变电站综合自动化概述

1．综自的概念

变电站综合自动化就是将变电站的二次设备（包括测量仪表、保护装置、信号系统、自动装置和远东装置等）的功能综合于一体，实现对变电站主要设备的监视、测量、控制、保护以及与调度通信等自动化功能。

综自系统包括微机监控、微机保护、微机自动装置、微机五防等子系统。它通过微机化保护、测控单元采集变电站的各种信息（如母线电压、线路电流、断路器位置、各种遥信等）。并对采集到的信息进行分析处理，并借助通信手段，相互交换和上传相关信息。

综自所谓的综合，既包括横向综合，即讲不同间隔、不同厂家的设备相互连接在一起；也包括纵向综合，即通过纵向通信，将变电站与控制中心、调度之间紧密集合。

2．综自的布局

综自系统按照设备的布局来划分，可以分为集中式、局部分散式、分散式三种。

（1）集中式

通过集中组屏的方式采集变电站的模拟量、开关量和数字量等信息，并同时完成保护、控制、通信等功能。这种布局形式早期应用的比较多，因为早期综自设备技术不成熟，对运行现场的条件要求比较高，所以只能在环境比较良好的主控室中安装。

集中式布局的主要缺点是，所有与综自系统相连的设备都需要拉电缆连接进入主控室，电缆的安装敷设工作量很大，周期长，成本高，也增加了CT的二次负载。随着综自设备技术的成熟，已经用的很少。

（2）局部分散式

将高压等级的保护、测控装置集中安装在主控室，而将低压等级的保护综自设备就近集中安装于高压室内或专用继保小室内。这种布局形式是一种综合考虑经济性和运行环境的方案，现在较多的用在超高压变电站中。比如一个500kV站，分为主控室、500kV继保小室、220kV继保小室，各二次设备电缆就近连接到相应的继保小室中，各个继保小室的保护测控设备间再通过光纤进行通信联系。

（3）分散式

随着保护测控装置技术的日渐提高，将保护测控装置分散安装于开关柜或机构箱成为可能。分散式布局将高压等级的保护、测控设备集中安装于主控室，低压等级的保护综自设备就直接分散安装在开关柜上，各设备之间通过现场总线或以太网进行通信。这种布局方式极大地减少了电缆铺设的工作量，提高了经济性。目前35kV以下电压等级的保护综自设备基本都能满足分散式要求，而110kV以上主要还是在主控室集中组屏。

3．综自的结构层次

关于综自的结构，我们经常说“三层两网”。

“三层”自上向下即：站控层（主要指后台、五防、远动等）、间隔层（包括保护、测控装置和其它电子智能设备）、过程层（包括开关，变压器，仪用互感器等一次设备）。

“两网”也就是站控层网络和过程层网络。

按照站控层网络的结构，我们可以将综自系统分为两类：三层式和两层式。

（1）三层式

按照间隔层、通信控制层、站控层，三层式结构来设计运行。其中通信控制器是整个综自系统的核心通信单元，站控层设备包括SCADA监控机、五防机、操作员站等；间隔层设备包括保护装置、测控装置。结构图如下：

三层式早期是主流结构，但通过机构图可以看出，这种结构最大的缺点就是，间隔层设备和站控层设备的通信必须都通过通信控制器，一旦通信控制器失效，就会造成间隔层与站控层通信中断。这样通信控制器的性能就成为整个系统的通信瓶颈，随着变电站内设备的增多，通信量也越来越大，因此这样的结构也会暴露出越来越多的问题。目前已经应用的较少。

（2）两层式

随着网络技术的发展，两层式结构逐渐取代了三层式结构。两层式省去了总控单元，只有间隔层和站控层，采用双以太网组网。间隔层的保护、测控装置直接与站控层网络相连。计时站控层或网络失效，间隔层也能独立完成就地数据采集控制功能。结构图如下：

对于不具备条件的分散式低压保护测控装置，采用一种折衷的方式，将其采用现场总线方式组网，再通过通信控制器接入站控层网络。这样低压保护测控装置的通信瓶颈问题依然存在。对于站内的其他智能设备（如电度表、故障录波、占用系统等）也是通过通信控制器接入站控层网络。如下图为以RCS9700综自系统的典型结构为例，供大家与结构图对照参考。