较强的计算机并扩展其I／O接口，集中采集变电站的模拟量和数量等信息，集中进行计算和处理，分别完成微机监控、微机保护和自动控制等功能。集中式结构也并非指只由一台计算机完成保护、监控等全部功能。多数集中式结构的微机保护、微机监控和与调度等通信的功能也是由不同的微型计算机完成的， 只是每台微型计算机承担的任务多些。
2．2 分布式结构
分布式结构最大的特点是将变电站自动化系统交由主CPU和从CPU多台计算机来完成。采用主从CPU系统的工作方式，各功能模块采用串行方式实现数据通信，提高了处理并行多发事件的能力，较好地解决了CPU运算处理的瓶颈问题。分布式结构方便系统扩展和维护，局部故障不影响其他模块正常运行。该模式在安装上可以形成集中组屏或分层组屏两种系统组态结构，较多地使用于中、低压变电站。
2．3 分散分布式结构
分布分散式结构采用“面向对象”设计。所谓面向对象，就是面向电气一次回路设备或电气间隔设备。间隔层中数据、采集、控制单元（I/O单元）和保护单元就地分散安装在开关柜上或其它一次设备附近，相互间通过通信网络相连，与监控主机通信。目前，此种系统结构在变电站综合自动化系统中较为流行。目前我局新建或改造的综自站都是按间隔配置、面向对象，基于以太网的组网方式，是新一代集保护、测控功能于一体的新型变电站综合自动化系统，该系统从整体上，分为三层：站控层、网络层、间隔层。
这种系统代表了现代变电站自动化技术发展的趋势，大幅度地减少了连接电缆，减少了电缆传送信息的电磁干扰，且具有很高的可靠性，比较好的实现了部分故障不相互影响，方便维护和扩展，大量现场工作可一次性地在设备制造厂家完成。
3、变电站综合自动化系统实现的功能研究
3．1 微机保护
我们通常所说的微机保护是指对站内所有的电器设备进行保护，包括线路保护、变压器保护、母线保护、电容器保护及备自投、低频减载等安全自动装置。各类保护实现故障记录、存储多套定值并与监控系统通信。
3．2 数据采集及处理功能
（1）状态量采集。状态量包括：断路器状态，隔离开关状态，变压器分接头信号及变电站一次设备告警信号、事故跳闸信号、预告信号等。目前这些信号大部分采用光电隔离方式输入系统，也可通过通信方式获得。
（2）模拟量采集。常规变电站采集的典型模拟量包括：各段母线电压，线路电压，电流和功率值，馈线电流，电压和有功、无功功率值，频率，相位等。
（3）脉冲量。脉冲量主要是脉冲电度表的输出脉冲，也采用光电隔离方式与系统连接，内部用计数器统计脉冲个数，实现电能测量。
3．3 事件记录和故障录波测距
事件记录应包含保护动作序列记录，开关跳合记录。变电站故障录波可根据需要采用两种方式实现，一是集中式配置专用故障录波器，并能与监控系统通信。另一种是分散型，即由微机保护装置兼作记录及测距计算，再将数字化的波形及测距结果送监控系统，由监控系统存储和分析。
3．4 控制和操作功能
操作人员可通过后台机屏幕对断路器、隔离开关、变压器分接头、电容器组投切进行远方操作，以防止系统故障时无法操作被控设备，在系统设计时应保留人工直接跳合闸手段。操作闭锁应具有以下内容：电脑五防及闭锁系统；根据实时状态信息，自动实现断路器、刀闸的操作闭锁功能；操作出口应具有同时操作闭锁功能；操作出口应具有跳合闭锁功能。
3．5 电压和无功的就地控制
无功和电压控制一般采用调整变压器分接头，投切电容器组，电抗器组，同步调相机等方式实现。操作方式可手动可自动，人工操作可就地控制或远方控制。无功控制可由专门的无功控制设备实现，也可由监控系统根据保护装置测量的电压、无功和变压器抽头信号通过专用软件实现。
3．6 数据处理和记录
历史数据的行程和存储是数据处理的主要内容，它包括上一级调度中心，变电管理和保护专业要求的数据，主要有：（1）断路器动作次数。（2）断路器切除故障时截断容量和跳闸操作次数的累计数。（3）输电线路的有功、无功，母线电压定时记录的最大、最小值及其时间每天的峰谷值及其时间。（4）独立负荷有功、无功，每天的峰谷值及其时间。（5）控制操作及修改整定值的记录，根据需要，该功能可在变电站当地全部实现，也可在运动操作中心或调度中心实现。
3．7 系统的自诊断功能
系统内各插件应具有自诊断功能，并把数据送往后台机和远方调度中心。对装置本身实时自检功能，方便维护与维修，可对其各部分采用查询标准输入检测等方法实时检查，能快速发现装置内部的故障及缺陷，并给出提示，指出故障位置。
3．8 与远方控制中心的通信
本功能在常规运动“四遥”的基础上增加了远方修改整定护定值、故障录波与测距信号的远传等，其信息量远大于传统的远动系统。根据现场的要求，系统应具有通信通道的备用及切换功能，保证通信的可靠性，同时应具备同多个调度中心不同方式的通信接口，且各通信口及MODEM 应相互独立。保护盒故障录波信息可采用独立的通信与调度中心连接，通信规约应适应调度中心的要求，符合国际及IEC 标准。
4、变电站综合自动化的发展趋势
（1）人机操作统一化、运行操作无线化
无人无建筑小室的变电站，变电运行人员如果在就地查看设备和控制操作，将通过一个手持式可视无线终端，边监视一次设备边进行操作控制，所有相关的量化数据将显示在可视无线终端上。
（2）保护监控一体化
这种方式的好处是功能按一次单元集中化，利于稳定地进行信息采集以及对设备状态进行控制，极大地提高了性能效率比。其目前的缺点也是显而易见的：此种装置的运行可靠性要求极高，否则任何形式的检修维护都将迫使一次设备停役。可靠性、稳定性要求高，这也是目前110 千伏及以上电压等级还采用保护和监控分离设置的原因之一。随着技术的发展，冗余性、在线维护性设计的出现，将使保护监控一体化成为必然。
（3） 数据采集和一次设备一体化
除了常规的电流电压、有功无功、开关状态等信息采集外，对一些设备的在线状态检测量化值，如主变的油位、开关的气体压力等等，都将紧密结合一次设备的传感器，直接采集到监控系统的实时数据库中。高技术的智能化开关、光电式电流电压互感器的应用，必将给数据采集控制系统带来全新的模式。
结束语
变电站综合自动化是一个系统工程，要实现全部数字化变电站自动化的功能，还有许多技术问题需要攻关解决。因此，希望各位同仁能把自己工作中的经验拿出来共同分享，以完善我们的综合自动化技术。只有不断地发展完善综自系统，充分发挥其作用，才能保证电网安全、经济运行，才能更好为电网运行服务。
参考文献
[1]谢 斌.变电站综合自动化系统的应用[J]．电工技术，2010
[2]林国栋，陆志气.浅谈变电站综合自动化系统[J].中小企业管理与科技，2009
[3]杨羽华.浅谈变电站综合自动化系统[J].广西电业，2009
[4]王永生. 浅谈变电站综合自动化系统[J]. 中国民航大学学报, 2007