編者語：變電站綜合自動化系統(tǒng)是利用先進(jìn)的計算機技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信息處理技術(shù)等實現(xiàn)對變電站二次設(shè)備(包括繼電保護(hù)、控制、測量、信號、故障錄波、自動裝置及遠(yuǎn)動裝置等)的功能進(jìn)行重新組合、優(yōu)化設(shè)計，對變電站全部設(shè)備的運行情況執(zhí)行監(jiān)視、測量、控制和協(xié)調(diào)的一種綜合性的自動化系統(tǒng)。通過變電站綜合自動化系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備間相互交換信息數(shù)據(jù)共享，完成變電站運行監(jiān)視和控制任務(wù)。變電站綜合自動化替代了變電站常規(guī)二次設(shè)備簡化了變電站二次接線。變電站綜合自動化是提高變電站安全穩(wěn)定運行水平、降低運行維護(hù)成本、提高經(jīng)濟效益、向用戶提供高質(zhì)量電能的一項重要技術(shù)措施。
一、發(fā)展變電站綜合自動化的必要性
變電站作為整個電網(wǎng)中的一個節(jié)點，擔(dān)負(fù)著電能傳輸、分配的監(jiān)測、控制和管理的任務(wù)。變電站繼電保護(hù)、監(jiān)控自動化系統(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(如變電站、發(fā)電廠)具體實施和保障電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、可靠運行。因此，變電站自動化是電網(wǎng)自動系統(tǒng)的一個重要組成部分。作為變電站自動化系統(tǒng)，它應(yīng)確保實現(xiàn)以下要求：
(1)檢測電網(wǎng)故障，盡快隔離故障部分。
(2)采集變電站運行實時信息，對變電站運行進(jìn)行監(jiān)視、計量和控制。
(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化系統(tǒng)運行高效、實時、可靠，對變電站內(nèi)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)測、管理、協(xié)調(diào)和控制。同時，又必須與電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行實時、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)定運行水平，提高經(jīng)濟效益，并為電網(wǎng)自動化的進(jìn)一步發(fā)展留下空間。
傳統(tǒng)變電站中，其自動化系統(tǒng)存在諸多缺點，難以滿足上述要求。例如：
(1)傳統(tǒng)二次設(shè)備、繼電保護(hù)、自動和遠(yuǎn)動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，通過觸點、模擬信號來交換信息，信息量小、靈活性差、可靠性低。
(3)由于上述兩個原因，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)實時監(jiān)測和控制的要求。
(5)電磁型或小規(guī)模集成電路調(diào)試和維護(hù)工作量大，自動化程度低，不能遠(yuǎn)方修改保護(hù)及自動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，其工作點會受到環(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。另外需要對設(shè)備進(jìn)行定期的試驗和維修，既便如此，仍然存在設(shè)備故障(異常運行)不能及時發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象，甚至這種定期檢修也可能引起新的問題，發(fā)生和出現(xiàn)由試驗人員過失引起的故障。
發(fā)展變電站綜合自動化的必要性還體現(xiàn)以下幾個方面：一是隨著電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大，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，這樣要求各級電網(wǎng)調(diào)度值班人員掌握、管理、控制的信息也大量增長，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，計算機技術(shù)的普遍應(yīng)用，對電網(wǎng)可靠供電提出了更高的要求；三是市場經(jīng)濟的發(fā)展，使得整個社會對環(huán)保要求更高，這樣也對電網(wǎng)的建設(shè)、運行和管理提出許多的要求，如，要求電力企業(yè)參與市場競爭，降低成本，提高經(jīng)濟效益；要求發(fā)電廠、變電站減少占地面積。要解決上述問題，顯然僅依靠各級電網(wǎng)調(diào)度運行值班人員是難以解決的?，F(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展，計算機技術(shù)、通信技術(shù)和電力電技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的應(yīng)用，為上述問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化系統(tǒng)的產(chǎn)生與發(fā)展。
二、變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展過程
現(xiàn)有的變電站有三種形式：第一種是傳統(tǒng)的變電站；第二種是部分實現(xiàn)微機管理、具有一定自動化水平的變電站；第三種是全面微機化的綜合自動化變電站。變電站自動化的發(fā)展可以分為以下三個階段。
1．由分立元件構(gòu)成的自動裝置階段
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裝置，（比如我公司采用的自動重合閘裝置、低頻自動減負(fù)荷裝置、備用電源自動投入、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，對提高變電站和發(fā)電廠的自動化水平，保證系統(tǒng)安全運行，發(fā)揮了一定的作用。但這些自動裝置，相互之間獨立運行，互不相干，而且缺乏智能，沒有故障自診斷能力，在運行中若自身出現(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，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。
2．以微處理器為核心的智能化自動裝置階段
隨著我國改革開放的發(fā)展，微處理器技術(shù)開始引入我國，并逐步應(yīng)用于各行各業(yè)。在變電站自動化方面，用大規(guī)模集成電路或微處理機代替了原來的繼電器晶體管等分立元件組成的自動裝置，利用微處理器的智能和計算能力，可以發(fā)展和應(yīng)用新的算法，提高了測量的準(zhǔn)確度和可靠性；能夠擴充新的功能，尤其是裝置本身的故障自診斷功能，對提高自動裝置自身的可靠性和縮短維修時間是很有意義的；此外，由于采用了數(shù)字式，統(tǒng)一數(shù)字信號電平，縮小了體積等，其優(yōu)越性是明顯的。由于這些微機型的自動裝置，只是硬件結(jié)構(gòu)由微處理器及其接口電路代替，并擴展了一些簡單的功能，雖然提高了變電站自動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)仍然是各自獨立運行，不能互相通信，不能共享資源，變電站和發(fā)電廠設(shè)計和運行中存在的問題沒有得到根本的解決。
3 變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展階段
我國是從20世紀(jì)60年代開始研制變電站自動化技術(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變電站微機保護(hù)、監(jiān)測自動化系統(tǒng)
在威海望島變電站投入運行。與此同時南京京自動化研究院也開發(fā)出了220kV梅河口變電站綜合自動化系統(tǒng)。此外，國內(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、功能各異的自動化系統(tǒng)。為國內(nèi)的變電站自動化技術(shù)的發(fā)展起到了卓有成效的推動作用。進(jìn)入90年代，變電站綜合自動化已成為熱門話題，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系列綜合自動化系統(tǒng)，南京南瑞集團(tuán)公司的BSJ2200計算機監(jiān)控系統(tǒng)，南京南瑞繼電保護(hù)電氣有限公司的RCS一9000系列綜合自動化系統(tǒng)，上海惠安Power comm 2000變電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)，國電南自PS 6000系列綜合自動化系統(tǒng)，許繼電氣公司的CBZ一8000系列綜合自動化系統(tǒng)等（以后我們注重講解我們接觸的變電站綜合自動化系統(tǒng)如：武漢國測GCSIA變電站綜合自動化系統(tǒng)、南瑞城鄉(xiāng)DSA變電站綜合自動化系統(tǒng)、許繼電氣公司的CBZ一8000系列綜合自動化系統(tǒng)）。
（轉(zhuǎn)載）
