随着国民经济和电力工业的飞速发展，对电力系统自动化和信息化水平的要求也越来越高。电力系统由发电、输电、变电、配电和用户等五个部分组成。目前，电力综合自动化综合应用现代电子技术、通信技术、计算机技术、网络技术和图形技术等与系统设备相结合，将电力系统在正常和事故情况下的监测、保护、控制和供电企业的工作管理有机融合在一起。
1 变电站综合自动化
变电站系统作为电网的重要基本环节，自动化水平的高低直接影响着电网安全稳定运行水平，变电站综合自动化系统得到了迅猛的发展和推广应用，成为衡量电力企业自动化水平的重要依据。变电站的电气设备通常分为一次设备和二次设备，一次设备示指有不同电压的配电装置和电力变压器。二次设备是在一次设备基础上建立起来的辅助电气设备，包括：继电保护及自动装置、仪器仪表及测量控制、当地监控和远动四大模块。二次设备是对一次设备进行监视、测量和控制，并保证变电站电气设备安全、可靠和经济地运行。变电站自动化系统是电网调度自动化的重要组成部分，又是一个独立系统，采集并记录大量的设备工况数据为变电站设备维修提供可靠数据。
1.1 变电站结构形式
目前变电站综合自动化系统中有三种结构形式：集中式、集中分布式和分散分布式。分散分布式结构是变电站综合自动化发展的趋势。从逻辑上将变电站自动化系统划分为两层，即变电站层（站级测控单元）和间隔层（间隔单元）。也可分为三层，即变电站层、通信层和间隔层。该系统的主要特点是按照变电站的元件，断路器间隔进行设计。将变电站一个断路器间隔所需要的全部数据采集、保护和控制等功能集中由一个或几个智能化的测控单元完成。测控单元可直接放在断路器柜上或安装在断路器间隔附近，相互之间用光缆或特殊通信电缆连接。这种系统代表了现代变电站自动化技术发展的趋势，大幅度地减少了连接电缆，减少了电缆传送信息的电磁干扰，且具有很高的可靠性，比较好的实现了部分故障不相互影响，方便维护和扩展。
1.2 RTU单元
分散分布式结构中的测控单元，又叫做远动装置（RTU，Remote Terminal Unit），是变电站实现电力参数、设备运行情况测量和监控的设备。RTU广泛应用于自动化监控系统，承担各种远动信息的“上传下达”工作，是变电站实现远方数据采集与监控的重要设备，也是实现变电站，实现电力系统全面的自动化的关键。
RTU从现场采集回来的数据，控制中心发出的监控信号之间的数据通信，也是变电站自动化系统的不能忽略的一个环节。数据通信不仅实现综合自动化系统内各子系统或各功能块间的信息互换，还完成变电站和整个电力系统的通信任务。变电站自动化数据通信必须具有：可靠性，抗干扰能力强、任一节点（测控单元、RTU等）损坏不能影响整个控制网络；开放性，兼容其他外部设备，适合不同通信介质及规约要求；实时性，实时传递信息。
1.3 通信机制
现时计算机技术，多媒体技术，网络技术，现场总线技术飞速发展，可以全面提高数据通信的性能。现时有两种通信机制：POLLING通信机制及CSMA/CD通信机制。POLLING拓扑结构可以是星型网也可以是总线网，以485为代表。CSMA/CD拓扑结构一般为总线网，以LonWorks为代表。
2 现场总线概述
现场总线，是连接智能现场设备和自动化系统的全数字、双向、多站的通信系统。主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。电力系统综合自动化过程中，现场总线的应用起着重要的作用。目前存在着大约四十余种现场总线，最常用的是西门子公司的ProfiBus，Echelon公司的LonWorks，德国BOSCH公司CAN等等。
基于变电站自身的特点，选用的现场总线应该具有拓扑灵活，布线方便，通信可靠，实时性好，纠错能力强等特点。LonWorks总线是其中一种功能强大的现场总线。
3 LonWorks在变电站中的应用
3.1 LonWorks总线
LonWorks是由美国Echelon公司开发的一种完整的、全开放和可互操作的、目前已十分成熟的分布式控制网络技术的总称。由于LonWorks控制网络技术具有高可靠性、开放性和低成本，众多的制造厂和用户纷纷在其控制网络方案中采用LonWorks技术全世界已有2500多家公司利用LonWorks技术生产各种各样的LonWorks产品，以满足现代化楼宇、工厂、交通运输系统、城市基础设施（水、电、气等）、家庭等环境自动化系统的分布式控制网络要求。
LonWorks的核心是神经元芯片和LonTalk协议。神经元芯片是实现LonTalk协议的硬件基础，也是实现LonWorks网络的关键。
现时现场总线在变电站综合自动化的应用主要是远控单元的改造、网络的结构和通信方面。LonWoks相比其他现场总线，特别与传统的控制方案DCS和PLC相比，有着明显的优势：
（1）一对多的结构。LonWorks技术可使工程的接线简单，工程施工周期缩短，安装费用大大降低，维护量减少。并且新增设备不需要重新铺设电缆，大大节省人力、物力和财力。
（2）全数字信号。传统的控制技术中信号的传输为1-5V或4-20mA，LonWorks技术中信号的传输是全数字的，并且采用的可靠的LonTalk协议，使得数据传输可靠、快速，抗干扰能力强。
（3）LonWorks具有开放性和较好的互可操作性。用户可以选择不同厂商的各种产品，并可把它们集成在一起，构成所需要的控制功能的控制方案。
3.2 LonWorks在RTU上的应用
传统的RTU将各种电气参数通过各自的变送器转换为统一标准的电信号，实现YC遥测、开关接点直接进入RTU的开关量通道完成YX遥信，RTU送出的开关接点信号接入电站控制回路并完成YK遥控。
要实现分层分散结构方式，必须引入现场总线。LonWorks的神经元芯片Neuronchip具有3个CPU，可以实现流水线处理；11个I/O口灵活配置后能够与外围设备接口等。利用神经元芯片改造后的RTU除了能够完成原有的遥测、遥信及遥控功能外，还完成对现场信息、参数数据的打包、流量处理、出错处理等，使RTU成为LonWorks节点，接入在LonWorks的网络上，实现远程和分散式的监测与控制。
3.3 LonWoks通信网络在变电站综合自动化中的应用
变电站的通信网络结构有三种：星形、环形和总线形。星形结构导致中央站点的出现，成为可靠性的瓶颈，一旦出现损坏，全网瘫痪。环形结构会因为其中一个节点的故障导致数据通路断开。总线网具有扩展灵活，简单可靠的优点，特别适合在可靠性要求高的变电站通信网络中。LonWoks总线适合各种网络结构，目前应用最多也是总线形，LonWorks在国外大型楼宇自动化系统的应用已经检验了LonWorks强大的扩展性能。
变电站综合自动化系统通信网络还包括通信介质的选用。常见的介质是光纤和双绞线通信电缆。光纤有非常好的抗干扰能力，但属于点对点方式的通信媒介，浪费而且安装维护比较复杂；双绞线则可以根据通信网络结构灵活扩展。LonWorks现场总线的LonTalk协议定义了多种通信介质，包括双绞线、电力线、射频、红外线、同轴电缆和光纤等，最常用的是双绞线。双绞线的使用可以降低变电站综合自动化布线的成本。
LonTalk协议提供了信息管理功能，定义4种基本类型的报文服务：确认、请求／响应、非确认重复以及非确认；支持优先级可预测P-坚持 CSMA/CD的冲突算法；支持证实服务。LonWorks现场总线支持变电站通信机制CSMA/CD，LonTalk 协议采用优先级可预测 P-坚持 CSMA/CD，使得网络即便在过载的情况下，仍可以达到最大的通信量。可以有效地防止由于信号参数过多导致网络塞车，出现信号、参数丢失的现象，大大提高通信网络的数据传输可靠性能。
4 小结
变电站综合自动化的步伐在不断地向前迈进。变电站综合自动化的水平比将随着现场总线技术、计算机技术，网络技术的发展而提高。现场总线在综合自动化系统的应用越来越普遍，特别是LonWorks分布式控制网络技术，达到了真正的分散控制。提高了控制的灵活性，降低了系统自身不稳定带来的风险。LonWoks现场总线灵活的网络结构、功能强大的神经元芯片以及LonTalk协议大大提高控制和通信的可靠性，和变电站综合自动化系统的结合越来越紧密。
