从国内外变电站综合自动化系统的发展过程来看，其结构形式有集中式、分层分布式集中组屏、分层分散式等几种。
1.集中式
集中式的综合自动化系统，是集中采集变电站的模拟量、开关量和数字量等信息，集中进行计算与处理，再分别完成微机监控、微机保护和一些自动控制等功能。集中式结构不是指由一台计算机完成保护、监控等全部功能。集中式结构的微机保护、微机监控和与调度通信的功能可以由不同计算机完成的，只是每台微计算机承担的任务多些。我国变电站综合自动化研究初期也是以集中式结构为主导。
这种集中式的结构是根据变电站的规模，配置相应容量的集中式保护装置和监控主机及数据采集系统，将它们安装在变电站中央控制室内，如图3.6所示。
主变压器和各进出线及站内所有电气设备的运行状态，通过TA、TV经电缆传送到中央控制室的保护装置和监控主机（或远动装置）。继电保护动作信息往往是取保护装置的信号继电器的辅助触点，通过电缆送给监控主机（或远动装置）。
这种集中式结构系统造价低，且其结构紧凑、体积小，可大大减少占地面积。其缺点是软件复杂，修改工作量很大，系统调试麻烦；且每台计算机的功能较集中，如果一台计算机出故障，影响面大，因此必须采用双机并联运行的结构才能提高可靠性。另外，该结构组态不灵活，对不同主接线或规模不同的变电站，软、硬件都必须另行设计，二次开发的工作量很大，因此影响了批量生产，不利于推广。
图3.6 集中式结构的变电站综合自动化系统
2.分层分布式集中组屏
分层分布式集中组屏的结构是按其功能不同，把整套综合自动化系统组装成多个屏，这种结构形式简称为“分布集中式结构”，其结构图如图3.7所示。
图3.7 分布集中组屏的变电站综合自动化系统
分层分布式多CPU的体系结构的每一层完成不同的功能，每一层由不同的设备或不同的子系统组成。一般整个变电站的一、二次设备可分为三层，即变电站层、单元层（或间隔层）和设备层。变电站综合自动化系统主要位于单元层和变电站层。
设备层是指变电站内的变压器和断路器、隔离开关及其辅助触点，电流、电压互感器等一次设备。
单元层一般按断路器间隔划分，包括测量、控制部件或继电保护部件。测量、控制部件负责该单元的测量、监视、断路器的操作控制和连锁及事件顺序记录等；保护部件负责该单元线路或变压器或电容器的保护、故障记录等。因此，单元层本身就是由各种不同的单元装置组成的。在与变电站层通信时，可以通过局域网络或串行总线将单元层的各单元装置与变电站层直接联系起来，也可以增设数据采集管理机或者保护管理机，分别管理各测量、监视单元和各保护单元，然后再由数据采集管理机和保护管理机集中与变电站层通信。单元层的设备最好安装于靠近现场设备，以减少控制电缆长度。
变电站层包括全站性的监控主机、远动通信机等。变电站层设现场总线或局域网，供各主机之间和监控主机与单元层交换信息。监控主机在无人值班的变电站，主要负责与调度中心通信，使变电站综合自动化系统具有RTU的功能，完成四遥等任务。在有人值班的变电站，监控主机除了仍负责与调度中心通信外，还负责人机联系，完成当地显示、制表打印、开关操作等功能。变电站层的有关自动化设备一般安装于控制室。
分层分布式集中组屏结构有如下优点：(www.xing528.com)
（1）采用分层管理的模式。即由保护管理机和数采控制机作为第二层管理机，协助监控主机承担对相应单元层的管理，减轻监控主机的负担。
（2）分布式的配置。即单元层采用按功能划分的分布式多CPU系统，各功能单元分别由一智能模块组成，各功能模块都由独立的电源供电，输入输出回路也相互独立，因此任何一个模块故障、都只影响局部功能，不会影响全局，且各功能模块都是面向对象设计的，软件结构较集中式的简单，调试维护方便，组态灵活，系统整体可靠性高。
（3）继电保护相对独立。其功能不依赖于通信网络或其他设备，通过通信网络和保护管理机传输的只是保护动作的信息或记录数据，可满足继电保护装置的可靠性要求。
（4）具有和系统控制中心通信的能力。综合自动化系统本身已具有对模拟量、开关量、电能脉冲量进行数据采集和数据处理的功能，还收集继电保护动作信息、事件顺序记录等，因此不必另设独立的RTU的装置，不必为调度中心单独采集信息。综合自动化系统采集的信息可以直接传送给调度中心，同时也可以接受调度中心下达的控制、操作命令和在线修改保护定值命令。
（5）采用集中组屏结构，屏全部安放在控制室内，工作环境较好，电磁干扰比放于开关柜附近弱，管理维护方便。
分布集中式结构的主要缺点是安装时需要的控制电缆相对较多，电缆投资较高。
3.分层分散式
分布集中式的结构，虽具备分层分布式、模块化结构的优点，但因为采用集中组屏结构，因此需要较多的电缆。随着单片机技术和通信技术的发展，可以考虑按每个电网元件为对象，集测量、保护、控制为一体，设计在同一机箱中，对于6～35kV的配电线路，这样一体化的保护、测量、控制单元可就地分散安装在各开关柜内，构成智能化开关柜，然后通过光纤或电缆网络与监控主机通信，这就是分散式结构。其框图如图3.8所示。对于高压线路保护和变压器保护装置，考虑到环境等因素，仍可采用组屏安装在控制室内。这是当前综合自动化系统的主要结构形式也是今后的发展方向。
图3.8 分层分散式变电站综合自动化系统
分散式结构是一个地理上的概念，有两层含义：第一层是对于中低压变电站而言，要求把低压出线间隔上面的测控与保护单元分散安装在一次开关柜内，而不是采用集中组屏方式放在中控室内；第二层含义是对于高压、超高压变电站，则要求采用分散式小室的结构布局，尽量靠近一次设备，缩小中控室的土建面积和规模。分散式结构还有一个比较明确的概念，就是在物理上它是一个单元对应一条出线或一个元件（主变压器、电容器、电抗器等），所以各单元必须具有独立的硬件结构，即独立完整的外壳、电源、CPU、输入输出端子等。这样的结构，一条出线发生故障不会影响到其他出线，对提高变电站运行的可靠性至关重要。
图3.8所示的系统中，10～35kV馈线保护采用的是分散式结构，就地安装（实现开关柜智能化），节约控制电缆，通过现场总线与保护管理机通信；而高压线路保护和变压器保护还是采用集中组屏分散小室的结构，安装在尽量靠近一次设备的控制室或保护室中同样通过现场总线与保护管理机通信，这些重要的保护装置处于比较好的工作环境，对可靠性较为有利；其他自动装置，如备用电源自投控制装置和电压、无功综合控制装置也采用集中组屏结构，安装于控制室或保护室中；采用智能电能表作为电能采集装置。
分层分散式结构的变电站综合自动化系统有以下优点：
（1）简化了变电站二次部分的配置及二次设备之间的互连线，节省了占地面积和二次电缆用量。
（2）减少了设备安装、调试的工程量。智能化开关柜的保护和测控单元在开关柜出厂前已由厂家安装和调试完毕，再加上敷设电缆的数量大大减少，因此现场施工、安装和调试的工期都随之缩短。
（3）分散式结构可靠性高，有利于扩展，检修方便。由于分散安装，减小了TA的负担。但是分散式结构也给制造厂家提出了更高的要求，即在技术上要解决如下问题：①抗振动冲击；②抗强电磁干扰；③较高的环境适宜性。
上述各类变电站自动化系统的推出，由于技术的发展，虽有时间先后，但并不存在前后替代的情况，可根据变电站的实际情况，选配各类系统。集中式变电站自动化系统可用于已建变电站的自动化改造，而分散式变电站自动化系统更适用于新建变电站。
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