變電站綜合自動化是將變電站的二次設(shè)備應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)，經(jīng)過功能組合和優(yōu)化設(shè)計，對變電站實施自動監(jiān)視、測量、控制和協(xié)調(diào)，以及與調(diào)度通信等綜合性的自動化系統(tǒng)。實現(xiàn)變電站綜合自動化，可提高電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平，減少基建投資，并為推廣變電站無人值班提供了手段。計算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，帶動了變電站綜合自動化技術(shù)的進(jìn)步。近年來，隨著數(shù)字化電氣量測系統(tǒng)、智能電氣設(shè)備以及相關(guān)通信技術(shù)的發(fā)展，變電站綜合自動化系統(tǒng)正朝著數(shù)字化方向邁進(jìn)。
一、傳統(tǒng)變電站自動化系統(tǒng)
1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
目前國內(nèi)外變電站綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，從設(shè)計思想分類有以下三種：
集中式
采用不同檔次的計算機(jī)，擴(kuò)展其外圍接口電路，集中采集變電站的模擬量、開關(guān)量和數(shù)字量等信息，集中進(jìn)行處理運(yùn)算，分別完成微機(jī)監(jiān)控、微機(jī)保護(hù)和一些自動控制等功能。其特點是：對計算機(jī)性能要求較高，可擴(kuò)性、可維護(hù)性差，適用于中、小型變電站。
分布式
按變電站被監(jiān)控對象或系統(tǒng)功能劃分，多個CPU并行工作，各CPU之間采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或串行方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。分布式系統(tǒng)擴(kuò)展和維護(hù)方便，局部故障不影響其他模塊正常運(yùn)行。該模式在安裝上可以集中組屏或分屏組屏。
分散分布式
間隔層中各數(shù)據(jù)采集、控制單元和保護(hù)單元就地分散安裝在開關(guān)柜上或其他設(shè)備附近，各個單元之間相互獨(dú)立，僅通過通信網(wǎng)互聯(lián)，并同變電站級測控主單元通信。能在間隔層完成的功能不依賴于通信網(wǎng)，如保護(hù)功能。通信網(wǎng)通常是光纖或雙絞線，最大限度地壓縮了二次設(shè)備和二次電纜，節(jié)省了工程建設(shè)投資。安裝既可以分散安裝于各間隔，也可以在控制室中集中組屏或分層組屏，還可以一部分在控制室中，另一部分分散在開關(guān)柜上。
2.存在的問題
變電站綜合自動化系統(tǒng)取得了良好的應(yīng)用效果參1，但也有不足之處，主要體現(xiàn)在：1一次和二次之間的信息交互還是延續(xù)傳統(tǒng)的電纜接線模式，成本高，施工、維護(hù)不便;2二次的數(shù)據(jù)采集部分大量重復(fù)，浪費(fèi)資源;3信息標(biāo)準(zhǔn)化不夠，信息共享度低，多套系統(tǒng)并存，設(shè)備之間、設(shè)備與系統(tǒng)之間互聯(lián)互通困難，形成信息孤島，信息難以被綜合應(yīng)用;4發(fā)生事故時，會出現(xiàn)大量的事件告警信息，缺乏有效的過濾機(jī)制，干擾值班運(yùn)行人員對故障的正確判斷。
二、數(shù)字化變電站
數(shù)字化變電站是變電站自動化發(fā)展的下一個階段，《國家電網(wǎng)公司“十一五”科技發(fā)展規(guī)劃》已明確提出在“十一五”期間要研究數(shù)字化變電站并建設(shè)示范站，且目前已有數(shù)字化變電站建成并投入運(yùn)行，如福州會展變110千伏數(shù)字化變電站。
數(shù)字化變電站的概念
數(shù)字化變電站指信息采集、傳輸、處理、輸出過程完全數(shù)字化的變電站，基本特征為設(shè)備智能化、通信網(wǎng)絡(luò)化、運(yùn)行管理自動化等。
數(shù)字化變電站的主要特點：
1.一次設(shè)備智能化
采用數(shù)字輸出的電子式互感器、智能開關(guān)等智能一次設(shè)備。一次設(shè)備和二次設(shè)備間用光纖傳輸數(shù)字編碼信息的方式交換采樣值、狀態(tài)量、控制命令等信息。
2.二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化
二次設(shè)備間用通信網(wǎng)絡(luò)交換模擬量、開關(guān)量和控制命令等信息，取消控制電纜。
3.運(yùn)行管理系統(tǒng)自動化
應(yīng)包括自動故障分析系統(tǒng)、設(shè)備健康狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)和程序化控制系統(tǒng)等自動化系統(tǒng)，提升自動化水平，減少運(yùn)行維護(hù)的難度和工作量。
數(shù)字化變電站的主要技術(shù)特征
1.數(shù)據(jù)采集數(shù)字化
數(shù)字化變電站的主要標(biāo)志是采用數(shù)字化電氣量測系統(tǒng)采集電流、電壓等電氣量，實現(xiàn)了一、二次系統(tǒng)在電氣上的有效隔離，增大了電氣量的動態(tài)測量范圍并提高了測量精度，從而為實現(xiàn)常規(guī)變電站裝置冗余向信息冗余的轉(zhuǎn)變以及信息集成化應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。
2.系統(tǒng)分層分布化
變電站自動化系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了從集中式向分布式的轉(zhuǎn)變，第二代分層分布式變電站自動化系統(tǒng)大多采用成熟的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和開放式互連規(guī)約，能夠更完整地記錄設(shè)備信息并顯著地提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。
3.信息交互網(wǎng)絡(luò)化與信息應(yīng)用集成化
數(shù)字化變電站采用低功率、數(shù)字化的新型互感器代替常規(guī)互感器，將高電壓、大電流直接變換為數(shù)字信號。站內(nèi)設(shè)備之間通過高速網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交互，二次設(shè)備不出現(xiàn)功能重復(fù)的I/O接口，常規(guī)的功能裝置變成了邏輯的功能模塊，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)及資源共享。
4.設(shè)備操作智能化
新型高壓斷路器二次系統(tǒng)是采用微機(jī)、電力電子技術(shù)和新型傳感器建立起來的，斷路器系統(tǒng)的智能性由微機(jī)控制的二次系統(tǒng)、IED和相應(yīng)的智能軟件來實現(xiàn)，保護(hù)和控制命令可以通過光纖網(wǎng)絡(luò)到達(dá)非常規(guī)變電站的二次回路系統(tǒng)，從而實現(xiàn)與斷路器操作機(jī)構(gòu)的數(shù)字化接口。
5.設(shè)備檢修狀態(tài)化
在數(shù)字化變電站中，可以有效地獲取電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)以及各種IED裝置的故障和動作信息，實現(xiàn)對操作及信號回路狀態(tài)的有效監(jiān)視。數(shù)字化變電站中幾乎不再存在未被監(jiān)視的功能單元，設(shè)備狀態(tài)特征量的采集沒有盲區(qū)。設(shè)備檢修策略可以從常規(guī)變電站設(shè)備的“定期檢修”變成“狀態(tài)檢修”，從而大大提高系統(tǒng)的可用性。
目前隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字化變電站正在興起。與傳統(tǒng)變電站相比，數(shù)字化變電站具有以下優(yōu)勢：減少二次接線，提升測量精度，提高信號傳輸?shù)目煽啃裕苊怆娎|帶來的電磁兼容、傳輸過電壓和兩點接地等問題，解決設(shè)備間的互操作問題，變電站的各種功能可共享統(tǒng)一的信息平臺，避免設(shè)備重復(fù)，自動化運(yùn)行和管理水平進(jìn)一步提高。數(shù)字化變電站是變電站自動化技術(shù)的發(fā)展方向。
