“變電站自動(dòng)化系統(tǒng)”(SubstationAutomationSystem-SAS)名詞，國際電工委員會(huì)解釋為“在變電站內(nèi)提供包括通信基礎(chǔ)設(shè)施在內(nèi)的自動(dòng)化系統(tǒng)(SAS-SubstationAutomationSystem：TheSASprovidesAutomationinaSubstationincludingtheCommunicationinfrastructure)”。在國內(nèi)，我們所說的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)，包含傳統(tǒng)的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置等設(shè)備，是集保護(hù)、測(cè)量、控制、遠(yuǎn)傳等功能為一體，通過數(shù)字通信及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)信息共享的一套微機(jī)化的二次設(shè)備及系統(tǒng)。

　　自20世紀(jì)90年代以來，變電站自動(dòng)化技術(shù)一直是我國電力行業(yè)的熱點(diǎn)技術(shù)之一。目前全國已投入運(yùn)行的35~500kV變電站約20000座(不包括用戶變)，而且每年新增變電站的數(shù)量約為3%~5%，也就是說每年都有千百座新建變電站投入電網(wǎng)運(yùn)行，新建變電站基本上都采用了自動(dòng)化系統(tǒng)模式，同時(shí)每年還有許多老變電站的技術(shù)改造，也基本上以自動(dòng)化系統(tǒng)模式為主。

　　在已采用自動(dòng)化技術(shù)的變電站中，早期采用較多的國外產(chǎn)品有：如ABB、Siemens、GE等公司的產(chǎn)品。但隨著國內(nèi)廠家的產(chǎn)品技術(shù)含量、工藝水平的提高以及國家產(chǎn)業(yè)政策的支持，目前220kV及以下電壓等級(jí)變電站的自動(dòng)化大都采用了國產(chǎn)產(chǎn)品，330kV及以上電壓等級(jí)變電站也大量使用了國產(chǎn)產(chǎn)品。目前，國產(chǎn)產(chǎn)品廠家主要有：南瑞集團(tuán)、北京四方、許繼電氣、國電南自等。

　　2變電站自動(dòng)化技術(shù)現(xiàn)狀

　　2.1我國變電站自動(dòng)化發(fā)展階段

　　變電站二次部分傳統(tǒng)按功能分為四大類產(chǎn)品：繼電保護(hù)、故障錄波、當(dāng)?shù)乇O(jiān)控和遠(yuǎn)動(dòng)。按系統(tǒng)模式出現(xiàn)順序可將變電站自動(dòng)化發(fā)展分為三個(gè)階段：

　　(1)第一階段：面向功能設(shè)計(jì)的集中式RTU加常規(guī)保護(hù)模式

　　80年代及以前，是以RTU為基礎(chǔ)的遠(yuǎn)動(dòng)裝置及當(dāng)?shù)乇O(jiān)控為代表。該類系統(tǒng)實(shí)際上是在常規(guī)的繼電保護(hù)及二次接線的基礎(chǔ)上增設(shè)RTU裝置，功能主要為與遠(yuǎn)方調(diào)度通信實(shí)現(xiàn)“二遙”或“四遙”(遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào));與繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置的聯(lián)結(jié)通過硬接點(diǎn)接入或串行口通信較多。此類系統(tǒng)稱為集中RTU模式，目前在一些老站改造中仍有少量使用，此階段為自動(dòng)化的初級(jí)階段。

　　(2)第二階段：面向功能設(shè)計(jì)的分布式測(cè)控裝置加微機(jī)保護(hù)模式

　　第二階段始于90年代初期，單元式微機(jī)保護(hù)及按功能設(shè)計(jì)的分散式微機(jī)測(cè)控裝置得以廣泛應(yīng)用，保護(hù)與測(cè)控裝置相對(duì)獨(dú)立，通過通信管理單元能夠?qū)⒏髯孕畔⑺偷胶笈_(tái)或調(diào)度端計(jì)算機(jī)。特點(diǎn)是繼電保護(hù)(包括安全自動(dòng)裝置)按功能劃分的測(cè)控裝置獨(dú)立運(yùn)行，應(yīng)用了現(xiàn)場(chǎng)總線和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過數(shù)據(jù)通信進(jìn)行信息交換。此系統(tǒng)電纜互聯(lián)仍較多，擴(kuò)展性功能不強(qiáng)。

　　(3)第三階段：面向間隔、面向?qū)ο?Object-Oriented)設(shè)計(jì)的分層分布式結(jié)構(gòu)模式

　　第三階段始于90年代中期，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)及通信技術(shù)的飛速發(fā)展，采用按間隔為對(duì)象設(shè)計(jì)保護(hù)測(cè)控單元，采用分層分布式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，形成真正意義上的分層分布式自動(dòng)化系統(tǒng)。目前國內(nèi)外主流廠家均采用了此類結(jié)構(gòu)模式。110kV以下電壓等級(jí)變電站，保護(hù)測(cè)控裝置要求一體化、110kV幾以上電壓等級(jí)保護(hù)測(cè)控大多按間隔分別設(shè)計(jì)，對(duì)超高壓變電站的規(guī)模比較大的系統(tǒng)，為減少中間環(huán)節(jié)，避免通信瓶頸，要求裝置直接上以太網(wǎng)與監(jiān)控后臺(tái)通信，甚至要求保護(hù)和監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立組網(wǎng)，由于采用了先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)，系統(tǒng)配置靈活、擴(kuò)展方便。

　　2.2分層分布式技術(shù)成為潮流

　　若按變電站自動(dòng)化系統(tǒng)二次設(shè)備分布現(xiàn)狀可縱向分為三層：變電站層、網(wǎng)絡(luò)層、間隔層;也有廠家或?qū)W者將網(wǎng)絡(luò)層歸入變電站層進(jìn)行描述，即縱向分為變電站層、間隔層二層。

　　(1)變電站層橫向按功能分布為當(dāng)?shù)乇O(jiān)控、保護(hù)信息管理及遠(yuǎn)方通信。變電站層功能分布的形式取決于網(wǎng)絡(luò)層的結(jié)構(gòu)、變電站電壓等級(jí)以及用戶的實(shí)際需求。

　　當(dāng)?shù)乇O(jiān)控功能作為當(dāng)?shù)剡\(yùn)行人員的人機(jī)交互窗口，以圖形顯示、報(bào)表打印、語音報(bào)警等各種方式實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)氐?ldquo;四遙”。通過“五防”系統(tǒng)聯(lián)鎖控制開關(guān)及刀閘的跳合，并對(duì)斷路器合閘操作自動(dòng)檢同期，按VQC原理調(diào)節(jié)變壓器檔位或投切電容器組，以及與MIS系統(tǒng)安全聯(lián)接實(shí)現(xiàn)信息共享。

　　保護(hù)信息管理功能作為當(dāng)?shù)乩^保人員的人機(jī)交互窗口，也可以圖形顯示、報(bào)表打印、語音報(bào)警等各種方式對(duì)繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置的運(yùn)行狀況如裝置是否故障、定值是否改變、采樣是否準(zhǔn)確等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，根據(jù)運(yùn)行需要決定保護(hù)投退和定值修改，故障發(fā)生后通過故障錄波及保護(hù)動(dòng)作信息進(jìn)行故障分析和診斷。

　　遠(yuǎn)方通信功能是將當(dāng)?shù)乇O(jiān)控和保護(hù)信息管理功能通過通信在遠(yuǎn)方實(shí)現(xiàn)，是變電站實(shí)現(xiàn)無人值班的前提條件。遠(yuǎn)方監(jiān)控和保護(hù)信息管理功能同樣可以各自獨(dú)立即通過不同的通道和規(guī)約分別接至調(diào)度中心和保護(hù)信息管理主站，也可以合二為一即通過同一通道接至遠(yuǎn)方主站。

　　(2)網(wǎng)絡(luò)層完成信息傳遞和系統(tǒng)對(duì)時(shí)等功能。通過信息交換，實(shí)現(xiàn)信息共享，減化變電站的設(shè)備配置，從整體上提高變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。目前國內(nèi)外產(chǎn)品流行兩種網(wǎng)絡(luò)層結(jié)構(gòu)：即雙層網(wǎng)和單層網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

　　目前采用的現(xiàn)場(chǎng)總線有：Lonworks、Canbus、WorldFIP、Profibus等，速率為1~12Mbps;以太網(wǎng)通信方式，速率大多為10Mbps/100Mbps自適應(yīng)?，F(xiàn)場(chǎng)總線具有使用方便、簡單、經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，以太網(wǎng)具有網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)、開放性好、高速率、傳輸容量大的特點(diǎn)。但目前由于以太網(wǎng)在性能和應(yīng)用特點(diǎn)上仍不能完全替代現(xiàn)場(chǎng)總線，面向?qū)崟r(shí)控制的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)正處于研究和制定過程中，所以現(xiàn)場(chǎng)總線將會(huì)和以太網(wǎng)并存相當(dāng)長時(shí)間。

　　(3)間隔層主要是繼保、監(jiān)控設(shè)備層?？杉薪M屏也可分布在各繼電保護(hù)小間內(nèi)或安裝在開關(guān)柜上。繼保、監(jiān)控既可以各自獨(dú)立也可以合二為一。它對(duì)相關(guān)一次設(shè)備進(jìn)行保護(hù)、測(cè)量和控制，響應(yīng)就地層、變電站層、遠(yuǎn)方主站的操作要求，對(duì)采集的信息進(jìn)行處理上送，并在變電站層、遠(yuǎn)方主站控制失效的情況下仍能完成保護(hù)、測(cè)量和控制功能。

　　三層之間的關(guān)系。變電站層、網(wǎng)絡(luò)層、間隔層既相互獨(dú)立又相互聯(lián)系。變電站層功能的實(shí)現(xiàn)依賴于網(wǎng)絡(luò)層和間隔層的完好性;但是間隔層功能的實(shí)現(xiàn)，特別是繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置的功能的實(shí)現(xiàn)決不能依賴于網(wǎng)絡(luò)層和變電站層;遠(yuǎn)方主站監(jiān)控功能的實(shí)現(xiàn)應(yīng)不依賴于變電站層設(shè)備。