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【摘 要】智能变电站是智能电网基础之一，也是今后变电站的发展趋势。以智能变电站的定义、功能、系统结构及关键设备四个方面，对智能变电站的论述进行了较为简单的阐述。
【关键词】定义；功能；结构；智能化
2009年5月，国家电网公司根据电网的实际进展，出台了一个建设“智能电网”的进展战略。智能电网的网络主题框架为现代高压电力网，以各级中、低压电网为基础，利用现代通信和信息平台作为技术支撑，支持信息技术，自动化技术，互动功能，包括电力的发、输、变、配和系统调度各个环节，包含了所以电压等级，最终实现“电力流、信息流、商务流”高度集成的现代化网络。智能变电站是智能电网的物理基础，将贯穿整个智能电网建设的全过程。
一、智能变电站的定义
根据国家电网公司《智能变电站技术导则》，智能化变电站是采用先进的传感器、信息、通信、控制、智能等技术，以一次设备参量数字化和标准化、规范化信息平台为基础，实现变电站实时全景监测、自动运行控制、与站外系统协同互动等功能，达到提高变电可靠性、优化资产利用率、减少人工干预、支撑电网安全运行，可再生能源“即插即退”等目标的变电站。其内涵为可靠、经济、兼容、自主、互动、协同，并具有一次设备智能化、信息交换标准化、系统高度集成化、运行控制自动化、保护控制协同化、分析决策在线化等技术特征。简单来说就是一次设备智能化，二次设备网络化。
二、智能变电站的功能
智能化变电站应当具有以下功能特征：
1、紧密联结全网。从智能化变电站在智能电网体系结构中的位置和作用看，智能化变电站的建设，要有利于加强全网范围各个环节间联系的紧密性，有利于体现智能电网的统一性，有利于互联电网对运行事故进行预防和紧急控制，实现在不同层次上的统一协调控制，成为形成统一坚强智能电网的关节和纽带。
2、支撑智能电网。从智能化变电站的自动化、智能化技术上看，智能化变电站的设计和运行水平，应与智能电网保持一致，满足智能电网安全、可靠、经济、高效、清洁、环保、透明、开放等运行性能的要求。
3、智能化变电站允许分布式电源的接入。在未来的智能电网中，一个重要的特征是大量的风能、太阳能等间歇性分布式电源的接入。
4、远程可视化。智能化变电站的状态监测与操作运行均可利用多媒体技术实现远程可视化与自动化，以实现变电站真正的无人值班，并提高变电站的安全运行水平。
5、程序化操作。智能变电站应具备程序化操作的功能，通过预先定义好的操作序列，每个操作序列对应一个状态到另一个状态的切换，并包含先后操作顺序的操作步骤，每个步骤包括操作前判断逻辑、操作内容、操作后确认条件。
6、智能变电站所选用的设备应尽可能的满足“容易集成、容易扩展、容易升级、容易改造、容易维护”的工业化运用要求。建造新的智能化变电站时，所有集成化装备的一、二次功能，在出厂前完成模块化调试，运抵安装现场后只需进行联网、接线，无需大规模现场调试。一二次设备集成后标准化设计，模块化安装，对变电站的建造和设备的安装环节而言是根本性的变革。
三、智能变电站的结构
智能变电站设备分为过程层、间隔层、站控层。
（1）过程层：智能化一次设备采用光电技术。一次设备的智能化为间隔层和设备层之间的数字通信提供基础。
（2）间隔层：间隔层主要包括监控装置以及继电保护设备等，其功能是利用本间隔数据对一次设备进行制约、操作闭锁和继电保护。采用GIS制约柜，将保护、测控装置整合一体化，通过光纤，用以太网通信方式，节省了以往一、二次设备之间通信所要铺设的大量电缆。
（3）站控层：包括站级计算机、维修站、操作站、人机设备、服务器或路由器等。其主要任务是通过2级高速网络汇总全站的实时数据信息，不断刷新实时数据库，按时登录历史数据库；按既定规约将有关数据信息送向调度或控制中心；接收调度域控制中心有关控制命令并转间隔层、过程层执行；具有在线可编程的全站操作闭锁控制功能；具有（或备有）站内当地监控，人机联系功能；具有对间隔层、过程层诸设备的在线维护、在线组态、在线修改参数的功能；具有变电站故障自动分析功能。
四、变电站设备的智能化
变电站设备主要包括变压器、断路器、互感器、母线等一次设备和变电站自动化系统、辅助系统、智能组件等二次设备。
一次设备智能化是智能变电站的重要标志之一。采用标准的信息借口，实现融状态监测、测控保护、信息通信等技术于一体的智能化一次设备，可满足整个智能电网电力流、信息流、业务流一体化的需求。智能化一次设备通过先进的状态监测手段和可靠的自评价体系，可以科学地判断一次设备的运行状态，识别故障的早期征兆，并根据分析诊断结果为设备运维管理部门合理安排检修和调度部门调整运行方式提供辅助决策依据，在发生故障时能对设备进行故障分析，对故障的部位、严重程度进行评估，而一次设备智能化是满足这种要求的重要基础。
智能组件是一次设备智能化的核心部分，对智能组件应有如下要求：
智能组件的投入和使用不应改变和影响一次设备的正常运行；智能组件应能自动连续地进行监测、数据处理和存储；智能组件应具有自检和报警功能；智能组件应具有较好的抗干扰能力和合理的监测灵敏度；监测结果应具有较好的可靠性、重复性以及合理的准确度；应具有状态标定其监测灵敏度的功能。
电子式互感器是实现变电站运行实时信息数字化的主要设备之一，在电网动态观测、提高继电保护可靠性等方面具有重要作用。准确的电流、电压动态测量，为提高电力系统运行控制的整体水平奠定测量基础。电子式互感器利用电磁感应等原理感应被测信号，对于电子式电流互感器，采用罗氏线圈；对于电子式电压互感器，则采用电阻、电容或电感分压等方式。罗氏线圈为缠绕在环状非铁磁性骨架上的空心线圈，不会出现磁饱和及磁滞等问题。目前的光学电子式电压互感器大多利用Pokels电光效应感应被测信号。光学电子式互感器传感头部分不需要复杂的供电装置，整个系统的线性度比较好。光学电子式互感器的关键技术包括光学传感材料的稳定性、传感头的组装技术、微弱信号调制解调器、温度对精度的影响、振动对精度的影响、长期运行的稳定性等。与传统电磁感应式电流互感器相比，电子式互感器具有以下优点：（1）高、低压完全隔离，具有優良的绝缘性能；（2）不含铁芯，消除了磁饱和及铁磁谐振等问题；（3）动态范围大，频率范围宽，测量精度高；（4）抗电磁干扰性能好，低压侧无开路和短路危险；（5）互感器无油可以避免火灾和爆炸等危险，体积小，重量轻；（6）经济性好，电压等级越高效益越明显。
【关键词】定义；功能；结构；智能化
2009年5月，国家电网公司根据电网的实际进展，出台了一个建设“智能电网”的进展战略。智能电网的网络主题框架为现代高压电力网，以各级中、低压电网为基础，利用现代通信和信息平台作为技术支撑，支持信息技术，自动化技术，互动功能，包括电力的发、输、变、配和系统调度各个环节，包含了所以电压等级，最终实现“电力流、信息流、商务流”高度集成的现代化网络。智能变电站是智能电网的物理基础，将贯穿整个智能电网建设的全过程。
一、智能变电站的定义
根据国家电网公司《智能变电站技术导则》，智能化变电站是采用先进的传感器、信息、通信、控制、智能等技术，以一次设备参量数字化和标准化、规范化信息平台为基础，实现变电站实时全景监测、自动运行控制、与站外系统协同互动等功能，达到提高变电可靠性、优化资产利用率、减少人工干预、支撑电网安全运行，可再生能源“即插即退”等目标的变电站。其内涵为可靠、经济、兼容、自主、互动、协同，并具有一次设备智能化、信息交换标准化、系统高度集成化、运行控制自动化、保护控制协同化、分析决策在线化等技术特征。简单来说就是一次设备智能化，二次设备网络化。
二、智能变电站的功能
智能化变电站应当具有以下功能特征：
1、紧密联结全网。从智能化变电站在智能电网体系结构中的位置和作用看，智能化变电站的建设，要有利于加强全网范围各个环节间联系的紧密性，有利于体现智能电网的统一性，有利于互联电网对运行事故进行预防和紧急控制，实现在不同层次上的统一协调控制，成为形成统一坚强智能电网的关节和纽带。
2、支撑智能电网。从智能化变电站的自动化、智能化技术上看，智能化变电站的设计和运行水平，应与智能电网保持一致，满足智能电网安全、可靠、经济、高效、清洁、环保、透明、开放等运行性能的要求。
3、智能化变电站允许分布式电源的接入。在未来的智能电网中，一个重要的特征是大量的风能、太阳能等间歇性分布式电源的接入。
4、远程可视化。智能化变电站的状态监测与操作运行均可利用多媒体技术实现远程可视化与自动化，以实现变电站真正的无人值班，并提高变电站的安全运行水平。
5、程序化操作。智能变电站应具备程序化操作的功能，通过预先定义好的操作序列，每个操作序列对应一个状态到另一个状态的切换，并包含先后操作顺序的操作步骤，每个步骤包括操作前判断逻辑、操作内容、操作后确认条件。
6、智能变电站所选用的设备应尽可能的满足“容易集成、容易扩展、容易升级、容易改造、容易维护”的工业化运用要求。建造新的智能化变电站时，所有集成化装备的一、二次功能，在出厂前完成模块化调试，运抵安装现场后只需进行联网、接线，无需大规模现场调试。一二次设备集成后标准化设计，模块化安装，对变电站的建造和设备的安装环节而言是根本性的变革。
三、智能变电站的结构
智能变电站设备分为过程层、间隔层、站控层。
（1）过程层：智能化一次设备采用光电技术。一次设备的智能化为间隔层和设备层之间的数字通信提供基础。
（2）间隔层：间隔层主要包括监控装置以及继电保护设备等，其功能是利用本间隔数据对一次设备进行制约、操作闭锁和继电保护。采用GIS制约柜，将保护、测控装置整合一体化，通过光纤，用以太网通信方式，节省了以往一、二次设备之间通信所要铺设的大量电缆。
（3）站控层：包括站级计算机、维修站、操作站、人机设备、服务器或路由器等。其主要任务是通过2级高速网络汇总全站的实时数据信息，不断刷新实时数据库，按时登录历史数据库；按既定规约将有关数据信息送向调度或控制中心；接收调度域控制中心有关控制命令并转间隔层、过程层执行；具有在线可编程的全站操作闭锁控制功能；具有（或备有）站内当地监控，人机联系功能；具有对间隔层、过程层诸设备的在线维护、在线组态、在线修改参数的功能；具有变电站故障自动分析功能。
四、变电站设备的智能化
变电站设备主要包括变压器、断路器、互感器、母线等一次设备和变电站自动化系统、辅助系统、智能组件等二次设备。
一次设备智能化是智能变电站的重要标志之一。采用标准的信息借口，实现融状态监测、测控保护、信息通信等技术于一体的智能化一次设备，可满足整个智能电网电力流、信息流、业务流一体化的需求。智能化一次设备通过先进的状态监测手段和可靠的自评价体系，可以科学地判断一次设备的运行状态，识别故障的早期征兆，并根据分析诊断结果为设备运维管理部门合理安排检修和调度部门调整运行方式提供辅助决策依据，在发生故障时能对设备进行故障分析，对故障的部位、严重程度进行评估，而一次设备智能化是满足这种要求的重要基础。
智能组件是一次设备智能化的核心部分，对智能组件应有如下要求：
智能组件的投入和使用不应改变和影响一次设备的正常运行；智能组件应能自动连续地进行监测、数据处理和存储；智能组件应具有自检和报警功能；智能组件应具有较好的抗干扰能力和合理的监测灵敏度；监测结果应具有较好的可靠性、重复性以及合理的准确度；应具有状态标定其监测灵敏度的功能。
电子式互感器是实现变电站运行实时信息数字化的主要设备之一，在电网动态观测、提高继电保护可靠性等方面具有重要作用。准确的电流、电压动态测量，为提高电力系统运行控制的整体水平奠定测量基础。电子式互感器利用电磁感应等原理感应被测信号，对于电子式电流互感器，采用罗氏线圈；对于电子式电压互感器，则采用电阻、电容或电感分压等方式。罗氏线圈为缠绕在环状非铁磁性骨架上的空心线圈，不会出现磁饱和及磁滞等问题。目前的光学电子式电压互感器大多利用Pokels电光效应感应被测信号。光学电子式互感器传感头部分不需要复杂的供电装置，整个系统的线性度比较好。光学电子式互感器的关键技术包括光学传感材料的稳定性、传感头的组装技术、微弱信号调制解调器、温度对精度的影响、振动对精度的影响、长期运行的稳定性等。与传统电磁感应式电流互感器相比，电子式互感器具有以下优点：（1）高、低压完全隔离，具有優良的绝缘性能；（2）不含铁芯，消除了磁饱和及铁磁谐振等问题；（3）动态范围大，频率范围宽，测量精度高；（4）抗电磁干扰性能好，低压侧无开路和短路危险；（5）互感器无油可以避免火灾和爆炸等危险，体积小，重量轻；（6）经济性好，电压等级越高效益越明显。