摘要：本文對變電站自動化技術的發展過程和現狀作了論述和分析。提出了變電站自動化發展趨勢。變電站自動化技術在城農網建設改造工作中，無論從其技術性、重要性、投資數和任務量佔有相當的地位，為此闡寫本文與讀者探討。
關鍵詞：變電站;綜合自動化;發展趨勢
一、目前國內變電站自動化技術
變電站綜合自動化的發展歷程按時間順序可將變電站自動化系統的發展歷程分成叄個階段：
第一階段面向功能設計的集中式RTU加常規保護模式(始於20世紀80年代);
第二階段面向功能設計的分散式測控裝置加微機保護模式(始於20世紀90年代)：
第叄階段面向間隔、物件設計的分層分散式結構模式(始於20世紀90年代末期)，是當前最為普遍的一種模式。
(一)現場單元功能與效能
在全分散式變電站自動化系統中，特點之一是以變電站一次裝置(如高低壓開關等)為單位，在一次裝置現場配置監控和保護的現場輸入輸出葷元。如前節所述，現場單元可以是監控和保護二合一裝置，亦可以保持相對獨立，但有一點是共同的，就是現場單元要求能獨立完成監控和保護的功能。
監控現場單元的基本功能為遙測量採集及計算，遙信採集及處理，電能脈衝採集及累計，遙控命令接收與執行，對關鍵晶片的定時自檢，與保護單元的通訊(當與保護單元保持相對獨立時)，當地顯示。
保護現場單元的基本功能為根據安裝單位的繼電保護配置完成保護功能，接收與執行後臺機下發的保護定值修改，自檢功能，傳送保護裝置的工作資訊、告警資訊、動作資訊、自檢資訊，與上級對時，接收與傳送上級對保護裝置整定值和測量值的查詢，保護裝置復歸，當地顯示。
(二)網路結構與通訊
在變電站自動化系統中常用的序列通訊介面RS-232C，RS-422/485雖有介面標準化、規範化和多數智慧單元IED介面方便的優點，但不足之處是RS-232C通訊有效距離短(15m)，而RS-485匯流排為主從結構，主接點工作繁忙時，影響系統性能和可靠性。
因此在變電站自動化向分散式系統發展時，採用計算機網路的優點來替代傳統串列埠通訊成為一種趨向。
計算機網路內計算機之間是相互獨立的和平等的(Peer to Peer)，目前國內推出的系統採用較多的是現場匯流排型通訊方式，如CAN及Lon-Works。現場匯流排網是一種多點共享的廣播通訊通道網，較點對點通訊通道網(星形網)為優，各結點連在一條匯流排上(亦可採用冗餘匯流排)，不象星形網二結點間通訊需通過中心結點。
二、變電站綜合自動化技術的發展趨勢
變電站自動化系統無論國內外均是向全分散式系統發展，並與計算機技術、網路技術和通訊新技術緊密聯結，未來變電站自動化新技術動向主要有以下幾方面。
(一)系統結構
從變電站自動化系統的設計思想角度來看，設計者對變電站測控的看法已實現從區域性到整體的轉化。目前的變電站自動化系統中，物件導向技術已成為一個十分流行的趨勢，即不單純考慮某一個量，而是為某一裝置配備完備的保護和監控功能裝置，以完成特定的功能，從而保證了系統的分散式開放性。
設計思想的發展導致了系統結構的發展，塬先的自動化系統基本只能集中配屏，由於物件導向設計思想的深入以及一次裝置的整體化設計，系統結構將由集中式向部分分散式或全分散式發展，變電站內可能將不再具有規模龐大的測控屏以及大量連線訊號源和測控屏之間的銅芯電纜，全部測控裝置下放在就地，實現所有功能，而在控制室，取而代之的是一個計算機顯示器甚至僅為一臺臨時監視、操作使用的便攜機。
(二)通訊及規約
一個典型的變電站自動化系統，可分為叄個層次，(如圖1所示)。叄個層次分別為：
①現場I/0層，用於和現場一次裝置的訊號和控制相連;
②通訊層，完成上位I(Workstation)和資料終端裝置(DCU)的資料和命令傳;
⑨計算機管理層，完成相應的SCADA及變電站管理功能以及其它相應的輔助功能。由圖可見，通訊層在這裡起著舉足輕重的作用。網路技術的普及化更使自動化系統發生了根本的變化，這些變化將集中表現在以下幾個方面。
l、在測控單元和通訊單元之間
首先是將引入現場匯流排技術，由於分散式系統的推出，成百個CPU將在變電站之內執行，傳統的RS-485通訊已不能勝任此項任務，而現場匯流排技術不僅具有高速(達1 MHz及以上)傳輸特徵，並且具備”多路偵聽，自動上送”的功能解決了多CPU系統的資訊傳輸及突發事件優先傳輸的問題。
國內變電站自動化已大規模推廣並已有大量變電站實現無人值班，作為”樞紐工程”的通訊系統，必須採用雙網路來提高系統的可靠性。在通訊媒介方面，光纖是較為理想的通訊媒介，但由於價格及施工方便等方面的因素，雙絞線仍將被普遍採用;在通訊協議上。
2、在當地計算機和通訊單元方面
由於利用變電站自動化來實現無人值班，因此其傳遞的資訊容量將很大(不僅要傳遞監控、保護的資訊，還要傳遞數字電量、錄波及其它安全自動裝置的資訊)。這樣大容量的資訊用RS-485來傳輸顯然已不行，而事實上，計算機(工作站)及LAN技術已十分成熟，利用LAN來傳輸資訊已成為近距離計算機通訊的'優選方案。
因此在通訊單元和當地計算機間將用乙太網來連線，遵循IEE802.3標準，按TCP/IP協議以10 MHz/100 MHz的速率傳輸資訊。當地計算機可用PC或工作站，軟體建立在同- TCP/IP協議上，可互相通用。從系統整體的可靠性考慮，配備雙通訊單元、雙乙太網、雙計算機實現資訊的傳輸及管理。一般來說，該方案的通訊媒介大多采用雙絞線。
3、與多個控制中心的連線
與控制中心(遠方計算機)的連線突出地表現在通道和通訊協議上。在通訊通道上，有傳統的微波、載波、光纖、衛星等傳輸鏈路，這些通道基本上是專線或臨時專線。
而近年來發展的網路技術可為其提供一個或多個虛擬通道，尤其是國家電力一級資料網的建立，為這種資料傳輸方式提供了強有力的手段;在通訊協議上，傳統意義上的RS-232鏈路已有國家標準IEC 60870-5-101支援;在實時資料網上，可利用TCP/IP協議資料上網，上網方式可以是RS-232標準，亦可能按IEE 802.3標準。
(三)系統性能
由於變電站自動化已大量應用於各電壓等級的變電站，且已有大量變電站實現無人值班，因此在可靠性方面的研究將是持久的。可將可靠性分為二部分：一部分是系統本身的，如控制器工作的電磁相容性、軟體容錯技術、軟體冗餘技術、工藝結構等;另一方面是對外界因素的抵抗能力，如雷電、過流、過壓、強震以及高低溫、溼度等環境因素。
三、結束語
隨著自動化技術、通訊技術、計算機和網路技術等高科技的飛速發展，一方面綜合自動化系統取代或更新傳統的變電站二次系統，已經成為必然趨勢。