自1990年初以來，隨著計算機技術的發展，變電站綜合自動化技術發展十分迅速，在電力系統的建設中取得了廣泛的應用，保證了電網中發電、輸電、配電等各個環節安全、可靠的運行。本文參考了國內外大量參考文獻，總結了變電站綜合自動化技術的發展歷程，介紹了變電站綜合自動化技術在國內外的應用現狀以及常見的結構類型，最后，對變電站綜合自動化技術的發展趨勢進行了展望。

關鍵詞：變電站；綜合自動化；發展；

概述

變電站綜合自動化也稱為變電站計算機監控系統，它是指由多臺計算機和大規模集成電路組成，用于收集變電站繼電保護、測量、控制和信號監控系統、故障錄波、遠動等設備的運行數據和信息，利用計算機的高速計算能力和邏輯判斷能力，對變電站的各種設備進行監視和控制，實現優化設計的自動化系統。[1]

隨著經濟的發展，現代電網結構越來越復雜，而容量不斷擴大，電力用戶對電網運行可靠性的要求也越來越高。變電站綜合自動化系統是電子技術、計算機技術與電力系統結合與發展的產物，它從電力系統全局考慮，采用計算機和由高性能單片機構成的數字智能電子設備取代常規電力系統中數量龐大、功能和結構單一的繼電器、儀表、信號燈、自動裝置、控制屏等設備，用計算機局域網絡替代了大量復雜的連接電纜和二次電纜，從而減少了硬件重復配置，實現信息共享，做到繼電保護相對獨立和有一定的冗余，簡化設備的硬件連接，確保變電站的安全穩定運行，降低維護成本，提高經濟效益。近年來，發展和完善變電站綜合自動化系統已經成為電力系統發展的新趨勢。

變電站自動化技術的發展

變電站自動化技術的發展歷程可歸納為三個階段：

1)自動裝置階段

這一階段研發的自動化系統主要采用模擬電路，采用電子管、繼電器等分立原件組成，硬件體積龐大，且無需編寫軟件，所有信息、數據的收集和判斷均由硬件電路完成，具有獨立運行能力，智能化程度較低，但是，由于系統無法提供自診斷故障功能，也無法提供故障報警信息，當分立元件出現故障時，常常會影響到電網運行的安全，維護成本較高。

2）智能自動裝置階段

隨著數字化大規模集成電路和微處理器技術的發展，這一階段的變電站自動化系統的主要特點是以微處理器芯片為核心，大量運用大規模集成電路作為外圍電路，取代了過去數量龐大的繼電器、晶體管等分立元件。智能自動裝置仍然是各自獨立運行，所不同的是采用了統一的數字信號電平，裝置的體積也大大減小，具有較強的故障自診斷能力，大大提高了系統可靠性、準確性和數據傳輸速度，但其缺點是不具有相互之間的通信功能，無法實現資源共享。

3）變電站綜合自動化階段

隨著半導體芯片技術、通信技術以及計算機技術的飛速發展，自動化技術在電力系統中全面推廣應用，變電站綜合自動化系統應運而生，第一套變電站綜合自動化系統由測控系統、保護系統和開關閉鎖系統三部分組成，并具有全分散式和局部分散式兩種結構。隨后，變電站綜合自動化技術飛速發展，系統結構逐漸發展出集中式、分散式和分層分布式三種結構，其中分層分布式綜合自動化系統已成為綜合自動化技術發展的主流趨勢。[2]

變電站綜合自動化系統的結構類型

當前，變電站綜合自動化系統的結構類型主要有以下三種：

1）集中式系統結構

集中式綜合自動化系統一般采用功能較強的計算機作為前置管理計算機，并擴展其I/O接口，在原有的繼電保護及二次接線的基礎上增加遠程終端裝置。利用前置計算機集中對變電站的模擬量和數量等信息進行采集、計算和處理，處理結果經過變送器變換后送給遠程終端，完成微機監控、微機保護和自動控制等功能。這類系統由于成本低廉，在國內應用仍然較多，但由于前置管理計算機任務繁重，硬件接線復雜，大大降低了系統整體的可靠性，同時軟件復雜，增加了維護工作量。

2）分散式系統結構

分散式綜合自動化系統的設計理念是將變電站被監控對象或系統功能劃分為各功能單元，由多臺計算機進行處理，一般由數據采集單元、主機單元、遙控執行單元、保護單元等組成，并通過通信網絡實現資源共享。這類系統由于采用多臺計算機，具有實時處理處理并行多發事件的能力，一般應用于中、低壓變電站，但是系統連接電纜仍然較復雜，盡管對各功能模塊進行了劃分，但沒有從整體上考慮變電站綜合自動化系統的結構，系統可靠性較低。

3）分層分布式結構

這類系統結構上將變電站的控制對象分別設置為變電站層設備和間隔層設備。間隔層設備具有就地獨立處理保護、控制、測量、通信、錄播等功能的能力，如1臺主變壓器、1條線路等。變電站層設備通過收集、分析、存儲間隔層設備的信息，掌握整個變電站的實時運行情況，并與遠方調度中心聯系，實現信息資源的共享以及保護、監控功能的綜合化，大大簡化了設備之間的電纜連接，同時，由于間隔層設備可放在開關柜上或放置在一次設備附近, 大大減小主控制室的面積，具有可靠性高、可擴展性高、維護方便等優點。目前，分層分布式綜合自動化系統已成為綜合自動化技術發展的主流趨勢，南京自動化變電站自動化公司等國內知名企業也已成功研發和投運分層分布式綜合自動化系統。

變電站綜合自動化技術的應用現狀

發達國家自1970年代末就已開展了對變電站綜合自動化技術的試驗和研究工作。美國西屋電氣公司、通用電氣公司、法國阿爾斯通公司、日本三菱公司, 德國西門子公司、瑞土ABB 公司等世界各大電力設備制造公司研制的變電站綜合自動化系統均已成功投入商業應用。如美國西屋電氣公司和美國電力科學研究院聯合研制的SPCS 變電站保護和控制綜合自動化系統,日本關西電力公司與三菱電氣公司共同研制的SDS-Ⅰ、Ⅱ保護和控制綜合自動化系統等。國外變電站綜合自動化系統廣泛采用分層分布式結構，系統由站控級和元件/間隔級組成, 站控級和元件/間隔級之間的通信一般采用星形光纖連接，系統運行抗干擾能力強、可靠性高。

國內對變電站綜合自動化技術的研究工作可追溯到1970年代初，由南京電力自動化設備廠和長沙湘南電氣設備廠先后成功研制了我國第一套電氣集中控制裝置和保護、控制、測量和信號“四合一”集控臺，隨后，80年代中期，南京電力自動化研究院、清華大學、華北電力學院等先后將來計算機技術成功應用于繼電保護、遠動、故障錄波、監控裝置中，但是，由于仍然在各專業技術上保持相對獨立，造成硬件連接復雜，硬件重復投資，對電網運行的可靠性也造成了很大的影響。1993年，南京電力自動化研究院成功研制出第1套適用于綜合自動化系統的成套微機保護裝置，隨后，變電站綜合自動化系統飛速發展，應用范圍覆蓋電力系統的主干網、城市供電網、農村供電網以及企業供電網等各類型電力網絡，電壓等級范圍從0.4V至500kV，幾乎覆蓋了全部的供電網絡，提高了我國城鄉電網建設的現代化水平。但是，由于國內應用中的變電站綜合自動化系統常采用以太網通訊方式，這種通訊方式盡管滿足了大多數系統對通信的需求，但當系統容量較大時，通訊速度較緩慢。同時，國內變電站綜合自動化技術還存在著設計規范不統一、專業管理水平較低等諸多問題。[3]

總結

本文介紹了變電站綜合自動化技術的發展歷程以及國內外應用現狀，變電站綜合自動化技術的推廣應用，使得繼電保護、遠動、計量、變電運行等各專業相互滲透，大大提高了變電站運行安全性、穩定性和可靠性，降低了維護成本，提高了經濟效益。隨著通信技術和計算機技術的發展，變電站綜合自動化技術在電網中的應用將更加廣泛而深入，朝著網絡化、智能化和多媒體化的方向發展。同時，也對電網管理方式產生了深遠的影響。因此，相關管理人員一定要遵循科學、嚴謹的工作原則，加強自身綜合素質的提升，確保電網運行的安全性和經濟性。