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【摘 要】 随着智能化开关、光电式电流电压互感器、一次运行设备在线状态检测、变电站运行操作培训仿真、液晶显示、远程监控等技术日趋成熟，以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用，“三化”改造和无人值班变电站的进一步发展，要求变电站智能化系统运行高效、实时、可靠，从而提高电网安全稳定运行水平。变电站未来运行趋势将向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化方向发展。
【关键词】 变电站智能化；变电运行；应用；发展趋势
智能变电站是采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。
1.变电站智能化在变电运行中的应用
1.1变电站智能化一次设备改造
1.1.1变压器
变压器通过加装状态量传感器和智能组件实现智能化，可以实现常规保护、控制、测量功能，实现变压器状态监测量的采集与处理，并在此基础上实现对变压器本体及其附属设备的智能控制。此外，变压器智能组件的就地化安装简化了二次回路设计。
变压器智能组件具有功能集成和就地安装两大特点，变压器运行工况信息采用DL/T860标准接入信息一体化平台，实现了变压器智能控制和状态可视化展示。根据运行状态信息实现变压器的智能负荷调节和冷却器调节。
1.1.2开关设备
开关设备的智能化通过加装本体状态量传感器和智能组件实现。通过开关设备的智能化不仅实现了对变电站系统运行的监测和控制，还实现了对开关设备自身状态信息的妥集与处理。在智能控制方面多个试点站实现了开关设备的“一键式顺序控制”功能。开关设备的智能组件也实现了就地化安装，减少了变电站的占地面积。开关设备状态传感器监测的内容主要有：SF6微水、压力（密度）、GIS局放以及断路器特性；监测的对象覆盖了220kVGIS、llOkVPASS等开关设备。
智能组件应用体现了功能集成和就地安装的技术趋势。控制、测量和状态监测智能组件将监控信息以DL/T860标准接入信息一体化平台，进行状态分析结果的可视化展示与信息上传，初步实现了开关设备测量数字化、控制网络化、状态可视化、功能一体化和信息互动化。河南金谷园llOkV线路间隔釆用一体化设计的集成式智能组件柜，集成保护、控制、测量、合并单元及智能终端等二次功能及开关组合电器在线监测功能。
1.1.3避雷器
避雷器运行状况的好坏直接影响到电力系统的安全运行，为此大部分试点站都应用了llOkV及以上电压等级避雷器的状态监测。在监测内容方面主要包括全电流、阻性电流和动作次数；在远程监测和数据共享方面使用了无线传输技术通过试点站的应用实践，避雷器运行的可靠性、安全性及智能化水平有了较大的提升。
1.2二次系统智能化
变电站二次系统智能化是智能变电站的关键，智能变电站采用开放分层分布结构，将变电站分为变电站层、间隔层、过程层三层结构。其中变电站层由主机、操作员工作站、工程师工作站、交换机网络工程师站、保护信息子站、调度远动通信装置、电源、网络分析仪、网络打印机等设备组成；间隔层设备将通过新增的数字式继电保护和测控装置重新构建，利用网络同步采样采集常规电压互感器、电流互感器二次信号，通过处理为数字信号，在间隔层的网络中传输，同时变电站设备，间隔层装置之间、间隔层与过程层设备之间釆用GOOSE报文形式进行数据交换；程层的实现依赖于新增与一次设备现场的智能单元，该智能单元能实现幵关、间刀等设备的实时模拟量测量、设备状态信号釆集、远程控制、操作执行等功能。过程层通信网络主要用于传输模拟量采样值及开关量GOOSE报文。
1.2.1通信网络
智能化变電站的通信网络的基本要求是可靠性实时性和安全性。为了保证通信网络的可靠性，变电站内通信网络将选择网络拓扑结构和采用冗余技术来保证。构建变电站通信网络方式如下：变电站层与过程层分别组网，相互独立，采用光纤作为传输媒介；变电站层网络连接所有变电站及间隔层智能化设备；过程层网络构建兼顾面向设备间隔和功能两个方面，按电压等级分别组网，每个子网接入相应电压等级的间隔层和过程层设备；根据保护双重化配置要求，采用冗余设计，过程层网络对应保护双重化配置双网络，防止网络故障导致设备的无保护运行；每间隔配一交换机，将交换机故障影响缩小到最小范围；为避免数据冲突，将需要大量交换数据的设备分布在同一个网段上，减少不同网段之间数据流量。
1.2.2过程层
过程层智能化是利用成熟的二次技术，通过采用智能单元，将电流互感器、电压互感器中二次回路中的模拟量釆样为数字量，简化二次回路，节省电缆。
1.2.2.1互感器智能化
采用就地安装智能单元实现电流电压的就地测量及模拟量转数字量的转换；采用双A/D采样。
1.2.2.2断路器智能化
就地安装的智能单元实现断路器就地控制及断路器运行状态信息，健康信息采集，同时实现隔离幵关就地控制及开关运行状态的就地采集。
1.2.2.3变压器智能化
变压器智能组件技术方案主要实现测量、控制和监测3大功能，本着功能集成、结构一体化的设计思想，将主变的测量ffiD、冷却系统控制IED、OLTC控制IED以及非电量保护IED集成设计。
1.2.2.4避雷器智能化
在监测内容方面主要包括全电流、阻性电流和动作次数；在远程监测和数据共享方面使用了无线传输技术通过试点站的应用实践，避雷器运行的可靠性、安全性及智能化水平有了较大的提升。
1.2.3间隔层 间隔层主要包括数字式继电保护与测控装置，继电保护和测控装置跟据变电站保护配置规范按要求进行配备，对于主变、线路、母线断路器的保护和测控装置应按照《Q/GDW-11-152-2009IEC61850工程应用模型》为参考进行设计，采用GOOSE报文进行分合闹操作控制，间隔层设备同时与过程层通信网和变电站层通信网相连，要求从互感器、智能单元、保护装置、断路器、跳闹线圈完全双重化。
1.2.4继电保护相应改进
继电保护输入输出由二次回路变成了网络连接，继电保护需要进行相应改进：根据过程层网络相应的电流、电压值，断路器、隔离开关的状态以及保护之间的闭锁和启动信号可以自动进行故障判断；通过过程层网络传输调合闹控制信号及保护之间闭锁、启动信号；改变继电保护压板，将硬压板改为网络置位的软压板；数字式保护需增加常规继电保护配合的传统二次接口，以应对改造过程中，新旧保护同时运行过渡方案；采用数字式录波器，直接从过程层网络录取模拟量和信号量；支持网络时钟同步；支持通过网络上装、査阅、下载或修改继电保护定值。
1.3变电站一体化信息平台智能化
新型信息一体化平台CSGC-3000/SA系统，该系统将统一接入变电站测控、保护、故障录波、一体化电源、ERTU电能平衡、状态监测、智能辅助系统等高级应用功能，对接入数据实现的统一存储，具备基于统一断面的全景数据的状态估计及数据辨识与处理功能，建立统一的变电站全景数据平台。平台数据库提供高效的数据检索接口以及规范化的通用数据接口，为各种智能应用提供统一高效的信息访问接口。
2.变电站智能化在我国的发展趋势
目前，我国正全面推广智能变电站的建设，常规变电站也处于智能化改造中.智能化对变电站的信息应用提出了更高要求。近年来，随着电子式电流、电压互感器，智能型断路器等数字化开关设备的逐步实用化，过程层和间隔层之间大量的电缆连接将被串行光纤通信代替，智能化变电站将成为主流，二次运行设备在线状态检测及自诊断、变电站运行操作培训仿真等技术日趋成熟，一些传感器和控制器基于新的物理测量原理为一次设备增添了新的功能，提高了测量精度，降低了電流电压动态测量范围的误差。这些新技术的广泛应用，必将对己有的变电站智能化技术产生深刻的影响，全数字化的变电站智能化系统将出现。
3.结语
总的来说，随着智能电网的建设的深入，以及相关技术支持体系的发展，未来对电网运行管理模式的研究将更加注重调度和变电设备运行集控功能的集约融合、统一管理，构建适应智能电网发展，符合经济！环境！社会要求的安全、稳定、高效的新电网运行管理模式是未来发展的必然趋势。
参考文献：
[1]庞红梅，李淮海等.数字变电站发展趋势[J].安徽电气工程职业技术学院学报，2009，4（14）
[2]孟凡超，高志强，王春璞，智能电网关键技术及其与传统电网的比较[J].河北电力技术.2009，28（11）
[3]张沛超，高翔.数字化变电站系统结构[J].电网技术，2006，30（24）
[4]曾庆禹.变电站自动化技术的未来发展[J].电力系统自动化，2000
【关键词】 变电站智能化；变电运行；应用；发展趋势
智能变电站是采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。
1.变电站智能化在变电运行中的应用
1.1变电站智能化一次设备改造
1.1.1变压器
变压器通过加装状态量传感器和智能组件实现智能化，可以实现常规保护、控制、测量功能，实现变压器状态监测量的采集与处理，并在此基础上实现对变压器本体及其附属设备的智能控制。此外，变压器智能组件的就地化安装简化了二次回路设计。
变压器智能组件具有功能集成和就地安装两大特点，变压器运行工况信息采用DL/T860标准接入信息一体化平台，实现了变压器智能控制和状态可视化展示。根据运行状态信息实现变压器的智能负荷调节和冷却器调节。
1.1.2开关设备
开关设备的智能化通过加装本体状态量传感器和智能组件实现。通过开关设备的智能化不仅实现了对变电站系统运行的监测和控制，还实现了对开关设备自身状态信息的妥集与处理。在智能控制方面多个试点站实现了开关设备的“一键式顺序控制”功能。开关设备的智能组件也实现了就地化安装，减少了变电站的占地面积。开关设备状态传感器监测的内容主要有：SF6微水、压力（密度）、GIS局放以及断路器特性；监测的对象覆盖了220kVGIS、llOkVPASS等开关设备。
智能组件应用体现了功能集成和就地安装的技术趋势。控制、测量和状态监测智能组件将监控信息以DL/T860标准接入信息一体化平台，进行状态分析结果的可视化展示与信息上传，初步实现了开关设备测量数字化、控制网络化、状态可视化、功能一体化和信息互动化。河南金谷园llOkV线路间隔釆用一体化设计的集成式智能组件柜，集成保护、控制、测量、合并单元及智能终端等二次功能及开关组合电器在线监测功能。
1.1.3避雷器
避雷器运行状况的好坏直接影响到电力系统的安全运行，为此大部分试点站都应用了llOkV及以上电压等级避雷器的状态监测。在监测内容方面主要包括全电流、阻性电流和动作次数；在远程监测和数据共享方面使用了无线传输技术通过试点站的应用实践，避雷器运行的可靠性、安全性及智能化水平有了较大的提升。
1.2二次系统智能化
变电站二次系统智能化是智能变电站的关键，智能变电站采用开放分层分布结构，将变电站分为变电站层、间隔层、过程层三层结构。其中变电站层由主机、操作员工作站、工程师工作站、交换机网络工程师站、保护信息子站、调度远动通信装置、电源、网络分析仪、网络打印机等设备组成；间隔层设备将通过新增的数字式继电保护和测控装置重新构建，利用网络同步采样采集常规电压互感器、电流互感器二次信号，通过处理为数字信号，在间隔层的网络中传输，同时变电站设备，间隔层装置之间、间隔层与过程层设备之间釆用GOOSE报文形式进行数据交换；程层的实现依赖于新增与一次设备现场的智能单元，该智能单元能实现幵关、间刀等设备的实时模拟量测量、设备状态信号釆集、远程控制、操作执行等功能。过程层通信网络主要用于传输模拟量采样值及开关量GOOSE报文。
1.2.1通信网络
智能化变電站的通信网络的基本要求是可靠性实时性和安全性。为了保证通信网络的可靠性，变电站内通信网络将选择网络拓扑结构和采用冗余技术来保证。构建变电站通信网络方式如下：变电站层与过程层分别组网，相互独立，采用光纤作为传输媒介；变电站层网络连接所有变电站及间隔层智能化设备；过程层网络构建兼顾面向设备间隔和功能两个方面，按电压等级分别组网，每个子网接入相应电压等级的间隔层和过程层设备；根据保护双重化配置要求，采用冗余设计，过程层网络对应保护双重化配置双网络，防止网络故障导致设备的无保护运行；每间隔配一交换机，将交换机故障影响缩小到最小范围；为避免数据冲突，将需要大量交换数据的设备分布在同一个网段上，减少不同网段之间数据流量。
1.2.2过程层
过程层智能化是利用成熟的二次技术，通过采用智能单元，将电流互感器、电压互感器中二次回路中的模拟量釆样为数字量，简化二次回路，节省电缆。
1.2.2.1互感器智能化
采用就地安装智能单元实现电流电压的就地测量及模拟量转数字量的转换；采用双A/D采样。
1.2.2.2断路器智能化
就地安装的智能单元实现断路器就地控制及断路器运行状态信息，健康信息采集，同时实现隔离幵关就地控制及开关运行状态的就地采集。
1.2.2.3变压器智能化
变压器智能组件技术方案主要实现测量、控制和监测3大功能，本着功能集成、结构一体化的设计思想，将主变的测量ffiD、冷却系统控制IED、OLTC控制IED以及非电量保护IED集成设计。
1.2.2.4避雷器智能化
在监测内容方面主要包括全电流、阻性电流和动作次数；在远程监测和数据共享方面使用了无线传输技术通过试点站的应用实践，避雷器运行的可靠性、安全性及智能化水平有了较大的提升。
1.2.3间隔层 间隔层主要包括数字式继电保护与测控装置，继电保护和测控装置跟据变电站保护配置规范按要求进行配备，对于主变、线路、母线断路器的保护和测控装置应按照《Q/GDW-11-152-2009IEC61850工程应用模型》为参考进行设计，采用GOOSE报文进行分合闹操作控制，间隔层设备同时与过程层通信网和变电站层通信网相连，要求从互感器、智能单元、保护装置、断路器、跳闹线圈完全双重化。
1.2.4继电保护相应改进
继电保护输入输出由二次回路变成了网络连接，继电保护需要进行相应改进：根据过程层网络相应的电流、电压值，断路器、隔离开关的状态以及保护之间的闭锁和启动信号可以自动进行故障判断；通过过程层网络传输调合闹控制信号及保护之间闭锁、启动信号；改变继电保护压板，将硬压板改为网络置位的软压板；数字式保护需增加常规继电保护配合的传统二次接口，以应对改造过程中，新旧保护同时运行过渡方案；采用数字式录波器，直接从过程层网络录取模拟量和信号量；支持网络时钟同步；支持通过网络上装、査阅、下载或修改继电保护定值。
1.3变电站一体化信息平台智能化
新型信息一体化平台CSGC-3000/SA系统，该系统将统一接入变电站测控、保护、故障录波、一体化电源、ERTU电能平衡、状态监测、智能辅助系统等高级应用功能，对接入数据实现的统一存储，具备基于统一断面的全景数据的状态估计及数据辨识与处理功能，建立统一的变电站全景数据平台。平台数据库提供高效的数据检索接口以及规范化的通用数据接口，为各种智能应用提供统一高效的信息访问接口。
2.变电站智能化在我国的发展趋势
目前，我国正全面推广智能变电站的建设，常规变电站也处于智能化改造中.智能化对变电站的信息应用提出了更高要求。近年来，随着电子式电流、电压互感器，智能型断路器等数字化开关设备的逐步实用化，过程层和间隔层之间大量的电缆连接将被串行光纤通信代替，智能化变电站将成为主流，二次运行设备在线状态检测及自诊断、变电站运行操作培训仿真等技术日趋成熟，一些传感器和控制器基于新的物理测量原理为一次设备增添了新的功能，提高了测量精度，降低了電流电压动态测量范围的误差。这些新技术的广泛应用，必将对己有的变电站智能化技术产生深刻的影响，全数字化的变电站智能化系统将出现。
3.结语
总的来说，随着智能电网的建设的深入，以及相关技术支持体系的发展，未来对电网运行管理模式的研究将更加注重调度和变电设备运行集控功能的集约融合、统一管理，构建适应智能电网发展，符合经济！环境！社会要求的安全、稳定、高效的新电网运行管理模式是未来发展的必然趋势。
参考文献：
[1]庞红梅，李淮海等.数字变电站发展趋势[J].安徽电气工程职业技术学院学报，2009，4（14）
[2]孟凡超，高志强，王春璞，智能电网关键技术及其与传统电网的比较[J].河北电力技术.2009，28（11）
[3]张沛超，高翔.数字化变电站系统结构[J].电网技术，2006，30（24）
[4]曾庆禹.变电站自动化技术的未来发展[J].电力系统自动化，2000