隨著變電所調(diào)度自動化技術(shù)應用的不斷發(fā)展和深入，以及計算機技術(shù)、通訊技術(shù)等領域的發(fā)展，新建牽引變電所的自動功能和遠動功能都在不斷地發(fā)展和完善，計算機遠動與自動系統(tǒng)已在新建牽引變電所中得到普遍的應用，電氣化鐵道供電系統(tǒng)的可靠性和現(xiàn)代化程度有了顯著的提高。這主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）隨著硬件性能的提高和軟件的不斷成熟, 計算機遠動系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性得到了有效的保證；（2）牽引變電所的SCADA功能不斷增強和擴展；（3）調(diào)度中心從牽引變電所獲取了更多的信息，能及時地在調(diào)度范圍內(nèi)對牽引變電所實現(xiàn)全局性的遠方監(jiān)視和調(diào)度；（4）變電所綜合自動化、無人值班、少人值守等較新的設計思想和方案在得到不斷應用。上述這些特點雖然使電氣化鐵道牽引供電系統(tǒng)的遠動及自動系統(tǒng)的一次投資較大，但長期經(jīng)濟效益顯著，現(xiàn)代化水平較高。這樣也就使許多既有牽引變電所在技術(shù)上、經(jīng)濟上和管理水平上產(chǎn)生了明顯的差距。對于多數(shù)的既有牽引變電所，尤其是1985年以前建成的牽引變電所，除具備一些簡單的傳統(tǒng)（常規(guī)）遠動功能外，幾乎不具備計算機遠動功能和自動功能。這些牽引變電所越來越迫切地面臨著一個決策性的問題，即如何引進先進的計算機遠動系統(tǒng)，如何實現(xiàn)原有牽引變電所遠動功能的改造。
　　 1977年以前，我國建成電氣化鐵路1 028 km，1978～1980年建成650 km，1981年到1985年建成2 506 km，1986～1991年建成約3 800 km，到1996年底，我國的電氣化鐵路運營長度超過10 000 km。在這1萬多公里電氣化鐵路牽引變電所中，1985年以前建成的基本上采用的是傳統(tǒng)遠動方式，即所謂布線邏輯式遠動方式，這種遠動裝置完全由硬件組成，實現(xiàn)簡單的遠動功能。在硬件的構(gòu)成上有電磁式、晶體管式，以后發(fā)展為集成電路元件式。這些裝置按預定的要求進行設計，其裝置的各部分邏輯電路按固定的時序工作，因而不能隨意進行功能擴展，所完成的功能也僅局限于牽引變電所內(nèi)較有限的“四遙”功能。隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展和推廣，計算機遠動裝置開始投入，早期的微程序化遠動裝置以片級設計和板級設計為主，直到80年代末期，真正的微機遠動裝置和計算機遠動系統(tǒng)才逐步發(fā)展和應用。
　　 從我國牽引變電所遠動功能的現(xiàn)狀看，我國90年代以前，尤其是1985年以前投入的大多數(shù)牽引變電所都不同程度地面臨著遠動功能的技術(shù)改造問題，這些牽引變電所在我國當前運營的牽引變電所中占有相當大的比例，如果不進行改進和改造，不僅直接影響這些牽引變電所的技術(shù)經(jīng)濟指標，而且對全路電氣化鐵路現(xiàn)代化運營管理水平的提高帶來很大的影響，因此，對這些既有牽引變電所傳統(tǒng)遠動功能的改造問題應引起我們的重視。
　　 既有牽引變電所傳統(tǒng)遠動功能的改造，如果采用新建牽引變電所遠動系統(tǒng)的方案和模式，不僅在投資上給需要改造的牽引變電所帶來很重的負擔，而且，由于既有牽引變電所老設備與新建牽引變電所新投入的設備之間在功能和性能上存在的差異，遠動系統(tǒng)的功能配置上也不盡相同。因而，既有牽引變電所遠動功能技術(shù)改造的模式應具有自身的特點：
　　 (1) 面向既有設備與對象，實現(xiàn)基本完善的遠動功能和自動功能，即針對不同牽引變電所的設備情況進行配置和改造，尤其在與設備和對象直接關聯(lián)的接口部分，不采用統(tǒng)一結(jié)構(gòu)模式，以保證現(xiàn)有設備的利用率。

　　(2) 計算機遠動系統(tǒng)配置應盡量簡單化，例如，不采用智能化模擬屏系統(tǒng)，減少工程師工作站，減少培訓工作站，采用高性能設備與元件，以減少冗余設計等，這樣不僅可以簡化系統(tǒng)配置，減少投資，而且，由于元件技術(shù)指標的提高和軟件成熟性提高，簡化系統(tǒng)配置也是遠動系統(tǒng)趨于發(fā)展的一個新的方向。

　　(3) 采用集成化、組態(tài)化的軟硬件設備，盡量減少全面開發(fā)型軟硬件的使用，以縮短改造周期，保證系統(tǒng)的可靠運行。例如，使用組態(tài)化的應用軟件，可以大大縮短軟件開發(fā)周期，提高軟件運行的可靠性和穩(wěn)定性，這種方法在電力部門的變電所改造項目中已有了成功的嘗試，可以在牽引變電所的遠動功能改造中借鑒。
　　 既有牽引變電所遠動功能實現(xiàn)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應采用分層分布式系統(tǒng)DCS（Distributed Control System）或分級控制系統(tǒng)HCS（Hierarchical Control System），將遠動功能分為兩級——牽引變電所控制級SCL（Substation Control Layer）和單元控制級LCL（Local Control Layer）。牽引變電所控制級由計算機及其輔助設備來實現(xiàn)，單元控制級功能由單元設備來實現(xiàn)。單元設備的配置方式可以采用常規(guī)RTU單元結(jié)構(gòu)或加強型RTU單元結(jié)構(gòu)，也可以采用底層智能化結(jié)構(gòu)PLC（Programmable Logical Controller），還可以采用智能儀表與RTU或PLC混合配置結(jié)構(gòu)，這主要取決于現(xiàn)場設備和監(jiān)控對象的具體特點。
　　 牽引變電所控制級SCL實現(xiàn)對單元控制級的監(jiān)控，提供人機界面，完成各種報表、數(shù)據(jù)庫、報警、與調(diào)度中心通訊等功能。單元控制級LCL主要實現(xiàn)信號采集、控制輸出，如果采用加強型RTU或PLC機構(gòu)，還可以在單元控制級內(nèi)實現(xiàn)部分自動功能。
　　 單元控制級LCL
　　 根據(jù)現(xiàn)場設備和具體要求，LCL級可以采用RTU或加強型RTU單元結(jié)構(gòu)，或PLC可編程控制器式底層智能化結(jié)構(gòu)，還可以配置智能儀表。PLC內(nèi)部具有一定數(shù)量的內(nèi)存單元（如有8K、16K、32K等多種內(nèi)存容量），通過編程后，可以順序執(zhí)行程序預定的功能，程序修改簡便易行。由PLC來完成部分重要的自動功能較之通過牽引變電所控制級計算機實現(xiàn)相應的功能，在實時性和可靠性方面均能得到更有效的保證。當PLC與計算機之間通訊聯(lián)接發(fā)生異常時，不影響PLC程序設定功能的實現(xiàn)。智能儀表是一種新型的表計結(jié)構(gòu)，內(nèi)部由智能芯片和測量機構(gòu)組成，可以完成對多種電氣量的綜合測量功能，而不需要再使用各種變送器，安裝體積小，功能強。例如，一塊智能儀表可以同時完成對電流、電壓、功率、電能、功率因數(shù)的測量任務，并具有通訊接口，可以與計算機接口直接相連或通過規(guī)約轉(zhuǎn)換等與其他智能化設備相連。
　　 LCL完成的主要功能包括：
　　 (1) 數(shù)據(jù)采集和傳送:數(shù)據(jù)采集和傳送的內(nèi)容包括遙信量和遙測量。
　　 (2) 接收和執(zhí)行控制命令:LCL級控制命令的執(zhí)行一般采用開關量輸出的形式，可以分別用于控制斷路器的分合閘、主變壓器的調(diào)壓（對具有分接頭可以進行有載調(diào)壓的變壓器）、無功調(diào)整（對具有多組無功功率補償器可以分組投切的牽引變電所）、信號復歸、遙控查燈、消防控制等。在執(zhí)行控制命令時，為滿足現(xiàn)場操作機構(gòu)在執(zhí)行分、合閘等操作時的具體要求，可以增設一級執(zhí)行繼電器以擴大接點容量及數(shù)量。
　　 (3) 通訊功能:LCL級應具有通訊接口，以便聯(lián)接遠動通道、牽引變電所級計算機以及當?shù)乇銛y式計算機，一般可配置2～3個計算機通訊接口。
　　 (4) 自動功能:自動功能的實現(xiàn)與LCL級配置的硬件設備有關，有些自動功能既可以設在LCL級實現(xiàn)，也可以設在SCL級實現(xiàn)。關于牽引變電所的自動功能在下節(jié)作進一步討論。
牽引變電所控制級SCL
　　 硬件配置：
　　 SCL應采用工業(yè)PC機為基架的配置方式。工業(yè)PC機在設計和工藝上具有很強的抗干擾、抗震動、持續(xù)穩(wěn)定運行的能力，且價格較之服務器、工作站、小型機等計算機結(jié)構(gòu)形式具有相當?shù)膬?yōu)勢。以目前良好的工業(yè)PC機配置來看，完全可以滿足實現(xiàn)牽引變電所內(nèi)的遠動和自動功能的要求。在牽引變電所采用的工業(yè)PC機及其外設，配置內(nèi)容大致可包括：主機（工業(yè)PC機），顯示器，通訊接口板，MODEM以及打印機、聲卡（用于語音報警和提示）等。
　　 軟件配置：
　　 隨著牽引變電所遠動和自動功能的加強，應用軟件的功能要求越來越高，一般來講，軟件開發(fā)和調(diào)試的時間也越長，這在新建牽引變電所的遠動功能實施中已有所反映。對于既有牽引變電所遠動功能的改造，對開發(fā)與調(diào)試（尤其是現(xiàn)場調(diào)試）周期的要求更短，這給應用軟件的開發(fā)帶來了一定的難度。目前，在國外以及國內(nèi)電力部門變電所綜合自動化改造項目中，應用軟件的開發(fā)采用了一種新的途徑，即是：將應用軟件的開發(fā)建立在已有的工業(yè)控制軟件平臺基礎上，這不僅大大縮短了應用軟件的開發(fā)周期，而且，更有效地保證了軟件的穩(wěn)定性和可靠性。這種突破將軟件開發(fā)的層次由面向過程的開發(fā)方式提高到了面向?qū)ο蟮拈_發(fā)層次上。
　　 紫金橋的實時數(shù)據(jù)庫為快速開發(fā)工業(yè)控制應用軟件提供了良好平臺，它是在石化行業(yè)中得到廣泛應用的計算機人機界面軟件，在長期的運行中經(jīng)受了實踐的檢驗，并且已經(jīng)應用在冶金、建筑、機械、環(huán)保等多個行業(yè)得到了推廣。它集成了數(shù)據(jù)采集、歷史保存、報警處理、數(shù)據(jù)共享、流程顯示等多方面的功能。不僅提供強大的實時監(jiān)控功能和豐富的畫面生成、記錄、報警等功能，具有開放式的用戶界面，并支持網(wǎng)絡功能，在實現(xiàn)在線監(jiān)視與控制功能的同時，還能實現(xiàn)在線修改，這為諸如既有牽引變電所遠動功能改造等項目中縮短調(diào)試和開發(fā)周期又提供了另一可靠保證。
　　 功能分析：
　　 SCL級的功能主要通過屏幕顯示和人機對話方式來實現(xiàn)，按照上述方式進行系統(tǒng)配置，可以實現(xiàn)無鍵盤全鼠標式操作，在運行現(xiàn)場減少了人為操作對計算機系統(tǒng)運行的影響。主要功能可以達到以下幾個方面：
　　 (1) 屏幕顯示與人機對話：顯示系統(tǒng)總目錄，主結(jié)線，主變運行狀態(tài)及運行參數(shù)圖，牽引變電所實時運行參數(shù)表及歷史運行參數(shù)表，定值表、密碼等級設定及輸入，電度表，實時動態(tài)參數(shù)棒圖、曲線，模擬指針式和數(shù)字式儀表，控制與操作畫面，自動功能投切畫面，事故、故障、越限、操作、事件信息及歷史記錄，SOE表，各種日報表、月報表、查燈信息等。
　　 (2) 記錄、制表、打印功能：實現(xiàn)運行日志定點打印及召喚打印，事故、故障、越限、操作、事件等可隨機打印及存入歷史數(shù)據(jù)庫和歷史記錄中，并完成日報、月報以及年報表的制表和數(shù)據(jù)生成，所有實時、歷史記錄均可召喚打印。
　　 (3) 報警功能：可將報警內(nèi)容分級、分類并設置成不同的報警方式。例如，對事故，故障（包括監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部故障），斷路器分合閘，變壓器過負荷、饋<