分布式系统设计原则

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分布式系统设计原则范文第1篇

【关键词】集中供热;分布式系统;变频调速

1.分布式变频调节方案的研究意义

我国目前实行的供热按面积收费体制，违背了市场经济的客观规律，使得供热企业难以生存，无法保证供热的舒适要求，也严重阻碍了供热企业的发展。同时由于用户对供热能耗不关心，这种体制抑制了供热节能的实现。为了改变这种不良现状，我国正在积极摸索研究供热系统计量和收费技术。让用户按需用热，自行调节。

因此，采暖系统的形式势必要发生变化。由过去的定流量质调节变成变流量系统，其水力、热力工况和调节方法都会具有独特的特点。无论是旧系统的改造还是新系统的建造，分布式变频调节方式都可以较好的满足热计量改革对系统的种种要求。所以分布式变频系统的研究对于推动热改的顺利进行具有重要意义。

如上所述，供热系统作为城市的一项基本市政设施，不仅投资惊人，其动力消耗也非常巨大。作为建筑能耗最主要部分的采暖能耗，是浪费最为严重和节能潜力最大的部分。因此，选用和推广最优化的采暖方式、对系统进行有效地管理和调节等寥降低采暖能耗，对实现建筑节能至为关键，对我国整体的高效用能也有重大影响。

2.分布式系统特性的理论分析

分布式系统相对其它运行方式，有着明显的节能、稳定运行的优势，但合理地设计分布式变频系统是实行最佳经济性和可靠运行的保证。分布式变频系统中，当系统工况改变时，采用变频器来调节主循环泵的转速以保持热网干管某一位置供回水压力相等，该位置定义为零压点。在分布式系统的应用中，存在以下几个有待解决的问题：

(1)如何选择零压点的位置，如果选取的零压点靠近热源，可能导致各用户泵过大，降低节能效果。

(2)如何选择设计主循环泵及各用户变频泵的大小和泵型，以及在系统工况变化时，如何进行调节控制。

(3)如何进行技术经济性分析，使得分布式系统的设计能实现初投资和运行的最佳经济性以及系统的可靠稳定性。

在常规运行方案中采用变频调速达不到理想效果的主要原因是要求的泵扬程不是与要求的流量的平方成正比。但管网系统中，主干管的压降是与流量平方成正比的，而用户部分的压降则要求为常数。

3.分布式变频系统的优化设计思想

系统优化设计的目的是使系统的运行达到最佳的经济性、可靠性和稳定性，虽然从理论上分析分布式变频系统相对传统方式具有很大的优越性和良好的节能效果，但仍需要从经济和技术的角度来对分布式系统的设计应用进行细致的分析，使得系统的运行能达到预期的理想效果。

高效节能的分布式系统的设计以合理的管网设计为基础，包括以下几方面内容：零压控制点位置的选择，这决定了系统的初投资和管网运行费用；主循环泵和各用户泵的选择，要能保证在系统动态运行时变频泵的安全和高效；系统的可调节性和稳定性等。基于此，提出分布式系统的优化设计方法，在满足最佳经济性的同时，尽量实现系统运行的稳定、可靠。其方法为：以分布式理论特性理论分析为基本指导原则，以系统平均年计算费用为目标函数，通过HACNet软件模拟分析和总结零压点位置的确定方法和变频泵的优化选型，进而分析各影响因素来明确系统的调节控制方法，以及确定系统的适用范围。

4.分布式系统稳定性分析

对于传统的单热糠枝状网，某一末端用户的水力稳定性定义为当其他用户支路的阀门调整时诙用户的流量保持不变的能力。但随着系统形式的不断发展，这种方法无法对相对复杂的系统进行评价。

4．1水力稳定性的定义

将输配系统中的所有水力参数控制回路分为两个集合：D和F。 D为要分析考察的奉个回路，P是所有其他控制回路的集合。为保持指标的一致性，假设F中所有回路的两个过程为均不控制和全部理想控制，从而定义某一情况下回路D对F中所有回路的水力稳定性为:

KS(D,f)=-

其意义为：在某一工况下，若F中的回路全为开环，调整回路D的调节量MD使该回路被调量CD的变化为CDF；相应地，F中各回路的被调量也发生变化，此时假定回路D开环，式中的回路全部采用理想闭环控制，则各回路通过调整其调节量来恢复各回路的被调量，这一调整同时将导致CDR．发生变化，变化量即为AC＇DF。二者的比值就是该工况下回路D对F的水力稳定度。

4．2分布式变频系统的水力稳定性

由于某些用户支路的启停，导致系统干管流量发生变化时，其它用户支路的流量变化很小。假设取零压控制点在热网系统最近和最远用户之间干管压降为一半的位置。则当干管流量变化时，用户压差的变化比传境方式降低一半，即使用户支路不作任何调节，其流量变化也极其有限。

以一个六个用户的简单热源枝状网为例，定量分析比较传统系统形式下和分布式变频泵系境的水力稳定性特性，并分析了分布式系统的泵型选择对水力稳定性的影响，进一步指导系统的优化设计。

如下图所示，为一个简单常规方式的异程供热系统，共有叶由阀门控制用户流量的流量控制回路，在图上按顺序排列为1至6，热源水泵调节控制流量为第7回路。

5.分布式系统的特点总结

综上所述，与传统阀门调节系统形式相比，分布式变频系统具有如下特点：

(1)由于分布式变频系统减少了阀门能耗浪费，使得系统动力功耗大大降低，尤其在部分流量下，节能优势显著。经过合理分析和设计，可以达到系统只有理想能耗的状态。所谓理想能耗是指系统采用理想控制时的能耗，反映了输配系统本身的属性。

(2)采用零压点压差控制主循环泵转速的方法，可有效改善系统的水力稳定性。根据零压点位置选在系统负荷集中处的原则，当干管流量变化时，各用户的压差变化比仅在热源处设有循环泵的传统方式大大降低，因此即使用户不作调整，干管流量的变化对用户支路的流量变化影响也不大。

(3)主循环泵仅克服零压点位置前的干管压降，这不仅可以准确确定主循环泵扬程大小，而且可以保证主循环泵的工作点效率在转速变化时保持不变，通过合理分析和适当选择，可一直在效率最高点工作。

(4)分布式变频系统干管压降变化范围减小，有利于避免水泵的气蚀现象。且管道和管件的压力降低，可延长管网使用寿命并降低管网投资。

6.总结

随着变频技术的发展，变频器在供热系统中的应用逐渐推广和普及，提出了采用变频泵代替末端阀门进行调节的分布式变频泵系统。这种新的系统形式为节约供热系统的输配能耗带来了新的途径，同时能改善系统的稳定性和可调性，但对于这种新系统的特性研究还只局限于针对一般问题的讨论，没有形成相应系统理论，无法指导实际的工程应用。基于这样现状和问题，本文分析了分布式系统设计中需要解决的几个问题，并且提出了分布式变频系统的优化设计方法。

【参考文献】

［1］徐忠堂，发展中的中国城市集中供热，城市发展研究，2004.

分布式系统设计原则范文第2篇

关键词：JavaEE框架 分布式系统 遗留信息系统

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）09-0092-01

1 前言

企业遗留信息系统是软件信息工程领域一个重要的研究课题，遗留信息系统存有大量可用信息和功能可用性，取代摒弃和重新开发系统，将陈旧的遗留信息系统再工程到新的系统平台，可以发挥遗留系统的更高可用性等。此模型是针对物联网环境下大信息量的数据处理，具有较好的研究前景。

2 框架组成及实施技术

基于JavaEE框架基础的，要创建一个遗留信息系统向目标系统再工程业务提取的框架，应当包括以下功能组成部分：遗留系统的原代码向目标系统的语言代码转换、对遗留信息系统中各模块信息的提取功能、遗留信息系统与目标系统模块之间的接口模型、JavaEE分布式环境下目标系统模块部署功能等组成部分。

对遗留系统再工程，要创建再工程框架的分割模型，并对遗留代码的模块细化成代码段片段，动态识别遗留系统的主域变量，分析和验证业务逻辑片段的信息，框架集成策略。本遗留系统再工程采用软件聚类技术来形成聚类实体，利用凝聚算法合并软件中的各实体，DDG算法来动态识别系统的主域变量。

3 框架模块功能设计及实现

（1）代码转换部分：代码转换的功能包括对遗留系统所语言的语法、语义、库函数、系统设计转换。代码转换方式包括手动转换和自动转换两种；其中，手动修改包括对转换后的代码的添加、取舍和修改，使转换后的代码能够编译运行，这里的目标系统语言以Java语言为例，系统转换框架如（图1）所示。

（2）遗留系统模块信息提取模块：此处，遗留系统模块信息的提取技术要用到软件聚类技术，要能够选择聚类实体，设置聚类尺度，选择所采用的聚类算法。面向对象Java语言实体包括类、包、成员方法、成员变量等内容。本模型聚类实体的选择主要根据本系统的规模而定制较小，用于实验测试。聚类尺度体现的是实体连接强度以及遗留系统中的组件复杂度。类聚算法不仅要对遗留系统采用分裂算法进行功能代码划分，还要采用凝聚算法进行在工程的功能代码组合。

（3）遗留系统和目标系统模块间接口设计。模块间的信息传递，要利用之间的接口即组件间函数调用来实现。按照Facade设计模式的理论，在JavaEE分布式环境下，这里采用实体Java Bean做为系统持久层，通过实体Java Bean管理持久性（BMP）和对容器（Container）管理持久性（CMP）的方法来提取模块间的公共接口，由于二者管理持久性的方式采用相同的接口实现，可支持互相替换使用，通过设置可以交换Hibernate数据实体，提高系统转换的灵活性。另外，接口的设计原则是依赖于具体的接口，而不能依赖具体的Java实体，本系统的公共接口定义如（图2）所示。

（4）JavaEE分布式下的模块部署：在JavaEE环境的组件部署模型（图3）中，采用企业级的EJB做为可分割的有效实体Bean，中央控制器负责分配物理节点上的EJB实例，JMS服务器负责组件间订阅服务请求，JMS还能根据不同物理节点上的订阅服务的内容，将各种服务请求转发到各对应的服务器上，以此来完成负载均衡调配工作。另外该分布模型还能够完成以下功能：组件部署策略、动态负载均衡策略、任务队列和线程池操作策略、模型中数据恢复策略等内容。

4 结语

此模型能够完成在JavaEE环境下，实现遗留代码向目标语言代码的转换，提取遗留系统的模块数学信息，部署目标系统中的各模块，动态识别主域变量。系统架构后，模拟使用面向对象C++语言 向Java语音进行模拟转换，转换过程时要对组件进行封装迁移，并能实现新系统平台上进行提取对象信息、自动和手动进行错误修改并整合。

参考文献

分布式系统设计原则范文第3篇

[关键词] 分布式认知 异步网络化 学生社团管理

1、高校社团管理中存在的问题。

学生社团作为高校的重要组成部分，对于高校各方面的发展和提高有着特殊的作用。在对于提高学生科学文化素质和创新能力及培养学生的团队合作精神和提高社会适应能力等方面都发挥出了重要的功能；同时，在协助学校进行管理与教学，也做出了重大的贡献；而在发挥学生的特长，增强实践机会与平衡学生的情感，增强社交能力及锻炼学生的才干，丰富课余生活，更是起到了其他高校职能部门所不具备的作用。但是，在当前的高校社团管理过程中，还是存在着一系列的问题，主要包括以下几个方面：[1]

1） 社团的管理机制存在严重“真空”问题。

2）对社团的发展具有重要的意义的老师指导制，各类高校的情况不尽相同。

3）社团的档案资料保存不完整。由此造成社团活动成果不易保存，特色优势得不到保持。更谈不上总结、积累、沉淀优秀的社团文化。

2、分布式认知理论。

“认知规律”是指人们认识客观事物的性质与规律，它包括注意、感觉、知觉、记忆、思维、想象，以及人们认识客观事物时，还会产生的情感与意志。高校的学生社团开展工作本身就是一种学习认知过程，其主要表现在：独立性与依存性、冲动性与沉思性、辐合性与发散性等方面。因此，高校开展的社团活动既要符合学生（团体）之间个体间差异的认知规律，又要符合学生（社团）个体间相互协助的影响，才能取得良好的效果，而这正是分布式认知中的重要观点。

3、基于分布式认知的高校社团管理系统的结构与关系分析：

3.1 系统的维度结构。

3.2 系统关系分析。

4、基于多种理论建构的高校社团管理系统模型。

目前的网络理论中出现了众多的新思想和新理论，本系统在开发过程中除了结合上述的分布式认知的相关理论，还采用了基于Browser/Server的分布式系统，从而使得本管理系统能够异步地（当然也能同步）为各参与社团活动的团体和学生提供相同或不同的活动资源服务；不仅能保持对学生所关注社团活动过程的记录；还能够感知学生在完成或开展社团活动过程中的状态与遇到的困难，并能对常见的问题进行分析、引导、提示。 　异步化管理系统模型的设计，主要包括以下几个方面：管理策略的设计、支撑环境的设计、管理模式的设计、活动情境的设计等。

5、社团管理系统的设计。

本管理系统采用“任务驱动机制”（此处的任务即：各社团负责人与团委根据学校规定并结合自身情况所指定的本社团工作任务），为了帮助各社团成员更好地完成其任务，基于以上分布式认知理论及异步网络化模型和系统结构与关系分析，设计完成了如下“高校社团管理系统”[5]。

5.1 系统设计的目标。

本系统主要以网站形式为本单位（山东大学软件学院）的社团管理工作提供服务，通过互联网也为其他教学与管理提供示范、资源共享、评价、交流和协作学习等教学辅助手段和环境。考虑到使用本系统学生群体不同，将整个学生群体分为：注册和非注册两个不同的部分，其主要的区别在于享受的服务范围不同；

5.2 系统建设原则。

易用性: 针对最终用户的应用水平，系统应具有简单清晰的操作流程、友好的界面和恰当的指引；

扩展性: 系统的设计既能满足当前教学课程的教学培训，同时为使系统可以应用于在将来其他教学培训课程，系统设计应具有一定的灵活性，使得系统在以后应用扩展以及系统升级容易实现；

迁移性: 由于系统需要在不同应用环境中进行使用，所以系统的安装和部署应该提供自动化的手段，同时对于系统的配置和维护应该相对简单；

统一性: 系统的数据层、应用层和表示层都统一设计，系统不同的应用模块下的用户制度统一。

5.3 开发平台介绍。

本系统首先采用了B/S结构，提高了系统的跨平台性；其次是采用了JSP＋Macromedia Dreamweaver＋Tomcat与MSSQLserver技术平台，其中JSP用于实现本管理系统的脚本编写；而Macromedia Dreamweaver 用于实现系统的前台，而Tomcat与MSSQLserver则用来实现系统后台数据库处理部分。

6、结论

如今，随着高校学生对于自我的认识加深，其社团管理工作已经成为各高校管理工作的重点之一，但是由于各团委负责此方面的教师和社团负责人普遍存在：管理人员少工作任务重等原因，在其实际工作过程中存在很多的难度。而分布式认知规律和异步网络化系统则由于首先尊重参与社团活动的主体的主动性，并强调个人认知之间的差异和相互协调等，从而会极大地增强其参与活动的主动性；其次，也注重社团活动的指导者和帮助者的重要作用，因此，根据分布式认知规律和异步网络化模型建构的高校社团管理系统更能符合目前的社团管理工作要求。本管理系统利用社团活动进行绩效考核，能够在促进社团成员自身积极性的同时，也能够帮助学生通过该系统建立一种相互分享、共同进步的关系。

分布式系统设计原则范文第4篇

关键词：计算机监控系统；无人值班；控制单元；设计

随着我国科技水平和综合国力的大力提高，水力资源在国民经济建设中体现出其越来越重要的地位，我国对水利工程建设上也加大了投资力度，合理充分地利用水力资源显得越来越重要。泵站作为水利资源调动中不可缺少的一个重要部分，但目前国内大部分的泵站的控制和管理还处于相当落后的状况，与国外相比具有很大的差异，所以必须对现有泵站电气自动化提出更高要求。

1泵站的控制对象

1）对机组的控制。水泵机组分电动机、水泵以及传动机构3部分，控制系统应根据要求调整水泵抽水叶片角度，加大或减少抽水量，调整机组的运行状态，使机组工作在预定的工作状态。系统应不断监视机组的各部分工作点，以便及时调整和报警。

2）对公用辅机系统的控制。所谓公用辅机系统是指为水泵机组运行提供所需运行条件的设备系统，具体指泵站内的油、气、水系统。控制系统对这些设备的控制是一种自动的闭环控制，即油、气、水3个动态量在正常运行状态下不断检测，当缺少任何一项时系统自动启动进行补给，当加到标准值时，自动停止。

3）对励磁系统的控制。大型泵站一般使用的是同步电动机，励磁是同步电动机运行的必要条件。励磁电流调节在最佳状态，即其功率因数为最佳值，所以控制系统应对励磁系统进行自动调节使励磁系统工作在恒功率因数状态、恒电流状态、恒电压工作状态和恒角度工作状态。

4）对保护系统的控制。泵站设有各种保护装置，变压器保护、电动机保护、非电量保护等。且是一套独立的闭环保护控制系统，它的各种电参数和非电量参数都是自己采集判断动作，只有这样才能保证不会因被控制系统的误指令而发生误动作。

2泵站计算机监控系统设计原则

1）满足安全可靠运行的需要，实现“无人值班”（少人值守）既可实现站内监控，又能实现富平调度中心的远程监控。

2）泵站计算机监控系统采用成熟、可靠、标准化的硬件、软件、网络结构，确保响应速度快，可靠性和可利用率高，可维护性好，先进、经济、灵活和便于扩充，且有长期的备品和技术服务支持。泵站计算机监控系统采用开放分布式系统结构。

3）为提高监控系统可靠性，系统具有冗余容错设计，重要的单元或模件采取冗余配置的方式。对于每台机组，各LCU监控范围明确且相对独立，不会因主控级发生故障而影响各LCU承担的监控功能。各LCU以可编程控制器（PLC）为基础构成，与现地各仪器仪表采用D/A输入、输出及成熟的现场总线方式进行通信。

4）泵站自动化监控技术具有功能综合化、设备操作监视微机化、结构分布分层化、通信网络光缆化及运行管理智能化等特点。

3泵站系统计算机监控系统的设计

该工程计算机监控系统兼做该工程调度中心，其计算机系统采用开放式分层分布式系统，系统分为调度与泵站集中控制层、现地控制单元层和网络层3层。泵站内部采用以太网进行数据的传输，保证传输的可靠性；泵站之间采用广域网连接，满足开放式分布系统标准，网络介质采用光纤电缆，通信规约采用TCP/IP，网络的传输速率为10/100Mb/ps。

该工程的计算机监控系统应具有以下控制方式：LCU、RTU现地控制、中央控制室集中控制（调度控制中心）、富平调度中心远方控制。

此时，该工程计算机监控系统主要承担系统的监控任务，同时采集其他3个泵站LCU（包括远方RTU）的信息，进行数据处理，同时负责与富平调度控制中心进行通信及通道监视。当富平调度控制中心由于通道中断或设备故障失去功能时，该工程计算机监控系统可在脱离调度端的情况下，自主完成对系统的实时监控、输水调度和运行管理功能。集控（调度中心）/现地方式转换开关设在LCU、RTU处。富平调度中心远方/集中控制方式转换开关设在中控室。

计算机监控系统各LCU设有“现地/远方”切换开关。在现地控制方式下，各LCU只接受通过现地层人机界面、现地操作开关、按钮等的控制及调节命令，泵站层设备及远方调度中心只能采集、监视来自现地的运行信息和数据，而不能直接对各LCU的受控对象进行远方控制与调节。

在泵站计算机监控系统厂站层应能进行“泵站控制调节/调度中心控制调节”软切换操作。当计算机监控系统处于“电站调节”方式且相应LCU处于“远方控制”方式时，厂站层可对泵站主辅设备下发控制和调节命令，上级调度中心则处于监视状态；当计算机监控系统处于“调度中心调节”方式且相应LCU处于“远方控制”方式时，泵站层可作为上级调度中心的子单元根据调度中心的调节指令对电站主辅设备控制和调节命令。控制、调节方式的优先级依次为现地层、厂站层和调度中心。

3.1该工程主控级

该工程主控级既是刘集系统的调度中心，又作为该工程计算机监控系统的中枢，负责执行统一控制操作。主控级设备主要包括操作员工作站、工程师工作站、通讯员工作站、GPS卫星对时装置、UPS电源以及打印机等设备。

3.2现地控制（LCU）级

监控系统的现地控制层在分布式控制系统中是非常重要的环节之一，是针对某一特定的控制对象而设置的LCU，负责完成现场设备各种数据的采集、处理及事件的记录，信息传输，设备控制、保护等工作，并通过以太网通讯协议与主控级计算机相连，传送运行设备的实时数据。考虑到泵站需要监控的对象以及泵站的规模，因此在泵站内部不设置计算机，只运用可编程控制器实现对泵站的控制。

3.3网络层

网络层负责传输“现地控制单元（LCU）”层和“主控级”层之间的数据及控制信息。网络层主要由交换机、光纤等数据传输设备组成，网络采用双总线交换式光纤工业以太网，构成高可靠的网络结构。系统软硬件均采用模块化、结构化设计，具有高度的可靠性、安全性、实时性、实用性、灵活性和便于扩充。另外，通信网络传输层协议采用TCP/IP协议，保证了系统的开放性和通用性，并具有更强的系统扩展和功能分布性。

4系统计算机监控系统的特点

该工程计算机监控系统按“无人值班”的原则设计。既可实现泵站集中监视控制，又能实现调度中心远程监控。泵站计算机监控系统可以保证泵站安全、可靠和经济运行，满足泵站防洪、灌溉等的调度要求，改善运行人员工作条件，提高泵站的运行管理水平。

该工程采用全计算机控制的分层分布开放式系统结构。系统由主控层、现地控制（LCU）层及连接它们的网络层组成。系统整体安全可靠、实用经济、技术先进，易于维护。具体设计特点说明如下。

4.1系统的可靠性

为达到“无人值班”，监控系统具有极高的可靠性，采用成熟可靠的、标准化的硬件、软件、网络结构以及汉化操作系统。各单元相互独立，不互相影响，功能上不依赖于监控计算机，增强了整个系统的可靠性和可用性。

4.2系统的开放性与可扩性

系统主要硬件设备选型符合计算机技术发展迅速的特点，采用全分布开放式系统，网络通信上均采用开放的TCP/IP以太网协议，能在泵站环境下长期连续稳定运行。系统中的各工作站计算机及其系统软件均符合开放系统要求，便于功能和硬件的扩充和升级。

4.3功能的完善性

本系统按“无人值班及少人值守”的原则设计，整个系统配备完善的应用功能，特别是泵站远方调度控制功能，能稳定可靠地与上级调度中心进行数据通信，实现上级调度自动化系统对泵站的遥测、遥信、遥控、遥调功能，实现远方调度控制功能。

监控系统能与泵站水情测报系统、水质监测系统、火灾消防报警系统、工业视频监控系统、泵站信息管理系统、综合保护自动化系统及将来可能出现的其他系统进行可靠的通信。

4.4系统的安全性

该系统功能完善并按照模块化进行设计，具有确保硬件及软件的安全性措施，防止监控系统硬件或软件的故障或缺陷对现场设备的危害。针对泵站集中监控的特点，在保证安全的操作和通讯方面也采用了一定的可靠性措施。

4.5现场手动操作与控制

为满足与机组检修后同步投运的安全、可靠要求。机组现地控制单元具有部分设备状态现地显示及必要的常规操作功能，使运行人员在机旁能完成机组投运或调试中的操作。

4.6良好的通信功能

泵站计算机监控系统通过广域网实现与全线泵站监控系统进行通信，完成全线调度中心对泵站的监测与控制等功能。计算机与各设备之间的数据通信，其原则是速度快、数据处理能力强、安全可靠性高。

5结语

综上所述，泵站自动化监控是利用现代科学技术武装泵站大幅度提高泵站现代化管理水平的重要举措。如何将泵站自动化工作做好，真正发挥现代科学技术的作用是摆在我们面前的一个重要的现实问题。相信在不久的将来，随着我国对水利建设的大力投资和调水工程的逐步展开，泵站的计算机自动化监控系统会被广泛使用。

参考文献

分布式系统设计原则范文第5篇

【关键词】 变电站 自动化系

Abstract ： The paper mainly analyses the function of the substation automation system.

1.变电站自动化系统的特点

变电站综合自动化是指利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和数字信号处理（DSP）等技术，实现对变电站主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、控制、保护以及与调度通信等综合性自动化功能。

1.1集中式系统结构 集中式一般采用功能较强的计算机并扩展其I/O接口，集中采集变电站的模拟量和数量等信息，集中进行计算和处理，分别完成微机监控、微机保护和自动控制等功能。由前置机完成数据输入输出、保护、控制及监测等功能，后台机完成数据处理、显示、打印及远方通讯等功能。此类结构对监控主机的性能要求较高，且系统处理能力有限，开发手段少，系统在开放性、扩展性和可维护性等方面较差，抗干扰能力不强，该结构在早期自动化系统中应用较多，目前国内许多的厂家尚属于这种结构方式。

1.2分布式系统结构 按变电站被监控对象或系统功能分布的多台计算机单功能设备，将它们连接到能共享资源的网络上实现分布式处理。其结构的最大特点是采用主、从CPU协同工作方式，各功能模块如智能电子设备（Intelligent Electronic Device，IED）之间采用网络技术或串行方式实现数据通信，将变电站自动化系统的功能分散给多台计算机来完成。各功能模块（通常是多个CPU）之间采用网络技术或串行方式实现数据通信，选用具有优先级的网络系统较好地解决了数据传输的瓶颈问题，提高了系统的实时性。

其结构方便系统扩展和维护，局部故障不影响其他模块正常运行。该模式在安装上可以形成集中组屏或分层组屏两种系统组态结构，较多地使用于中、低压变电站。分布式变电站综合自动化系统自问世以来，显示出强大的生命力。但目前，还存在在抗电磁干扰、信息传输途径及可靠性保证上的问题等。

1.3分散（层）分布式结构 分散（层）分布式结构采用“面向对象”设计。所谓面向对象，就是面向电气一次回路设备或电气间隔设备，间隔层中数据、采集、控制单元（I/O单元）和保护单元就地分散安装在开关柜上或其他一次设备附近，相互间通过通信网络相连，与监控主机通信。目前，此种系统结构在自动化系统中较为流行，主要原因是：

1.3.1现在的IED设备大多是按面向对象设计的，如专门的线路保护单元、主变保护单元、小电流接地选线单元等，虽然有将所有保护功能综合为一体的趋势，但具体在保护安装接线中仍是面向对象的。

1.3.2利用了现场总线的技术优势，省去了大量二次接线，控制设备之间仅通过双绞线或光纤连接，设计规范，设备布置整齐，调整扩建也很简单，成本低，运行维护方便；③系统装置及网络鲁棒性强，不依赖于通信网和主机，主机或1台IED设备损坏并不影响其它设备的正常工作，运行可靠性有保证。系统结构的特点是功能分散，管理集中。

2.变电站自动化系统功能分析

2.1微机保护：是对站内所有的电气设备进行保护，包括线路保护，变压器保护，母线保护，电容器保护及备自投，低频减载等安全自动装置。各类保护实现故障记录、存储多套定值、适合当地修改定值等功能。

2.2数据采集

2.2.1状态量采集：状态量包括：断路器状态，隔离开关状态，变压器分接头信号及变电站一次设备告警信号等。目前这些信号大部分采用光电隔离方式输入系统，也可通过通信方式获得。保护动作信号则采用串行口（RS-232或RS485）或计算机局域网通过通信方式获得。

2.2.2模拟量采集：常规变电站采集的典型模拟量包括：各段母线电压，线路电压，电流和功率值。馈线电流，电压和功率值，频率，相位等。此外还有变压器油温，变电站室温等非电量的采集。模拟量采集精度应能满足SCADA系统的需要。

2.2.3脉冲量：脉冲量主要是脉冲电度表的输出脉冲，也采用光电隔离方式与系统连接，内部用计数器统计脉冲个数，实现电能测量。

2.3事件记录和故障录波测距 事件记录应包含保护动作序列记录，开关跳合记录。其SOE分辨率一般在1～10ms之间，以满足不同电压等级对SOE的要求。变电站故障录波可根据需要采用两种方式实现，一是集中式配置专用故障录波器，并能与监控系统通信。另一种是分散型，即由微机保护装置兼作记录及测距计算，再将数字化的波型及测距结果送监控系统由监控系统存储和分析。

2.4控制和操作闭锁 操作人员可通过CRT屏幕对断路器，隔离开关，变压器分接头，电容器组投切进行远方操作。为了防止系统故障时无法操作被控设备，在系统设计时应保留人工直接跳合闸手段。操作闭锁应具有以下内容：

2.4.1电脑五防及闭锁系统。

2.4.2根据实时状态信息，自动实现断路器，刀闸的操作闭锁功能。

2.4.3操作出口应具有同时操作闭锁功能。

2.4.3操作出口应具有跳合闭锁功能。

2.5同期检测和同期合闸 该功能可以分为手动和自动两种方式实现。可选择独立的同期设备实现，也可以由微机保护软件模块实现。

2.6电压和无功的就地控制 无功和电压控制一般采用调整变压器分接头，投切电容器组，电抗器组，同步调相机等方式实现。操作方式可手动可自动，人工操作可就地控制或远方控制。

无功控制可由专门的无功控制设备实现，也可由监控系统根据保护装置测量的电压，无功和变压器抽头信号通过专用软件实现。

2.7数据处理和记录历史数据的形成和存储是数据处理的主要内容，它包括上一级调度中心，变电管理和保护专业要求的数据，主要有：

2.7.1断路器动作次数。

2.7.2断路器切除故障时截断容量和跳闸操作次数的累计数。

2.7.3输电线路的有功、无功，变压器的有功、无功、母线电压定时记录的最大，最小值及其时间。

2.7.4独立负荷有功、无功，每天的峰谷值及其时间。

2.7.5控制操作及修改整定值的记录，根据需要，该功能可在变电站当地全部实现，也可在远动操作中心或调度中心实现。

2.8系统的自诊断功能：系统内各插件应具有自诊断功能，自诊断信息也象被采集的数据一样周期性地送往后台机和远方调度中心或操作控制中心。

2.9与远方控制中心的通信 本功能在常规远动‘四遥’的基础上增加了远方修改整定保护定值、故障录波与测距信号的远传等，其信息量远大于传统的远动系统。根据现场的要求，系统应具有通信通道的备用及切换功能，保证通信的可靠性，同时应具备同多个调度中心不同方式的通信接口，且各通信口及MODEM应相互独立。保护和故障录波信息可采用独立的通信与调度中心连接，通信规约应适应调度中心的要求，符合国标及IEC标准。

2.10防火、保安系统。从设计原则而言，无人值班变电站应具有防火、保安措施。

小结