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【摘 要】 电力是推动社会发展的一个重要推动力，电力需求量的不断增加是现代化经济快速发展的重要体现。社会经济的发展离不开电源供给，智能变电站是为满足人类对电力能源日益增大的需求而建立，它不仅是智能变电网的变电重要环节，还是智能变电网重要的基石。智能变电站整体水平的发展是由其关键的技术决定的。因此，文章通过对智能变电站技术进行综合的分析，以期为智能变电站的建设提供一个借鉴。
【关键词】 智能变电站；技术；应用
引言：
智能变电站是變电企业建设的方向，利用数字化和网络化技术，应该各种传感器和电子处理设备，建立起对变电站信息和数据的采集、处理、分析、传输的系统和运作方式，实现了变电站和调度、变电站和变电站以及变电站和用户间的协同互动。智能变电站不仅为电网安全稳定的运行提供了实时的数据基础，而且对未来智能电网更复杂的功能提供了技术支撑。
一、智能变电站的基本构成结构
（一）智能变电站的过程层
过程层是智能变电站一次设备结合二次设备的界面，主要以电子式互感器构成的智能单元集合而成的自动化设备，在过程层主要实现相关设备的控制和采集命令，最主要对开关大小和控制命令执行做出反映。
（二）智能变电站的间隔层
间隔层是智能变电站的处理和控制性功能层，主要由变电站自控装置、保护装置、遥感装置组成，通过这些装置的类型我们不难对间隔层的工作做出判断，智能变电站间隔层主要的功能就是对数据和信息的收集与整理，并有对一次性变电设备提供保护和控制的功能，由于间隔层结构上和系统上的优势，间隔层的指令、数据、运算具有优先级别。
（三）智能变电站站控层
站控层主要由中心工作站、管理计算机、通信管理系统等设备组成，站控层的主要功能是对智能变电站数据和信息的全面记录，并根据通信协议将信息传送到间隔层和过程层，以便将智能变电站的功能做到有效地统合。
（四）智能变电站的智能单元
智能单元相当于智能变电站的大脑，是正确反映智能变电站状态，全面收集智能变电站信息的系统，同时做出智能变电站运行和维护的决策，实现对变电站的智能化控制。
二、建设智能变电站的关键技术
（一）通信技术
IEC61850通信标准的使用使得智能变电站实现了标准化、规范化、互操作的信息共享，IEC61850为变电站自动化系统统一协议、统一数据模型、统一接口，实现数据交换的无缝连接，实现不同厂家产品的互操作提供了可能，规范了变电站内智能电子设备之间的通信行为和相关的系统要求，具有开放性、分层结构、可自我描述、完整性等特点。
（二）电子式互感器技术
电子式互感器没有铁心，不存在铁心饱和问题，其暂态性能良好，保护故障测量的准确性大大提高，电网的安全运行得到了保证。电子式互感器没有构成电磁谐振的条件，抗电磁干扰能力强，绝缘相对简单，高压侧与地电位侧之间的信号传输采用重量轻、体积小、绝缘性能良好的玻璃纤维，能够直接提供数字信号给计量、保护装置，有助于二次设备的系统集成，加速变电站的数字化和信息化进程，可以同时满足测量和保护的需要，动态范围大、精度高、测量范围广，最具发展潜力。
（三）软件构件技术
在智能变电站中，使用软件构件技术实现变电站内各个功能，它体现了软件系统的实施性与灵活性，提高了系统抽像程度。软件构件是具有一定功能，并能独立进行工作任务的程序。软件技术要能够被成功利用必须在智能变电站内建立一个可信赖的软件结构系统，这样做的益处有动力的重复；（3）提高软减少站内各种功能集成减少降低劳率及灵活度；（4）节约成本；（5）短周期（6）加强系统功能互操作性，促进变电站内系统分布。
（四）硬件集成技术
硬件技术在智能变电站中的使用的益处有：（1）可以有效避免中局利中央系统运行过程中带来的弊端；（2）促进智能变电站技术自动化、度集成化的发展。因为硬件技术的发展与模块化设计相互牵制，用此因素通过硬件集成技术的应用解决了信息数据在传输过程的漏洞，加强了数据螺距处理的时效性。不仅如此，该硬件集成技术还可以降低资源的使用率、提高变电设备的集成度，以及推动了智能变电设备的发展。
三、现阶段主要问题
（一）网络应用模式未确定
前期工程应用过程中出现保护可靠性下降问题，目前具有以下几种网络模式：
1.“网采网跳”模式。保护装置经SV、GOOSE网络，完成信息采集和跳闸。SV、GOOSE、MMS网分网。交换机配置量大，应用复杂。快速保护跳闸依赖于网络与外部同步，保护系统可靠性下降。
2.“直采直跳”模式。保护SV采集用光缆直连，保护跳闸采用光缆直接连接智能终端。接线方式与常规综自系统无异，所不同的是连接媒介由电缆更换为光缆。这种模式信息共享度弱，合并单元、智能终端的信号输出口非常多，功耗大，变电站光缆较多。
3.“直采网跳”模式。为简化保护采样同步问题，保护装置采取SV信号直采，通过传统的插值同步技术实现采样值的同步，采样值信息无法实现共享。跳闸通过GOOSE交换机实现网络化跳闸模式。这种模式确保了采样值同步的可靠性，简化了跳闸机制的连接光缆。
（二）专业管理面临挑战
智能变电站整个二次系统涵盖在SCD文件中，涉及保护、自动化专业，需要有技术管理手段及新的管理模式，界定管理界面。以往常规综自模式保护专业管理保护及二次回路，自动化专业管理监控系统。在保护、测控一体化的场景下，大多由保护专业管理装置，自动化专业管理监控系统及调度自动化系统。以站控层交换机为管理界面。而SCD文件涵盖了整个变电站的二次系统，系统配置工具及装置配置工具均由厂家负责，整个变电站二次系统成了“黑匣子”，这对于智能变电站的安全运行管理带来了巨大的挑战。如何管理SCD文件成了变电站可靠、安全运行的关键问题。 （三）相对于常规综自无明显优势
现阶段大部分产品实现过程中对于IEC61850的适应性基本按照“打补丁”模式，每个变电站均是现场人工配置“调试”出来的。同时，智能站的设计、工程实施、运行管理对人员要求极高，主要原因是工程实施和应用过程将IEC61850标准的各种属性、细节定义全面暴露在应用层面。而原本设计、工程和运行环节的技术人员只需要理解和关注电力系统二次应用的原理、外部关联特性即可。现阶段由于基于IEC61850的产品没有有效解决系统的可评价性和可维护性问题，使得运行维护技术人员需要关注功能实现的表现形式、信息之间的关联定义等。出现了不懂IEC61850就无法管理变电站的现象，IEC61850系统的运行维护需要高学历的硕士、博士。
四、工程实例
（一）工程概况
某220kV智能变电站是四川电网建设的首个220kV智能变电站。变电站建设规模：设计180MVA主变压器2台，本期投产2台；220kV出线10回，本期投产6回；110kV出线14回，本期投产10回；10kV无功补偿电容器装置8组，本期6组、220kV母线采用XX母单分段，110kV母线采用XX母线，10kV采用单母线220kV与110kV开关采用AIS开关设备，室外布置，电子式互感器与隔离开关一体化制造；10kV开关采用开关柜，室内布置。
（二）系统结构及网络配置
该220kV智能变电站中站控层网络是双重化配置的以太网，站控层设备和间隔层设备通过两个以太网口和两个站控层网络分别连接、对于10kV部分，由于采用保护、测控合一装置，且就地安装于10kV开关柜内，保护测控合一装置无需经过过程层网络再出口至配电装置机构，而是通过电缆接线与配电装置机构直接连接；同时保护测控合一装置通过两个以太网口和两个站控层网络分别连接。
过程层网络的连接情况则有所不同、过程层GOOSE网按电压等级从物理上分隔为220kVGOOSE网和110kVGOOSE网，均双重化配置、对于测控装置、就地智能单元和110kV部分保护装置是通过两个以太网口和两个过程层GOOSE网分别连接；而对于双重化配置的220kV部分保护和主变保护装置则是采用一对一方式，即第一套保护装置连接于一个GOOSE网.第二套保护装置连接于另一个GOOSE网。其中主变保护装置由于动作范围涉及三个电压等级，对于一套主变保护装置而言需要通过两个以太网口同時连接于220kVGOOSE网和110kVGOOSE网。
五、结束语
在变电站一次设备和二次设备的功能和结构发生较大变化的情况下，特别是电力科技的发展，变电站形成了智能化发展的趋势，在这一阶段里应该集中精力和主要技术力量对智能变电站的基础理论进行分析，以智能变电站建设常见问题的技术防治为中心，形成建设智能变电站的技术要点，加快智能变电站建设的步伐，以技术、管理和体系实现智能变电站建设质量的提升，进而确保电力企业智能变电站建设任务的完成。
参考文献：
[1]张建玲，谭建群，刘海峰，彭敏.智能变电站关键技术及调试策划[J].湖南电力，2013，S1：1-4.
[2]王涛，王爱国，邝灿桐，葛志东.智能变电站建设中的技术分析与探讨[J].广东石油化工学院学报，2013，04：34-38.
[3]潘铁成，张伟.智能变电站建设方案分析[J].硅谷，2013，17：149+154.
【关键词】 智能变电站；技术；应用
引言：
智能变电站是變电企业建设的方向，利用数字化和网络化技术，应该各种传感器和电子处理设备，建立起对变电站信息和数据的采集、处理、分析、传输的系统和运作方式，实现了变电站和调度、变电站和变电站以及变电站和用户间的协同互动。智能变电站不仅为电网安全稳定的运行提供了实时的数据基础，而且对未来智能电网更复杂的功能提供了技术支撑。
一、智能变电站的基本构成结构
（一）智能变电站的过程层
过程层是智能变电站一次设备结合二次设备的界面，主要以电子式互感器构成的智能单元集合而成的自动化设备，在过程层主要实现相关设备的控制和采集命令，最主要对开关大小和控制命令执行做出反映。
（二）智能变电站的间隔层
间隔层是智能变电站的处理和控制性功能层，主要由变电站自控装置、保护装置、遥感装置组成，通过这些装置的类型我们不难对间隔层的工作做出判断，智能变电站间隔层主要的功能就是对数据和信息的收集与整理，并有对一次性变电设备提供保护和控制的功能，由于间隔层结构上和系统上的优势，间隔层的指令、数据、运算具有优先级别。
（三）智能变电站站控层
站控层主要由中心工作站、管理计算机、通信管理系统等设备组成，站控层的主要功能是对智能变电站数据和信息的全面记录，并根据通信协议将信息传送到间隔层和过程层，以便将智能变电站的功能做到有效地统合。
（四）智能变电站的智能单元
智能单元相当于智能变电站的大脑，是正确反映智能变电站状态，全面收集智能变电站信息的系统，同时做出智能变电站运行和维护的决策，实现对变电站的智能化控制。
二、建设智能变电站的关键技术
（一）通信技术
IEC61850通信标准的使用使得智能变电站实现了标准化、规范化、互操作的信息共享，IEC61850为变电站自动化系统统一协议、统一数据模型、统一接口，实现数据交换的无缝连接，实现不同厂家产品的互操作提供了可能，规范了变电站内智能电子设备之间的通信行为和相关的系统要求，具有开放性、分层结构、可自我描述、完整性等特点。
（二）电子式互感器技术
电子式互感器没有铁心，不存在铁心饱和问题，其暂态性能良好，保护故障测量的准确性大大提高，电网的安全运行得到了保证。电子式互感器没有构成电磁谐振的条件，抗电磁干扰能力强，绝缘相对简单，高压侧与地电位侧之间的信号传输采用重量轻、体积小、绝缘性能良好的玻璃纤维，能够直接提供数字信号给计量、保护装置，有助于二次设备的系统集成，加速变电站的数字化和信息化进程，可以同时满足测量和保护的需要，动态范围大、精度高、测量范围广，最具发展潜力。
（三）软件构件技术
在智能变电站中，使用软件构件技术实现变电站内各个功能，它体现了软件系统的实施性与灵活性，提高了系统抽像程度。软件构件是具有一定功能，并能独立进行工作任务的程序。软件技术要能够被成功利用必须在智能变电站内建立一个可信赖的软件结构系统，这样做的益处有动力的重复；（3）提高软减少站内各种功能集成减少降低劳率及灵活度；（4）节约成本；（5）短周期（6）加强系统功能互操作性，促进变电站内系统分布。
（四）硬件集成技术
硬件技术在智能变电站中的使用的益处有：（1）可以有效避免中局利中央系统运行过程中带来的弊端；（2）促进智能变电站技术自动化、度集成化的发展。因为硬件技术的发展与模块化设计相互牵制，用此因素通过硬件集成技术的应用解决了信息数据在传输过程的漏洞，加强了数据螺距处理的时效性。不仅如此，该硬件集成技术还可以降低资源的使用率、提高变电设备的集成度，以及推动了智能变电设备的发展。
三、现阶段主要问题
（一）网络应用模式未确定
前期工程应用过程中出现保护可靠性下降问题，目前具有以下几种网络模式：
1.“网采网跳”模式。保护装置经SV、GOOSE网络，完成信息采集和跳闸。SV、GOOSE、MMS网分网。交换机配置量大，应用复杂。快速保护跳闸依赖于网络与外部同步，保护系统可靠性下降。
2.“直采直跳”模式。保护SV采集用光缆直连，保护跳闸采用光缆直接连接智能终端。接线方式与常规综自系统无异，所不同的是连接媒介由电缆更换为光缆。这种模式信息共享度弱，合并单元、智能终端的信号输出口非常多，功耗大，变电站光缆较多。
3.“直采网跳”模式。为简化保护采样同步问题，保护装置采取SV信号直采，通过传统的插值同步技术实现采样值的同步，采样值信息无法实现共享。跳闸通过GOOSE交换机实现网络化跳闸模式。这种模式确保了采样值同步的可靠性，简化了跳闸机制的连接光缆。
（二）专业管理面临挑战
智能变电站整个二次系统涵盖在SCD文件中，涉及保护、自动化专业，需要有技术管理手段及新的管理模式，界定管理界面。以往常规综自模式保护专业管理保护及二次回路，自动化专业管理监控系统。在保护、测控一体化的场景下，大多由保护专业管理装置，自动化专业管理监控系统及调度自动化系统。以站控层交换机为管理界面。而SCD文件涵盖了整个变电站的二次系统，系统配置工具及装置配置工具均由厂家负责，整个变电站二次系统成了“黑匣子”，这对于智能变电站的安全运行管理带来了巨大的挑战。如何管理SCD文件成了变电站可靠、安全运行的关键问题。 （三）相对于常规综自无明显优势
现阶段大部分产品实现过程中对于IEC61850的适应性基本按照“打补丁”模式，每个变电站均是现场人工配置“调试”出来的。同时，智能站的设计、工程实施、运行管理对人员要求极高，主要原因是工程实施和应用过程将IEC61850标准的各种属性、细节定义全面暴露在应用层面。而原本设计、工程和运行环节的技术人员只需要理解和关注电力系统二次应用的原理、外部关联特性即可。现阶段由于基于IEC61850的产品没有有效解决系统的可评价性和可维护性问题，使得运行维护技术人员需要关注功能实现的表现形式、信息之间的关联定义等。出现了不懂IEC61850就无法管理变电站的现象，IEC61850系统的运行维护需要高学历的硕士、博士。
四、工程实例
（一）工程概况
某220kV智能变电站是四川电网建设的首个220kV智能变电站。变电站建设规模：设计180MVA主变压器2台，本期投产2台；220kV出线10回，本期投产6回；110kV出线14回，本期投产10回；10kV无功补偿电容器装置8组，本期6组、220kV母线采用XX母单分段，110kV母线采用XX母线，10kV采用单母线220kV与110kV开关采用AIS开关设备，室外布置，电子式互感器与隔离开关一体化制造；10kV开关采用开关柜，室内布置。
（二）系统结构及网络配置
该220kV智能变电站中站控层网络是双重化配置的以太网，站控层设备和间隔层设备通过两个以太网口和两个站控层网络分别连接、对于10kV部分，由于采用保护、测控合一装置，且就地安装于10kV开关柜内，保护测控合一装置无需经过过程层网络再出口至配电装置机构，而是通过电缆接线与配电装置机构直接连接；同时保护测控合一装置通过两个以太网口和两个站控层网络分别连接。
过程层网络的连接情况则有所不同、过程层GOOSE网按电压等级从物理上分隔为220kVGOOSE网和110kVGOOSE网，均双重化配置、对于测控装置、就地智能单元和110kV部分保护装置是通过两个以太网口和两个过程层GOOSE网分别连接；而对于双重化配置的220kV部分保护和主变保护装置则是采用一对一方式，即第一套保护装置连接于一个GOOSE网.第二套保护装置连接于另一个GOOSE网。其中主变保护装置由于动作范围涉及三个电压等级，对于一套主变保护装置而言需要通过两个以太网口同時连接于220kVGOOSE网和110kVGOOSE网。
五、结束语
在变电站一次设备和二次设备的功能和结构发生较大变化的情况下，特别是电力科技的发展，变电站形成了智能化发展的趋势，在这一阶段里应该集中精力和主要技术力量对智能变电站的基础理论进行分析，以智能变电站建设常见问题的技术防治为中心，形成建设智能变电站的技术要点，加快智能变电站建设的步伐，以技术、管理和体系实现智能变电站建设质量的提升，进而确保电力企业智能变电站建设任务的完成。
参考文献：
[1]张建玲，谭建群，刘海峰，彭敏.智能变电站关键技术及调试策划[J].湖南电力，2013，S1：1-4.
[2]王涛，王爱国，邝灿桐，葛志东.智能变电站建设中的技术分析与探讨[J].广东石油化工学院学报，2013，04：34-38.
[3]潘铁成，张伟.智能变电站建设方案分析[J].硅谷，2013，17：149+154.