摘要：变电站综合自动化采用自动控制和计算机技术实现变电站二次系统的部分或全部功能。为达到这一目的，满足电网运行对变电站的要求，变电站综合自动化系统体系由“数据采集和控制”、“继电保护”、“直流电源系统”三大块构成变电站自动化基础。“通信控制管理'”是桥梁，联系变电站内部各部分之间、变电站与调度控制中心之间使其相互交换数据。“变电站主计算机系统”对整个综合自动化系统进行协调、管理和控制，并向运行人员提供变电站运行的各种数据、接线图、表格等画面，使运行人员可远方控制断路器分、合操作，还提供运行和维护人员对自动化系统进行监控和干预的手段。
关键词：综合自动化；结构
1. 变电站结构自动化系统采用的主要形式
变电站自动化系统的结构模式从早期的以集中为主，发展到现在的以相对分散和分层分布分散为主，经历了一个探索、改进和完善提高的过程，在模式设计和实际的工程建设中都有应用。
所谓集中模式，指的是保护、监控、通信等自动化功能模块均在控制室集中布置，各模块从物理上联系较弱甚至毫无联系。集中式结构的变电站自动化系统是采用不同档次的计算机，扩展其外围接口电路，集中采集变电站的模拟量、开关量和数字量等信息，集中进行计算与处理，分别完成微机控制、微机保护和一些自动控制等功能。这种系统结构紧凑，体积小，可减少占地面积，造价低，适用于对35kV或规模较小的变电站，但运行可靠性较差，组态不灵活。早期的系统，包括许多引进的产品，主要采用这种结构模式，目前仍有为数不少的这样的系统在运行。
相对分散模式，指的是自动化系统设备按站内的电压等级或一次设备布置区域划分成几个相对独立的小区，在该小区内建设相应的设备小室，保护、监控等设备安装于设备小室中，主站通信控制器、直流、录波等设备仍集中安装在控制室，各小室之间以及与控制室之间均通过工业总线网络互联。这种模式从90年代后期开始得到大量应用。
分层分布分散模式亦即全监控，指的是参照中低压变电站综合自动化的结构模式，除主变、母线和高压线路的保护测控、中央信号、通信仍采用集中组屏外，出线、电容器的保护、监控等设备完全按设备间隔安装于就地的设备小室或直接安装在一次设备上，各模块之间采用标准局域总线和通信规约互联。当然，也可按集中组屏的方式安装这些模块。全分散式结构简化了变电站二次设备之间的互连线，节省了大量连接电缆，而且可靠性高，组态灵活，检修方便，且抗干扰能力强，可靠性高。这种模式在最近有迅速发展的势头。
上述三种变电站自动化系统的推出，虽有时间先后，但并不存在前后替代的情况，变电站结构形式的选择应根据各种系统特点和变电站的实际情况，予以选配。如以 RTU 为基础的变电站自动化系统可用于已建变电站的自动化改造，而分层分布分散模式，更适用于新建变电站。随着新技术的发展、新标准的制订、新应用需求的提出，还会出现与之相适应的新的系统结构模式。
2. 集中式结构
2.1 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。例如监控机要担负数据采集、数据处理、断路器操作、人机联系等多项任务；担负微机保护的计算，可能一台微机要负责多回低压线路的保护等。
2.2 集中式系统。
2.2.1 主要特点有：
（1）能实时采集变电站各种模拟量、开关量，完成对变电站的数据采集和实时监控、制表、打印、事件顺序记录等功能。
（2）完成对变电站主要设备和进、出线的保护任务。
（3）结构紧凑、体积小，可大大减少站地面积。
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（4）造价低，尤其是对35kV或规模较小的变电站更为有利。
（5）实用性好。
2.2.2 集中式的主要缺点有：
（1）每台计算机的功能较集中，若一台计算机出故障，影响面大，因此，必须采用双机并联运行的结构才能提高可靠性。
（2）软件复杂，修改工作量大，系统调试烦琐。
（3）组态不灵活，对不同主接线或规模不同的变电站，软、硬件都必须另行设计，工作量大。
（4）集中式保护与长期以来采用一对一的常规保护相比，不直观，不符合运行和维护人员的习惯，调试和维护不方便，程序设计麻烦，只适合于保护算法比较简单的情况。
3. 分布式结构
该系统结构的最大特点是将变电站自动化系统的功能分散给多台计算机来完成。分布式模式一般按功能设计，采用主从CPU系统工作方式，多CPU系统提高了处理并行多发事件的能力，解决了CPU运算处理的瓶颈问题。各功能模块（通常是多个CPU）之间采用网络技术或串行方式实现数据通信，选用具有优先级的网络系统较好地解决了数据传输的瓶颈问题，提高了系统的实时性。分布式结构方便系统扩展和维护，局部故障不影响其它模块正常运行。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。
4. 设备选型应遵循的原则
近些年来，变电站自动化方面的工作，既有经验也有教训。但实践证明，只要坚持按照“运行可靠、功能实用、技术先进、价格合理、维护方便、易于推广”的选型原则去实施，便会成效显著，偏离了这个原则，就收不到应有的效果。
运行可靠体现在：①本身各模块能稳定协调地工作；②关键部分一定要有冗余、备份等措施，不因单个模块的故障而影响整个系统的正常运行；③抗干扰能力强。
功能实用体现在：①基本功能、日常操作所需的功能必须完备、简明；②信息分流，哪一层需要的信息才送往哪一层。
技术先进体现在：①采用当前的主流技术；②符合开放、分布分散分层的标准。一定要改变可靠的必然在技术上落后、技术先进的必然不可靠的观念。
如果能够把握好设计开发、生产制造、安装投运的各个环节，是可以做到先进性与可靠性相统一的。价格合理、维护方便、推广容易也都是非常重要的因素，与以上几个方面是相辅相成的。
另外，各电力公司所拥有的变电站自动化系统型号数量不宜过多，各电压等级的自动化系统不宜超过3种，否则不利于运行人员掌握和维护。
由于微处理器和通信技术的迅猛发展，变电站自动化系统的技术水平有了很大的提高，结构体系不断完善，全分布式自动化系统的出现为变电站自动化系统的选型提供了一个更广阔的选择余地。伴随着变电站自动化系统应用的增多，无论是新建、扩建或技改工程，变电站自动化系统的选型都应该严格执行国电公司下发的有关选型规定，力求做到选型规范化。
结束语
我国的变电站自动化已走过了一个漫长而曲折的过程，目前逐步趋向成熟和理性，这为变电站自动化系统的发展创造了空前的良机。全面采用技术先进、运行可靠、结构合理、性能价格比高的自动化系统，必将为我国的电网运行带来可观的经济效益和社会效益。时代在进步，技术在发展。如何采用先进技术、设计开发出具有自主产权的实用可靠的变电站自动化系统，需要业内人员付出巨大的努力。相信随着电力建设的迅速发展，变电站自动化系统也会随之迈上一个新的台阶。
参考文献：
[1]于波，原宇；浅谈电网继电保护综合自动化系统；黑龙江科技信息.
[2]薛士敏，贺家李，李永丽.特高压输电线基于贝瑞隆模型的距离保护[J].继电器，2005，33（19）：1-4.
论文作者:侯彦农,马钲
论文发表刊物:《电力设备》2018年第32期
论文发表时间:2019/5/17
标签：变电站论文; 自动化系统论文; 结构论文; 系统论文; 模式论文; 设备论文; 微机论文; 《电力设备》2018年第32期论文;