《自动化技术综合设计》教学大纲(自动化)

第一篇：《自动化技术综合设计》教学大纲(自动化)

《自动化技术综合设计》教学大纲

1．课程中文名称（英文名称）：自动化技术综合设计（Automation technology design）2．课程代码：S05070

3．课程性质：公共课程 学科基础课程 专业课程 实践教学环节 4．教学周数：2周 课程学分：2.0学分 5．开课学院：机电工程学院 6．适用专业：自动化

一、课程简介

专业综合课程设计是实践教学环节中一次较大型的实践训练，旨在培养学生进行系统分析、设计、开发与研究的基本能力。通过综合课程设计的教学实践，使学生对所学的基础理论和专业知识得到巩固，并使学生得到运用所学理论知识解决实际问题的初步认识和锻炼。通过综合课程设计的教学实践，了解控制系统的设计步骤和硬件与软件的开发流程，掌握相关课题的资料收集、整理和分析的方法，进行方案的设计和对比；提高学生的分析、综合能力以及工程设计中计算和绘图的基本能力，为后续的毕业设计和工程实践作必要的准备

二、课程设计目的

自动化技术综合设计教学所要达到的目的是：

1、培养学生理论联系实际的设计思想，训练学生综合运用大学专业课程的理论知识，并结合生产实际来分析和解决工程问题的能力。

2、训练学生收集和运用设计资料以及计算、制图和数据处理及误差分析的能力，并在此基础上利用计算机基础理论知识，初步掌握编制计算机程序并在计算机上计算来解决课程设计问题的基本技能。

3、为下一个教学环节——毕业论文设计打下夯实基础。

三、课程设计具体要求

通过相关科技训练的培训让学生掌握独立进行科学研究的一般方法，提高其动手能力，提高理论联系实际能力。通过学习，让学生通过掌握对具体科研课题的资料检索方法，撰写可行性报告，科研申报书及科研方案的拟定等工作，掌握科研工作的一般方法和程序。《自动化技术综合设计》的基本要求是注重方法的训练和独立进行科学研究能力的培养。要求做到：

1、根据项目要求查阅国内外有关资料；

2、独立编写可行性报告，填写课题申报书和制定研究方案。

3、在条件允许的情况下，做一定的试验及数据收集、验证、分析工作。

四、课程设计主要内容

自动化技术综合设计是大学教学的一个重要环节，对教学起着检查、巩固、提高的作用。对于学生来说，课程论文既可以全面检查学生基础理论掌握的情况、技能的熟练程度及分析和解决问题的能力，又能培养和锻炼学生的实际工作能力。因此，课程论文教学环节包括以下内容： 1.自动化技术综合设计选题 2.向学生下达任务书 3.查阅文献，收集资料 4.做好开题报告和开题综述 5.课题研究研究阶段 6.撰写课程论文阶段 7.上交课程论文

五、考核方式与成绩评定标准

课程论文成绩根据学生的设计态度、设计质量、创新性等方面来综合评定学生课程设计的成绩分数。并最终按五级制（优秀、良好、中等、及格、不及格）上报成绩。

六、教材及主要参考资料

执笔人： 胡文锋 审核人：李有军 批准人：

审定日期：2014年10月10日

第二篇：变电站综合自动化教学大纲

《变电站综合自动化》课程教学大纲

一、课程名称：变电站综合自动化

课程负责人：

二、学时与学分：

三、适用专业：重庆大学城市科技学院电气学院

四、课程教材：

五、参考教材：《变电站综合自动化》，国家电网公司人力资源部，中国电力出版社;第1版(2010年5月1日)。

《变电站综合自动化原理及运用》，丁书文，中国电力出版社;第2版(2010年7月1日)。

《变电站综合自动化原理与系统》，张惠钢，中国电力出版社;第1版(2004年1月1日)。

六、开课单位：电气信息学院电气专业

七、课程的性质、目的和任务

《变电站综合自动化》，是电气工程及其自动化专业面向应用的一门专业课，是电力系统继电保护及自动化方向与发电厂及电力系统方向的核心专业课程。本课程以“变电站综合自动化系统”为载体，学生通过该门课的学习，使学生较全面地了解变电站综合自动化系统的用途、结构、原理和性能，初步掌握变电站综合自动化系统基本知识和技能，具备变电站综合自动化系统的安装调试、运行及事故处理的能力。

八、课程的基本要求

1、了解变电站站综合自动化的含义。

2、掌握变电站实现综合自动化的基本功能。

3、了解变电站实现综合自动化系统的结构形式。

4、掌握变电站综合自动化信息的测量和采集种类和方式方法。

5、了解变电站综合自动化中的通信技术。

6、了解变电站综合自动化系统运用的新技术。

7、掌握变电站综合自动化系统的智能装置的。

8、掌握变电站综合自动化系统的运行、维护及调试。

9、了解提高综合自动化系统可靠性的措施。

10、熟悉变电站综合自动化的监控系统相关知识。

九、课程的主要内容

第一章 变电站综合自动化系统概述 1.1 综合自动化的基本概念 1.2 综合自动化的优越性

1.3 综合自动化系统的主要内容和基本功能 1.4 综合自动化系统的设计原则与要求

1.5 综合自动化系统的硬件结构（结构形式和配置）1.6 变电站综合自动化与无人值班变电站 1.7 变电站综合自动化技术的发展方向 第二章 变电站综合自动化信息的测量和采集 2.1 变电站综合自动化信息

2.2 变电站综合自动化信息的体系结构 2.3 变电站模拟量信息的变送器测量及采集 2.4 交流采样技术及其应用 2.5 变电站油温的采集 2.6 变电站状态信息的采集 2.7 变电站实时时钟的建立和应用 第三章 变电站综合自动化系统中的通信技术 3.1 数据通信基础 3.2 数据交换技术 3.3 计算机网络基础知识

3.4 网络体系结构及OSI基本参考模型 3.5 计算机局域网络 3.6 现场总线技术

第四章 变电站综合自动化系统中的新技术应用 4.1 VQC知识 4.2 程序化操作 4.3 IEC 61850简介

第五章 变电站运行的自动控制与调节（变电站综合自动化系统的智能装置）5.1 变电站低频减负荷控制 5.2 变电站电压和无功功率控制

5.3 变电站“五防”的基本概念及实现方法 5.4 同期知识

5.5 备用电源自动投入装置 5.6 变电站主设备的遥控 5.7 微机故障录波原 5.8 微机故障录波实例

第六章 变电站综合自动化系统的运行、维护及调试 6.1 综合自动化系统人机联系与操作 6.2 综合自动化系统运行与维护 6.3 综合自动化系统的调试

第七章 提高综合自动化系统可靠性的措施 7.1 综合自动化可靠性概述 7.2 干扰来源和干扰的影响 7.3 抗干扰措施

7.4 综合自动化系统的自动检测技术 第八章 变电站综合自动化的监控系统 8.1 综合自动化监控系统的基本功能 8.2 综合自动化监控系统的基本结构 8.3 综合自动化监控系统基本要求及特点 8.4 综合自动化监控系统界面及监控操作 8.5 综合自动化监控系统的附属部分

十、课程教学重点

1、变电站实现综合自动化的基本功能。

2、变电站综合自动化信息的测量和采集种类和方式方法。

3、变电站综合自动化系统运用的新技术。

4、变电站综合自动化系统的智能装置的。

5、变电站综合自动化系统的运行、维护及调试。

6、提高综合自动化系统可靠性的措施。

7、变电站综合自动化的监控系统。

十一、考核方式

笔试考试

总成绩=笔试考试（70%）+平时考评（30%）

十二、学时分配

第三篇：变电站综合自动化技术

第一章

1、变电站综合自动化：是将变电站的二次设备经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。

2、传统变电站的缺点：

（1）安全性、可靠性不能满足现代电力系统高可靠性的要求。（2）供电质量缺乏科学的保证。（3）占地面积大，增加了征地投资。

（4）不适应电力系统快速计算和实时控制的要求。

（5）维护工作量大，设备可靠性差，不利于提高运行管理水平和自动化水平。

3、变电站自动化技术的发展过程。[P5内详] 第二章

4、二次设备的组成部分：继电保护、自动装置、测量仪表、操作控制屏和中央信号屏以及远动装置。

5、变电站综合自动化的优越性：

（1）变电站综合自动化系统利用当代计算机的技术和通信技术，提供了先进技术的设备，改变了传统的二次设备模式，信息共享，简化了系统，减少了连接电缆，减少占地面积，降低造价，改变了变电站的面貌。（2）提高了自动化水平，减轻了值班员的操作量，减少了维修工作量。（3）随着电网复杂程度的增加，各级调度中心要求各变电站能提供更多的信息，以便及时掌握电网及变电站的运行情况。（4）提高变电站的可控性，要求更多地采用远方集中控制、操作、反事故措施等。（5）采用无人值班管理模式，提高劳动生产率，减少人为误报操作的可能。（6）全面提高运行的可靠性和经济性。

6、变电站的数据包括：模拟量、开关量和电能量。

7、直流采样：即将交流电压、电流等信号经变送器转换为适合于A/D转换器输入电平的直流信号。交流采样：指输入给A/D转换器的是与变电站的电压、电流成比例关系的交流电压信号。

8、并联、串联有源电力滤波器的不同点及示意图。[P17内详]

9、电力系统的电压、无功综合控制的方式：集中控制、分散控制和关联分散控制。[P27内详]

10、电力系统频率偏移的原因：电力系统的频率与发电机的转速有着严格的对应关系，而发电机的转速是由作用在机组转轴上的转矩决定的，原动机输入的功率如果在扣除了励磁损耗和各种机械损耗后能与发电机输出的电磁功率保持平衡，则发电机的转速将保持不变，电力系统所有发电机输出的有功功率的总和，在任何时刻都将等于此系统包括各种用电设备所需的有功功率和网络的有功损耗的总和。但由于有功负荷经常变化，其任何变动都将立刻引起发电机输出电磁功率的变化，而原动机输入功率由于调节系统的滞后，不能立即随负荷波动而作相应的变化，此时发电机转轴上的转矩平衡被打破，发电机的转速将发生变化，系统的频率随之发生偏移。

11、电力系统频率降低的危害：

（1）系统的频率下降，使发电厂的厂用机械出力大为下降，结果必然影响发电设备的正常工作，使发电机的有功出力减少，导致系统频率的进一步降低。

（2）系统频率降低，励磁机的转速也相应降低，当励磁电流一定时，励磁机发出的无功功率就会减少。（3）系统频率长期处于49.5Hz或49Hz以下时，会降低各用户的生产率。

12、明备用和暗备用的原理和图。[P33内详] 系统正常运行时，备用电源不工作的称明备用。系统正常运行时，备用电源也投入运行的，称为暗备用。

备用电源自投（BZT）的作用：备用电源自投装置是因为电力系统故障或其他原因使工作电源被断开后，能迅速将备用电源或备用设备或其他正常工作的电源自动投入工作，使原来工作电源被断开的用户能迅速恢复供电的一种自动控制装置。

13、变电站综合自动化系统的特点：（1）功能综合化

（2）分级分布式、微机化的系统结构（3）测量显示数字化（4）操作监视屏幕化（5）运行管理智能化 第三章

14、光电传感器的优越性：

（1）优良的绝缘性能，造价低、体积小、质量轻。（2）不含铁心，消除了磁饱和、铁磁谐振等问题。（3）动态范围大，测量精度高。（4）频率范围宽。（5）抗干扰能力强。第四章

15、输入/输出的传送方式：并行和串行传送方式。

16、CPU对输入/输出的控制方式：同步传送方式、查询传送方式、中断控制输入/输出方式和直接存储器访问方式（DMA）[P50内详]

17、DMA控制器必须具备的功能：

（1）能接受外设的请求，向CPU发出总线请求信号HOLD；

（2）当CPU发出总线请求认可信号HLDA后，接管对地址线、数据线和控制线的控制，进入DMA方式；（3）发出地址信息，能对存储器寻址及能修改地址指针；（4）能向存储器和外设发出读或写等控制信号；

（5）能控制传送的字节数及判断DMA传送是否结束；

（6）在DMA传送结束以后，能发出DMA结束信号，释放总线使CPU恢复正常工作状态。

18、光电耦合器工作原理及原理图。[P62内详] 第五章

19、D/A转换器的工作原理、关系式、权电阻输入网络。[P67内详] 20、绝对精度和相对精度。[P74内详] 第六章

21、交流采样法：是直接对经过装置内部小TA，小TV转换后形成的交流电压信号进行采样，保持和A/D转换，然后在软件中通过各种算法计算出所需电量。第七章

22、小波分析在变电站综合自动化中的应用前景。[P103内详] 第八章

23、变电站内的信息传输：

（1）设备层与间隔层（单元层）间信息交换（2）单元层内部的信息交换（3）单元层之间的通信

（4）单元层和变电站层的通信（5）变电站层的内部通信

24、变电站通信网络的要求：快速的实时响应能力，很高的可靠性，优良的电磁兼容性能，分层式结构。

25、数据通信的传输的方式：并行数据通信和串行数据传输。

26、数据通信系统的工作方式：单工通信，半双工通信和全双工通信。原理及图示[P119内详]

27、网络的拓扑结构：点对点结构、星型结构、总线结构和环形结构。

28、移频键控原理。[P131内详]

29、差错检测技术：就是采用有效编码方法对咬传输信息进行编码，并按约定的规则附上若干码元（称监督码），作为信息编码的一部分，传输到接收端，接收端则按约定的规则对所收到的码进行检验。30、几种常用的监督码构成方法：奇偶校验、纵向冗余校验和循环冗余校验CRC。第九章

31、电磁兼容意义：电气或电子设备或系统能够在规定的电磁环境下不因电磁干扰而降低工作性能，它们本身发射电磁量不影响其他的设备或系统正常工作，从而达到互不干扰，在共同的电磁环境下一起执行各自功能的共存状态。

32、电磁干扰的三要素：干扰源、传播途径和电磁敏感设备。

33、解决电磁干扰问题的方法：

（1）抑制干扰源产生的电磁干扰（滤波、屏蔽和接地）；（2）切断干扰的传播途径；

（3）提高敏感设备抗电磁干扰的能力（降低对干扰的敏感度）。

34、干扰分类：

（1）差模干扰：是串联于信号源回路中的干扰，主要由长线路传输的互感耦合所致。（2）共模干扰：是由网络对地电位变化所引起的干扰，即对地干扰。

35、抑制干扰源影响的屏蔽措施：

（1）一次设备与自动化系统输入、输出的连接采用带有金属外皮的控制电缆，电缆的屏蔽层两端接地。（2）测量和微机保护或自控装置采用的各类中间互感器的一、二次绕组之间加设屏蔽层。（3）机箱或机柜的输入端子对地接一耐高压的小电容，可抑制外部高频干扰。（4）系统的机柜和机箱采用铁质材料。

第四篇：变电站综合自动化技术

变电站综合自动化技术

摘要：计算机技术的发展，推动了电力系统计算机自动化技术的发展，变电站综合自

化技术也日趋完善。本论文根据目前电力系统变电站综合自动化技术现状，从其设计原理、结构模式、功能及其发展基础上对变电站综合自动化系统进行分析和描述。并对今后的发展趋势做了总结，提出意见。

关键词：变电站 综合自动化 结构模式 基本过程 功能 发展趋势

变电站综合自动化系统是一种以计算机为主、将变电站的一、二次设备经过功能组合形成的标准化、模块化、网络化的计算机监控系统。变电站综合自动化，是将变电站的二次设备经过功能的重新组合和优化设计，利用先进的计算机技术、自动化技术和通信技术，实现对全变电站的主要设备和输配电线路的自动监视、测量、控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。

一、变电站综合自动化的结构模式

变电站综合自动化系统的结构模式主要有集中式、集中分布式和分散分布式。

（一）集中式结构

集中式一般采用功能较强的计算机并扩展其I／O接口，集中采集变电站的模拟量和数量等信息，集中进行计算和处理，分别完成微机监控、微机保护和自动控制等功能。集中式结构也并非指只由一台计算机完成保护、监控等全部功能。多数集中式结构的微机保护、微机监控和与调度等通信的功能也是由不同的微型计算机完成的，只是每台微型计算机承担的任务多些。例如监控机要担负数据采集、数据处理、断路器操作、人机联系等多项任务；担负微机保护的计算，可能一台微机要负责多回低压线路的保护等。

（二）分布式结构

该系统结构的最大特点是将变电站自动化系统的功能分散给多台计算机来完成。分布式模式一般按功能设计，采用主从CPU系统工作方式，多CPU系统提高了处理并行多发事件的能力，解决了CPU运算处理的瓶颈问题。各功能模块（通常是多个CPU）之间采用网络技术或串行方式实现数据通信，选用具有优先级的网络系统较好地解决了数据传输的瓶颈问题，提高了系统的实时性。分布式结构方便系统扩展和维护，局部故障不影响其它模块正常运行。该模式在安装上可以形成集中组屏或分层组屏两种系统组态结构，较多地使用于中、低压变电站。

（三）分布分散（层）式结构

分布分散式结构系统从逻辑上将变电站自动化系统划分为两层，即变电站层（站级测控单元）和间隔层（间隔单元）。也可分为三层，即变电站层、通信层和间隔层。

该系统的主要特点是按照变电站的元件，断路器间隔进行设计。将变电站一个断路器间隔所需要的全部数据采集、保护和控制等功能集中由一个或几个智能化的测控单元完成。测控单元可直接放在断路器柜上或安装在断路器间隔附近，相互之间用光缆或特殊通信电缆连接。这种系统代表了现代变电站自动化技术发展的趋势，大幅度地减少了连接电缆，减少了电缆传送信息的电磁干扰，且具有很高的可靠性，比较好的实现了部分故障不相互影响，方便维护和扩展，大量现场工作可一次性地在设备制造厂家完成。

二、变电站综合自动化系统设计原理

（一）变电站综合自动化系统作为电网调度自动化的一个子系统，应服从电网调度自动化的总体设计，设计思想应采用以调度为中心的原则。其配置、功能及设备的配置应满足电网安全、优质、经济运行以及信息分层传输、资源共享的原则。

（二）分散式系统的功能宜采用下放得原则，凡可以在间隔层就地完成的功能无须通过网络和上位机去完成。

（三）按我国实际情况，目前大部分地区的变电站还不大可能实现完全的无人值守。因此，设计时应考虑远方与就地控制操作并存的模式。

三、实现变电站综合自动化的基本过程

（一）数字量的输入与输出

（二）模拟量的输入与输出

（三）交流采样常用算法分析

（四）数据通信

四、变电站综合自动化系统技术功能

（一）监控子系统

（二）继电保护子系统

（三）电压、无功综合控制子系统

（四）电力系统的低频减负荷控制子系统

（五）备用电源自投控制子系统

（六）通信子系统

五．发展趋势

变电站的综合自动化系统取得了良好的应用效果，但也有不足之处，主要体现在：

（一）一次和二次之间的信息交互还是延续电缆的接线模式，成本高，施工、维护不便。

（二）二次的数据采集部分大量的重复，浪费资源。

（三）细心标准化不够，信息共享度低多套系统并存，设备之间、设备与系统之间联系困难，形成信息弧岛，信息难以被综合应用。

（四）发生事故时，会出现大量的事件警告信息，缺乏有效地过滤机制，干扰值班运行人员对故障的正常判断。

因此，变电站的综合自动化技术的发展赢采用

（一）保护监控一体化

这种方式在35kV及以下的电压等级中已普遍采用，今后在110kV及以上的线路间隔和主变三侧中采用此方式也已是大势所趋。它的好处是功能按一次单元集中化，利于稳定的进行信息采集以及对设备状态进行控制，极大地提高了性能效率比。其目前的缺点也是显而易见的:此种装置的运行可靠性要求极高，否则任何形式的检修维护都将迫使一次设备的停役。可靠性、稳定性要求高，这也是目前110千伏及以上电压等级还采用保护和监控分离设置的原因之一。随着技术的发展，冗余性、在线维护性设计的出现，将使保护监控一体化成为必然。

（二）人机操作界面接口统一化、运行操作无线化

无人无建筑小室的变电站，变电运行人员如果在就地查看设备和控制操作，将通过一个手持式可视无线终端，边监视一次设备边进行操作控制，所有相关的量化数据将显示在可视无线终端上。

（三）防误闭锁逻辑验证图形化、规范化、离线模拟化

在220kV及以上的变电站中，随着自动化水平的提高，电动操作设备日益增多，其操作的防误闭锁逻辑将紧密结合于监控系统之中，借助于监控系统的状态采集和控制链路得以实现。而一座变电站的建设都是通过几次扩建才达到终期规模，这就给每次防误闭锁逻辑的实际操作验证带来难题，如何在不影响一次设备停役的情况下模拟出各种运行状态来验证其正反操作逻辑的正确性？图形化、规范化的防误闭逻辑验证模拟操作图正是为解决这一难题而作，其严谨性是建立在监控系统全站的实时数据库之上的，使防误闭锁逻辑验证的离线模拟化成为可能。

（四）就地通讯网络协议标准化

强大的通讯接口能力，主要通讯部件双备份冗余设计（双CPU、双电源等），采用光纤总线等等，使现代化的综合自动化变电站的各种智能设备通过网络组成一个统一的、互相协调工作的整体。

（五）数据采集和一次设备一体化

除了常规的电流电压、有功无功、开关状态等信息采集外，对一些设备的在线状态检测量化值，如主变的油位、开关的气体压力等等，都将紧密结合一次设备的传感器，直接采集到监控系统的实时数据库中。高技术的智能化开关、光电式电流电压互感器的应用，必将给数据采集控制系统带来全新的模式。

变电站综合自动化系统是近10多年发展起来的多专业综合技术，是变配电系统的一次革命。随着中国国民经济持续快速发展，社会对电力的需求与日俱增，各行各业对电力质量的要求越来越高，各种智能技术的普遍应用，使得变电站自动化管理和无人值守已是一种必然趋势和必然选择。对常规人工控制为主的传统变电站，实施以微机监控为主的综合自动化系统建设，是新时期开创我国电力系统优质、安全、经济运行和全面提升电力自动化水平重大的举措，对巩固和加强电能在中国能源结构中的主导和战略地位，都具有十分迫切和深远意义。

参考文献

(1)张惠刚.变电站综合自动化原理与系统.北京：中国电力出版社

(2)林栩栩、陆继明.变电站综合自动化技术的发展.北京：中国电力出版社(3)变电站综合自动化系统的最新应用

第五篇：变电站综合自动化技术探讨专题

变电站综合自动化技术探讨

【摘 要】计算机技术的发展，推动了电力系统计算机自动化技术的发展，变电站综合自动化技术也日趋完善。本文在深入分析我国变电站综合自动化结构模式及发展阶段的基础上，提出了其发展趋势，以期推动我国变电站综合自动化的发展。

【关键词】变电站 综合自动化 结构模式 发展趋势

变电站综合自动化系统是一种以计算机为主、将变电站的一、二次设备（包括测量、信号、控制、保护、自动、远动等）经过功能组合形成的标准化、模块化、网络化的计算机监控系统。变电站综合自动化，是将变电站的二次设备经过功能的重新组合和优化设计，利用先进的计算机技术、自动化技术和通信技术，实现对全变电站的主要设备和输配电线路的自动监视、测量、控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。

一、变电站综合自动化的结构模式

变电站综合自动化系统的结构模式主要有集中式、集中分布式和分散分布式。

（一）集中式结构

集中式一般采用功能较强的计算机并扩展其I／O接口，集中采集变电站的模拟量和数量等信息，集中进行计算和处理，分别完成微机监控、微机保护和自动控制等功能。集中式结构也并非指只由一台计算机完成保护、监控等全部功能。多数集中式结构的微机保护、微机监控和与调度等通信的功能也是由不同的微型计算机完成的，只是每台微型计算机承担的任务多些。例如监控机要担负数据采集、数据处理、断路器操作、人机联系等多项任务；担负微机保护的计算，可能一台微机要负责多回低压线路的保护等。

（二）分布式结构

该系统结构的最大特点是将变电站自动化系统的功能分散给多台计算机来完成。分布式模式一般按功能设计，采用主从CPU系统工作方式，多CPU系统提高了处理并行多发事件的能力，解决了CPU运算处理的瓶颈问题。各功能模块（通常是多个CPU）之间采用网络技术或串行方式实现数据通信，选用具有优先级的网络系统较好地解决了数据传输的瓶颈问题，提高了系统的实时性。分布式结构方便系统扩展和维护，局部故障不影响其它模块正常运行。该模式在安装上可以形成集中组屏或分层组屏两种系统组态结构，较多地使用于中、低压变电站。

（三）分布分散（层）式结构

分布分散式结构系统从逻辑上将变电站自动化系统划分为两层，即变电站层（站级测控单元）和间隔层（间隔单元）。也可分为三层，即变电站层、通信层和间隔层。

该系统的主要特点是按照变电站的元件，断路器间隔进行设计。将变电站一个断路器间隔所需要的全部数据采集、保护和控制等功能集中由一个或几个智能化的测控单元完成。测控单元可直接放在断路器柜上或安装在断路器间隔附近，相互之间用光缆或特殊通信电缆连接。这种系统代表了现代变电站自动化技术发展的趋势，大幅度地减少了连接电缆，减少了电缆传送信息的电磁干扰，且具有很高的可靠性，比较好的实现了部分故障不相互影响，方便维护和扩展，大量现场工作可一次性地在设备制造厂家完成。

二、我国变电站自动化发展阶段

变电站二次部分传统按功能分为四大类产品：继电保护、故障录波、当地监控和远动。按系统模式出现顺序可将变电站自动化发展分为三个阶段：

第一阶段：面向功能设计的集中式RTU加常规保护模式

80年代及以前，是以RTU为基础的远动装置及当地监控为代表。该类系统实际上是在常规的继电保护及二次接线的基础上增设RTU装置，功能主要为与远方调度通信实现“二遥”或“四遥”（遥测、遥信、遥控、遥调）；与继电保护及安全自动装置的联结通过硬接点接入或串行口通信较多。此类系统称为集中RTU模式，目前在一些老站改造中仍有少量使用，此阶段为自动化的初级阶段。

第二阶段：面向功能设计的分布式测控装置加微机保护模式

第二阶段始于90年代初期，单元式微机保护及按功能设计的分散式微机测控装置得以广泛应用，保护与测控装置相对独立，通过通信管理单元能够将各自信息送到后台或调度端计算机。特点是继电保护（包括安全自动装置）按功能划分的测控装置独立运行，应用了现场总线和网络技术，通过数据通信进行信息交换。此系统电缆互联仍较多，扩展性功能不强。

第三阶段：面向间隔、面向对象（Object-Oriented）设计的分层分布式结构模式

第三阶段始于90年代中期，随着计算机技术、网络及通信技术的飞速发展，采用按间隔为对象设计保护测控单元，采用分层分布式的系统结构，形成真正意义上的分层分布式自动化系统。目前国内外主流厂家均采用了此类结构模式。110kV以下电压等级变电站，保护测控装置要求一体化、110kV几以上电压等级保护测控大多按间隔分别设计，对超高压变电站的规模比较大的系统，为减少中间环节，避免通信瓶颈，要求装置直接上以太网与监控后台通信，甚至要求保护和监控网络独立组网，由于采用了先进的网络通信技术和面向对象设计，系统配置灵活、扩展方便。

三、变电站综合自动化发展趋势

（一）保护监控一体化

这种方式在35kV及以下的电压等级中已普遍采用，今后在110kV及以上的线路间隔和主变三侧中采用此方式也已是大势所趋。它的好处是功能按一次单元集中化，利于稳定的进行信息采集以及对设备状态进行控制，极大地提高了性能效率比。其目前的缺点也是显而易见的:此种装置的运行可靠性要求极高，否则任何形式的检修维护都将迫使一次设备的停役。可靠性、稳定性要求高，这也是目前110千伏及以上电压等级还采用保护和监控分离设置的原因之一。随着技术的发展，冗余性、在线维护性设计的出现，将使保护监控一体化成为必然。

（二）人机操作界面接口统一化、运行操作无线化

无人无建筑小室的变电站，变电运行人员如果在就地查看设备和控制操作，将通过一个手持式可视无线终端，边监视一次设备边进行操作控制，所有相关的量化数据将显示在可视无线终端上。

（三）防误闭锁逻辑验证图形化、规范化、离线模拟化

在220kV及以上的变电站中，随着自动化水平的提高，电动操作设备日益增多，其操作的防误闭锁逻辑将紧密结合于监控系统之中，借助于监控系统的状态采集和控制链路得以实现。而一座变电站的建设都是通过几次扩建才达到终期规模，这就给每次防误闭锁逻辑的实际操作验证带来难题，如何在不影响一次设备停役的情况下模拟出各种运行状态来验证其正反操作逻辑的正确性？图形化、规范化的防误闭逻辑验证模拟操作图正是为解决这一难题而作，其严谨性是建立在监控系统全站的实时数据库之上的，使防误闭锁逻辑验证的离线模拟化成为可能。

（四）就地通讯网络协议标准化

强大的通讯接口能力，主要通讯部件双备份冗余设计（双CPU、双电源等），采用光纤总线等等，使现代化的综合自动化变电站的各种智能设备通过网络组成一个统一的、互相协调工作的整体。

（五）数据采集和一次设备一体化

除了常规的电流电压、有功无功、开关状态等信息采集外，对一些设备的在线状态检测量化值，如主变的油位、开关的气体压力等等，都将紧密结合一次设备的传感器，直接采集到监控系统的实时数据库中。高技术的智能化开关、光电式电流电压互感器的应用，必将给数据采集控制系统带来全新的模式。

变电站综合自动化系统是近10多年发展起来的多专业综合技术，是变配电系统的一次革命。随着中国国民经济持续快速发展，社会对电力的需求与日俱增，各行各业对电力质量的要求越来越高，各种智能技术的普遍应用，使得变电站自动化管理和无人值守已是一种必然趋势和必然选择。对常规人工控制为主的传统变电站，实施以微机监控为主的综合自动化系统建设，是新时期开创我国电力系统优质、安全、经济运行和全面提升电力自动化水平重大的举措，对巩固和加强电能在中国能源结构中的主导和战略地位，都具有十分迫切和深远意义。

参考文献：

[1]张惠刚.变电站综合自动化原理与系统[M].北京：中国电力出版社，2004.[2]江智伟.变电站自动化新技术[M].北京：中国电力出版社，2006.[3]林栩栩、陆继明.变电站综合自动化技术的发展[J].大众用电，2004，（4）.（作者单位：上海海事大学）