变电站综合自动化系统结构

电网是一个不可分割的整体，对整个电网的一、二次设备信息进行综合利用，对保证电网安全稳定运行具有重大的意义。变电站综合自动化是一项提高变电站安全可靠稳定运行水平、降低运行维护成本、提高经济效益、向用户提供高质量电能服务的综合措施。随着自动化技术、通信技术、计算机和网络技术等高科技的飞速发展，一方面综合自动化系统取代或更新传统的变电站二次系统已经成为必然趋势；另一方面，保护系统本身也需要有自检查、故障录波、事件记录、运行监视和控制管理等更强健的功能，为此发展和完善变电站综合自动化系统，是电力系统发展新的趋势。 目前从国内、外变电站综合自动化的开展情况而言，大致存在以下几种结构。

1分布式系统结构

按变电站被监控对象或系统功能分布的多台计算机单功能设备，将它们连接到能共享资源的网络上实现分布式处理。分布式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，局部故障不影响其他模块正常运行。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。分布式变电站综合自动化系统自问世以来，显示出强大的生命力。但是目前还存在着抗电磁干扰、信息传输途径及可靠性保证上的问题等。

2集中式系统结构

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、开关量等信息，集中进行计算和处理，分别完成变电站的微机监控、微机保护和自动控制等功能。由前置机完成数据输入输出、保护、控制及监测等功能，后台机完成数据处理、显示、打印及远方通信等功能。集中式系统的主要优点是：结构紧凑、体积小，可大大减少站地面积；造价低，尤其是对35kV或规模较小的变电站更为有利。目前国内许多的厂家尚属于这种结构方式，但这种结构有以下不足。

（1）前置管理机任务繁重、引线多，降低了整个系统的可靠性，若前置机故障，将失去当地及远方的所有信息及功能，必须采用双机并联运行的结构才能提高可靠性。

（2）软件复杂，修改工作量大，系统调试烦琐。

（3）组态不灵活，对不同主接线或规模不同的变电站，软硬件必须另行设计，工作量大并且扩展一些自动化需求的功能较难。

3分层分布式结构

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。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。既可按变电站的控制层次和对象，设置变电站层（站级测控单元)、间隔层(间隔单元)的二层式分布控制系统结构；也可分为三层，即变电站层、通信层和间隔层，这种结构相比集中式处理的系统具有以下明显的优点。 （1）可靠性提高，任一部分设备故障只影响局部，即将“危险”分散，当站级系统或网络故障，只影响到监控部分，而最重要的保护、控制功能仍可继续运行；同时任一智能单元损坏也不应导致全站的通信中断。 （2）可扩展性和开放性较高，利于工程的设计及应用。

（3）站内二次设备所需的电缆大大减少，节约投资也简化了调试维护。

（1）INT-iPS变电站综合自动化系统

INT-iPS变电站综合自动化系统广泛适用于110KV及以下电压等级的城网、农网变电站和用户变电站。该系统是应用电力自动化技术、计算机技术和信息传输技术，集保护、监测、控制、通信等多种功能于一体的开放式、网络化、单元化、组态化的分层分布式变电站综合自动化系统，其核心装置完全替代了变电站常规保护、仪表、中央信号、远动装置等二次设备，优化了系统结构，提高了系统运行的可靠性，既可满足有人值班变电站的要求，也可完全满足无人值班变电站的要求，是一套技术先进、功能完备、可靠性高、使用维护方便的变电站综合自动化系统。

厂家：南京因泰莱电器股份有限公司

INT-iPS系统采用分层分布式结构，除了具有一般分布式系统的可靠性高、扩展性好、易于施工与维护、系统性价比高等特点外，还具有如下特点： ● 变电站综合自动化的全面解决方案

● 现场级设备具有超大人机界面,全中文、图形化显示 ● 基于国际标准的开放式系统

● 基于新结构、新器件、新工艺、高标准电磁兼容设计的硬件平台 ● 基于嵌入式实时多任务操作系统的软件平台，使软件的可靠性和实时性大大增强

● 全组态软件，Client/Server结构，模块化设计 ● 系统主要设备支持双机双网冗余配置

● 支持全站数据共享，不依赖于站控层实现全站的控制操作

● 采用实时统一的、面向对象的及图模库一体化的数据库管理系统 ● WEB查询浏览功能

（2）HSC3000变电站综合自动化系统

产品简述：HSC3000变电站综合自动化系统（以下简称HSC3000系统）是公司综合了在电力行业多年的研制开发经验和数百个成功投运变电站的经历，采用当今新型的软、硬件技术和网络技术开发的分层分布开放式总线型综合自动化系统。系统具有适应能力强，配置全面、经济，运行安全、可靠等显著特点，适合于6~220kV新建的变电站及老站技术改造。

厂家：北京四方利水自动化设备有限公司

系统结构、配置及特点

HSC3000分层分布式综合自动化系统，站内通信网络采用Lonworks现场总线网或以太网络。系统分为两层：变电站层（站控层）和间隔层。

变电站层即站控层，由监控主机、远动主机、通讯网络、模拟屏等组成。站控层的设备均通过通讯网卡与站内通讯网连接，再和间隔层的设备用通讯线相联。 间隔层包括继电保护和测控装置等。用来实现对相关设备进行保护、测量和控制等功能。各测控单元保留手动操作分、合闸功能。各间隔层的单元互相独立、互不影响。间隔层设备工作独立于系统，不受站控层影响。各间隔层单元按站内一次设备配置。

该系统为典型的分层、分布式系统，间隔层装置按一次设备为对象布置，以变电站层、间隔层两层结构构成，功能齐全、配置灵活、具有极高的可靠性；本公司采用32位DSP芯片作第三代微机通用硬件系统，以此作为间隔层设备的通用硬

件；并且国内首家通过IEC255-22-4要求的四级快速瞬变干扰等九项EMC（电磁兼容）试验，“达到了国际先进水平”；远动与监控系统共用间隔层信息采集装置，达到了分布式RTU技术要求标准；专用远动主站可以从测控网络上获取所需信息直接远传至调度中心。

在工程应用中，间隔层保护测控设备可按一次设备分散布置，以间隔为单位，继电保护、测量和控制功能统一设计，更能体现分布式特点并发挥其一体化设计优势，这种方式是HSC3000系统的显著特点。当然也可根据用户需要，将不同间隔的测控保护装置集中组屏。

系统结构

系现场总线网结构。这种网络通讯结构简单，投资节约，性能可靠，但传输速度较慢。一般用于35kV及其以下电压等级的变电站。各种保护测控单元可以分散安装在就地高压柜上，能够节约大量的二次导线；也可组屏安装，需要一间50 ～ 80M2 左右的中控室。

主要功能

—— 数据采集与处理 —— 统计计算 —— 画面显示

◆ 保护设备配置图 ◆ 定时报表。 ◆ 趋势曲线

对指定测量值，可按特定的周期采集数据，并予以保留。保留范围七天。并可按运行员选择的显示间隔和区间显示趋势曲线。同时，画面上还标出该测量值允许变化的最大、最小范围。每幅图可按运行人员的要求显示某一个测量值的当前趋势曲线。

（3）SCWZ型变电站综合自动化系统

产品概述

一、适用范围：

SCWZ型变电站综合自动化系统是我公司总结多年传统低压控制成套设备第设计和制造及服务经验，参照国内外同类产品的优秀技术，结合最新的控制理论，采用最新器材和最新工艺技术，自行、独立设计开发、制造的新一代第集微机监控、测（计）量、保护、信号、通信、数据库管理等功能于一身的面

向对象第、分层分布式第变电站智能化二次设备。再无人值班变电站中取代传统第仪器仪表盘、操作盘、信号系统、变送盘、远动装置、故障录波、无功补偿等设备。该系统适用于110KV以下电压登记变电站综合自动化的需要，满足全国城乡电网建设与改造的要求。

厂家：浙江三辰电器(集团)有限公司

二、适设计原则

在系统设计生产的整个过程，我公司始终坚持以下基本原则: ·质量上乘，保证系统安全、可靠、稳定地运行是设计第基础； ·采用最新理论和技术，确保技术性能第领先性是设计主旨； ·硬、软件第配合与分工合理，做到软硬兼顾； ·硬件第结构框架开放，便于日后第扩展； ·软件有一定第冗余，满足容错要求； ·系统具有自检和故障自诊功能； ·系统有很好第性价比。 三、系统特点： ·面向对象设计 ·单元模块化 ·可靠性高 ·易维护性 ·功能完善 ·开放性强 ·智能化操作 ·系统支持以太网结构 ·手动紧急操作及防跳功能

系统结构

SCWZ型变电站综合自动化系统采用分层分布式结构，从拓扑结构上可分为间隔层设备、变电站层设备和站内通信网等三大部分。

间隔层设备由各对象保护测控装置组成，包括电机保护测控、主变保护测 控、 母线保护测控、线路保护测控、电容器保护测控等系列微机综合测控装置；变电站层配置可选第人机界面工作站(MMI)和站内记录打印机等设备。站内通信网络采用工业RS485总线，用于链接变电站层和间隔层设备，系统还提供其它现场总线以接入各类第三方产品。

（4）iPACS-5000新型变电站综合自动化系统

iPACS-5000新型变电站综合自动化系统采用分层、分布式结构，是金智科技为适应变电站综合自动化的需要，在总结多年从事变电站综合自动化系统开发、研究及应用经验的基础上，基于变电站自动化整体解决方案，运用新的计算机技术、网络通信技术、芯片技术、电磁兼容技术，并结合最新国际标准，而推出的新一代集保护、测控、远动、电压无功控制（VQC）、微机五防功能及继电保护信息系统（FIS）于一体的新型变电站综合自动化系统。本系统适用于35KV～750KV等各种电压等级变电站和发电厂网控自动化系统。

厂家：金智科技有限公司

主要特点

优化设计的整体方案

系统实现了继电保护、当地监控、远动、电压无功控制、一体化在线五防、小电流接地选线、继电保护和故障录波信息管理、运行管理、设备管理等功能； ·基于全站网络通信及拓扑技术，由软件实现了任意主接线、任意变电站规模的电压无功综合控制（VQC）；

·基于网络通讯的不依赖于后台的全站间隔层联锁功能；

·基于间隔层信息交换的全变电站程序化自动控制功能，将通过操作票的人工

操作由计算机智能化实现，通过程序化来自动控制，减少了不必要的人为工作，提高了变电站的运行效率、并降低可能的失误概率；

强大灵活的通信手段

100M以太网，间隔层设备支持100M高速工业级以太网，

并配以适应工业控制场合应用的高可靠性交换机、网关等网络通信设备，构成系统强大的通信平台； ·站控层、间隔层支持双网，实现竞争式双网热备运行方式。系统采用高效、新颖的算法同时收取双网数据并甄别数据的有效性，故障时不需切换网络，消除了由于网络切换而带来的数据丢失和重复问题，保证了数据传输的快速性和安全可靠性； ·自行开发的网络通信设备采用工业级芯片，直流供电，机架式安装结构，满足变电站二次设备电磁兼容标准；

·站控层网络采用

开放的后主站系统

Windows和Unix系统，支持混合平台； ·通过组件技术的使用，实现软件功能“即插即用”，可随时加入扩展功能，且不必修改或编译原有程序，能很好地满足综合自动化系统的需要。

·主站系统采用跨平台技术，支持

直观的后台界面显示

·具备网络拓扑功能，直接在接线图上反映设备的带电、接地状况； ·具备动态着色功能，通过不同的颜色、图符直接反映一次设备或智能装置的

运行情况； ·采用丰富的分层、分类、分级方式的智能报警，事件过滤方式；

远动信息直采直送

远动主机、监控主机通信功能相互独立，远动信息从间隔层直采直送，杜绝了通信瓶颈，保证了远动信息的可靠传输。

面向对象的信息组织

·信息的组织面向对象。逻辑装置与物理装置一一对应，信息的组织直接基于

逻辑装置，按照厂站、装置、测点(遥信、遥测、遥控、脉冲和档位)三个层次组织，单个变更的影响局限于某个逻辑装置的相关部分。便于扩展； ·信息的属性自我描述，支持设备的在线配置，实时校验功能。

安全可靠的测控装置

32位CPU和DSP硬件平台，采用vxWorks实

时多任务操作系统,处理能力强大，能很好地适应变电站间隔层对数据采集、处理的需要； ·装置采用16位高精度模数转换器，所有交流输入信号同时采样，保证了模拟量测量精度； ·控制回路的多种闭锁、开放、校验、检查措施，基于网络通讯间隔层横向联锁功能，保证了远方和就地控制操作的安全性；

·所有保护与装置均基于高性能

系统组成

该系统分为三层：间隔层站控层、网络层、站控层。

典型结构说明

·数据服务器、操作员站、维护工作站、继电保护工作站、微机五防，可以配置

多机，冗余配置，也可以将功能适当集中，甚至配置单机系统； ·后台操作系统可选择Windows 或者各种常规的Unix； ·远动通讯装置和保护管理装置均可采用单机或者双机配置，其中保护管理可以选择单独的保护管理装置，也可以同远动通讯装置合用。