0 引言 　　在我國農村地區，電力基礎設施普遍比較落后，嚴重地影響了經濟發展的后勁，也制約了整個國民經濟的進一步發展。加快農網技術改造，是實現城鄉電網同網同價發展目標的必要條件。 　　農網中變電站為數眾多，配電設備陳舊落后，很多是20多年前的技術，現已不適應電力系統的發展要求。新興的基于微計算機技術的電站綜合自動化系統經過國內近10年的發展與應用，已成為比較成熟的技術，得到了越來越廣泛的應用。如何有效地構造一個高效、低成本的，既符合電力行業的設計規范，又能體現技術發展水平的微機綜合自動化系統，是一個值得探討的話題。 [b]1 結構分布式的變電站綜合自動化系統 [/b]　　隨著技術的發展，以前影響高功能集成度的處理器處理能力瓶頸現象已經得到緩解，越來越多的變電站采用了將RTU功能和保護功能合二為一的模式，典型的是結構分布式變電站綜合自動化系統。 　　結構分布式系統采用了面向對象的自動化設備構建模式，針對不同的電力設施的特點和要求，制造專用的自動化設備（簡稱AIO或AIO設備）來完成對設施運行狀態的實時監控；將不同的AIO通過串行數據總線連接起來，構成一個完整的綜合自動化系統。不同的AIO設備間在功能上除了相互間的通訊聯系外無別的電氣聯系。因此，基于結構分布式的自動化系統具有靈活的可擴充性、可靠性和系統維護性，代表了電站綜合自動化系統的一個重要方向發展。 　　1.1 系統的設計構想及技術性能 　　1.1.1 系統內部通信的特點及要求 　　由于變電站是一個具有強電磁干擾的環境，存在電源雷擊等電磁干擾和地電位差干擾，通信環境惡劣，而變電站內各設備連續運行，事故發生時各參數變化需要快速地反映到調度，因此變電站綜合自動化系統內部通信應具有以下特點和要求。 　　（1）變電站通信網絡的要求 　　a.快速的實時響應能力，電力工業標準中對系統的數據傳送有嚴格的實時性指標，因此網絡要有足夠的速度才能保證數據實時性；b.很高的可靠性；c.優良的電磁兼容性能；d.分層結構。這是由整個系統的分層分布式結構所決定的。 　　（2）信息傳輸響應速度的要求 　　不同類型和特性的信息要求傳送的時間差異很大，在《電力系統調度自動化設計技術規程》中有詳細規定，所以網絡應能決定各類數據傳送的優先級。 　　（3）各層次之間和每層內部傳輸信息時間的要求《電力系統調度自動化設計技術規程》規定信息傳送到調度端主站的時間最少為1～2s，故變電站內部傳送時間最大不能超過1s，具體傳送時間分配要求如下：a.設備層和間隔層1～100ms；b.間隔內各個模塊1～100ms；c.間隔層的各個間隔單元之間1～100ms；d.間隔層和變電站層之間10～1000ms；e.變電站的各個設備之間≥1000ms；f.變電站和調度控制中心≥1000ms。 　　1.1.2 現場通信的實施 　　（1）對于結構簡單的變電站，現場通訊多為點對多點的模式，基于RS485總線的通訊就是被普遍應用的一種，應用于單CPU對多CPU的串行通訊。對于多于32個AIO設備或需要進一步提高數據訪問速度等情況，可采用構建多個主從式通訊子網，每個子網管理一部分AIO設備，然后將不同子網的通訊主站用并行通訊技術連接起來以構成完整的自動化系統。 　　（2）對于復雜的變電站內部通訊可用Lonworks現場總線。現場總線是基于微機化的智能現場儀表，實現現場儀表與控制系統和控制室之間的一種全分散，全數字化的、智能、雙向、多變量、多點、多站的通信網絡，它按國際標準化組織ISO和開放系統互連OSI提供了網絡服務，可靠性高，穩定性好，抗干擾能力強，通信速率快，造價低，維護成本低。 　　由于Lonworks的特性，它更適應于量比較大的變電站綜合自動化系統。 　　每個AIO設備均具有2類相對獨立的功能，即RTU功能和保護功能，AIO設備是根據其應用對象（電力設施）來分類的，對象要求的不同，RTU及保護功能規定的AIO設備功能不同。為基于AIO設備更好地構建電站綜合自動化系統，設計AIO設備時應優先考慮一些技術因素。 　　1.1.3 系統的時間 　　基于AIO設備的電站實時監控系統在時間功能上作了優先的考慮：所有投運的AIO裝置正常運行時（不包括啟動瞬間）的最大時間差不超過1ms。基于時間的功能主要表現在： 　　（1）時標功能：所有的實時數據包括模擬電量數據、開關狀態信息和保護動作記錄等都附帶有時標信息，同一AIO裝置內部的實時數據的時標誤差不超過1ms；同一系統內（指共用同一通訊通道的AIO裝置）的實時數據的時標誤差不超過2ms； 　　（2）時間設定功能：AIO裝置支持預約事件功能，即后向指定期望發生的事件功能，為實施系統的同步測量等功能奠定了基礎。 　　1.1.4 保護功能 　　可構造35kV及以下的電站的完整保護方案，滿足電站的一次設備對安全的要求。主要的保護功能包括：二段式比例制動特性的變壓器差動主保護；帶復合電壓啟動的電流型變壓器后備保護；帶方向選擇和電壓連鎖的電流三段式線路保護，并具有檢無壓或檢同期功能的三相一次自動重合閘功能和加速跳功能；對速動保護，動作時間≤30ms；對帶延時的保護，延時誤差≤±30ms或0.3%，保護動作量的幅值相對誤差≤±5%，動作量返回系數的裕量（與1相比）不低于5%；以上述3種保護為基礎，發展全系列的中低壓電站的配套保護設備。 　　1.1.5 測量功能 　　綁定了時間信息的測量數據可通過通訊的手段向上位機傳送，傳送的速率決定于所支持的通訊協議，但AIO設備應能支持至少0.2s的數據訪問周期。測量的數據包括：提供3相4電壓的測量功能，達到0.2級的測量精度；提供3相4電流的測量功能，達到0.2級的測量精度；提供一個頻率的測量功能，達到±0.01Hz的測量精度；提供三相四線制的有功/無功測量及功率累加功能，達到0.5級的測量精度；提供1～2路帶隔離的直接電量測量功能，達到0.2級的測量精度。 　　1.1.6 遙信功能 　　電站遙信量按電站主設備對象為單位來劃分，由該主設備對應的保護測量AIO設備負責監視和檢測，并通過串行總線進行傳輸、收集和匯總。自動裝置對遙信量的響應時間應符合電力行業標準的要求。 　　由于受傳輸手段的數據傳輸速率的限制，我們將全部遙信量按重要程度劃歸為2類：開關量和狀態量，分別定義不同的響應時間和監測方法，以期使系統既有足夠快的響應時間，又有比較全面的監測功能。 　　任一AIO系列裝置都配備了16路的遙信量監測通道，其中有6路定義為開關量，10路定義為狀態量；而10路狀態量中又有4路可定義為脈沖量，以連接電能脈沖設備。對于變壓器等同時配備有主保護和后備保護的設備對象，可有32路的遙信量監測通道。 　　1.1.7 遙控及遙調功能 　　AIO系列設備全都支持8路相互獨立的開出控制，其中有4路用于支持DL的合/分操作，另4路作為備用，可考慮用于實現遙控及遙調功能。 　　1.1.8 其他相關通訊功能 　　（1）參數設定功能：提供所有現場數據的通訊設定功能； 　　（2）數據采樣功能：提供對任何邏輯通道任一后向指定時刻（時間分辨率不低于2ms）開始的10周波的數據采樣功能，采樣間隔不低于24點/周波； 　　（3）掉電保護的數據存儲器至少可保存最近發生的4次事故記錄以供查詢； 　　1.1.9 通訊規約 　　作為一個示例，可將某變電站綜合自動化系統中串行總線數據通訊的數據包格式定義為如下形式。 　　DA命令類型信息長度正文校驗碼子站：SA命令類型信息長度類型狀態正文校驗碼DA/SA為目的/源地址號，范圍為1～32，另外定義99H為廣播地址號，用于系統對時等公共操作；命令類型可為FOH～FFH等類型之一；信息長度為幀字節長度減2，即除站號和校驗字節以外的數據長度；正文為傳送的有效信息部分，部分命令可無正文；類型為SA標定的子站AIO設備的類型；狀態反映DA/SA標定的子站AIO設備的運行狀態，可用于主站決定隨后的通訊策略。 　　1.2 基于AIO裝置的變電站綜合自動化系統 　　該系統可以按集中組屏的方式構建，即不同電力設施（稱為對象）的保護/測量AIO設備共同放置于1個或幾個屏柜中；也可以按分開布置的方式構建，即不同對象的AIO設備按就近的原則布置在該對象的附近。AIO設備間通過串行數據通訊總線連接。 　　1.2.1 AIO裝置設計原理圖（見圖1）。 　　1.2.2 基于AIO裝置的變電站綜合自動化系統的構成（見圖2）。 　　由于變壓器保護及監控的特點，1個雙圈變壓器的測量及保護至少要使用2個AIO設備（分別稱為A設備和B設備），1個用于變壓器的主保護（即差動保護，A設備），完成變壓器高壓側電量等的測量，進行高壓側DL等的相關控制；另一個用于變壓器的后備保護（B設備），完成變壓器低壓側電量等的測量，進行低壓側DL等的相關控制。 　　1.2.3 基于AIO裝置的雙圈變壓器微機保護測量方案 　　 由于不同類型的AIO裝置均只設計有1路完備的DL控制出口回路，無論是主保護AIO裝置還是后備保護AIO裝置都不能同時直接控制高/低壓側的2個DL，而保護動作又有同時跳開高/低壓側的2個DL的需要。為解決這一矛盾，主保護AIO裝置和后備保護AIO裝置（所有的AIO裝置）均配有專用的輔助開入和開出通道各2路，通過類似于手動分閘的原理來快速自動地協同跳開高壓側和低壓側的2個DL開關。 　　具體地講就是：對于有雙跳要求的變電站綜合自動化方案，主保護設備A動作時不僅跳開高壓側的DL，同時通過備份開出接點啟動B設備的特定開入，從而跳開低壓側DL；反之亦然。2結束語結構分布式變電站綜合自動化模式在技術上是可行的，在結構上是簡潔可靠的，在構建方案上是靈活的，同時AIO設備自動化系統具有擴充性好、可維護性高等優點。 　　隨著計算機技術、通訊技術如廣域網（WAN），光纖分布數據接口（FDDI），綜合業務數據（ISDN）及幀駁接（Frame Relay）的進一步發展，結構分布式變電站綜合自動化方案將得到越來越廣泛和深入的應用，代表了變電站綜合自動化的一個十分重要的發展方向。 [b]參考文獻 [/b]　　1 劉健，倪建立，鄧永輝.配電自動化系統.中國水利電力出版社，1999年1月 　　2 遠動終端通用技術條件.GB/T 13729-92 　　3 交流采樣遠動終端技術條件DL/T630.1997 　　4 電子產品設計規范國家標準匯編，中國標準出版社