1 前 言

　　变电站自动化技术经过十多年的发展已经达到一定的水平，在我国城乡电网改造与建设中不仅中低压变电站采用了自动化技术实现无人值班，更新改造后的变电站，其运行方式是越来越依赖于自动化装置的实用性、成熟性。 在变电站综合自动化数字化的领域中，随着智能开关、光电式电流电压互感器、一次运行在线状态的检测、变电站运行操作仿真技术的日趋成熟、 计算机高速网络在实时系统中的开发应用，特别是机电一体化设备的普及，都将极大地提高变电站建设的现代化水平。

　　2 传统电站向自动化数字化的发展问题

　　变电站综合自动化数字化系统是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，实现对变电站主要设备和输配送电线路的全程自动监视、测量、控制、保护以及调度通信，达到提高变电站安全可靠的稳定运行水平， 降低运行维护成本，提高经济效益，保证电网安全运行的一项新技术。 由于对一、二次设备信息进行综合利用，自动化数字化系统取代了传统变电站的二次系统。 传统的变电站是远远不能满足现代化电力系统的管理运行模式，有着共同值得注意的问题。

　　2.1 有关事故信号的问题

　　常规控制方式的变电站， 运行中发生故障时，变电站将产生事故报警音响，并经过运行设备向调度自动化系统发出事故报警信号，从而启动事故相应的处理软件(推出事故画面，起动报警音响)。 由此可见变电站事故信号是一个非常重要的信号，是中断其它工作状态转化事故处理的主要标志性信号。

　　2.2 GPS 对时的问题

　　随着变电站自动化数字化水平的提高，电力系统统一时钟的要求也是愈加迫切。 有了统一的时钟，既可实现整个综合自动化数字化变电站各系统在 GPS时间基准下的正常运行、 监控和事故后的故障分析，也可以通过各开关动作的先后顺序来分析判断事故的原因及发生过程。 统一时钟是保证电力系统安全运行的重要保证措施。

　　2.3 监控程序、稳定可靠运行的问题

　　变电站综合自动化数字化安全运行是靠对着显示器进行变电站的全方位监视和操作的。 所以做到监视系统长时间的稳定、无故障运行，对提高变电站的管理水平也是件举足轻重的话题。

　　综上所述， 采集变电站设备本身的监视信息，各断路器、变压器、避雷器等的绝缘和工作状态;采集继电保护和事故录波器等装置完成的各种故障前后的瞬态电气量和状态量的记录数据，让变电站综合自动化数字化实现。

　　(1)随时在线监视电网运行参数和设备运行状态，进行自检，自诊断设备本身的异常运行。 发现变电站设备异常变化或装置内部异常时，立即自动报警并闭锁相应的出口，以防止事故扩大。

　　(2)出现故障时快速采样，判断决策，迅速隔离和消除事故，将故障限制在最小范围。

　　(3)完成变电站运行参数。 在线计算、存储统计、分析报表和上传。 保证自动和遥控调整电能质量。

　　3 变电站综合自动化、数字化系统的结构和技术特点

　　3.1 集中式结构

　　集中式的变电站综合自动化系统结构按信息类型划分功能。 采用这类结构的系统其功能模块与硬件无关，各功能模块的连接通过模块化软件实现，信息是集中采集、处理和运算的。 受计算机硬件水平的限制，该结构在早期自动化系统中应用较多，图 1 是一种较典型的集中式结构[1]。 此类结构对监控主机的性能要求较高，且系统处理能力有限，开发手段少，系统在开放性、扩展性和可维护性等方面较差，抗干扰能力不强。

　　3.2 分布式结构

　　分布式结构则按功能设计，如按保护和监控等功能划分单元，分布实施。 其结构采用主从 CPU 协同工作方式， 各功能模块如智能电子设备 (IntelligentElectroNIc Device，IED) 之间采用网络技术或串行方式实现数据通信。 分布式结构有助于系统扩展和维护，可靠性好，局部故障不影响系统其它模块正常运行。 安装方式有集中组屏和分层组屏两种方式，较适合于中低压变电站。 

　　3.3 分散(层)分布式结构

　　分散(层)分布式结构采用“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他一次设备附近，相互间通过通信网络相连，与监控主机通信。 目前，此种系统结构在自动化系统中较为流行， 主要原因是：

　　(1)现在的 IED 设备大多是按面向对象设计的，如专门的线路保护单元、主变保护单元、小电流接地选线单元等， 虽然有将所有保护功能综合为一体的趋势，但具体在保护安装接线中仍是面向对象的;(2)利用了现场总线的技术优势，省去了大量二次接线，控制设备之间仅通过双绞线或光纤连接，设计规范，设备布置整齐，调整扩建也很简单，成本低，运行维护方便;(3)系统装置及网络鲁棒性强，不依赖于通信网和主机，主机或 1 台 IED 设备损坏并不影响其它设备的正常工作，运行可靠性有保证。 

      系统结构的特点是功能分散， 管理集中。 分散(层)分布有两层含义：其一，对于中低压电压等级，无论是 I/O 单元还是保护单元皆可安装在相应间隔的开关盘柜上， 形成地理上的分散分布; 其二， 对于110kV 及以上的电压等级，即使无法把间隔单元装在相应的开关柜上，也应集中组屏，在屏柜上明确区分相应间隔对应的单元，在物理结构上相对独立，以方便各间隔单元相应的操作和维护。

　　上述三类变电站综合自动化系统结构的共同缺点是：由于电力通信规约的不兼容，不同接口需要进行通信规约转换，因而在通用性、开放性等方面的性能较弱，使用场合受到较大限制。

　　4 综合自动化数字化系统的网络选型

　　网络系统是综合自动化数字化系统的命脉，它的可靠性与信息传输的快速性决定了系统的可用性。常规变电站自动化系统中单套保护装置的信息采集与保护算法的运行一般是同一个 CPU 控制下进行的，使得同步采样。A/D 转换、运算、输出控制命令整个流程简单。 而全数字化的系统中，信息的采样、保护算法与控制命令的形式是由网络上多个 CPU 共同完成的。 如何控制好采样的同步和保护命令的快速输出是一个复杂的问题， 其最基本的条件是网络的适应性。关键技术是网络通信速度的提高和合适的通信协议制定。 如果采用通常的现场总线技术是不可能胜任数字化变电站的技术要求。 建议数字化变电站自动化系统两级网络全部采用 100MHz 以太网技术。综合自动化数字化变电站的投入使用，提高了劳动生产率，又减少了不少的人为误操作的可能。 更新改造常规变电站采用自动化技术是计算机通信技术应用的方向，但也存在一些不足，具体是：

　　(1)变电站综合自动化数字化的技术维修问题及运行和检修的管理体制。

　　(2)抗干扰的问题。 这是个不能小看的非常重要，然而却常常被忽视的问题。

　　(3)试验设备、测试方法、检验标准，特别是电磁干扰与兼容。

　　5 结束语

　　以上仅对变电站综合自动化数字化结构以及运行模式等的肤浅认识。 如今电力系统中正加速普及的配电网络自动化、数字化，变电站实施自动化也将是发展的必然。 运行情况表明，变电站实现自动化、数字化管理可大大提高电网的自动化运行水平、安全性和可靠性。