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【摘要】融站内当地监控功能、SCADA信号采集、远动功能以及数字保护信息为统一整体的综合自动化系统已成为变电站自动化技术的发展方向。从信号采集方式、控制命令执行方式、数字通信方式等方面提出了全分散式变电站自动化系统应重点关注的技术关键，探讨了未来变电站自动化新技术的动向。
【关键词】 变电站 综合自动化 控制 发展
变电站是输配电系统中的重要环节。随着电压等级和电网复杂程度的提高、供电半径和输配电容量的加大，采用传统的变电站一次和二次设备已越来越难以同时满足“降低变电站造价，提高变电站的安全和经济运行水平，这两方面的要求。为此，变电站自动化自20世纪90年代以来一直是我国电力行业中的热点之一。随着微机技术的应用与发展，变电站的各种智能化设备(测控单元、保护单元、自动装置)逐步智能化、小型化，这些设备简称为智能化电子装置IED，每个IED承担局部自动化功能，并按分布控制的原理由网络联成一个整体，称为变电站综合自动化系统。变电站综合自动化系统已成为当代变电站设计应用中的热门课题和发展的必然趋势。20世纪90年代中期，伴着计算机、网络和通信技术的飞速发展，结合变电站的实际情况，各类分散式变电站自动化系统纷纷研制成功并投入运行。分散式系统的特点是各现场输入输出单元部件分别安装在中低压开关柜或高压一次设备附近，现场单元部件可以是保护和监控功能的二合一装置，用以处理各开关单元的继电保护和监控功能，亦可以是现场的微机保护和监控部件分别保持其独立性。
在变电站自动化技术发展过程中，尤其是全分散式变电站自动化系统，以下技术关键是应该予以重点关注的。
1 系统结构与性能
1.1 信号采集方式
对一个较先进的变电站综合自动化系统而言，其信号采集应该是可以完全分散分布和下放的，因为只有这样才能最大限度地减少二次控制电缆，简化二次回路。特别是在10kV变电站，可将测控部分合并在10kV保护装置内，根据模拟量对采样精度的不同要求，采用专用的电流输入口以接测量用CT。
1.2 控制命令执行方式
控制指令包括远方站控中心(调度中心)和站内人机控制工作站发出的控制信号以及无功一电压、主变分接头控制输出、同期检测输出等。对于完全分布式结构系统，这样的控制指令是通过计算机数字通信直接下达给分散安装的控制单元，由其出口来执行实现这些控制操作。与以往的集中方式相比较而言，完全分布式系统更加简单、直接、明了。
1.3 网络结构与通信
分散分布式结构。各间隔层与站级层所有控制指令、数据传送、信息交换等都是通过计算机数字通信实现的。这就对承担数字通信的物理介质的可靠性、实时性提出了非常高的要求。
因此在变电站自动化向分散式系统发展时，采用计算机网络的优点来替代传统串口通信成为一种趋向。计算机网络内计算机之间是相互独立和平等的，国内推出的系统采用较多的是现场总线型通信方式。现场总线网是一种多点共享的广播通信信道网，较点对点通信信道网(星形网)为优，各接点连在一条总线上(亦可采用冗余总线)，不象星形网二接点间通信需通过中心接点。当然总线型网要有控制机构解决两个以上接点同时发送信息的冲突。现场总线网还可以设置传输优先级，安排信息传输的先后，这与变电站各类信息有不同传输响应时间的要求是相适应的。对于分散式系统，变电站控制室内后台计算机和现场单元之间的站内通道，必须考虑电磁的影响，目前光纤通信已经得到较为广泛的采用。
2 变电站自动化技术发展趋势
变电站自动化系统国内外均是向全分散式系统发展，并与计算机技术、网络技术和通信新技术紧密相连，变电站自动化新技术动向主要表现在以下方面。
2.1 系统结构
目前的变电站自动化系统中，面向对象技术已成为一个十分流行的趋势，即不单纯考虑某一个量，而是为某一设备配备完备的保护和监控功能装置，以完成特定的功能，从而保证系统的分布式开放性。从技术的发展趋势看，将来的测控设备还将和一次设备完全融合，实现所谓的智能一次设备，每个对象均会有保护、监控、计费、操作、闭锁等一系列功能及信息库，面向自动化的仅是一对通信双绞线，该双绞线以网络方式与计算机相连。原先的自动化系统基本只能集中配屏，由于面向对象设计思想的深入以及一次设备的整体化设计，系统结构将由集中式向部分分散式或全分散式发展，变电站内不再有规模庞大的测控屏以及大量连接信号源和测控屏之间的铜芯电缆，全部测控装置下放在就地，实现所有功能，而在控制室，取而代之的是一个计算机显示器甚至仅为一台临时监视、操作使用的便携机。
完全分散式的实现依托于如今飞速发展的计算机及网络技术，特别是现场总线技术。这一技术的使用已使得自动化系统的实现简单的多，性能上也大大优于以往的系统。
2.2 通信及规约
典型的变电站综合自动化系统，可分为三个层次。第一层为分布式的综合设备，它们把模拟量、开关量数字化，实现保护功能，上送测量和保护信息，按收控制命令和定值参数，是系统与一次设备的接口：第二层次为站内通信网，它的任务是搜集各综合设备的上传信息，下达控制命令及定值参数等，是信息流动的动脉：第二层次是变电站层的监控及通信系统，它的任务是下与站内通信网相连，使全站数据进入数据库，并根据需要向上送往调度中心及控制中心，实现远方通信功能，同时，通过人机界面、数据处理能力，实现就地监控功能，是系统与运行人员的接口。其中通信层在这里起着举足轻重的作用更使变电站自动化系统发生了根本的变化，这些变化集中表现在以下几个方面。
2.2.1 在测控单元和通信单元之间
首先是引入现场总线技术。现场总线技术不仅具有高速(达1MHz及以上)传输特征，并且具备“多路侦听，自动上送”的功能，解决了多CPU系统的信息传输及突发事件的优先传输问题。变电站自动化己大规模推广并已有大量变电站实现无人值班。作为“枢纽工程”的通信系统，必须采用双网络来提高系统的可靠性。在通信媒介方面，光纤是较为理想的通信媒介，但由于价格及施工方便等方面的因素。双绞线仍将被普遍采用。
2.2.2 在当地计算机和通信单元方面
由于利用变电站自动化来实现无人值班，因此其传递的信息容量将很大(不仅要传递监控、保护的信息，还要传递数字电量、录波及其它安全自动装置的信息)。由于计算机(工作站)及LAN技术已十分成熟，利用LAN技术来传输信息已成为近距离计算机通信的优选方案。从系统整体的可靠性考虑。应配各双通信单元、双以太网、双计算机来实现信息的传输及管理，该方案的通信媒介大多采用双绞线。
2.2.3 与多个控制中心的连结
与控制中心(远方计算机)的连接突出表现在通道和 通信协议上。在通信通道上，有传统的微波、载、波、光纤、卫星等传输链路，这些通道基本上是专线或临时专线。而近年发展起来的网络技术可为其提供一个或多个虚拟通道，尤其是国家电力一般数据网的建立，为这种数据传输方式提供了强有力的手段。
由此可见，变电站自动化的信息传输已逐渐向网络方向发展，并将由局域网互联向广域网互联发展，由此而带来的电力系统信息共享的益处将是巨大的。
2.3 系统性能
早期的变电站自动化系统仅是实现基本“四遥”，功能对基本的变电管理，而将来的变电站自动化系统将赋予一些新的功能。
如今的变电站自动化系统测控技术已基本成熟，并且已使用网络技术将变电站之内的许多智能装置进行互联及实现信息共享。但系统之内的许多资源远没有充分利用(如：用于测控的CPU速率都很高，还远未发挥其作用：共享的资源十分丰富，却仅作一些统计之用)。因此，充分利用资源将是今后努力的方向，如在实时数据的基础上实现电压无功控制、小电流接地判别、防误操作、事故应急处理方案、多台主变的经济运行方案优化、线路同期、设备寿命管理、录波等功能。另外，随着城网、农网配电自动化的开展，变电站自动化亦将辅以一些配电自动化的功能要求。
3 对目前变电站综合自动化系统的几点看法
(1)多数操作管理系统没有把微机监控系统与“五防”，闭锁系统有机地结合在一起，二者分别设置，在实际运行中不能有效地指导电器设备的闭锁操作。因此，把操作管理系统融入微机五防闭锁系统，又能和微机监控系统有机地融为一体，应是变电站综合自动化监控系统的必备功能。
(2)网络结构还有待加强，网络物理介质应首选光纤。
(3)应进一步改善数据接口的开放性和发展图形逻辑编辑功能。
(4)应具备电话访问功能，在任何有电话的地方，均能通过便携式电脑读取站内信息。
(5)向用户提供各种灵活方便的系统维护、开发工具软件。
(6)发展到现阶段的变电站综合自动化技术急需国家技术归口部门出相关的规程、规范、标准，以便产品遵循统一的、开放的数据接口标准。
4 结束语
变电站综合自动化系统正在发展，在城农网建设改造工作中，无论从其技术性、重要性、投资数和任务量都占有相当的地位，市场前景十分广阔，高新技术的应用和现场实际要求的有机结合，将促进变电站综合自动化技术更加完善。
【关键词】 变电站 综合自动化 控制 发展
变电站是输配电系统中的重要环节。随着电压等级和电网复杂程度的提高、供电半径和输配电容量的加大，采用传统的变电站一次和二次设备已越来越难以同时满足“降低变电站造价，提高变电站的安全和经济运行水平，这两方面的要求。为此，变电站自动化自20世纪90年代以来一直是我国电力行业中的热点之一。随着微机技术的应用与发展，变电站的各种智能化设备(测控单元、保护单元、自动装置)逐步智能化、小型化，这些设备简称为智能化电子装置IED，每个IED承担局部自动化功能，并按分布控制的原理由网络联成一个整体，称为变电站综合自动化系统。变电站综合自动化系统已成为当代变电站设计应用中的热门课题和发展的必然趋势。20世纪90年代中期，伴着计算机、网络和通信技术的飞速发展，结合变电站的实际情况，各类分散式变电站自动化系统纷纷研制成功并投入运行。分散式系统的特点是各现场输入输出单元部件分别安装在中低压开关柜或高压一次设备附近，现场单元部件可以是保护和监控功能的二合一装置，用以处理各开关单元的继电保护和监控功能，亦可以是现场的微机保护和监控部件分别保持其独立性。
在变电站自动化技术发展过程中，尤其是全分散式变电站自动化系统，以下技术关键是应该予以重点关注的。
1 系统结构与性能
1.1 信号采集方式
对一个较先进的变电站综合自动化系统而言，其信号采集应该是可以完全分散分布和下放的，因为只有这样才能最大限度地减少二次控制电缆，简化二次回路。特别是在10kV变电站，可将测控部分合并在10kV保护装置内，根据模拟量对采样精度的不同要求，采用专用的电流输入口以接测量用CT。
1.2 控制命令执行方式
控制指令包括远方站控中心(调度中心)和站内人机控制工作站发出的控制信号以及无功一电压、主变分接头控制输出、同期检测输出等。对于完全分布式结构系统，这样的控制指令是通过计算机数字通信直接下达给分散安装的控制单元，由其出口来执行实现这些控制操作。与以往的集中方式相比较而言，完全分布式系统更加简单、直接、明了。
1.3 网络结构与通信
分散分布式结构。各间隔层与站级层所有控制指令、数据传送、信息交换等都是通过计算机数字通信实现的。这就对承担数字通信的物理介质的可靠性、实时性提出了非常高的要求。
因此在变电站自动化向分散式系统发展时，采用计算机网络的优点来替代传统串口通信成为一种趋向。计算机网络内计算机之间是相互独立和平等的，国内推出的系统采用较多的是现场总线型通信方式。现场总线网是一种多点共享的广播通信信道网，较点对点通信信道网(星形网)为优，各接点连在一条总线上(亦可采用冗余总线)，不象星形网二接点间通信需通过中心接点。当然总线型网要有控制机构解决两个以上接点同时发送信息的冲突。现场总线网还可以设置传输优先级，安排信息传输的先后，这与变电站各类信息有不同传输响应时间的要求是相适应的。对于分散式系统，变电站控制室内后台计算机和现场单元之间的站内通道，必须考虑电磁的影响，目前光纤通信已经得到较为广泛的采用。
2 变电站自动化技术发展趋势
变电站自动化系统国内外均是向全分散式系统发展，并与计算机技术、网络技术和通信新技术紧密相连，变电站自动化新技术动向主要表现在以下方面。
2.1 系统结构
目前的变电站自动化系统中，面向对象技术已成为一个十分流行的趋势，即不单纯考虑某一个量，而是为某一设备配备完备的保护和监控功能装置，以完成特定的功能，从而保证系统的分布式开放性。从技术的发展趋势看，将来的测控设备还将和一次设备完全融合，实现所谓的智能一次设备，每个对象均会有保护、监控、计费、操作、闭锁等一系列功能及信息库，面向自动化的仅是一对通信双绞线，该双绞线以网络方式与计算机相连。原先的自动化系统基本只能集中配屏，由于面向对象设计思想的深入以及一次设备的整体化设计，系统结构将由集中式向部分分散式或全分散式发展，变电站内不再有规模庞大的测控屏以及大量连接信号源和测控屏之间的铜芯电缆，全部测控装置下放在就地，实现所有功能，而在控制室，取而代之的是一个计算机显示器甚至仅为一台临时监视、操作使用的便携机。
完全分散式的实现依托于如今飞速发展的计算机及网络技术，特别是现场总线技术。这一技术的使用已使得自动化系统的实现简单的多，性能上也大大优于以往的系统。
2.2 通信及规约
典型的变电站综合自动化系统，可分为三个层次。第一层为分布式的综合设备，它们把模拟量、开关量数字化，实现保护功能，上送测量和保护信息，按收控制命令和定值参数，是系统与一次设备的接口：第二层次为站内通信网，它的任务是搜集各综合设备的上传信息，下达控制命令及定值参数等，是信息流动的动脉：第二层次是变电站层的监控及通信系统，它的任务是下与站内通信网相连，使全站数据进入数据库，并根据需要向上送往调度中心及控制中心，实现远方通信功能，同时，通过人机界面、数据处理能力，实现就地监控功能，是系统与运行人员的接口。其中通信层在这里起着举足轻重的作用更使变电站自动化系统发生了根本的变化，这些变化集中表现在以下几个方面。
2.2.1 在测控单元和通信单元之间
首先是引入现场总线技术。现场总线技术不仅具有高速(达1MHz及以上)传输特征，并且具备“多路侦听，自动上送”的功能，解决了多CPU系统的信息传输及突发事件的优先传输问题。变电站自动化己大规模推广并已有大量变电站实现无人值班。作为“枢纽工程”的通信系统，必须采用双网络来提高系统的可靠性。在通信媒介方面，光纤是较为理想的通信媒介，但由于价格及施工方便等方面的因素。双绞线仍将被普遍采用。
2.2.2 在当地计算机和通信单元方面
由于利用变电站自动化来实现无人值班，因此其传递的信息容量将很大(不仅要传递监控、保护的信息，还要传递数字电量、录波及其它安全自动装置的信息)。由于计算机(工作站)及LAN技术已十分成熟，利用LAN技术来传输信息已成为近距离计算机通信的优选方案。从系统整体的可靠性考虑。应配各双通信单元、双以太网、双计算机来实现信息的传输及管理，该方案的通信媒介大多采用双绞线。
2.2.3 与多个控制中心的连结
与控制中心(远方计算机)的连接突出表现在通道和 通信协议上。在通信通道上，有传统的微波、载、波、光纤、卫星等传输链路，这些通道基本上是专线或临时专线。而近年发展起来的网络技术可为其提供一个或多个虚拟通道，尤其是国家电力一般数据网的建立，为这种数据传输方式提供了强有力的手段。
由此可见，变电站自动化的信息传输已逐渐向网络方向发展，并将由局域网互联向广域网互联发展，由此而带来的电力系统信息共享的益处将是巨大的。
2.3 系统性能
早期的变电站自动化系统仅是实现基本“四遥”，功能对基本的变电管理，而将来的变电站自动化系统将赋予一些新的功能。
如今的变电站自动化系统测控技术已基本成熟，并且已使用网络技术将变电站之内的许多智能装置进行互联及实现信息共享。但系统之内的许多资源远没有充分利用(如：用于测控的CPU速率都很高，还远未发挥其作用：共享的资源十分丰富，却仅作一些统计之用)。因此，充分利用资源将是今后努力的方向，如在实时数据的基础上实现电压无功控制、小电流接地判别、防误操作、事故应急处理方案、多台主变的经济运行方案优化、线路同期、设备寿命管理、录波等功能。另外，随着城网、农网配电自动化的开展，变电站自动化亦将辅以一些配电自动化的功能要求。
3 对目前变电站综合自动化系统的几点看法
(1)多数操作管理系统没有把微机监控系统与“五防”，闭锁系统有机地结合在一起，二者分别设置，在实际运行中不能有效地指导电器设备的闭锁操作。因此，把操作管理系统融入微机五防闭锁系统，又能和微机监控系统有机地融为一体，应是变电站综合自动化监控系统的必备功能。
(2)网络结构还有待加强，网络物理介质应首选光纤。
(3)应进一步改善数据接口的开放性和发展图形逻辑编辑功能。
(4)应具备电话访问功能，在任何有电话的地方，均能通过便携式电脑读取站内信息。
(5)向用户提供各种灵活方便的系统维护、开发工具软件。
(6)发展到现阶段的变电站综合自动化技术急需国家技术归口部门出相关的规程、规范、标准，以便产品遵循统一的、开放的数据接口标准。
4 结束语
变电站综合自动化系统正在发展，在城农网建设改造工作中，无论从其技术性、重要性、投资数和任务量都占有相当的地位，市场前景十分广阔，高新技术的应用和现场实际要求的有机结合，将促进变电站综合自动化技术更加完善。