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摘要：本文简要介绍了智能化变电站的发展现状和技术特征，描述了智能化变电站的一次设备、网络化二次设备、IEC61850标准通信网络等技术优势，探讨了智能变电站发展的美好前景。
关键词：智能化变电站，网络，稳定
0 引言
智能化变电站是数字化变电站的发展和升级，在数字化变电站的基础上，结合智能电网的需求，对站内自动化技术进行扩充以实现变电站的智能化功能。智能化变电站是建设坚强、统一的智能电网的重要基础和组成部分。电能经特高压输送到负荷区，经各电压级变电站的变压和传递，最终完成对用户的可靠供电。智能化变电站具备接受上级调度中心的信息传递、自动控制、智能调节和再线分析功能。
智能化变电站通过PMU技术（同步向量测量单元）对数据进行采集，实现智能变电站的自协调和区域控制保护，用以保障各级电网的安全、稳定、经济运行和各种高级应用；智能化变电站能够实现设备信息采集、运行维护以及与调度实现全面互动。
1 智能化变电站的发展现状
为推进国内智能化变电站的研究与建设，国家电网公司首批安排7个智能化变电站试点工程，电压等级上涵盖了110kV、220kV、500kV及750kV。上海首座智能变电站——1l0kV蒙自变电站于2009年底正式投入运行，标志着上海建成首座智能变电站。蒙自地下变电站与国家电网公司企业馆一体化建设，全站采用低碳、可靠、环保的智能设备，并实现全部国产化生产，采用了网络通讯技术和新型自动化控制系统，达到全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化、功能应用互动化的水平。作为首座具有集成、环保、节能技术的智能变电站，该站具有较强的环境适应性和低噪声、低损耗、绝缘性能好、不燃、无毒、不爆等显著优点。于此同时，对主变余热利用和冰蓄冷技术的采用，有效降低了二氧化碳排放量和功率损耗量，可节能30%～50%。
2011年9月，作为中新生态城智能电网示范工程的重要组成部分，110千伏和畅路智能变电站投入运行。该站在建设过程中坚持一次设备智能化、二次设备网络化、数据平台标准化的设计原则与标准，综合运用智能传感、网络通信、在线监测等先进技术。对分布式电源及储能装置接入时的保护原理和配置进行了研究与设计应用。采用了基于保护独立、信息共享的网络架构及信息处理方法，对一、二次设备的在线监测和状态检修等方面也实现了质的突破。
2 智能化变电站的一次设备
智能化变电站的一次设备主要包括：数字化互感器和智能化开关。
2.1 数字化互感器
电力互感器的发展经历了传统电磁式和电子式互感器两大阶段。传统电磁式互感器由于铁芯的原因，不可避免地存在磁饱和及铁磁谐振，难以大范围测量，互感器很难同时满足测量和继电保护的精度需要。电子式互感器分为有源与无源两类，其中全光纤电流互感器为无源型，以光纤作为传感介质，不存在磁饱和铁磁共振，同时具有动态范围大、频带宽、重量轻、体积小等优点。
数字互感器的敏感元件和传输元件都是光纤，安装维护起来相对于其它电子式互感器较为简单快捷。输入和输出为统一路径，提高了互感器的抗干扰能力，可靠性和安全性均显优势。以电流互感器为例，纯光纤式互感器主要由电气单元、三相敏感环和连接光缆组成。采用特有的闭环控制技术，精度和动态范围大高。数字互感器以其可靠、便捷的优势将在智能变电站建设中发挥独特的优势。
2.2 智能开关
智能化开关是指断路器在操作中所需的各种信息由装在断路器内的智能控制元件直接处理，使断路器能独立地执行其自身功能，而不依赖于站控层的控制系统。
智能化断路器与常规应用的断路器相比，根本区别在于其跳闸方式的不同。从以往电缆传输跳合闸电流变为通讯报文操作方式，从技术和观念上发生了巨大的变化。鉴于IEC61850标准的GOOSE等快速报文传递跳合闸命令的可靠性、实时性的功能需要时间来验证，断路器跳、合闸回路在智能化变电站的二次系统中是非常重要的，所以智能化断路器在研发和应中都应给予重视。
2.3 合并单元
合并单元作为数字化互感器、智能一次设备、智能二次保护、计量和测控设备的连接部分，主要功能为接收一次设备发出的信号，并对采样数据进行收集。根据二次设备的需求，输出相同或不同的数值以及开关信号，同时接收智能二次设备命令输出信号，传至智能一次设备。
3 智能化变电站的二次设备
伴随着光纤网络和通讯技术的飞速发展，及其在变电站自动化系统中的深入应用，加上自动化水平的提高和电力系统规模的扩大，以数字通讯手段作为传递电量信号，以光纤作为传输媒介取代传统金属电缆，构成以网络通信为特点的二次系统是智能变电站的发展使然。
智能化变电站系统的网络化二次设备架构采用三层网络结构：站控层、间隔层和过程层。站控层包括远动通信、机监控主机等。间隔层一般按断路器间隔划分，具有继电保护元件或测量控制单元。过程层主要功能划分为三类：实现运行设备状态检测；运行电气量检测；操作控制命令执行。
4 符合IEC61850标准的通信网络
实现数据、语音、视频图象三网合一的综合业务服务，需要无处不在的信息通信系统支持。IEC61850标准是迄今为止关于变电站自动化的规定最为完善的通讯标准，它吸收了面向对象建模、软件总线、网络、组件、分布式处理等领域的最新成果，形成了智能化变电站应用技术的重要支撑。实施IEC61850标准可以在规范、设计、制造、安装、运行维护等方面获得极大优势，大大降低作业成本。
5 110kV智能化變电站的特点
相对于220kV及以上电压等级的变电站，ll0kV变电站的特点独特，具有所处接线形式相对单一、网络结构相对简单、断路器，隔离刀闸三相联动、站点数量多、无人值守等特点，这些决定了智能化变电站更适用于110kV系统。
高压智能化设备的高可靠性和免维护性特点，尤其适用于无人值守变电站：其信息交换和一体化特点，又为110kV智能化变电站在空间设计和安装上提供了便利；状态告警提示和在线自我检测功能，为集中控制方式提供了方便；而可视化技术与手段的应用，可以在远方监视中看到设备的实际运行情况，避免了操作控制的盲目性和因告警而到现场勘查所需的大量成本。
统一建模与统一信息，为110kV变电站的设备厂家对设备的类型和统一管理提供了基础。交互理念和面向对象建模，为110kV智能站与传统站、集控站电力调度建立了互动通道，电力调度可避免因对l10kV站缺乏现场了解而导致的盲目调度，提高了可视性和控制力，并加强了对即时操作结果及保护动作情况等信息掌握。
三相联动断路器/隔离刀闸以及较简单的连接方式、与相邻变电站较少的信息通信、较少应用基于通道的保护，使110kV变电站比较于220kV级以上电压等级变电站而言，具有较少的站内信息和交互信息，然而较多的变电站数量和更高的事故发生的可能性，却导致在集控中心与调度中心会接收到更多的来自l10kV智能变电站信息。为尽可能减少中心服务器的运行压力。可采用在110kV内存中存储全部信息，仅上传重要报告，中心服务器可随时调用全部信息的方式来完成。
6 结束语
随着智能化变电站相关研究的进一步展开以及建设和运行标准的逐步建立，ll0kV及其他各电压等级的智能化变电站必将得到大量推广和应用，使电网运行更加节能和可控，从而加快建设坚强、统一的智能电网。
作者简介：南亚楠（1982-），男，汉族，天津人，工程师，主要研究方向：变电检修
关键词：智能化变电站，网络，稳定
0 引言
智能化变电站是数字化变电站的发展和升级，在数字化变电站的基础上，结合智能电网的需求，对站内自动化技术进行扩充以实现变电站的智能化功能。智能化变电站是建设坚强、统一的智能电网的重要基础和组成部分。电能经特高压输送到负荷区，经各电压级变电站的变压和传递，最终完成对用户的可靠供电。智能化变电站具备接受上级调度中心的信息传递、自动控制、智能调节和再线分析功能。
智能化变电站通过PMU技术（同步向量测量单元）对数据进行采集，实现智能变电站的自协调和区域控制保护，用以保障各级电网的安全、稳定、经济运行和各种高级应用；智能化变电站能够实现设备信息采集、运行维护以及与调度实现全面互动。
1 智能化变电站的发展现状
为推进国内智能化变电站的研究与建设，国家电网公司首批安排7个智能化变电站试点工程，电压等级上涵盖了110kV、220kV、500kV及750kV。上海首座智能变电站——1l0kV蒙自变电站于2009年底正式投入运行，标志着上海建成首座智能变电站。蒙自地下变电站与国家电网公司企业馆一体化建设，全站采用低碳、可靠、环保的智能设备，并实现全部国产化生产，采用了网络通讯技术和新型自动化控制系统，达到全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化、功能应用互动化的水平。作为首座具有集成、环保、节能技术的智能变电站，该站具有较强的环境适应性和低噪声、低损耗、绝缘性能好、不燃、无毒、不爆等显著优点。于此同时，对主变余热利用和冰蓄冷技术的采用，有效降低了二氧化碳排放量和功率损耗量，可节能30%～50%。
2011年9月，作为中新生态城智能电网示范工程的重要组成部分，110千伏和畅路智能变电站投入运行。该站在建设过程中坚持一次设备智能化、二次设备网络化、数据平台标准化的设计原则与标准，综合运用智能传感、网络通信、在线监测等先进技术。对分布式电源及储能装置接入时的保护原理和配置进行了研究与设计应用。采用了基于保护独立、信息共享的网络架构及信息处理方法，对一、二次设备的在线监测和状态检修等方面也实现了质的突破。
2 智能化变电站的一次设备
智能化变电站的一次设备主要包括：数字化互感器和智能化开关。
2.1 数字化互感器
电力互感器的发展经历了传统电磁式和电子式互感器两大阶段。传统电磁式互感器由于铁芯的原因，不可避免地存在磁饱和及铁磁谐振，难以大范围测量，互感器很难同时满足测量和继电保护的精度需要。电子式互感器分为有源与无源两类，其中全光纤电流互感器为无源型，以光纤作为传感介质，不存在磁饱和铁磁共振，同时具有动态范围大、频带宽、重量轻、体积小等优点。
数字互感器的敏感元件和传输元件都是光纤，安装维护起来相对于其它电子式互感器较为简单快捷。输入和输出为统一路径，提高了互感器的抗干扰能力，可靠性和安全性均显优势。以电流互感器为例，纯光纤式互感器主要由电气单元、三相敏感环和连接光缆组成。采用特有的闭环控制技术，精度和动态范围大高。数字互感器以其可靠、便捷的优势将在智能变电站建设中发挥独特的优势。
2.2 智能开关
智能化开关是指断路器在操作中所需的各种信息由装在断路器内的智能控制元件直接处理，使断路器能独立地执行其自身功能，而不依赖于站控层的控制系统。
智能化断路器与常规应用的断路器相比，根本区别在于其跳闸方式的不同。从以往电缆传输跳合闸电流变为通讯报文操作方式，从技术和观念上发生了巨大的变化。鉴于IEC61850标准的GOOSE等快速报文传递跳合闸命令的可靠性、实时性的功能需要时间来验证，断路器跳、合闸回路在智能化变电站的二次系统中是非常重要的，所以智能化断路器在研发和应中都应给予重视。
2.3 合并单元
合并单元作为数字化互感器、智能一次设备、智能二次保护、计量和测控设备的连接部分，主要功能为接收一次设备发出的信号，并对采样数据进行收集。根据二次设备的需求，输出相同或不同的数值以及开关信号，同时接收智能二次设备命令输出信号，传至智能一次设备。
3 智能化变电站的二次设备
伴随着光纤网络和通讯技术的飞速发展，及其在变电站自动化系统中的深入应用，加上自动化水平的提高和电力系统规模的扩大，以数字通讯手段作为传递电量信号，以光纤作为传输媒介取代传统金属电缆，构成以网络通信为特点的二次系统是智能变电站的发展使然。
智能化变电站系统的网络化二次设备架构采用三层网络结构：站控层、间隔层和过程层。站控层包括远动通信、机监控主机等。间隔层一般按断路器间隔划分，具有继电保护元件或测量控制单元。过程层主要功能划分为三类：实现运行设备状态检测；运行电气量检测；操作控制命令执行。
4 符合IEC61850标准的通信网络
实现数据、语音、视频图象三网合一的综合业务服务，需要无处不在的信息通信系统支持。IEC61850标准是迄今为止关于变电站自动化的规定最为完善的通讯标准，它吸收了面向对象建模、软件总线、网络、组件、分布式处理等领域的最新成果，形成了智能化变电站应用技术的重要支撑。实施IEC61850标准可以在规范、设计、制造、安装、运行维护等方面获得极大优势，大大降低作业成本。
5 110kV智能化變电站的特点
相对于220kV及以上电压等级的变电站，ll0kV变电站的特点独特，具有所处接线形式相对单一、网络结构相对简单、断路器，隔离刀闸三相联动、站点数量多、无人值守等特点，这些决定了智能化变电站更适用于110kV系统。
高压智能化设备的高可靠性和免维护性特点，尤其适用于无人值守变电站：其信息交换和一体化特点，又为110kV智能化变电站在空间设计和安装上提供了便利；状态告警提示和在线自我检测功能，为集中控制方式提供了方便；而可视化技术与手段的应用，可以在远方监视中看到设备的实际运行情况，避免了操作控制的盲目性和因告警而到现场勘查所需的大量成本。
统一建模与统一信息，为110kV变电站的设备厂家对设备的类型和统一管理提供了基础。交互理念和面向对象建模，为110kV智能站与传统站、集控站电力调度建立了互动通道，电力调度可避免因对l10kV站缺乏现场了解而导致的盲目调度，提高了可视性和控制力，并加强了对即时操作结果及保护动作情况等信息掌握。
三相联动断路器/隔离刀闸以及较简单的连接方式、与相邻变电站较少的信息通信、较少应用基于通道的保护，使110kV变电站比较于220kV级以上电压等级变电站而言，具有较少的站内信息和交互信息，然而较多的变电站数量和更高的事故发生的可能性，却导致在集控中心与调度中心会接收到更多的来自l10kV智能变电站信息。为尽可能减少中心服务器的运行压力。可采用在110kV内存中存储全部信息，仅上传重要报告，中心服务器可随时调用全部信息的方式来完成。
6 结束语
随着智能化变电站相关研究的进一步展开以及建设和运行标准的逐步建立，ll0kV及其他各电压等级的智能化变电站必将得到大量推广和应用，使电网运行更加节能和可控，从而加快建设坚强、统一的智能电网。
作者简介：南亚楠（1982-），男，汉族，天津人，工程师，主要研究方向：变电检修