采用现场总线和PLC构建的变电站自动化系统

　　1　引言

　　变电站综合自动化系统是利用计算机软硬件技术、网络通信技术和自动化技术对在线运行的变电站全部设备进行实时监视、测量、保护、控制和管理的自动化系统。它集继电保护、故障滤波、本地监控和远动等变电站二次系统的功能于一体，对变电站进行全方位的控制和管理，完全取代了常规监视仪表、操作控制屏柜、模拟屏柜、中央信息系统、变送器及常规远动装置等设备，提高了变电站的安全与经济运行水平。变电站综合自动化系统全面取代或更新传统的变电站二次系统已成为当前主要的发展趋势之一。

　　2　变电站自动化系统的一般结构

　　从上世纪八十年代到现在，变电站自动化系统的结构有了很大变化，总括来说，一般可以将变电站自动化系统的体系结构划分为集中式、分布集中式、分层(散)分布式三种[1]。各种结构形式的变电站自动化系统所实现的功能、适用的场合各有所不同，在进行系统开发时可根据具体要求选择合适的系统结构。

　　2.1　集中式结构

　　集中式结构是将变电站的全部信息(模拟量、开关量、脉冲量)输入到一套计算机系统中并由计算机系统进行集中采集、集中处理和集中监控的系统。该类系统实际上是在常规的继电保护及二次接线的基础上，增设RTU以实现“四遥”功能。

　　2.2　分布集中式结构

　　分布集中式按功能或间隔划分控制单元，每个控制单元负责实现一定的功能，或负责一个间隔设备的控制。分布集中式结构的各个单元集中在控制室组屏安装。各个控制单元之间采用串行总线进行控制，而控制单元与控制设备之间的二次接线仍然是采用一对一的方式。

　　2.3　分层分布式结构

　　分层分布式结构以电气一次回路设备或电气间隔设备为控制对象划分控制单元，各间隔层设备控制单元分散安装在开关柜上或其他一次设备附近，各个控制单元各自完成各自间隔层内的数据采集、监控、保护、远动等全面控制功能。

　　图1 分层分布式变电站

　　分层分布式系统的一般结构如图1所示。按IEC61850-1的建议，分布式变电站自动化系统分为三层，分别是过程层(设备层)、间隔层、变电站层[2]。间隔层所有控制单元相互间通过工业控制网络相连，这类工控网络可以是CAN、LonWorks、PROFIBUS等现场总线网络，或者是采用工业以太网，通信介质可以是双绞线或光纤。变电站层设备的通信采用以太网和TCP/IP实现。变电站层与间隔层之间采用网关或通信控制器实现。