摘要：變電站自動(dòng)化系統(tǒng)正在向著隨著功能結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化和開放度的提高，系統(tǒng)安全問題變得非常突出，必須給予足夠的重視。近年來，通信協(xié)議的通用化標(biāo)準(zhǔn)化、通信通道的數(shù)字化高速化、通信結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)化、設(shè)備抗干擾能力的提高等方面有了明顯的進(jìn)展。

   關(guān)鍵詞：變電站  自動(dòng)化  發(fā)展  動(dòng)向  分析

    0 引言
    隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展，近年來超高壓變電站自動(dòng)化系統(tǒng)在以下幾個(gè)方面都有不同程度的進(jìn)展。

    1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
    由傳統(tǒng)的單一的集中模式向與相對(duì)分散式、分層分布分散式多種體系結(jié)構(gòu)模式轉(zhuǎn)變，由傳統(tǒng)的面向單個(gè)測量、控制對(duì)象向面向電網(wǎng)元件（如進(jìn)線、出線、變壓器、母線、電容器等）轉(zhuǎn)變，由各功能單獨(dú)考慮向系統(tǒng)功能綜合考慮轉(zhuǎn)變，由一味強(qiáng)調(diào)功能全面向更強(qiáng)調(diào)功能實(shí)用和高可靠性轉(zhuǎn)變。

    2 總線結(jié)構(gòu)
    無論是模塊級(jí)、間隔級(jí)還是站級(jí)，均由專用、低速向通用、標(biāo)準(zhǔn)化、高速轉(zhuǎn)變，原來采用的位總線、LonWorks、CAN、FF等現(xiàn)場總線統(tǒng)一向以太網(wǎng)轉(zhuǎn)變，這從國際電工委員會(huì)（IEC）即將推出的IEC 61850系列正式標(biāo)準(zhǔn)中也可看到這個(gè)趨勢。

    傳統(tǒng)的PLC技術(shù)不能滿足日趨增長的對(duì)分布式實(shí)時(shí)控制性能的要求，傳統(tǒng)現(xiàn)場總線技術(shù)也是如此。經(jīng)長期實(shí)踐證實(shí)，在所有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，以太網(wǎng)技術(shù)是至今最理想的選擇，主要原因是：

①它充分考慮了今后的發(fā)展需要，具有高傳輸速率和自適應(yīng)，目前能達(dá)到10MB/100MB/1GB的速率，10GB以太網(wǎng)也即將面世；

②高傳輸安全性和可靠性以及集線器技術(shù)的完善和確定性；

③幾乎不需考慮網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，非常靈活；

④傳輸物理介質(zhì)多樣，:雙絞線、光纖、同軸電纜甚至無線通道都可容納；

⑤集線器的應(yīng)用可不需考慮網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展；

⑥以太網(wǎng)的應(yīng)用已經(jīng)建立起一種業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)，亦即一個(gè)新的工控總線標(biāo)準(zhǔn)；

⑦全面與最前沿的IT技術(shù)接軌，出現(xiàn)了被稱之為“世界標(biāo)準(zhǔn)”的TCP/IP技術(shù)的應(yīng)用；

⑧能滿足低成本高性能面向未來的開發(fā)的需要。

    3 信息共享度
    保護(hù)監(jiān)控功能以及數(shù)據(jù)共享從邏輯上的結(jié)合越來越緊密，物理上的結(jié)合也將隨著光電傳感技術(shù)的不斷發(fā)展和完善而更加緊密。

    4 防誤功能
    逐步走向不再配備專門的“五防”閉鎖硬件系統(tǒng)，而是把范圍更廣的綜合防誤操作功能結(jié)合在系統(tǒng)中，利用監(jiān)控設(shè)備的智能邏輯來靈活實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)級(jí)的防誤操作。

    5 安全性
    隨著技術(shù)開放度的提高、網(wǎng)絡(luò)功能的滲透、以及國內(nèi)外形勢的復(fù)雜化，系統(tǒng)的安全性更顯得非凡重要。因此，除加強(qiáng)傳統(tǒng)的安全機(jī)制外，還應(yīng)專門配置變電站自動(dòng)化系統(tǒng)“黑盒子”來記錄自動(dòng)化系統(tǒng)中的所有操作與通信的狀況，該模塊與飛機(jī)上的黑盒子類似，具有極大的存貯容量和極強(qiáng)的物理性能，能忠實(shí)地記錄下一定時(shí)間的所有內(nèi)外部操作記錄。為防止黑客攻擊和人為的破壞，必須與其它網(wǎng)絡(luò)從物理上隔離，數(shù)據(jù)單向傳輸。假如采用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，還須考慮適當(dāng)?shù)姆阑饓?、物理隔離、數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)備份、數(shù)字認(rèn)證、多級(jí)網(wǎng)管等網(wǎng)絡(luò)安全措施。

    6 新型就地?cái)?shù)字化互感器
    IEC新標(biāo)準(zhǔn)草案推薦使用，這使得部分設(shè)備級(jí)與間隔級(jí)的分界產(chǎn)生了變化。

    7 通信方式
    不管是站內(nèi)模塊與設(shè)備間的互聯(lián)還是與主站系統(tǒng)之間的通信，均采用最新的通信技術(shù)，如無線、寬帶、高速通道，徹底防止數(shù)字通道模擬使用、高速通道低速使用的弊端。非凡值得一提的是與主站系統(tǒng)通信采用基于TCP/IP協(xié)議的廣域網(wǎng)/INTERNET技術(shù)，站內(nèi)各功能單元之間則采用“藍(lán)牙技術(shù)”，避免復(fù)雜的接線和通信協(xié)議，減少了屏上接線端子，從而可以使設(shè)備更靈活地布置和具有更大的輸入輸出容量。

所謂藍(lán)牙（Bluetooth）技術(shù)，實(shí)際上是一種短距離無線電技術(shù)，利用“藍(lán)牙”技術(shù)，能夠有效地簡化智能通信終端設(shè)備之間的通信，也能夠成功地簡化這些設(shè)備與因特網(wǎng)之間的通信，從而使這些設(shè)備與因特網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)傳輸變得更加迅速高效，為無線通信拓寬道路。藍(lán)牙技術(shù)使得現(xiàn)代一些便攜的移動(dòng)通信設(shè)備、電腦設(shè)備等不必借助電纜就能實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)連接，其實(shí)際應(yīng)用范圍還可以拓展到各種測量設(shè)備計(jì)量設(shè)備保護(hù)設(shè)備監(jiān)控設(shè)備維護(hù)設(shè)備接口設(shè)備，組成一個(gè)巨大的無線通信網(wǎng)絡(luò)“藍(lán)牙”技術(shù)屬于一種短距離、低成本的無線連接技術(shù)，是一種能夠?qū)崿F(xiàn)語音和數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)拈_放性方案，因此，目前無線通信的“藍(lán)牙”已經(jīng)引起了業(yè)界的密切關(guān)注。藍(lán)牙技術(shù)產(chǎn)品采用低能耗無線電通信技術(shù)來實(shí)現(xiàn)語音、數(shù)據(jù)和視頻的傳輸，其傳輸速率最高為每秒1Mb/s，以時(shí)分方式進(jìn)行全雙工通信，通信距離為10米左右，配置功率放大器可以使通信距離進(jìn)一步增加。

藍(lán)牙產(chǎn)品采用的是跳頻技術(shù)，能夠抗信號(hào)衰落；采用快跳頻和短分組技術(shù)，能夠有效地減少同頻干擾，提高通信的安全性；采用前向編碼技術(shù)，以便在遠(yuǎn)距離通信時(shí)減少隨機(jī)噪聲的干擾；采用2.4GHz的ISM（即工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)）頻段，省去了申請(qǐng)專用許可證的麻煩；采用FM調(diào)制方式，使設(shè)備變得更為簡單可靠；“藍(lán)牙”技術(shù)產(chǎn)品一個(gè)跳頻頻率發(fā)送一個(gè)同步分組，每組一個(gè)分組占用一個(gè)時(shí)隙，也可以增至5個(gè)時(shí)隙；“藍(lán)牙”技術(shù)支持一個(gè)異步數(shù)據(jù)通道，或者3個(gè)并發(fā)的同步語音通道，或者一個(gè)同時(shí)傳送異步數(shù)據(jù)和同步語音的通道。“藍(lán)牙”的每一個(gè)話音通道支持64kb/s的同步話音，異步通道支持的最大速率為721kb/s、反向應(yīng)答速率為57.6kb/s的非對(duì)稱連接，或者432.6kb/s的對(duì)稱連接。在電力自動(dòng)化系統(tǒng)中有廣闊的應(yīng)用前景。

    8 目前超高壓變電站自動(dòng)化系統(tǒng)采用的主要模式
    超高壓變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式從早期的以集中為主，發(fā)展到現(xiàn)在的以相對(duì)分散和分層分布分散為主，經(jīng)歷了一個(gè)探索、改進(jìn)和完善提高的過程，在模式設(shè)計(jì)和實(shí)際的工程建設(shè)中都有應(yīng)用。

    所謂集中模式，指的是保護(hù)、監(jiān)控、通信等自動(dòng)化功能模塊均在控制室集中布置，各模塊從物理上聯(lián)系較弱甚至毫無聯(lián)系。早期的系統(tǒng)，包括許多引進(jìn)的產(chǎn)品，主要采用這種結(jié)構(gòu)模式，目前仍有為數(shù)不少的這樣的系統(tǒng)在運(yùn)行。

    相對(duì)分散模式，指的是自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備按站內(nèi)的電壓等級(jí)或一次設(shè)備布置區(qū)域劃分成幾個(gè)相對(duì)獨(dú)立的小區(qū)，在該小區(qū)內(nèi)建設(shè)相應(yīng)的設(shè)備小室，保護(hù)、監(jiān)控等設(shè)備安裝于設(shè)備小室中，主站通信控制器、直流、錄波等設(shè)備仍集中安裝在控制室，各小室之間以及與控制室之間均通過工業(yè)總線網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。這種模式從90年代后期開始得到大量應(yīng)用。

    分層分布分散模式亦即全監(jiān)控，指的是參照中低壓變電站綜合自動(dòng)化的結(jié)構(gòu)模式，除主變、母線和高壓線路的保護(hù)測控、中心信號(hào)、通信仍采用集中組屏外，出線、電容器的保護(hù)、監(jiān)控等設(shè)備完全按設(shè)備間隔安裝于就地的設(shè)備小室或直接安裝在一次設(shè)備上，各模塊之間采用標(biāo)準(zhǔn)局域總線和通信規(guī)約互聯(lián)。當(dāng)然，也可按集中組屏的方式安裝這些模塊。這種模式在最近有迅速發(fā)展的勢頭。

    隨著新技術(shù)的發(fā)展、新標(biāo)準(zhǔn)的制訂、新應(yīng)用需求的提出，還會(huì)出現(xiàn)與之相適應(yīng)的新的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式。

    9 小結(jié)

    我國的變電站自動(dòng)化已走過了一個(gè)漫長而曲折的過程，目前逐步趨向成熟和理性，這為超高壓變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展創(chuàng)造了空前的良機(jī)。全面采用技術(shù)先進(jìn)、運(yùn)行可靠、結(jié)構(gòu)合理、性能價(jià)格比高的自動(dòng)化系統(tǒng)，必將為我國的電網(wǎng)運(yùn)行帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

    變電站自動(dòng)化系統(tǒng)正在向著隨著功能結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化和開放度的提高，系統(tǒng)安全問題變得非常突出，必須給予足夠的重視。近年來，通信協(xié)議的通用化標(biāo)準(zhǔn)化、通信通道的數(shù)字化高速化、通信結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)化、設(shè)備抗干擾能力的提高等方面有了明顯的進(jìn)展。

    時(shí)代在進(jìn)步，技術(shù)在發(fā)展。如何采用先進(jìn)技術(shù)、設(shè)計(jì)開發(fā)出具有自主產(chǎn)權(quán)的實(shí)用可靠的超高壓變電站自動(dòng)化系統(tǒng)，需要業(yè)內(nèi)人員付出巨大的精力。相信隨著電力建設(shè)的迅速發(fā)展，超高壓變電站自動(dòng)化系統(tǒng)也會(huì)隨之邁上一個(gè)新的臺(tái)階。