變電站自動化技術經(jīng)過十多年的發(fā)展已經(jīng)達到一定的水平增多，在我國城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造與建設中不僅中低壓變電站采用了自動化技術實現(xiàn)無人值班建立和完善，而且在 220kV 及以上的超高壓變電站建設中也大量采用自動化新技術，從而大大提高了電網(wǎng)建設的現(xiàn)代化水平更優質，增強了輸配電和電網(wǎng)調(diào)度的可能性可能性更大，降低了變電站建設的總造價部署安排，這已經(jīng)成為不爭的事實。然而技術，技術的發(fā)展是沒有止境的推廣開來，隨著智能化開關、光電式電流電壓互感器相對較高、一次運行設備在線狀態(tài)檢測重要的、變電站運行操作培訓仿真等技術日趨成熟，以及計算機高速網(wǎng)絡在實時系統(tǒng)中的開發(fā)應用姿勢，勢必對已有的變電站自動化技術產(chǎn)生深刻的影響相互融合，全數(shù)字化的變電站自動化系統(tǒng)即將出現(xiàn)。

一綠色化、數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的特點

1不同需求、智能化的一次設備一次設備被檢測的信號回路和被控制的操作驅(qū)動回路采用微處理器和光電技術設計，簡化了常規(guī)機電式繼電器及控制回路的結構保持穩定，數(shù)字程控器及數(shù)字公共信號網(wǎng)絡取代傳統(tǒng)的導線連接總之。換言之，變電站二次回路中常規(guī)的繼電器及其邏輯回路被可編程序代替支撐作用，常規(guī)的強電模擬信號和控制電纜被光電數(shù)字和光纖代替研學體驗。

2建設項目、網(wǎng)絡化的二次設備

變電站內(nèi)常規(guī)的二次設備，如繼電保護裝置落實落細、防誤閉鎖裝置相結合、測量控制裝置、遠動裝置高品質、故障錄波裝置不折不扣、電壓無功控制、同期操作裝置以及正在發(fā)展中的在線狀態(tài)檢測裝置等全部基于標準化資源優勢、模塊化的微處理機設計制造高效利用，設備之間的連接全部采用高速的網(wǎng)絡通信，二次設備不再出現(xiàn)常規(guī)功能裝置重復的I/O現(xiàn)場接口估算，通過網(wǎng)絡真正實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享講理論、資源其享，常規(guī)的功能裝置在這里變成了邏輯的功能模塊不要畏懼。

3服務為一體、自動化的運行管理系統(tǒng)

變電站運行管理自動化系統(tǒng)應包括電力生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)、狀態(tài)記錄統(tǒng)計無紙化大大縮短；數(shù)據(jù)信息分層要落實好、分流交換自動化緊密相關；變電站運行發(fā)生故障時能即時提供故障分析報告更默契了，指出故障原因，提出故障處理意見培訓；系統(tǒng)能自動發(fā)出變電站設備檢修報告不合理波動，即常規(guī)的變電站設備"定期檢修"改變?yōu)?quot;狀態(tài)檢修"。

二重要工具、數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的結構

在變電站自動化領域中積極拓展新的領域，智能化電氣的發(fā)展，特別是智能開關更優質、光電式互感器機電一體化設備的出現(xiàn)相對開放，變電站自動化技術進入了數(shù)字化的新階段。在高壓和超高壓變電站中脫穎而出，保護裝置拓展應用、測控裝置、故障錄波及其他自動裝置的I/O 單元結構，如 A/D 變換管理、光隔離器件、控制操作回路等將割列出來作為智能化一次設備的一部分能力建設。反言之模樣，智能化一次設備的數(shù)字化傳感器生產體系、數(shù)字化控制回路代替了常規(guī)繼電保護裝置、測控等裝置的 I/O 部分狀態；而在中低壓變電站則將保護技術節能、監(jiān)控裝置小型化、緊湊化基石之一，完整地安裝在開關柜上聯動，實現(xiàn)了變電站機電一體化設計。數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的結構在物理上可分為兩類共同努力，即智能化的一次設備和網(wǎng)絡化的二次設備行業內卷；在邏輯結構上可分為三個層次，根據(jù) IEC6185A 通信協(xié)議草案定義逐漸完善，這三個層次分別稱為"過程層"參與能力、"間隔層"、"站控層"是目前主流。

1充分發揮、過程層

過程層是一次設備與二次設備的結合面，或者說過程層是指智能化電氣設備的智能化部分充分發揮。過程層的主要功能分三類：（1）電力運行實時的電氣量檢測選擇適用；（2）運行設備的狀態(tài)參數(shù)檢測；（3）操作控制執(zhí)行與驅(qū)動設計。

（1）電力運行的實時電氣量檢測

與傳統(tǒng)的功能一樣業務指導，主要是電流、電壓就此掀開、相位以及諧波分量的檢測長足發展，其他電氣量如有功、無功穩步前行、電能量可通過間隔層的設備運算得出結構不合理。與常規(guī)方式相比所不同的是傳統(tǒng)的電磁式電流互感器、電壓互感器被光電電流互感器逐步改善、光電電壓互感器取代意見征詢；采集傳統(tǒng)模擬量被直接采集數(shù)字量所取代，這樣做的優(yōu)點是抗干擾性能強大大提高，絕緣和抗飽和特性好的必然要求，開關裝置實現(xiàn)了小型化、緊湊化有很大提升空間。

（2）運行設備的狀態(tài)參數(shù)在線檢測與統(tǒng)計

變電站需要進行狀態(tài)參數(shù)檢測的設備主要有變壓器提供了有力支撐、斷路器、刀閘前景、母線進一步意見、電容器增幅最大、電抗器以及直流電源系統(tǒng)。在線檢測的內(nèi)容主要有溫度生產能力、壓力標準、密度、絕緣堅持好、機械特性以及工作狀態(tài)等數(shù)據(jù)即將展開。

（3）操作控制的執(zhí)行與驅(qū)動操作控制的執(zhí)行與驅(qū)動包括變壓器分接頭調(diào)節(jié)控制，電容特性、電抗器投切控制傳承，斷路器、刀閘合分控制建言直達，直流電源充放電控制多種。過程層的控制執(zhí)行與驅(qū)動大部分是被動的，即按上層控制指令而動作充分發揮，比如接到間隔層保護裝置的跳閘指令發展成就、電壓無功控制的投切命令、對斷路器的遙控開合命令等重要方式。在執(zhí)行控制命令時具有智能性開展面對面，能判別命令的真?zhèn)渭捌浜侠硇裕�還能對即將進行的動作精度進行控制非常重要，能使斷路器定相合閘進一步提升，選相分閘，在選定的相角下實現(xiàn)斷路器的關合和開斷高品質，要求操作時間限制在規(guī)定的參數(shù)內(nèi)不折不扣。又例如對真空開關的同步操作要求能做到開關觸頭在零電壓時關合支撐能力，在零電流時分斷等資源優勢。

2、間隔層

間隔層設備的主要功能是：（1）匯總本間隔過程層實時數(shù)據(jù)信息特征更加明顯；（2）實施對一次設備保護控制功能估算；（3）實施本間隔操作閉鎖功能；（4）實施操作同期及其他控制功能的可能性；（5）對數(shù)據(jù)采集基礎上、統(tǒng)計運算及控制命令的發(fā)出具有優(yōu)先級別的控制；（6）承上啟下的通信功能應用領域，即同時高速完成與過程層及站控層的網(wǎng)絡通信功能保持競爭優勢。必要時，上下網(wǎng)絡接口具備雙口全雙工方式發展機遇，以提高信息通道的冗余度長效機製，保證網(wǎng)絡通信的可靠性法治力量。

3、站控層

站控層的主要任務是：（1）通過兩級高速網(wǎng)絡匯總?cè)�站的實時數(shù)據(jù)信息分享，不斷刷新實時數(shù)據(jù)庫共享，按時登錄歷史數(shù)據(jù)庫；（2）按既定規(guī)約將有關數(shù)據(jù)信息送向調(diào)度或控制中心方式之一；（3）接收調(diào)度或控制中心有關控制命令并轉(zhuǎn)間隔層生動、過程層執(zhí)行；（4）具有在線可編程的全站操作閉鎖控制功能創新能力；（5）具有（或備有）站內(nèi)當?shù)乇O(jiān)控新品技，人機聯(lián)系功能，如顯示求得平衡、操作好宣講、打印、報警領先水平，甚至圖像，聲音等多媒體功能；（6）具有對間隔層戰略布局、過程層諸設備的在線維護事關全面、在線組態(tài)，在線修改參數(shù)的功能狀態；（7）具有（或備有）變電站故障自動分析和操作培訓功能技術節能。

三、數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)中的網(wǎng)絡選型

網(wǎng)絡系統(tǒng)是數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的命脈廣泛認同，它的可靠性與信息傳輸?shù)目焖傩詻Q定了系統(tǒng)的可用性國際要求。常規(guī)變電站自動化系統(tǒng)中單套保護裝置的信息采集與保護算法的運行一般是在同一個 CPU 控制下進行的，使得同步采樣鍛造、A/D 轉(zhuǎn)換競爭激烈，運算、輸出控制命令整個流程快速工具，簡捷智慧與合力，而全數(shù)字化的系統(tǒng)中信息的采樣、保護算法與控制命令的形成是由網(wǎng)絡上多個 CPU 協(xié)同完成的重要的角色，如何控制好采樣的同步和保護命令的快速輸出是一個復雜問題開放要求，其最基本的條件是網(wǎng)絡的適應性，關鍵技術是網(wǎng)絡通信速度的提高和合適的通信協(xié)議的制定平臺建設。

如果采用通常的現(xiàn)場總線技術可能不能勝任數(shù)字化變電站自動化的技術要求服務機製。目前以太網(wǎng)（ethernet）異軍突起，已經(jīng)進入工業(yè)自動化過程控制領域使用，固化 OSI 七層協(xié)議大幅拓展，速率達到100MHz 的嵌入式以太網(wǎng)控制與接口芯片已大量出現(xiàn)覆蓋範圍，數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的兩級網(wǎng)絡全部采用 100MHz 以太網(wǎng)技術是可行的。

四積極性、數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)發(fā)展中的主要問題

在三個層次中奮勇向前，數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的研究正在自下而上逐步發(fā)展。目前研究的主要內(nèi)容集中在過程層方面實施體系，諸如智能化開關設備組建、光電互感器、狀態(tài)檢測等技術與設備的研究開發(fā)效果較好。國外已有一定的成熟經(jīng)驗重要的意義，國內(nèi)的大專院校、科研院所以及有關廠家都投入了相當?shù)娜肆�進行開發(fā)研究等多個領域，并且在某些方面取得了實質(zhì)性的進展再獲。但歸納起來，目前主要存在的問題是：（1）研究開發(fā)過程中專業(yè)協(xié)作需要加強應用擴展，比如智能化電器的研究至少存在機體驗區、電、光三個專業(yè)協(xié)同攻關活動上；（2）材料器件方面的缺陷及改進有望；（3）試驗設備、測試方法導向作用、檢驗標準方案，特別是 EMC（電磁干擾與兼容）控制與試驗還是薄弱環(huán)節(jié)。