摘要：随着科学技术的发展，自动化技术不断的成熟，同时运用的领域也越来越广泛。尤其是在变电站一些方面的运用，目前在我国大量的变电站已经采用统一监测、管理、协调、远方操作、集中控制等自动化技术。本篇简要介绍了变电站综合自动化系统和常规变电站特点、综合自动化系统的历史进程、现状和未来发展趋势。

关键词：变电站；综合自动化系统；管理检测；集中系统

1 引言

 如今的综合自动化系统是主要利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信息处理技术等代替常规的测量和监视仪表，代替常规控制屏、信号系统和远动屏，用微机保护代替常规的继电保护屏，改变常规的继电保护装置不能与外界通信的缺陷把采集到的数据和信息进行逻辑判断和高速计算，全面、具体的监视和控制变电站内设备的运行和操作。实现对变电站二次设备的功能进行重新组合、优化设计，对变电站全部设备的运行情况执行监视、测量、协调和控制的一种综合自动化系统。

2 变电站综合自动化和常规变电站的不同

常规变电站其致命弱点即不具有自诊断能力、故障记录分析、能力和资源共享能力，对二次系统本身的故障无法检测，也不能全面记录和分析运行参数和故障信息。而全面微机化的综合自动化变电站，是以微机化的二次设备取代了传统使用的分立式设备。集继电保护、控制、监测及远动等功能为一体，实现了设备共享，信息资源共享，使变电站的设计简捷、布局紧凑，实现了变电站更加安全可靠的运行。同时系统二次接线简单，减少了二次设备占地面积，使变电站二次设备以崭新的面貌出现。它的发展应用提高了变电站安全、稳定、可靠的运行水平，减轻了值班人员的工作量，使变电站的技术水平和管理水平得到全面的提高。变电站实现综合自动化后主要体现在：一、操作监视转向屏幕化。在常规的变电站内，通常采用庞大的模拟屏，倒闸操作要到现场断路器安装处或保护室控制屏上进行；连接片是保护屏上的硬连接片，要一块块的用松紧螺帽的方式操作；保护动作时也是在保护屏上采用光字牌报警，需要到保护室才能查看保护动作情况。而应用综合自动化后，电脑屏取代了庞大的模拟屏；倒闸操作无需到现场，直接在电脑上就可进行；报警信号、保护动作也直接在屏幕上显示或报警：全变电站设备的实时运行情况在计算机显示器上一目了然；二、测量显示数据数字化。常规站的各种测量数据都是指针式仪表显示，肉眼读数，准确度低；各种数据，如电压、电流、功率等也都是通过人工进行固定抄录。应用综合自动化后，显示器上的数字代替了指针式仪表读数，非常直观、准确、易于都取；电脑自动抄录各种数据，大大减少了人员的劳动力和人力投入，提高了测量和抄录精度；三、运行管理和事故判别智能化。实现综合自动化后，不完全接地系统发生单相接地时可自动选相；可自动调节系统的电压和无功；甚至能实现故障分析和故障恢复操作智能化。总之，综合自动化在变电站的应用，极大程度减少了各种人工作业，从而提高了变电站的运行管理水平。随着电压等级的提高，供电范围的扩大，输电容量的增大，采用传统的变电站及其控制技术越来越难满足电力系统降低投资、提高效益的发展要求。因而，研制和开发以计算机技术和网络通信技术为基础的、各种电压等级的变电站综合自动化系统，取代、更新和改造传统的变电站二次系统，逐步实现无人值班和调度自动化是变电站形成综合自动化系统的必然趋势。

3 我国的变电站综合自动化系统发展进程

我国的变电站综合自动化系统的研究始于20世纪80年代，大致经历了三代：第一代是以RTU为基础，基于变送器及继电保护与自动装置等设备：第二代是以单片机为基础，按功能划分硬件结构的综合自动化系统：第三代是以现场总线、局域网技术为基础的分布式综合自动化系统。新建的变电站大多数都采用第三代。

目前大部份是中低压变电站采用综合自动化系统，以便更好地实施无人值班，达到减人增效的目的；对于高压大型枢纽变电站的建设和设计来说，采用新的控制方式，解决各专业在技术上保持相对而造成的互相脱节、重复投资，甚至影响运行可靠性的弊端。国内的变电站综合自动化系统在IlOKV或35KV系统的变电站中，目前已投入了相当数量，在电力系统中发挥了积极的作用，提高了安全运行水平和管理水平。

4 变电站综合自动化的结构及模式

从国内外变电站综合自动化系统的发展过程来看，其结构形式有集中式、分层分布式、和全分散式等三种类型。

4.1 集中式的结构形式

集中式结构的综合自动化系统，指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、开关俩个和数字量等信息，集中进行计算与处理，分别完成微机监控、微机保护和一些自动控制等功能，集中式结构也并非指由一天计算机完成保护、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卫星计算机完成的，只是每台微计算机承担的任务多些。例如监控机要负担数据采集、数据处理、开关操作、人机联系等多项任务：担负微机保护的计 算机，可能一台微机要负责几回低压线路的保护等。随着微处理器的发展、微型计算机的性能价格比迅速优于小型机后，才开始发展以微处理器为核心的变电站自动化系统。

这种系统的主要优点是：一、能实时采集变电站中各种模拟量、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。二、完成对变电站主要设备和进出线的保护任务。三、集中式结构紧凑、体积小、可大大减少占地面积。四、造价低，尤其是对35kV或规模较少的变电站更为有利。集中式结构主要的缺点是：一、每台计算机的功能较集中，如果一台计算机出故障，影响面打，因此必须采用双机并联运行的结构才能提高可靠性。二、集中式结构，软件复杂，修改工作量大，系统调试麻烦。三、组态不灵活，对不同主线或规模不同的变电站，软硬件都必须另行设计，工作量大，因此影响了批量生产，不利于推广。四、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。

4.2 分层分布式的机构形式

在分层分布式结构的变电站综合自动化系统中，将整个变电站的一次、二次设备分为3层，即变电站层、间隔层、和设别层。在所分的3层中，变电站层称为2层，间隔层为1层，设备层位0层。每一层由不同的设备或不同的子系统组成，完成不同的功能。设备层主要指变电站内的变压器和断路器、隔离开关及其辅助触点，也包括电流互感器、电压幅干起等一次设备。间隔层一般按断路器间隔来划分，具有测量、控制部件或继电保护部件。测量、控制部分完成该单元的测量、监视、操作控制、联锁及事件顺序记录等功能；保护部分完成该单元线路或变压器或电容器的保护、故障记录等功能。因此，间隔层本身是由各种不同的单元装置组成的，这系立的单元装置直接通过局域网络或串行总线与变电站层联系；也可能设有数采管理机或保护管理机，分别管理各测量、监视单元和各保护单元，然后集中由数采管理机和保护管理机与变电站层通信。间隔层本身实际上就是两级系统的结构。

4.3 全分散式的结构形式

硬件结构为完全分散式的综合自动化系统，是指以变压器、断路器、母线等一次主设备为安装单位，将保护、控制、输入/输出、闭锁等单元就地分散安装在一次主设备的开关屏上，安装在主控制室内的主控单元通过现场总线与这些分散的单元进行通信，主控单元通过网络与监控主机联系。

这种完全分散式结构的综合自动化系统在实现模式上可分为两种：一种是保护相对，测量和控制一体，例如SIEMENS的LSA678，国内的DISA-2、BJ-F3型等系统；另一种是保护、测量、控制完全合一，实现变电站自动化的高度综合，例如ABB公司的SCS100、SCSS200等系统。这种完全分散型结构的综合自动化系统的主要特点是：    一、系统部件完全依主设备分散安装。二、节约控制室面积。三、节约二次电缆。四、综合性强。

5 变电站综合自动化系统存在的问题

一、目前，对变电站综合自动化系统还没有统一的规范性的要求，例如：自动化系统的模式、设计管理标准等问题，尤其是系统各部分接口的通信规约，不同厂家的产品规格不一，这就给运行及维护带来极大不便。

二、监控机后台的电源配备。在综合自动化变电站中，监控后台一旦失去电源，整个变电站就失去监控、失去控制，所以必须为监控机配置不间断电源。但在一些变电站中，后台监控机使用的是站用变的交流电源，当系统停电时，后台jl{c控机失去电源，不能工作，存在极大的安伞隐患。

三、变电站综合自动化的抗干扰技术。经常有变电站出现这样后台监控机误发信号的情况，使得监控值班人员将大量的精力用在判断监控机所发信号的真伪上，影响监控人员正常的判断。因此，变电站综合自动化系统的抗干扰措施是保证综合自动化系统可靠和稳定运行的基础，合格的自动化产品，除满足一般检验项目外，主要还应通过抗干扰试验。

四、后台监控机运行管理。监控机无法正常运行将严重影响变电站的安全运行，因此后台监控机的运行管理工作十分重要，要严防人为导致的系统瘫痪事件。比如，可以制定变电站后台监控机的运行和管理制度并严格执行，对值班人员进行约束，使用后台监控机做任何与工作无关的事情，也不能随意进入操作系统和启动、停运监控软件。

五、后台监控系统的事故和预告音响信号。在一些变电站，所有的事故和预告音响信号都从监控后台发出，当后台监控机不能工作时，如果发生开关跳闸或备异常，信号则不能发出，值班人员无法及时知道，将会构成严重的安全隐患。因此，如果将事故和预告音响信号出来，发生异常情况时，及时发出音响信号，通知监控人员迅速处理。

6 变电站综合自动化系统发展前景主要有：

6.1 数字化变电站

数字化变电站是由智能化一次设备（电子式互感器、智能化开关等）和网络化二次设备分层（过程层、间隔层、站控层）构建，建立在IEC61850通信规范基础上，能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。数字化变电站有如下特点：(1)智能化的一次设备。(2)网络化的二次设备。(3)自动化的运行管理系统 

6.2 继电保护

继电保护是指研究电力系统故障和危及安全运行的异常工况，以探讨其对策的反事故自动化措施。因在其发展过程中曾主要用有触点的继电器来保护电力系统及其元件（发电机、变压器、输电线路、母线等）使之免遭损害，所以沿称继电保护。基本任务是：当电力系统发生故障或异常工况时，在可能实现的最短时间和最小区域内，自动将故障设备从系统中切除，或发出信号由值班人员消除异常工况根源，以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。

  继电保护装置必须具备以下5项基本性能：①灵敏性。反映故障的能力，通常以灵敏系数表示。②可靠性。在该动作时，不发生拒动作。③快速性。能以最短时限将故障或异常消除。④选择性。在可能的最小区间切除故障，保证最大限度地向无故障部分继续供电。⑤安全性。继电保护装置应在不该动作时可靠地不动作，即不应发生误动作现象。

   随着技术的发展，现代继电保护其装置基本上都包含着下列主要的环节：①信号的采集，即测量环节；②信号的分析和处理环节；③判断环节；④作用信号的输出环节。 

6.3 静止无功功率补偿装置

在电力系统中的变电所或直接在电能用户变电所装设无功功率电源,以改变电力系统中无功功率的流动,从而提高电力系统的电压水平，减小网络损耗和改善电力系统的动态性能，这种技术措施称为无功功率补偿

无功补偿的作用 ：一、提高用户的功率因数,从而提高电工设备的利用率;二、减少电力网络的有功损耗；三、合理地控制电力系统的无功功率流动，从而提高电力系统的电压水平，改善电能质量，提高了电力系统的抗干扰能力；四、在动态的无功补偿装置上，配置适当的调节器，可以改善电力系统的动态性能，提高输电线的输送能力和稳定性；五、装设静止无功补偿器(SVS)还能改善电网的电压波形,减小谐波分量和解决负序电流问题。对电容器、电缆、电机、变压器等，还能避免高次谐波引起的附加电能损失和局部过热。

6.4 故障录波器

故障录波器用于电力系统，可在系统发生故障时，自动地、准确地记录故障前、后过程的各种电气量的变化情况，通过这些电气量的分析、比较，对分析处理事故、判断保护是否正确动作、提高电力系统安全运行水平均有着重要作用。

（1）高速、可靠的嵌入式数据采集和处理平台

（2）灵活、规范的装置结构配置

（3）全面、冗余的录波数据记录

（4）方便、快捷的录波数据检索

（5）专业、实用的离线分析软件

（6）完备、高效的组网通信系统

7 结束语

随着科学技术不断地发展，变电站综合自动化不仅对于提高电网的安全、可靠、经济运行起到了作用越来越大。同时，变电站综合自动化是一个系统工程，要实现全部数字化、准确化、智能化变电站自动化的功能，还有许多技术问题需要攻关解决。这就需要我们每一个热爱科学的人潜心的去钻研，用心的去学习这样我们才能够更好的为社会服务。

参考文献

[1] 孟祥忠，王博.电力系统自动化.北京大学出版社，2006

[2] 周泽存.高电压技术（第二版）.北京：中国电力出版社，2004

[3] 解广润.电力系统过电压. 北京：水利电力出版社，1995下载本文