智能变电站是能源互联网和智能电网重要的节点,保障站内一次设备的长期安全可靠运行,从定期检修转换为状态检修,是变电站智能化发展的必然趋势。对变电站内变压器、断路器、GIS等主要电气设备进行在线监测,根据IEC61850系列标准建立在线监测信息模型,设计完整在线监测系统体系结构,是实现状态检修的前提和基础,也是变电站数字化、信息化和智能化的要求和保证。综合考虑到一次设备的在线监测的需要、监测数据统一管理和快速处理的要求,并依据IEC61850标准分层结构和信息模型,设计了一套面向智能变电站主要一次设备的分层分布式在线监测系统。本文首先分析了变压器、断路器和GIS的主要故障特征信号并研究了其在线监测的方法。接着,分析了IEC61850标准的通信网络构架和信息模型结构,同时结合在线监测的具体流程,设计了由一次设备和多路传感器、现场在线监测装置、后台服务器三层组成的多层分布式在线监测系统,分别对应智能变电站中的过程层、间隔层以及变电站层,并且以断路器为例建立了在线监测信息模型。本文还对系统中的现场在线监测装置进行设计,其作为间隔层的智能电子设备,负责收集来自传感器的各路信号,对信号进行预处理和现场的显示,同时将数据上传服务器,其采用结构一体化和功能模块化的设计,具有丰富的信号接口,并通过以太网实现高速通信。最后,本文分析了在线监测数据的主要特点,借鉴大数据的处理流程,变电站后台服务器选取了基于Hadoop平台的软件构架为以后监测数据的分布式存储和价值挖掘提供支持。在线监测系统中的在线监测装置通过了严格的型式试验并挂网运行成功,稳定性和可靠性得到了验证,本系统具有数据采集、现场数据显示、后台数据统一管理等功能,能够满足在线监测数据实时采集、不同设备间相互通信等要求,并为后期故障数据快速诊断和状态检修辅助决策等智能变电站高级需求做好了准备。