1 导言
变电站归纳自动化体系是运用计算机软硬件技能、网络通讯技能和自动化技能对在线运转的变电站悉数设备进行实时监督、丈量、维护、操控和办理的自动化体系。它集继电维护、毛病滤波、本地监控和远动等变电站二次体系的功用于一体，对变电站进行全方位的操控和办理，彻底替代了惯例监督外表、操作操控屏柜、模仿屏柜、中心信息体系、变送器及惯例远动设备等设备，提高了变电站的安全与经济运转水平。变电站归纳自动化体系全面替代或更新传统的变电站二次体系已成为当时首要的发展趋势之一。
2 变电站自动化体系的一般结构
从上世纪八十年代到现在，变电站自动化体系的结构有了很大改变，总括来说，一般能够将变电站自动化体系的体系结构区分为会集式、散布会集式、分层(散)散布式三种[1]。各种结构方法的变电站自动化体系所完结的功用、适用的场合各有所不同，在进行体系开发时可根据具体要求挑选适宜的体系结构。
2.1 会集式结构
会集式结构是将变电站的悉数信息(模仿量、开关量、脉冲量)输入到一套计算机体系中并由计算机体系进行会集收集、会集处理和会集监控的体系。该类体系实际上是在惯例的继电维护及二次接线的基础上，增设RTU以完结“四遥”功用。
2.2 散布会集式结构
散布会集式按功用或距离区分操控单元，每个操控单元担任完结必定的功用，或担任一个距离设备的操控。散布会集式结构的各个单元会集在操控室组屏设备。各个操控单元之间选用串行总线进行操控，而操控单元与操控设备之间的二次接线仍然是选用1对1的方法。
2.3 分层散布式结构
分层散布式结构以电气一次回路设备或电气距离设备为操控目标区分操控单元，各距离层设备操控单元涣散设备在开关柜上或其他一次设备邻近，各个操控单元各自完结各自距离层内的数据收集、监控、维护、远动等全面操控功用。
图1 分层散布式变电站
分层散布式体系的一般结构如图1所示。按IEC61850-1的主张，散布式变电站自动化体系分为三层，别离是进程层(设备层)、距离层、变电站层[2]。距离层一切操控单元相互间经过工业操控网络相连，这类工控网络能够是CAN、LonWorks、PROFIBUS等现场总线网络，或者是选用工业以太网，通讯介质能够是双绞线或光纤。变电站层设备的通讯选用以太网和TCP/IP完结。变电站层与距离层之间选用网关或通讯操控器完结。
这种结构充分运用了现场总线的技能优势，省去了很多二次接线，操控设备之间仅经过双绞线或光纤衔接，规划规范，设备安置规整，调整扩建也很简单，本钱下降，运转维护便利;体系设备及网络鲁棒性强，很多重要的维护动作基本上在二次设备中完结，不依赖通讯网和主机，主机或其间一个操控单元损坏并不影响其它设备的正常作业，这样体系运转牢靠性有了确保。关于较大的体系，一般在距离层选用现场总线光纤环网，以增强体系的牢靠性和冗余才干。
3 选用现场总线和PLC构建的变电站自动化体系
3.1 体系概述
构建的变电站自动化体系完结的是对一个配电所的操控。在配电所操控室装备一台PC担任对一切设备进行监控和操控，完结后的体系运转主画面见图2。该体系有2路10kV进线，每路进线向独立的一段母线供电，每段母线设2回馈出线和一组补偿%&&&&&%器。平常2段母线独立运转，当其间一段母线产生毛病时，母线联络开关(母联)闭合，由一条进线向2段母线供电，完结了互为暗备用操控。
图2 变电站自动化体系主运转画面
3.2 体系硬件计划
操控体系的硬件结构如图3所示，体系距离层网络选用Profibus-DP现场总线[3]。体系由一台监控PC、一个S7-300系列PLC 313C-2DP组成的1类DP主站，和7个S7-200系列PLC S7-224构成的DP从站组成。每个DP从站担任操控一路进线型或馈线，完结涣散操控。一切的主站和从站都挂接在一条DP总线上。
图3 操控体系结构
监控PC选用Windows 2000 Server中文版作为操作体系。监控PC选用工业操控计算机，在监控PC的PCI插槽中设备一块5611通讯网卡，作为PC与DP总线的通讯接口，构成2类DP主站。
DP主站在体系中完结体系整体操控和通讯办理功用，运用自带的DP接口与DP总线衔接。这个CPU自身集成了16点数字量输入和16点数字量输出，作为手动操控功用，咱们在操控体系中规划了一个操控盘，能够在操控盘中选用按钮操控整个配电所，因而增加了一块16点数字量输入信号模块SM321，以供给满足的数字量输入点。
DP从站选用SIEMENS的S7-200系列小型PLC中的CPU224，以节约体系本钱。S7-200自身不带DP通讯口，因而每个子站需求刺进一块专用的DP通讯模块EM277，才干构成DP从站。因为选用了涣散操控的方法，每个从站只操控一条线路，因而集成的14点数字量输入和10点数字量输出现已满足，只需增加模仿量输入模块EM231，作为模仿量输入扩展。各电压、电流和有功、无功等电量参数选用广东雅达电子公司的YD系列变送器收集，由变送器转化为规范的0~20mA信号后经过EM231输入到CPU224中。
S7-300和S7-200别离选用西门子公司的功用强大的STEP 7 5.3和STEP 7-Micro/WIN组态软件作为编程东西。
3.3 上位机与监控组态软件
上位监控PC担任完结现场设备的数据收集、监控、报警和对历史数据进行存贮、查询和显现、打印等功用。一起还需将现场设备数据转送到上级信息办理层的操控中心，并能承受操控中心操作员站指令，转发给基层设备，因而，监控PC还承当了基层设备层和上层信息网络之间的中继功用，以完结设备层和上层信息办理层的通讯。
运用WinCC供给的组态和编程东西，本体系完结下列变电站自动化体系的常见功用。
(1)运用图形修正东西，树立了图形操作界面，完结了图形监督和操作功用。图形监督功用包含：一切监控数据的动态监督，一切断路器的分、合闸状况的动态显现，及线路与设备带电状况的动态盯梢。图形操作功用包含：各主设备的分、合闸操作，体系维护定值的动态修正。
(2)运用变量记载修正器对进程变量进行归档，并对归档数值进行转化处理，以图表和趋势曲线的方法在图形界面上显现。
(3)运用报警修正器树立了断路器变位报警和模仿量越限报警，完结SOE功用。
(4)运用WinCC供给的API函数，编写C脚本程序中完结了双操作员登录验证，确保操作安全。
4 结语
分层散布式变电站自动化体系选用总线操控方法，操控单元可在距离设备邻近就近设备，大大减少了二次体系接线的数量和长度，提高了体系的牢靠性。现场总线操控体系的网络结构与IEC61850主张的变电站自动化体系结构相符，十分适合于用作变电站体系的通讯网络。PLC作为一种通用的智能电子设备，功用牢靠，运用便利，易于编程，信任其在变电站自动化体系中的使用规模将会日益扩展。
WinCC供给了丰厚的图形操作功用、数据记载、报警记载功用，和报表体系，自身又是电力体系监控软件PowerCC的重要组成部分，作为SCADA/HMI软件，十分适合于变电站自动化体系。它与自动化体系和自动化网络体系的紧密结合，运用户能够轻松地完结由监控端到操控体系低层的无缝集成。
