變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信息處理技術(shù)等實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站二次設(shè)備(包括繼電保護(hù)、控制、測(cè)量、信號(hào)、故障錄波、自動(dòng)裝置及遠(yuǎn)動(dòng)裝置等)的功能進(jìn)行重新組合、優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)變電站全部設(shè)備的運(yùn)行情況執(zhí)行監(jiān)視、測(cè)量、控制和協(xié)調(diào)的一種綜合性的自動(dòng)化系統(tǒng)。通過(guò)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備間相互交換信息，數(shù)據(jù)共享，完成變電站運(yùn)行監(jiān)視和控制任務(wù)。變電站綜合自動(dòng)化替代了變電站常規(guī)二次設(shè)備，簡(jiǎn)化了變電站二次接線。變電站綜合自動(dòng)化是提高變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行水平、降低運(yùn)行維護(hù)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益、向用戶提供高質(zhì)量電能的一項(xiàng)重要技術(shù)措施。

一、發(fā)展變電站綜合自動(dòng)化的必要性

      變電站作為整個(gè)電網(wǎng)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，擔(dān)負(fù)著電能傳輸、分配的監(jiān)測(cè)、控制和管理的任務(wù)。變電站繼電保護(hù)、監(jiān)控自動(dòng)化系統(tǒng)是保證上述任務(wù)完成的基礎(chǔ)。在電網(wǎng)統(tǒng)一指揮和協(xié)調(diào)下，電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)(如變電站、發(fā)電廠)具體實(shí)施和保障電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。因此，變電站自動(dòng)化是電網(wǎng)自動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分。作為變電站自動(dòng)化系統(tǒng)，它應(yīng)確保實(shí)現(xiàn)以下要求：

(1)檢測(cè)電網(wǎng)故障，盡快隔離故障部分。 (2)采集變電站運(yùn)行實(shí)時(shí)信息，對(duì)變電站運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)視、計(jì)量和控制。 (3)采集一次設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，供維護(hù)一次設(shè)備參考。 (4)實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)睾髠淇刂坪途o急控制。 (5)確保通信要求。

      因此，要求變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行高效、實(shí)時(shí)、可靠，對(duì)變電站內(nèi)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)測(cè)、管理、協(xié)調(diào)和控制。同時(shí)，又必須與電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)、有效的信息交換、共享，優(yōu)化電網(wǎng)操作，提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行水平，提高經(jīng)濟(jì)效益，并為電網(wǎng)自動(dòng)化的進(jìn)一步發(fā)展留下空間。

傳統(tǒng)變電站中，其自動(dòng)化系統(tǒng)存在諸多缺點(diǎn)，難以滿足上述要求。例如：

(1)傳統(tǒng)二次設(shè)備、繼電保護(hù)、自動(dòng)和遠(yuǎn)動(dòng)裝置等大多采取電磁型或小規(guī)模集成電路，缺乏自檢和自診斷能力，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性低。

(2)二次設(shè)備主要依賴大量電纜，通過(guò)觸點(diǎn)、模擬信號(hào)來(lái)交換信息，信息量小、靈活性差、可靠性低。

(3)由于上述兩個(gè)原因，傳統(tǒng)變電站占地面積大、使用電纜多，電壓互感器、電流互感器負(fù)擔(dān)重，二次設(shè)備冗余配置多。

(4)遠(yuǎn)動(dòng)功能不夠完善，提供給調(diào)度控制中心的信息量少、精度差，且變電站內(nèi)自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)手段不全，缺乏協(xié)調(diào)和配合力量，難以滿足電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制的要求。

(5)電磁型或小規(guī)模集成電路調(diào)試和維護(hù)工作量大，自動(dòng)化程度低，不能遠(yuǎn)方修改保護(hù)及自動(dòng)裝置的定值和檢查其工作狀態(tài)。有些設(shè)備易受環(huán)境的影響，如晶體管型二次設(shè)備，其工作點(diǎn)會(huì)受到環(huán)境溫度的影響。

     傳統(tǒng)的二次系統(tǒng)中，各設(shè)備按設(shè)備功能配置，彼此之間相關(guān)性甚少，相互之問(wèn)協(xié)調(diào)困難，需要值班人員比較多的干預(yù)，難于適應(yīng)現(xiàn)代化電網(wǎng)的控制要求。另外需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行定期的試驗(yàn)和維修，既便如此，仍然存在設(shè)備故障(異常運(yùn)行)不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象，甚至這種定期檢修也可能引起新的問(wèn)題，發(fā)生和出現(xiàn)由試驗(yàn)人員過(guò)失引起的故障。

       發(fā)展變電站綜合自動(dòng)化的必要性還體現(xiàn)以下幾個(gè)方面：一是隨著電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，新增大量的發(fā)電廠和變電站，使得電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，這樣要求各級(jí)電網(wǎng)調(diào)度值班人員掌握、管理、控制的信息也大量增長(zhǎng)，電網(wǎng)故障處理和恢復(fù)卻要求更為迅速和準(zhǔn)確；二是現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，特別是電子工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)的普遍應(yīng)用，對(duì)電網(wǎng)可靠供電提出了更高的要求；三是市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，使得整個(gè)社會(huì)對(duì)環(huán)保要求更高，這樣也對(duì)電網(wǎng)的建設(shè)、運(yùn)行和管理提出許多的要求，如，要求電力企業(yè)參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益；要求發(fā)電廠、變電站減少占地面積。要解決上述問(wèn)題，顯然僅依靠各級(jí)電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行值班人員是難以解決的?，F(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和電力電技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用，為上述問(wèn)題提供了解決的方案。這些技術(shù)的綜合應(yīng)用造就了變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的產(chǎn)生與發(fā)展。

二、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程

      現(xiàn)有的變電站有三種形式：第一種是傳統(tǒng)的變電站；第二種是部分實(shí)現(xiàn)微機(jī)管理、具有一定自動(dòng)化水平的變電站；第三種是全面微機(jī)化的綜合自動(dòng)化變電站。變電站自動(dòng)化的發(fā)展可以分為以下三個(gè)階段。

1．由分立元件構(gòu)成的自動(dòng)裝置階段

      20世紀(jì)70年代以前，由研究單位和制造廠家生產(chǎn)出的各種功能的自動(dòng)裝置，（比如我公司采用的自動(dòng)重合閘裝置、低頻自動(dòng)減負(fù)荷裝置、備用電源自動(dòng)投入、直流電源和各種繼電保護(hù)裝置等），主要采用模擬電路，由晶體管等分立元件組成，對(duì)提高變電站和發(fā)電廠的自動(dòng)化水平，保證系統(tǒng)安全運(yùn)行，發(fā)揮了一定的作用。但這些自動(dòng)裝置，相互之間獨(dú)立運(yùn)行，互不相干，而且缺乏智能，沒(méi)有故障自診斷能力，在運(yùn)行中若自身出現(xiàn)故障，不能提供告警信息，有的甚至?xí)绊戨娋W(wǎng)安全。同時(shí)，分立元件的裝置可靠性不高，維護(hù)工作量大，裝置本身體積大，不經(jīng)濟(jì)。

2．以微處理器為核心的智能化自動(dòng)裝置階段

      隨著我國(guó)改革開(kāi)放的發(fā)展，微處理器技術(shù)開(kāi)始引入我國(guó)，并逐步應(yīng)用于各行各業(yè)。在變電站自動(dòng)化方面，用大規(guī)模集成電路或微處理機(jī)代替了原來(lái)的繼電器晶體管等分立元件組成的自動(dòng)裝置，利用微處理器的智能和計(jì)算能力，可以發(fā)展和應(yīng)用新的算法，提高了測(cè)量的準(zhǔn)確度和可靠性；能夠擴(kuò)充新的功能，尤其是裝置本身的故障自診斷功能，對(duì)提高自動(dòng)裝置自身的可靠性和縮短維修時(shí)間是很有意義的；此外，由于采用了數(shù)字式，統(tǒng)一數(shù)字信號(hào)電平，縮小了體積等，其優(yōu)越性是明顯的。由于這些微機(jī)型的自動(dòng)裝置，只是硬件結(jié)構(gòu)由微處理器及其接口電路代替，并擴(kuò)展了一些簡(jiǎn)單的功能，雖然提高了變電站自動(dòng)控制的能力和可靠性，但基本上還是維持著原有的功能和邏輯關(guān)系，在工作方式上多數(shù)仍然是各自獨(dú)立運(yùn)行，不能互相通信，不能共享資源，變電站和發(fā)電廠設(shè)計(jì)和運(yùn)行中存在的問(wèn)題沒(méi)有得到根本的解決。

3 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展階段

      我國(guó)是從20世紀(jì)60年代開(kāi)始研制變電站自動(dòng)化技術(shù)。到70年代初，便先后研制出電氣集中控制裝置和集保護(hù)、控制、信號(hào)為一體的裝置。在80年代中期，由清華大學(xué)研制的35kV變電站微機(jī)保護(hù)、監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)在威海望島變電站投入運(yùn)行。與此同時(shí)南京京自動(dòng)化研究院也開(kāi)發(fā)出了220kV梅河口變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。此外，國(guó)內(nèi)許多高等校及科研單位也在這方面做了大量的工作，推出一些不同類型、功能各異的自動(dòng)化系統(tǒng)。為國(guó)內(nèi)的變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展起到了卓有成效的推動(dòng)作用。進(jìn)入90年代，變電站綜合自動(dòng)化已成為熱門話題，研究單位和產(chǎn)品如雨后春筍般的發(fā)展，具有代表性的公司和產(chǎn)品有：北京四方公司的CSC 2000系列綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，南京南瑞集團(tuán)公司的BSJ2200計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，南京南瑞繼電保護(hù)電氣有限公司的RCS一9000系列綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，上?；莅睵ower comm 2000變電站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，國(guó)電南自PS 6000系列綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，許繼電氣公司的CBZ一8000系列綜合自動(dòng)化系統(tǒng)等（以后我們注重講解我們接觸的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)如：武漢國(guó)測(cè)GCSIA變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、南瑞城鄉(xiāng)DSA變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、許繼電氣公司的CBZ一8000系列綜合自動(dòng)化系統(tǒng)）。