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

　　自20世紀90年代以來，變電站自動化技術(shù)一直是我國電力行業(yè)的熱點技術(shù)之一。目前全國已投入運行的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)運行，新建變電站基本上都采用了自動化系統(tǒng)模式，同時每年還有許多老變電站的技術(shù)改造，也基本上以自動化系統(tǒng)模式為主。

　　在已采用自動化技術(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及以下電壓等級變電站的自動化大都采用了國產(chǎn)產(chǎn)品，330kV及以上電壓等級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、北京四方、許繼電氣、國電南自等。

　　2變電站自動化技術(shù)現(xiàn)狀

　　2.1我國變電站自動化發(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、故障錄波、當?shù)乇O(jiān)控和遠動。按系統(tǒng)模式出現(xiàn)順序可將變電站自動化發(fā)展分為三個階段：

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

　　80年代及以前，是以RTU為基礎(chǔ)的遠動裝置及當?shù)乇O(jiān)控為代表。該類系統(tǒng)實際上是在常規(guī)的繼電保護及二次接線的基礎(chǔ)上增設(shè)RTU裝置，功能主要為與遠方調(diào)度通信實現(xiàn)“二遙”或“四遙”(遙測、遙信、遙控、遙調(diào));與繼電保護及安全自動裝置的聯(lián)結(jié)通過硬接點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，此階段為自動化的初級階段。

　　(2)第二階段：面向功能設(shè)計的分布式測控裝置加微機保護模式

　　第二階段始于90年代初期，單元式微機保護及按功能設(shè)計的分散式微機測控裝置得以廣泛應(yīng)用，保護與測控裝置相對獨立，通過通信管理單元能夠?qū)⒏髯孕畔⑺偷胶笈_或調(diào)度端計算機。特點是繼電保護(包括安全自動裝置)按功能劃分的測控裝置獨立運行，應(yīng)用了現(xiàn)場總線和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過數(shù)據(jù)通信進行信息交換。此系統(tǒng)電纜互聯(lián)仍較多，擴展性功能不強。

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

　　第三階段始于90年代中期，隨著計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)及通信技術(shù)的飛速發(fā)展，采用按間隔為對象設(shè)計保護測控單元，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以下電壓等級變電站，保護測控裝置要求一體化、110kV幾以上電壓等級保護測控大多按間隔分別設(shè)計，對超高壓變電站的規(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)控后臺通信，甚至要求保護和監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)獨立組網(wǎng)，由于采用了先進的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和面向?qū)ο笤O(shè)計，系統(tǒng)配置靈活、擴展方便。

　　2.2分層分布式技術(shù)成為潮流

　　若按變電站自動化系統(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?shù)乇O(jiān)控、保護信息管理及遠方通信。變電站層功能分布的形式取決于網(wǎng)絡(luò)層的結(jié)構(gòu)、變電站電壓等級以及用戶的實際需求。

　　當?shù)乇O(jiān)控功能作為當?shù)剡\行人員的人機交互窗口，以圖形顯示、報表打印、語音報警等各種方式實現(xiàn)當?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，并對斷路器合閘操作自動檢同期，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)接實現(xiàn)信息共享。

　　保護信息管理功能作為當?shù)乩^保人員的人機交互窗口，也可以圖形顯示、報表打印、語音報警等各種方式對繼電保護及安全自動裝置的運行狀況如裝置是否故障、定值是否改變、采樣是否準確等進行實時監(jiān)視，根據(jù)運行需要決定保護投退和定值修改，故障發(fā)生后通過故障錄波及保護動作信息進行故障分析和診斷。

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

　　(2)網(wǎng)絡(luò)層完成信息傳遞和系統(tǒng)對時等功能。通過信息交換，實現(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化系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟性。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)場總線具有使用方便、簡單、經(jīng)濟的特點，以太網(wǎng)具有網(wǎng)絡(luò)標準、開放性好、高速率、傳輸容量大的特點。但目前由于以太網(wǎng)在性能和應(yīng)用特點上仍不能完全替代現(xiàn)場總線，面向?qū)崟r控制的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)及標準正處于研究和制定過程中，所以現(xiàn)場總線將會和以太網(wǎng)并存相當長時間。

　　(3)間隔層主要是繼保、監(jiān)控設(shè)備層。可集中組屏也可分布在各繼電保護小間內(nèi)或安裝在開關(guān)柜上。繼保、監(jiān)控既可以各自獨立也可以合二為一。它對相關(guān)一次設(shè)備進行保護、測量和控制，響應(yīng)就地層、變電站層、遠方主站的操作要求，對采集的信息進行處理上送，并在變電站層、遠方主站控制失效的情況下仍能完成保護、測量和控制功能。

　　三層之間的關(guān)系。變電站層、網(wǎng)絡(luò)層、間隔層既相互獨立又相互聯(lián)系。變電站層功能的實現(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現(xiàn)，特別是繼電保護及安全自動裝置的功能的實現(xiàn)決不能依賴于網(wǎng)絡(luò)層和變電站層;遠方主站監(jiān)控功能的實現(xiàn)應(yīng)不依賴于變電站層設(shè)備。