摘要：智能化變電站可認為是采用先進、可靠、集成、低碳、環保的智能設備，以全站信息數字化、通信平臺網絡化、信息共享標準化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監測等基本功能，并可根據需要支持電網實時自動控制、智能調節、在線分析決策、協同互動等高級功能的變電站。

一、概述

近年來，智能電網的發展逐漸成為我電力系統行業發展的帶頭龍。為促進電網的發展，我國家電網提出以下發展戰略：一個目標，以特高壓電網為骨干網架、各級電網協調發展的堅強智能電網;兩條主線，技術上實現信息化、自動化、互動化管理上實現集團化、集約化、精益化、標準化;三個階段，2009-2010年： 規劃試點階段，2011-2015年： 全面建設階段，2016-2020年： 引領提升階段;四個體系，電網基礎體系 技術支撐體系，智能應用體系 標準規范體系;五個內涵，堅強可靠、經濟高效、清潔環保、透明開放、友好互動;六個環節，發電輸電 變電 配電 用電 調度。

智能電網正是今年來發展下的必然產物，智能電網的建設思路：“三統一”原則，統一規劃、統一標準、統一建設。工作方針：統籌規劃、統一標準、試點先行、整體推進。

二、建設原則

2.1充分體現數字化設計理念

2.11一次設備智能化和二次設備網絡化。

2.12使變電站的整體設計、建設、運行成本降低 。

2.2一次設備智能化主要體現在電子式互感器和智能斷路器的應用

2.21有效地減少變電站占地面積和電磁式CT飽和問題。

2.22應用合并器解決數據采集設備重復投資問題。

2.23利用網絡替代二次電纜，有效解決二次電纜交直流串擾問題，并簡化了施工。

2.24敞開式斷路器：滅弧能量I2t監測、隔離刀閘測溫、在線五防聯鎖

2.25主變狀態監測

2.3二次設備網絡化主要體現在系統結構的三層兩網

2.31站控層、間隔層、過程層

2.32站控層和間隔層以基于IEC61850標準的互聯互操作為重心，實現數據共享。

2.33過程層以可靠性和穩定性為首要設計原則。

2.4高級應用：集約化、網絡化、智能化的自動化功能

2.41保護測控集成優化

2.42在線式一體化五防

2.43程序化控制與系統聯鎖

2.44設備狀態監測及檢修

2.45事故異常專家分析系統

2.46智能檢測及控制(物聯網)

2.47無人巡視支撐平臺

三、智能變電站技術原則

3.1智能變電站智能設備

3.11具有信息數字化、功能集成化、結構緊湊化、狀態可視化等主要技術特征

3.12符合易擴展、易升級、易改造、易維護的工業化應用要求

3.2智能變電站的設計及建設

3.21應按照DL/T 1092三道防線要求

3.22滿足 DL/T 755三級安全穩定標準

3.23滿足GB/T 14285繼電保護選擇性速動性、靈敏性、可靠性的要求。

3.3智能變電站的測量、控制、保護等裝置應滿足GB/T 14285、DL/T 769、DL/T 478、GB/T 13729的相關要求，后臺監控功能應參考DL/T 5149的相關要求。

3.4智能變電站的通信網絡與系統應符合DL/T 860標準。

四、智能變電站在當今電網生存的優勢

智能變電站是智能電網的重要內容，變電領域的發展重點是智能變電站，智能變電站對智能電網的建設將起到先驅作用。

智能變電站的主要優勢：

• 光纖代替電纜，設計安裝調試都變得簡單

• 模擬量輸入回路和開關量輸入輸出回路都被通信網絡所取代，二次設備硬件系統大為簡化

• 統一的信息模型，避免了規約轉換，信息可以充分共享

• 可觀測性和可控性增強，產生新型應用：如狀態監測、站域保護控制

主要體現在以下幾個方面：引進了電子式互感器、合并單元智能終端、交換機等新裝置;采用了IEC 61850標準、IEEE 1588新標;其中繼電保護系統、通信網絡結新體系結;同時研發了一些新功能。

而智能變電站本質優點主要體現在：過程設備數字化，主要為電子式互感器/合并單、智能終;信息傳輸的網絡化，主要為IEC 61850標及網絡通信技術。

五、電子式互感器/合并單元，智能終端

5.1電子式互感器/合并單元：

5.1.1傳統電磁式互感器的缺點：絕緣問題：絕緣困難，含油有爆炸危險，造價高;測量準確問題：含鐵芯，具有非線性特性，存在飽和問題，不能反映系統故障時非周期性分量;頻帶響應特性較差，頻帶窄;信號輸出問題：模擬電信號(1A/5A，100V/57.7V);運行安全問題：電壓互感器不能短路，電流互感器不能開路，電壓互感器存在鐵磁諧振問題。

5.1.2電子式互感器/合并單元主要技術參數

•傳感原理的變化：變壓器原理 VS 光學原理等

•有源：強電/弱電變換，高壓側需要電源

•無源：電/光變換，高壓側無需電源

•電子式互感器的配置：線路EVT可按三相配置

•合并單元的作用：采集、同步、共享

•合并單元的配置：基本按照互感器組配置

5.2智能終端

5.2.1智能終端的主要功能：一次設備的數字接口：

1)接收保護動作信息/分合閘信號/控制信接收各種對一次設備的操作命令。

2)上傳開關刀閘位置信號

5.2.2智能終端應具備的附加功能

• 智能控制功能

– 系統故障時快速開斷，其它情況低速開斷，提高壽命

– 選相分閘：各相在各自的電流過零點依次分閘，提高開斷能力

– 集成檢同期和自動重合閘功能(試探—à自適應)

• 狀態監視與狀態檢修

– 跳閘回路的完好性，彈簧儲能，氣體壓力，線圈監視等

– 狀態評估/故障預報/檢修計劃

六、IEC 61850標準

6.1 IEC 61850標準

IEC61850是國際電工委員會(IEC)TC57工作組制定的《變電站通信網絡和系統》系列標準，是基于網絡通信平臺的變電站自動化系統唯一的國際標準。IEC61850規范了數據的命名、數據定義、設備行為、設備的自描述特征和通用配置語言，使不同智能電氣設備間的信息共享和互操作成為可能。不僅規范保護測控裝置的模型和通信接口，而且還定義了電子式CT、PT、智能化開關等一次設備的模型和通信接口。

IEC61850不僅僅是一個單純的通信規約，而且是數字化變電站自動化系統的標準，指導了變電站自動化的設計、開發、工程、維護等各個領域。IEC61850是國際電工委員會(IEC)TC57工作組制定的《變電站通信網絡和系統》系列標準，是基于網絡通信平臺的變電站自動化系統唯一的國際標準。IEC61850規范了數據的命名、數據定義、設備行為、設備的自描述特征和通用配置語言，使不同智能電氣設備間的信息共享和互操作成為可能。不僅規范保護測控裝置的模型和通信接口，而且還定義了電子式CT、PT、智能化開關等一次設備的模型和通信接口。

IEC61850不僅僅是一個單純的通信規約，而且是數字化變電站自動化系統的標準，指導了變電站自動化的設計、開發、工程、維護等各個領域。所謂互操作性,即同一廠家或不同廠家的多個IED要具有交換信息并使用這些信息進行協同操作的能力。互操作性具體是指能夠工作在同一個網絡上或者通信通路上共享信息和命令的能力,這里還有智能電子裝置(IEDS)的互換性,由一個制造廠的裝置可以用另一個制造廠的裝置所代替而不用造成改變系統中其他元件。IEC61850標準:通過對變電站自動化系統中的對象統一建模，采用面向對象技術和獨立于網絡結構的抽象通信服務接口，增強了設備之間的互操作性，可以在不同廠家的設備之間實現無縫連接，實現完全互操作。

特點：信息分層(站控層、間隔層、過程層;面向對象建模和信息自我描述，適應開放互操作性要求;采用抽象通信服務接口，適應通信網絡技術迅猛發展;傳輸采樣測量值;快速傳輸變化值(GOOSE)。

七、總結

智能化變電站作為變電站的發展方向，主要解決現有變電站可能存在的以下問題：傳統互感器的絕緣、飽和、諧振等;長距離電纜、屏間電纜;通信標準等。

智能化變電站與傳統變電站相比，主要需對過程層和間隔層設備進行升級，將一次系統的模擬量和開關量就地數字化，用光纖代替現有的電纜連接，實現過程層設備與間隔層設備之間的通信。

數字化建設的優點：

1、IEC61850的應用帶來變電站物理結構和調試的變化和優點：

數據的共享通過網絡交換完成，解決了傳統變電站智能裝置間難以實現的信息共享和互操作性; IEC61850標準采用了最新的網絡通信技術，借助于高帶寬、高效率的網絡通信平臺，改變了過去按點孤立傳送信息的模式，使信息按對象整體傳送，不僅使通信更有效率，也使信息更加全面，為變電站實現網絡化、信息化奠定了基礎。同時網絡化的通信平臺簡化了二次回路的設計，減少了二次電纜的使用，使變電站的建設更經濟，更環保。

IEC61850解決了過去變電站內、變電站與遠方調度中心間存在