隨著我國電力工業(yè)的發(fā)展，特高壓750kV電網將成為西北電網的主網架；1000kV級交流和±800kV級直流輸電示范工程也已開工。特高壓電力系統(tǒng)的特點將對繼電保護、變電站自動化系統(tǒng)、電網安全穩(wěn)定等提出更高的要求。 　　隨著計算機技術、總線、以太網等技術的飛速發(fā)展和廣泛應用，變電站自動化技術已成為電網運行管理的重點。隨著高電壓等級電網運行管理系統(tǒng)所需的信息量越來越大，各種應用和服務對信息質量提出了越來越高的要求，如實時性、可靠性、數據完整性、通信容量等，因此對自動化系統(tǒng)的要求也日益提高。電力系統(tǒng)網絡及其通信協(xié)議也正在發(fā)生深刻的變化，傳統(tǒng)的集中、低速、專用封閉式的自動化系統(tǒng)將向開放、高速、綜合的網絡化方向發(fā)展，通過局域網互聯和廣域網互聯，實現系統(tǒng)信息資源的共享利用。同時，在變電站內，不同廠家的各種設備要聯到監(jiān)控、遠動等信息處理主站，而目前還做不到所有廠家都按照同一種標準互聯，還需要通過協(xié)議轉換器，實現不同介質、不同協(xié)議設備間的信息交換。因此采用統(tǒng)一的國際標準，提高變電站內設備的互操作性，是今后電力系統(tǒng)自動化發(fā)展的方向，也是我們設計新的特高壓變電站自動化系統(tǒng)的基本出發(fā)點。以太網（Ethernet）網絡應用于工業(yè)控制現場已經成為不可阻擋的潮流，電力系統(tǒng)自動化同樣受其影響，國際上很多的電力系統(tǒng)自動化廠家已經研制出基于以太網的廠站自動化系統(tǒng)。對于特高壓變電站自動化系統(tǒng)，由于設備和信息量的大量增加，采用快速以太網技術，實現信息共享，則顯得更為重要。 　　特高壓變電站自動化系統(tǒng)將充分體現的發(fā)展趨勢是：分布式結構和采用并遵循尹：放式的國際標準 一、750kV變電站綜合自動化系統(tǒng)結構 　　750kV變電站自動化系統(tǒng)宜采用分層分布式設計，即縱向分兩層：變電站層和間隔層。 　　變電站層由網絡聯接的“監(jiān)控后臺”系統(tǒng)（通常包括主機和／或操作員站）、維護工程師站、遠動通信主站及故障信息系統(tǒng)、遙視系統(tǒng)、五防上作站、網絡略由等功能性主站組成。 　　間隔層設備分散布置至就近的繼電器室，并以分布式開放網絡與變電站層聯接，其功能設置上遵循“可以下放的就盡量下放”的原則，凡是可以在本間隔完成的功能不依賴于通訊網。 　　變電站自動化系統(tǒng)采用“分層分布式”結構，對網絡結構的選擇主要應考慮以下問題： 　　1．信息傳輸的實時性和可靠性。 　　2．網絡結構的合理性。 　　3．技術的先進性、開放性和經濟性。 　　國內的變電站自動化系統(tǒng)網絡結構，歸納起來主要有三種方式： 　　1．間隔層設備直接接入變電站主網。 　　2．就地布置的保護小室內的設備先聯網后再接入變電站主網。 　　3．通過前置單元接人變電站主網。 　　以上三種方式中，方式一（間隔設備直接上網）的網絡結構更為合理。 　　考慮故障信息系統(tǒng)要求的網絡結構如圖所示。 　　1．在750kV變電站中，考慮到技術的發(fā)展，變電站層網絡應該選擇10／100M適應以太網，間隔層設備則應要求能直接提供10／100M以太網接口，考慮到電磁兼容和傳輸距離的要求，一般宜直接提供光纖接口。 　　2．從圖中可見，對帶分散錄波的保護裝置來說，雙監(jiān)控網再加錄波網接口，要求保護提供3個以太網接口，這對絕大多數保護來說要求過高，因此，分散錄波數據可以從監(jiān)控網上傳輸，由于其數據量小，對監(jiān)控信息的實時性影響不大。 　　3．如果保護或其它IED設備不具備直接接人以太網的條件，可在小室內配置一個通信管理裝置。 　　4．保護信息與監(jiān)控信息分別組網，以利于運行管理和設備維護。由于保護裝置直接上網，故障信息系統(tǒng)從網上直接獲取信息并不與監(jiān)控發(fā)生矛盾，最多只是共用網絡線纜和網絡設備，這樣既提高了設備的利用率，提高了投資的經濟性，也兼顧到了部分用戶對保護錄波單獨組網。 二、變電站綜合自動化通信體系 　　智能電子設備（IED）是構成變電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的基本設備元素。變電站內的間隔層設備，比如數字式繼電保護設備、測控設備、信息管理設備、智能電度表等等，都屬于IED。IED設備最重要的外部行為就是信息的交換，也就是通信。兩臺設備想要成功地通信，必須具備同樣的通信接口和通信協(xié)議。開放的標準協(xié)議是開放系統(tǒng)所共用的通信語言，主要來自于兩個方面：一種是由各種國際標準化組織定義的標準協(xié)議，比如IEC60870、UCA、IEC61850等等；另一種則是事實存在的、被廣泛應用的協(xié)議，比如DNP3.0、Modbus、LonTalk等。本設計采用IEC61850通信協(xié)議體系軟件，它將提高特高壓變電站自動化系統(tǒng)的技術水平和管理水平。 　　IEC61850是在1994年，由德國國家委員會提出建議，由IEC相關標準工作組起草，在和CIGRE IEEE、EPRI等國際組織的充分合作下形成的國際標準。該標準是歐洲較廣泛采用的IEC60870-5-103標準和北美的UCA2.0部分子集的結合。該標準涉及變電站層總線和過程層總線，目的在于為各個SAS廠商提供一個具有互操作性的標準。目前，IEC61850國際標準的14個部分已經正式出版，國內有關的電力通信標準組織也正在積極地進行標準的翻譯工作。 　　IEC61850通信標準通過對變電站自動化系統(tǒng)中的對象進行統(tǒng)一建模，采用面向對象技術和獨立于網絡結構的抽象通信服務接口（ACSI），增強了設備間的互操作性，可以在不同廠家的設備之間實現無縫連接。IEC61850標準在世界范圍內被廣泛認可，代表了變電站自動化技術未來的發(fā)展方向。該標準具備配置靈活、可靠性高、安全性強的特點，應用后將大大減少設備之間互相連接的難度，減輕變電站自動化系統(tǒng)在應用時的工程強度，降低系統(tǒng)的工程成本，避免系統(tǒng)升級帶來不必要的接口設備投資，提高變電站自動化系統(tǒng)設計的模塊化程度，并將會因為大量的模塊復用而降低變電站自動化系統(tǒng)產品設計的成本。 　　IEC61850標準強調了變電站自動化系統(tǒng)中信息的數字化，既包括在變電站層（包括監(jiān)控站、工程師站、五防站等）和間隔層（包括各種保護、控制設備）實現基于高速以太網的實時通信，也包括在過程層（包括數字化的電氣量采集裝置、合并單元等）實現基于網絡的通信。這種基于以太網的通信架構的采用，統(tǒng)一了通信系統(tǒng)的物理介質（現有的通信物理介質包括RS485、Lon-Works、CAN、Profibus、以太網等），減少了因為不同物理介質而導致的互連問題；采用10／100M甚至更高速率的以太網將極大地提高通信系統(tǒng)的通信帶寬，從而允許在通信過程中傳遞更加豐富的信息，為變電站自動化的應用程序設計提供更多更快速的信息源。同時，在過程層采用以太網進行二次電氣量（包括模擬量、開關量）的數字化傳輸，將大大減少變電站的接線，方便工程設計和維護，也極大地降低了設備的投資。 　　IEC61850將變電站通信體系分為3層：變電站層（stauon level）、間隔層（bay level）、過程層（process lev-e1）。在變電站層和間隔層之間的網絡采用抽象通信服務接口映射到制造報文規(guī)范（MMS）、傳輸控制協(xié)議／網際協(xié)議（TCP／IP）、傳輸GSE／GOOSE信息的無連接網絡協(xié)議CNNP，傳輸網絡是冗余以太網或光纖環(huán)網。在間隔層和過程層之間的網絡采用點對點的單向傳輸以太網或交換式實時以太網。 　　隨著技術的發(fā)展，幾年以后，光電數字式CT／VT將逐步取代傳統(tǒng)的電磁式CT／VT，數字化的過程層開始出現，并得到廣泛應用。變電站自動化系統(tǒng)模式將逐漸和國際標準接軌，系統(tǒng)結構更趨合理。過程層完成I／O、模擬量采集和控制命令的發(fā)送，并完成與一次設備有關的功能；間隔層利用本間隔數據對本間隔的一次設備產生作用，越來越多的間隔層功能將下放到過程層；替代傳統(tǒng)模擬保護原理的自適應網絡型數字保護將出現；變電站功能將擴展到設備在線監(jiān)測、電能計費系統(tǒng)、部分配電自動化、無功自動補償和遙視等，符合IEC61850標準的變電站自動化體系結構將逐步建立。 　　利用成熟的網絡技術、通信技術以及計算機軟硬件技術，設計出750kV特高壓變電站自動化系統(tǒng)。此變電站綜合自動化系統(tǒng)符合最新的國際變電站自動化通信體系標準IEC61850、是結構及功能上完全分布的開放式系統(tǒng)。