变电站自动化系统的分析和实施
摘要：自我国兴起无人值班变电站与实行变电站自动化系统以来，该系统已经
取得了一定的成就，实现了无人状态下控制、保护与监视变电站中设备的运行状态，节约了大量人力资源。文章对变电站自动化系统的概念、功能和结构，综合
系统的演变，与电网调度自动化系统相比的区别与特点，以及智能电网中应用变
电站自动化系统的情况进行了分析和介绍。
关键词：变电站自动化系统;功能;智能电网;调度自动化系统
一、变电站自动化系统概述
作为综合性电力自动化系统，变电站自动化系统集中了网络通信、计算机与
数据采集技术，利用变电站二次设备的功能对组合进行优化与归并，协调、自动
控制。测量并实时监控变电站运行的情况。二次系统中的自动控制、计算机、远动、通信、计量与测量都属于其技术范畴，而变电站运行、继电保护与自动化等
属于其专业范畴。变电站自动化系统以运行管理智能化、操作监视屏幕化、通信
网络化、结构微机化、系统功能综合化为基本特征。
采集数据与控制站内设备的状态是变电站自动化系统的主要目的，其功能包
括远动与数据通信、自动控制装置、微机保护子系统、监控子系统是其基本功能。首先相关开关的位置与互感器得到电网数据，接着命令设备进行操作。接着检测
到故障时保护装置将跳闸命令发送给所在断路器。自动控制装置在变电站自动化
系统中则能够完成电压无功自动控制、低周低压减载、系统继电保护等操作，提
高供电的安全性可靠性与电能质量。远动与数据通信功能可以实现上级调度与自
动化系统之间的通信和系统内部之间的通信。
二、变电站自动化系统的分析
1997年8月国际大电网会议(CIGRE)的WG34.03工作组在《变电站内数据流
的通信要求》的报告中分析了变电站自动化需完成63种功能,并将这些功能分为
7个功能组:(1)远动功能(四遥功能);(2)自动控制功能(如有载调压变压器分接头和
并联补偿电容器的综合控制(VQC)。电力系统低频减载、静止无功补偿器控制、配网系统故障分段隔离g非故障段恢复供电与网络重组等);(3)测量表计功能(如三相
智能式电子电费计量表等);(4)继电保护功能;(5)与继电保护有关的功能(如故障录波、故障测距、小电流接地选线等);(6)接口功能(如与微机五防、继电保护、电能计量、全球定位系统(GPS)等IED的接口)(7)系统功能(与主站通信,当地SCADA等)。所有
能实现这些功能的设备,目前统称为智能式电子仪表(IED)。变电站自动化的目的,
就是实现这些IED的信息共享,由此可减少变电站使用的电缆数量和造价,提高变电站的运行和安全可靠性,并减少维护工作量和提高维护水平。
应注意的是:(1)上述自动化设备均应责任分明、互不干扰。(2)要特别重视继电
保护设备的安全可靠、不能影响到继电保护设备的电磁兼容性的要求。根据变电
站自动化的目的,为实现信息共享需采用分层结构:变电站层(与上级调度中心通信、当地SCADA等)、网络层(用以实现各种IED的信息集成),间隔层(各种IED)和设备
层(高压一次设备)。
三、变电站自动化系统的实施
变电站自动化系统是通过网络系统来传输各种数据，网络系统是变电站自动
化系统实施的关键。变电站内的数据传输，主要有站控层的内部数据交换通信，
间隔层内部数据交换通信，站控层与间隔层之间的数据交换通信以及间隔层与过
程层之间的数据交换通信等。交换的数据主要有监视信息、突发事件信息、智能
感应信息以及一些非实时的信息等。在不同的运行方式下，各种数据流各有相应
的传输响应速度以及优先级。所以在变电站自动化系统的实施中，除了各种设备
的设置以外，最主要是网络系统的实施。
(1)变电站自动化系统设备体系结构：集中式系统结构。分布式系统结构。
(2)变电站自动化系统。变电站自动化系统，目前主要有两种，一种是传统的
现场总线自动化系统，一种是嵌入式以太网式自动化系统。①现场总线式自动化系统。现场总线是连接生产设备和控制设备的双向、串行、多节点、多变量的数
字化通信网络系统。现场总线式自动化系统的结构模式主要有三种，即集中分布式、集中式以及分布分散式。在实际的应用过程中，由于分布分散式的结构运行
的效率更高，设备负荷较小，所以一般采用的是分布分散式结构。现场总线式自
动化系统的硬件主要由后台监控系统、通信控制单元和保护测控单元组成，软件
采用WingdowsNT／2000的操作系统，语言是VC++语言。这种系统具有广泛的可
移槽l生和实用性。②嵌入式以太网式自动化系统。迈人数字化时代的变电站自
动化系统，由于传统的现场总线式自动化系统在某些情况下不能充分的满足需要，所以嵌入式以太网式的自动化系统得到了越来越广泛的应用。嵌入式以太网式自
动化系统应用模式的选择，嵌入式以太网有两种应用模式，一种是一个智能电子
装置对应一个以太网接口，智能电子装置作为一个以太网的节点；另一种是几个
智能电子装置通过一定的规则连接在一起，然后接入一个以太网的接口。在选择
以太网的应用模式时，要根据成本、产品兼容性以及可靠性等来选择。嵌入式以
太网式自动化系统传播模式的选择，嵌入式以太网式自动化系统的传播模式主要
有三种，即单播、广播和分组广播。时掌握成本支出的具体情况，根据计划与实
际发生的差异随时进行成本分析，及时纠偏。上述三种方式可以综合使用，成本
计划应尽可能符合实际情况，争取效益最大化。
四、电网调度自动化系统和变电站自动化系统
3.1电网调度系统自动化简介
变电站与发电厂之上的自动控制系统就是电网调度自动化系统，其管理和控
制的对象就是电力系统的发输电，作为计算机控制系统，它的功能包括网络分析、控制和计划发电、采集和监视数据等。调度人员在运行正常的电网中利用调度自
动化系统对电网参数进行控制与监视，使其与规定相符合，使电能质量与电力系
统的运行正常得到保证。在安全监控电网的前提下，电网的经济调度能够利用调
动自动化的途径达到，实现多发电与供电、节约能源、降低损耗的目标。当有故
障发生于电网中时，应分析电网运行的安全性，针对性地提出对策处理事故并加
以监控，避免发生事故，使事故造成的不良影响和损伤得以减少或避免。
3.2电网调度自动化系统和变电站自动化系统
结语
总而言之，使电力系统自动化水平提高与现代化的电网运行管理得以实现的
必要前提就是变电站的自动化技术。在不断增加特高电网布点与不断推进的大背
景下，电网的运行方式与结构也逐渐复杂化，自动化系统也因此得到广泛普及和
应用，变电站自动化技术的发展也得到了很大程度的推动。
参考文献
[1]李国华.变电站自动化系统的分析与实施[J].湖南农机,2012,39 (5):241-242.
[2]徐立子.再论变电站自动化系统的分析和实施[J].电网技术，2011，25（9）：12-15.
[3]李猛,林榕.变电站综合自动化实施方案的分析[J].广东电力,2006,19(2):59-63.
[4]张自民，文化宾，牛红星.智能变电站系统方案探讨[J].电气自动化，2012，
