传统的变电站供配电系统大多采用相电式继电保护、仪表、操作及中央信号系统。结构复杂、信号采样重复、资源不能共享、维护工作量大，不便于联网、通信，使变配电所的自动化程度受到影响，而变配电站的综合自动化系统集变电站保护、测量、监视、远方控制于一体，通过变电站各种设备间相互交换信息、数据共享，实现对变电站运行自动监视、管理、协调和控制，大大提高了变电站的保护、控制性能和可靠性，从而改善和提高了电网的控制水平。
1 变电站自动化系统的总体结构
现阶段设计的大部分变电站，自动化系统集测量、保护、控制、远传等功能于一体，与变电站的生产过程直接联系在一起，其结构框图如图1所示：
目前，110kV及以下变电站综合自动化系统总体结构设计大多数是以离散型嵌入模式为指导思想，系统装置中的每个单元的结构和外观及尺寸基本一致，用户可以把各个单元分散安装在一次设备上，或集中组屏安装(常规中采用分散安置和组屏安置的结合方式)，单元分散型嵌入模式的示意图如图2所示。
分散安装与集中组屏安装相比具有明显的优点，它可以大大减少连接开关柜控制屏及控制室的各种电缆，减小控制面积，从而节省了变电站综合造价，简化了施工，方便了维护，并且提高了变电站的可控性。
2 变配电站自动化系统的设计原则
变电站综合自动化系统是面向对象设计的。系统中每一种单元都是面向变电站内的各种一次设备。站级测控主单元是变电站综合自动化系统装置的核心，它一方面可实现对各设备的实时数据搜集，并向上一级调度转发，同时也对各单元的运行情况监视，包括各种故障与及时报警。为实现综合自动化，变电站一次元件要符合相应要求，如断路器的操作机构必须是弹簧储能或直流电磁型；断路器就地分合闸的主令开关必须是自复式；变压器必须是有载调压型。在无人值班的变电所为安全计，断路器宜为SF6或真空断路器，并应设置火灾自动报警及气体灭火系统。变电所综合自动化管理系统应按变电所规模、安全程度、投资的可能性有选择性考虑。
2．1 线路保护单元的功能设计原则
2．1．1 测量功能
电量的测量一般采用交流采样获得，各个参量可通过一些算法求得，例如均方根法、傅氏算法等。采样单元采用精密电压电流传感器，要求体积小、重量轻，能够完成回路的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率等参数的测量。
2．1．2 保护功能
保护功能需实现带方向的速断保护，带方向的过流保护，低压起动的过电流保护，低电压和滑差闭锁的低频减载，检无压、检同期、三相一次重合闸、重合闸后加速、手合前加速。所有保护种类可根据实际情况方便地取舍，定值也能够根据实际要求进行修改。
2．1．3 负荷监控功能
通过负荷定值，实现负荷监控。如遇到过负荷，装置应首先报警，报警时间大约为跳闸时间的1／10左右，报警后提醒值班人员减负荷，在未减负荷的情况下要能够自动跳闸。断路器分合控制应设计有就地分合按扭和站级测控主单元遥控按扭，另外还应该有指示断路器分合状态的标志。
2．2 变压器保护单元的功能设计原则
2．2．1 变压器主保护功能设计
(1)差动保护功能的设计
差动保护功能的设计应考虑差动速断保护、比率差动保护及二次谐波制动保护。二次谐波制动保护的设计应考虑到变压器各侧电流互感器变比不同；
(2)瓦斯保护功能的设计
瓦斯保护包括主变重瓦斯、主变轻瓦斯、调压重瓦斯、调压轻瓦斯保护。对于保护跳闸，应在直接跳闸的同时将信号采入CPU进行处理，以便保护就地显示及向监控系统传送。采用强电跳闸可以减少中间环节，能确保可靠跳闸，是一种首选的跳闸方式。
2．2．2 主变压器后备保护功能的设计应考虑的内容
二段复合电压启动的过电流保护、低电压启动的过流保护、过负荷保护(过负荷时保护装置能够发出过负荷信号并具有闭锁调压功能)、零序过流保护、零序过压保护、零序电压闭锁零序电流、方向过电流保护和PT断线闭锁功能。
2．2．3 主变压器控制单元功能的设计
变压器控制单元应能够实现主变高压侧开关和低压侧开关的手分手合，遥分遥合。
2．2．4 主变压器测控功能的设计
(1)测量功能的设计应测量的信息
电压：Ua,Ub,Uc，Uab，Ubc，Uca，3Uo；
电流：Ia,Ib,Ic；
功率：P，Q，cosΦ；
频率：f；
主变压器分接头位置。
(2)变压器成套保护单元的控制功能应设计如下功能：
①有载调压自动和手动控制、就地和远方控制。该控制单元应按照调压原则对有载调压变压器档位进行调节，通过电容器投切配合，提高电压合格率，降低无功损耗，以实现变电站电压无功综合控制。一般还应设计有载调压故障报警和主变过负荷时闭锁调压功能。站级测控单元可对变压器分接头进行遥调；
②主变压器风扇控制。风扇启动命令发出数秒后，若风扇拒动则发通风故障信号。
2.3 电容器保护单元的设计
(1)保护功能的设计应考虑的内容
速断保护、定时限过流保护、不平衡电流保护、不平衡电压保护、低电压保护及过电压保护。
(2)电容器测控功能的设计原则
①测量功能应测量出以下输入量
母线电压、三相电流、无功功率和开关量的开合状态。上述测量均应设计直接显示单元，并能够传给远方监控单元进行显示。
②控制功能
该单元应设计有就地分合按扭或接受站级测控单元遥控命令控制断路器分合，及在站级控制单元的控制下完成变电站电压无功综合控制功能。
2．4 备用电源自投单元的功能设计
2．4．1 备自投功能的设计原则
可采用一主一备方式或进线变压器组方式进行投入。但投入前都应首先确认不是PT断线造成，经延时后，再检查备用电源是否正常或另一回路是否正常。若采用一主一备方式则先检查备用进线断路器是否在分位置，分段是否在合位置，然后跳开正常供电电源的断路器，合上备用电源断路器；若采用进线变压器组方式，则应先检查另一回路是否正常，分段是否在分位置，然后再跳开本回路断路器，合上分段断路器。若为叮断线，可通过延时躲开故障。
2．4．2 测控功能设计原则
测量功能要求能够测量电流ia，ib，ic；电压：输入Ua，Ub，Uc，这些瞬时值经计算即可得到对应的相电压和线电压的有效值、有功功率、无功功率及功率因数；各有关断路器的分合状态。控制功能应实现手分手合、遥分遥合本进线的断路器。
2．5 分段保护控制单元功能设计原则
(1)过流保护功能。当A，B，C三相中任一相电流幅值大于整定值时，相应定时器启动，保护动作；
(2)测控功能。测量功能可测量Ia,Ib,Ic及各有关断路器的分合状态；控制功能可手分手合，遥分遥合分段断路器。
2．6 小电流接地选线单元的设计原则
规程规定小电流系统当单相接地后允许2h带故障运行，2h后要立即切除故障线路。该单元应具有监视每段母线的零序电压Uo和每路出线的零序电流Io的功能。当故障发生时，立即对Uo、Io及其增量进行分析判断，并报出故障信息，同时将此信息传给中央总控单元。
3 变电站发展趋势
随着科学技术的发展，输变电工程正朝着高电压、大机组、大电网、大容量的方向发展，而变电所的设备则朝向组合化、小型化和机电一体化方向发展，从而达到缩小变电站占地面积，降低工程造价的目的。变电站的运行管理亦在向自动化、智能化、无人值班的方向发展，变电站综合自动化系统是今后工程设计的发展趋势。
参考文献
1 何云虎．变电站自动化系统设计的体会[J]．电力自动化设备，2000；20
2 李亚波．变电站综合自动化系统上位机监控功能实现探讨[J]．微计算机信息，1999；15
3 商国才．电力系统自动化[M]天津大学出版社，1999；26
4 熊锐．卞荣．实现变电站综合自动化及无人值班的体会[J]．电力自动化设备,1998；18
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