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變電站綜合自動化系統是利用先進的計算機技術、現代電子技術、通信技術和信息處理技術等實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、自動裝置及遠動裝置等)的功能進行重新組合、優化設計，對變電站全部設備的運行情況執行監視、測量、控制和協調的一種綜合性的自動化系統。通過變電站綜合自動化系統內各設備問相互交換信．息，數據共享，完成變電站運行監視和控制任務。各級調度中心要求更多的信息，以便及時掌握電網及變電站的運行情況，提高變電站的可控性，進而要求更多地采用遠方集中控制、操作、反事故措施等，即采用無人值班的管理模式，以提高勞動生產率，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、提高經濟效益、向用戶提供高質量電能的一項重要技術措施。

變電站自動化技術經過十多年的發展已經達到一定的水平，在我國城鄉電網改造與建設中不僅中低壓變電站采用了自動化技術實現無人值班，更新改造后的變電站，其運行方式是越來越依賴于自動化裝置的實用性、成熟性。 在變電站綜合自動化數字化的領域中，隨著智能開關、光電式電流電壓互感器、一次運行在線狀態的檢測、變電站運行操作仿真技術的日趨成熟、 計算機高速網絡在實時系統中的開發應用，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。

 傳統電站向自動化數字化的發展問題

變電站綜合自動化系統是利用先進的計算機技術、現代電子技術、通信技術和信號處理技術，實現對變電站主要設備和輸配送電線路的全程自動監視、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，提高經濟效益，保證電網安全運行的一項新技術。 由于對一、二次設備信息進行綜合利用，自動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足現代化電力系統的管理運行模式，有著共同值得注意的問題。

有關事故信號的問題

常規控制方式的變電站， 運行中發生故障時，變電站將產生事故報警音響，并經過運行設備向調度自動化系統發出事故報警信號，從而啟動事故相應的處理軟件(推出事故畫面，起動報警音響)。 由此可見變電站事故信號是一個非常重要的信號，是中斷其它工作狀態轉化事故處理的主要標志性信號。

 GPS 對時的問題

隨著變電站綜合自動化系統水平的提高，電力系統統一時鐘的要求也是愈加迫切。 有了統一的時鐘，既可實現整個綜合自動化數字化變電站各系統在 GPS時間基準下的正常運行、 監控和事故后的故障分析，也可以通過各開關動作的先后順序來分析判斷事故的原因及發生過程。 統一時鐘是保證電力系統安全運行的重要保證措施。

監控程序、穩定可靠運行的問題

變電站綜合自動化系統安全運行是靠對著顯示器進行變電站的全方位監視和操作的。 所以做到監視系統長時間的穩定、無故障運行，對提高變電站的管理水平也是件舉足輕重的話題。

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;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電氣量和狀態量的記錄數據，讓變電站綜合自動化數字化實現。

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

(2)出現故障時快速采樣，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。 在線計算、存儲統計、分析報表和上傳。 保證自動和遙控調整電能質量。

變電站綜合自動化、數字化系統的結構和技術特點

 集中式結構

集中式的變電站綜合自動化系統結構按信息類型劃分功能。 采用這類結構的系統其功能模塊與硬件無關，各功能模塊的連接通過模塊化軟件實現，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]。 此類結構對監控主機的性能要求較高，且系統處理能力有限，開發手段少，系統在開放性、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，分布實施。 其結構采用主從 CPU 協同工作方式， 各功能模塊如智能電子設備 (IntelligentElectronic Device，IED) 之間采用網絡技術或串行方式實現數據通信。 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關柜上或其他一次設備附近，相互間通過通信網絡相連，與監控主機通信。 目前，此種系統結構在自動化系統中較為流行， 主要原因是：

(1)現在的 IED 設備大多是按面向對象設計的，如專門的線路保護單元、主變保護單元、小電流接地選線單元等， 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中仍是面向對象的;(2)利用了現場總線的技術優勢，省去了大量二次接線，控制設備之間僅通過雙絞線或光纖連接，設計規范，設備布置整齊，調整擴建也很簡單，成本低，運行維護方便;(3)系統裝置及網絡魯棒性強，不依賴于通信網和主機，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，無論是 I/O 單元還是保護單元皆可安裝在相應間隔的開關盤柜上， 形成地理上的分散分布; 其二， 對于110kV 及以上的電壓等級，即使無法把間隔單元裝在相應的開關柜上，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。

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

 綜合自動化數字化系統的網絡選型

網絡系統是綜合自動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 CPU 控制下進行的，使得同步采樣。A/D 轉換、運算、輸出控制命令整個流程簡單。 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絡上多個 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復雜的問題， 其最基本的條件是網絡的適應性。關鍵技術是網絡通信速度的提高和合適的通信協議制定。 如果采用通常的現場總線技術是不可能勝任數字化變電站的技術要求。 建議數字化變電站自動化系統兩級網絡全部采用 100MHz 以太網技術。綜合自動化數字化變電站的投入使用，提高了勞動生產率，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化技術是計算機通信技術應用的方向，但也存在一些不足，具體是：

(1)變電站綜合自動化數字化的技術維修問題及運行和檢修的管理體制。

(2)抗干擾的問題。 這是個不能小看的非常重要，然而卻常常被忽視的問題。

(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絡自動化、數字化，變電站實施自動化也將是發展的必然。 運行情況表明，變電站實現自動化、數字化管理可大大提高電網的自動化運行水平、安全性和可靠性。