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[摘 要]智能化变电站（INTELLIGENTSUB STATION）是指以相关标准和规范为基础，通过电子式互感器、智能化开关等一次智能设备和站控层，间隔层以及过程层二次智能设备建立，以此可以实现变电站内相关智能设备之间能够实现信息的共享和互相操作的变电站。这种智能化变电站相对于常规变电站具有操作运行自动化，电站内设备信息共享化，电站设备管理统一化，以及可以实现计算机对电站基本单元格的控制等优点，因而现阶段得到了大力的推广。
[关键词]变电站；智能化改造；关键技术
中图分类号：TH28 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）02-0374-02
常规变电站进行智能化改造是新时代下电网技术不断发展的必然趋势，在电力企业不断发展的同时，变电站的技术改革也在逐步向发达国家靠近。目前，我国在常规变电站智能化技术改造方面已取得一定的成果，但在技术推进过程中还存在着一些问题需要继续摸索和探究。
1 智能化变电站的特点
智能化变电站可分为智能化高电压设备以及变电站信息管理平台两部分。智能化高电压设备是指维持变电站日常工作的电气设备，例如智能化变压器、电子式互感器、智能开关设备等都属于此类。而变电站信息管理平台是将所收集的电网信息进行加工并提供反馈的智能化管理平台。
总的来说，智能化变电站系统分为三个层次，即过程层、间隔层、站控层。对于过程层，其主要任务是对变电站进行电能分配、电量转换、电量传输以及传输效果测量、收集反馈信息、控制电流、保护电网并监测变电站运行效果。间隔层一般由故障录波器、测控装置以及继电保护装置等二次设备构成。站控层是对变电站所有设备进行检测及控制的自动化系统，其主要由通信系统、站域控制系统等构成。对于任何一个变电站而言，站控层都是集成度最高、技术要求最高的层面。智能化变电站具有以下优点：
（1）良好的兼容性和交互性。变电站是电网系统的关键节点，对于一个电网而言，其下拥有多个变电站，而这些变电站往往相互作用影响，若其间没有良好的兼容性及交互性，就会导致电网运行的不稳定。而智能化变电站由于其对电网信息收集和反馈的可靠性及高度的信息共享机制，可以使变电站具有良好的交互性与兼容性，保证电网稳定运行。
（2）较高的可靠性。对于电网而言，其运行最重要的需求就是稳定与可靠。500kV变电站作为电网中的枢纽性节点，必须具有相当的可靠性作为维持电网正常运行的保障。智能化变电站由于其可以对电网信息与变电站运行信息进行大量的收集与分析工作，因此可以对变电站运行情况做出精确判断，并根据目前的运行情况进行参数的调整，使变电站处于良好的工作状态，具有可靠性高的特点。
（3）低碳环保特性。在智能变电站中，使用的不是传统电缆接线，而是新兴的光纤电缆；智能化元件集成度较高且功耗较低，减少了运行过程中所带来的损耗。另外，智能化变电站由于其高效性，防止了电网能源的浪费与冗余，因此具有低碳环保的特性。
2 常规变电站与智能化变电站性能方面的比较
2.1 常规变电站设备功能单一，技术落后
相较于智能化变电站，常规变电站的设备已无法达到智能化的要求。一、二次设备在目前来说，技术水平与设备功能等均较为落后。而智能化变电站在设备方面有了革新，各设备分支相较于常规变电站智能化程度均有不同程度的提高。
2.2 常规变电站网络连接复杂且效率不高
常规变电站设备之间由大量的电缆进行连接，采用电缆连接的方式，不仅在铺设时费时、费力、费工，在使用中效率也极为低下，并且在需要线路改动时也相当复杂，另外，电缆在使用的过程中出现故障的概率较高。智能化变电站在网络连接方面使用光纤等替换了常规变电站使用的电缆，使得信息的采集完全数字化，在精确度与时效性方面都要高于常规变电站设备所采集的信息。
2.3 常规变电站缺少一体化平台
常规变电站在设备运作系统中缺少相应监督检查系统，一体化平台不健全，不能实时进行设备运作的监控监测，致使工作中失误的概率增大；智能化变电站将电子信息平台运用到整体运作机制中，增加了设备系统的一体化程度。相對于常规变电站来说，智能化变电站的功能更为强大，也更为高级。
3 目前我国变电站智能化改造的技术瓶颈
目前我国的变电站智能化改造仍存在一些技术瓶颈，主要体现于以下三点：
3.1 分布式电源的应用。分布式电源是建立在新的自动化控制系统以及材料制作技术基础上的一种区别于传统电源的新技术。在智能化变电站中应用分布式电源技术，可以将原有的单向辐射网络转化为多元网络，极大地提高变电站的效能。然而，分布式电源的应用也会造成原有的安全保护措施不适用等缺陷。
3.2 元件集成技术的应用。变电站的智能化意味着所需元件的数量和质量都大大增加，因此智能化变电站对元件的集成度提出了更高的要求。同时，高度集成的硬件也相对较为稳定，总之，元件的集成化有助于提升变电站的可靠性。
3.3 智能变电站的软件设计。智能变电站离不开软件技术的应用。作为智能化技术中不可或缺的一个环节，软件在智能化系统中有着很高的重要性。软件设计直接决定了变电站系统的工作特性。因此，在智能化变电站的设计中应当尤其注重对软件的设计。
4 变电站智能化改造的基本原则
变电站智能化改造应当遵循相关国家及行业标准。按照相关标准《变电站智能化技术原则》，在进行变电站智能化改造时，应当具有设备的寿命周期意识，对变电站设备进行实际考察后，根据不同设备的寿命周期，有重点地对变电站设备进行更新与改造，不该为进行变电站智能化改造而出现大范围破坏性更新现象。变电站智能化改造及其优化设计应当遵循节约资源的原则，对原有变电站设备进行优化改造，并在改造工程中向典型智能化变电站靠拢，使不同地区的变电站在结构上具有相似性，在功能上具有兼容性。对变电站的智能化改造还应当具有前瞻性，改造方案应当应用先进的技术，保证改造过后的变电站不会在短时间内被技术潮流所淘汰。 变电站智能化改造不是简单地对原有零件的替换，而是在考虑宏观局面的情况下全面考察变电系统的规划、设计、施工、应用、维护等全过程，再选择相应的技术，并对改造成本进行优化处理的系统工程。因此，对变电站的智能化改造应当遵循国家、行业的相关标准，有的放矢地进行。
5 变电站智能化改造关键技术策略
5.1 优先使用网络技术
在变电站智能化改造关键技术策略当中，首先必须要重视的便是优先使用网络技术。常规变电站转向智能化变电站的主要目的在于，实现变电站内部信息管理的智能化，通过具有高度相关性的数字化信息平台对设备进行智能且有序的控制。与此同时，促使变电站内部的信息数据得以共享。若要达到该目标，网络技术将能够为其提供重要的关键技术支持。根据《变电站智能化改造技术规范》，过程层网络和站控层网络均对变电站智能化改造当中的网络提出了更高的质量和技术要求。因此，常规变电站智能化改造当中必须要做到优先使用网络技术。
优先使用网络技术的主要目的在于解决常规变电站智能化改造中网络配置和网络硬件搭配的问题。其中，网络硬件配备当中必须要重视网络电线的连接、二次电缆的敷设和光缆安置方面，三者必须要能够同期进行，以此方能够保证施工工艺与网络优先。同时，在缆线敷设技术顺利实施的情况下，变电站智能化改造的后续工作方能够继续顺利进行。优先使用网络技术亦需要重视在过程层保证使用星形结构，在过程层和站控层均要能够严格遵守VLAN配置图，结合VLN所提供的IP地址所分配的方案提供智能化物理设备型号与连接端口型号。除此以外，由于变电站智能化改造当中需要应用到诸多新兴技术，当前关于新興技术的研究资料以及实践均需要进一步探索与完善，因而各个部门之间必须要在相互的配合下对智能化施工设备与技术进行完善。除了保证系统硬件准确搭接以外，更需要保证系统配置之间具有良好的搭接状态。无论系统硬件的搭接或者系统配置的搭接，其均会运用到CID、ICD、SSD以及SCD文件。每一种文件之间，以及文件和系统之间均存在必然的关联，准确掌握其间的关系能够完成装置与系统配置的良好的搭接。
5.2 避免改造中出现设备位置冲突情况
常规变电站的智能化改造当中设备安装过程经常会出现设备位置冲突的情况，主要表现为控制室屏位冲突、新旧一次设备冲突。由于常规变电站智能化改造一般均需要更换远程终端，此时便会产生新旧变电站设备的交替共存期或者过渡期。此时，由于变电站视频监控系统、环境监控设备、智能化改造新增设备、故障分析设备的增加或者变动，均将会导致控制室的屏位增加，主控制室内的空间将会越来越拥挤，继而产生空间不足的情况，难以满足常规变电站智能化改造的空间需求。鉴于此，常规变电站的智能化改造当中，需要根据施工条件、资金、电压等级等内容进行改造，用时保证控制室的空间利用率较高。对于新旧一次设备冲突，智能化改造当中可以将不用的旧设备先行拆除，将其放置与指定地点后安装新设备。安装以后必须要预留充足的设备预调试时间，以保证设备运行的有效性。
5.3 积极运用电子互感器进行预调试
常规变电站的智能化改造必须要积极运用电子互感器进行预调试。由于电子互感器与变电站的诸多监控设备、保护设备、网络等多方面的运行均需要通过光缆线进行连接。此时，若发生高压情况，则有可能出现连接上的错误。光缆线连接错误在一定程度上会为调试工作造成较大的难度。电子式互感器的应用能够有效减少变电站智能化改造施工当中的光缆线连接作物现象。通过电子式互感器进行预调试，能够有效提升光缆线连接敏感度，保证施工质量的同时，促使变电站智能化改造顺利进行。
总之，随着智能化变电站的普及，老的综自站智能化改造越来越多，探索一种传统变电站智能化改造的方案显得尤为重要，本文借助传统互感器加智能终端的智能化改造模式，研究了改造过程中的几个难点问题，首先就是不完全停电情况下的屏位布置图，智能化改造后，屏位数量比传统变电站要多，改造前应提前科学布置；重点研究了改造过程中联调回路的调试方法，在母线分段改造过程中，列举了检修设备与运行设备的分离措施及二次工作的安全措施，使整个改造工程有序安全进行，为不同等级智能电网的建设和在运变电站带电运行改造模式奠定了良好的技术基础，也为综自变电站智能化改造工程的顺利推进进行了有益的大胆探索，积累了宝贵的实践经验。
参考文献
[1] 邵剑峰.变电站智能化改造关键技术研究与实施[D].上海交通大学，2013.
[2] 冯业锋.变电站智能化改造若干关键技术研究与应用[D].山东理工大学，2012.
[3] 蒋明洁.110kV桥口变电站智能化改造关键技术研究[D].南华大学，2014.
[4] 刘冬.330kV常规变电站智能化改造方案及关键技术研究[J].电子设计工程，2014，09：76-77+80.
[5] 郭晓军.500kV变电站智能化改造的关键技术探讨[J].科技风，2014，17：167.
[关键词]变电站；智能化改造；关键技术
中图分类号：TH28 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）02-0374-02
常规变电站进行智能化改造是新时代下电网技术不断发展的必然趋势，在电力企业不断发展的同时，变电站的技术改革也在逐步向发达国家靠近。目前，我国在常规变电站智能化技术改造方面已取得一定的成果，但在技术推进过程中还存在着一些问题需要继续摸索和探究。
1 智能化变电站的特点
智能化变电站可分为智能化高电压设备以及变电站信息管理平台两部分。智能化高电压设备是指维持变电站日常工作的电气设备，例如智能化变压器、电子式互感器、智能开关设备等都属于此类。而变电站信息管理平台是将所收集的电网信息进行加工并提供反馈的智能化管理平台。
总的来说，智能化变电站系统分为三个层次，即过程层、间隔层、站控层。对于过程层，其主要任务是对变电站进行电能分配、电量转换、电量传输以及传输效果测量、收集反馈信息、控制电流、保护电网并监测变电站运行效果。间隔层一般由故障录波器、测控装置以及继电保护装置等二次设备构成。站控层是对变电站所有设备进行检测及控制的自动化系统，其主要由通信系统、站域控制系统等构成。对于任何一个变电站而言，站控层都是集成度最高、技术要求最高的层面。智能化变电站具有以下优点：
（1）良好的兼容性和交互性。变电站是电网系统的关键节点，对于一个电网而言，其下拥有多个变电站，而这些变电站往往相互作用影响，若其间没有良好的兼容性及交互性，就会导致电网运行的不稳定。而智能化变电站由于其对电网信息收集和反馈的可靠性及高度的信息共享机制，可以使变电站具有良好的交互性与兼容性，保证电网稳定运行。
（2）较高的可靠性。对于电网而言，其运行最重要的需求就是稳定与可靠。500kV变电站作为电网中的枢纽性节点，必须具有相当的可靠性作为维持电网正常运行的保障。智能化变电站由于其可以对电网信息与变电站运行信息进行大量的收集与分析工作，因此可以对变电站运行情况做出精确判断，并根据目前的运行情况进行参数的调整，使变电站处于良好的工作状态，具有可靠性高的特点。
（3）低碳环保特性。在智能变电站中，使用的不是传统电缆接线，而是新兴的光纤电缆；智能化元件集成度较高且功耗较低，减少了运行过程中所带来的损耗。另外，智能化变电站由于其高效性，防止了电网能源的浪费与冗余，因此具有低碳环保的特性。
2 常规变电站与智能化变电站性能方面的比较
2.1 常规变电站设备功能单一，技术落后
相较于智能化变电站，常规变电站的设备已无法达到智能化的要求。一、二次设备在目前来说，技术水平与设备功能等均较为落后。而智能化变电站在设备方面有了革新，各设备分支相较于常规变电站智能化程度均有不同程度的提高。
2.2 常规变电站网络连接复杂且效率不高
常规变电站设备之间由大量的电缆进行连接，采用电缆连接的方式，不仅在铺设时费时、费力、费工，在使用中效率也极为低下，并且在需要线路改动时也相当复杂，另外，电缆在使用的过程中出现故障的概率较高。智能化变电站在网络连接方面使用光纤等替换了常规变电站使用的电缆，使得信息的采集完全数字化，在精确度与时效性方面都要高于常规变电站设备所采集的信息。
2.3 常规变电站缺少一体化平台
常规变电站在设备运作系统中缺少相应监督检查系统，一体化平台不健全，不能实时进行设备运作的监控监测，致使工作中失误的概率增大；智能化变电站将电子信息平台运用到整体运作机制中，增加了设备系统的一体化程度。相對于常规变电站来说，智能化变电站的功能更为强大，也更为高级。
3 目前我国变电站智能化改造的技术瓶颈
目前我国的变电站智能化改造仍存在一些技术瓶颈，主要体现于以下三点：
3.1 分布式电源的应用。分布式电源是建立在新的自动化控制系统以及材料制作技术基础上的一种区别于传统电源的新技术。在智能化变电站中应用分布式电源技术，可以将原有的单向辐射网络转化为多元网络，极大地提高变电站的效能。然而，分布式电源的应用也会造成原有的安全保护措施不适用等缺陷。
3.2 元件集成技术的应用。变电站的智能化意味着所需元件的数量和质量都大大增加，因此智能化变电站对元件的集成度提出了更高的要求。同时，高度集成的硬件也相对较为稳定，总之，元件的集成化有助于提升变电站的可靠性。
3.3 智能变电站的软件设计。智能变电站离不开软件技术的应用。作为智能化技术中不可或缺的一个环节，软件在智能化系统中有着很高的重要性。软件设计直接决定了变电站系统的工作特性。因此，在智能化变电站的设计中应当尤其注重对软件的设计。
4 变电站智能化改造的基本原则
变电站智能化改造应当遵循相关国家及行业标准。按照相关标准《变电站智能化技术原则》，在进行变电站智能化改造时，应当具有设备的寿命周期意识，对变电站设备进行实际考察后，根据不同设备的寿命周期，有重点地对变电站设备进行更新与改造，不该为进行变电站智能化改造而出现大范围破坏性更新现象。变电站智能化改造及其优化设计应当遵循节约资源的原则，对原有变电站设备进行优化改造，并在改造工程中向典型智能化变电站靠拢，使不同地区的变电站在结构上具有相似性，在功能上具有兼容性。对变电站的智能化改造还应当具有前瞻性，改造方案应当应用先进的技术，保证改造过后的变电站不会在短时间内被技术潮流所淘汰。 变电站智能化改造不是简单地对原有零件的替换，而是在考虑宏观局面的情况下全面考察变电系统的规划、设计、施工、应用、维护等全过程，再选择相应的技术，并对改造成本进行优化处理的系统工程。因此，对变电站的智能化改造应当遵循国家、行业的相关标准，有的放矢地进行。
5 变电站智能化改造关键技术策略
5.1 优先使用网络技术
在变电站智能化改造关键技术策略当中，首先必须要重视的便是优先使用网络技术。常规变电站转向智能化变电站的主要目的在于，实现变电站内部信息管理的智能化，通过具有高度相关性的数字化信息平台对设备进行智能且有序的控制。与此同时，促使变电站内部的信息数据得以共享。若要达到该目标，网络技术将能够为其提供重要的关键技术支持。根据《变电站智能化改造技术规范》，过程层网络和站控层网络均对变电站智能化改造当中的网络提出了更高的质量和技术要求。因此，常规变电站智能化改造当中必须要做到优先使用网络技术。
优先使用网络技术的主要目的在于解决常规变电站智能化改造中网络配置和网络硬件搭配的问题。其中，网络硬件配备当中必须要重视网络电线的连接、二次电缆的敷设和光缆安置方面，三者必须要能够同期进行，以此方能够保证施工工艺与网络优先。同时，在缆线敷设技术顺利实施的情况下，变电站智能化改造的后续工作方能够继续顺利进行。优先使用网络技术亦需要重视在过程层保证使用星形结构，在过程层和站控层均要能够严格遵守VLAN配置图，结合VLN所提供的IP地址所分配的方案提供智能化物理设备型号与连接端口型号。除此以外，由于变电站智能化改造当中需要应用到诸多新兴技术，当前关于新興技术的研究资料以及实践均需要进一步探索与完善，因而各个部门之间必须要在相互的配合下对智能化施工设备与技术进行完善。除了保证系统硬件准确搭接以外，更需要保证系统配置之间具有良好的搭接状态。无论系统硬件的搭接或者系统配置的搭接，其均会运用到CID、ICD、SSD以及SCD文件。每一种文件之间，以及文件和系统之间均存在必然的关联，准确掌握其间的关系能够完成装置与系统配置的良好的搭接。
5.2 避免改造中出现设备位置冲突情况
常规变电站的智能化改造当中设备安装过程经常会出现设备位置冲突的情况，主要表现为控制室屏位冲突、新旧一次设备冲突。由于常规变电站智能化改造一般均需要更换远程终端，此时便会产生新旧变电站设备的交替共存期或者过渡期。此时，由于变电站视频监控系统、环境监控设备、智能化改造新增设备、故障分析设备的增加或者变动，均将会导致控制室的屏位增加，主控制室内的空间将会越来越拥挤，继而产生空间不足的情况，难以满足常规变电站智能化改造的空间需求。鉴于此，常规变电站的智能化改造当中，需要根据施工条件、资金、电压等级等内容进行改造，用时保证控制室的空间利用率较高。对于新旧一次设备冲突，智能化改造当中可以将不用的旧设备先行拆除，将其放置与指定地点后安装新设备。安装以后必须要预留充足的设备预调试时间，以保证设备运行的有效性。
5.3 积极运用电子互感器进行预调试
常规变电站的智能化改造必须要积极运用电子互感器进行预调试。由于电子互感器与变电站的诸多监控设备、保护设备、网络等多方面的运行均需要通过光缆线进行连接。此时，若发生高压情况，则有可能出现连接上的错误。光缆线连接错误在一定程度上会为调试工作造成较大的难度。电子式互感器的应用能够有效减少变电站智能化改造施工当中的光缆线连接作物现象。通过电子式互感器进行预调试，能够有效提升光缆线连接敏感度，保证施工质量的同时，促使变电站智能化改造顺利进行。
总之，随着智能化变电站的普及，老的综自站智能化改造越来越多，探索一种传统变电站智能化改造的方案显得尤为重要，本文借助传统互感器加智能终端的智能化改造模式，研究了改造过程中的几个难点问题，首先就是不完全停电情况下的屏位布置图，智能化改造后，屏位数量比传统变电站要多，改造前应提前科学布置；重点研究了改造过程中联调回路的调试方法，在母线分段改造过程中，列举了检修设备与运行设备的分离措施及二次工作的安全措施，使整个改造工程有序安全进行，为不同等级智能电网的建设和在运变电站带电运行改造模式奠定了良好的技术基础，也为综自变电站智能化改造工程的顺利推进进行了有益的大胆探索，积累了宝贵的实践经验。
参考文献
[1] 邵剑峰.变电站智能化改造关键技术研究与实施[D].上海交通大学，2013.
[2] 冯业锋.变电站智能化改造若干关键技术研究与应用[D].山东理工大学，2012.
[3] 蒋明洁.110kV桥口变电站智能化改造关键技术研究[D].南华大学，2014.
[4] 刘冬.330kV常规变电站智能化改造方案及关键技术研究[J].电子设计工程，2014，09：76-77+80.
[5] 郭晓军.500kV变电站智能化改造的关键技术探讨[J].科技风，2014，17：167.