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关键词：智能化；变电站；电力系统
引言
目前电力系统的发展朝着智能化方向发展。通过应用自动化技术，提高了电力系统的运行效率，减少了电力系统运行故障的发生率，实现电力系统的安全稳定运行。大型变电站压站建设中大量采用了自动化技术，特别是超高压变电站大量采用自动化新技术，比如采用智能化开关、光电式电流电压互感器、一次运行设备在线状态检测，以及计算机高速网络在实时系统中的应用。下面就智能化变电站的基础、结构、特点等方面进行论述。
1、智能化变电站的基础
智能化变电站依据IEC61850标准的变电站层、间隔层和过程层三层体系架构，其内涵已经远远超越了传统升压站自动化的内容，包括测量、监控、保护、高压电气、系统安全稳定等多领域电力技术。它的发展是智能化电网发展的重要组成部分。智能化变电站的实现是实现智能化电网的基础。变电站自动化系统的发展方向集中体现在对变电站网络信息化、数字化和自动化应用上，未来变电站自动化系统强调的是升压站整体信息化和自动化的程度。以国家电力数据网 SPDnet为代表的 ATM、SDH电力数据通信专网正逐步取代原有的微波、载波等线路，加上升压站网络IEC61850协议在电力系统中的推广，所有这些都显示了电力信息的网络化已成为发展的必然趋势。以信息化网络为基础，变电站实现无人值班，甚至无人值守，完全由控制中心远方操作和监控将是今后升压站的发展方向。另外随着国内几大电网互联，电网系统变得日益庞大，对其进行控制或操作的复杂度也越来越高，这又对自动化系统提出了更高的自动化或者智能化的需求。在变电站自动化领域中，智能化电气的发展，特别是智能开关、光电式互感器机电一体化设备的出现，变电站自动化技术进入了数字化的新阶段。在高压和超高压变电站中，保护装置、测控装置、故障录波及其他自动装置的I/O单元，如A/D变换、光隔离器件、控制操作回路等将割列出来作为智能化一次设备的一部分。反言之，智能化一次设备的数字化传感器、数字化控制回路代替了常规继电保护装置、测控等装置的I/O部分；而在中低压变电站则将保护、监控装置小型化、紧凑化，完整地安装在开关柜上，实现了变电站机电一体化设计。
2、智能化变电站的结构
智能化变电站自动化系统的结构在物理上可分为两类，即智能化的一次设备和网络化的二次设备；在逻辑结构上可分为三个层次，根据IEC6185A通信协议草案定义，这三个层次分别称为“过程层”、“间隔层”、“站控层”。
2.1过程层
过程层是一次设备与二次设备的结合面，或者说过程层是指智能化电气设备的智能化部分。过程层的主要功能分三类：（1）电力运行实时的电气量检测；（2）运行设备的状态参数检测；（3）操作控制执行与驱动。
2.1.1电力运行的实时电气量检测。
与传统的功能一样，主要是电流、电压、相位以及谐波分量的检测，其他电气量如有功、无功、电能量可通过间隔层的设备运算得出。与常规方式相比所不同的是传统的电磁式电流互感器、电压互感器被光电电流互感器、光电电压互感器取代；采集传统模拟量被直接采集数字量所取代，这样做的优点是抗干扰性能强，绝缘和抗饱和特性好，开关装置实现了小型化、紧凑化。
2.1.2运行设备的状态参数在线检测与统计。
变电站需要进行状态参数检测的设备主要有变压器、断路器、刀闸、母线、电容器、电抗器以及直流电源系统。在线检测的内容主要有温度、压力、密度、绝缘、机械特性以及工作状态等数据。
2.1.3操作控制的执行与驱动。
操作控制的执行与驱动包括变压器分接头调节控制，电容、电抗器投切控制，断路器、刀闸合分控制，直流电源充放电控制。过程层的控制执行与驱动大部分是被动的，即按上层控制指令而动作，比如接到间隔层保护装置的跳闸指令、电压无功控制的投切命令、对断路器的遥控开合命令等。在执行控制命令时具有智能性，能判别命令的真伪及其合理性，还能对即将进行的动作精度进行控制，能使断路器定相合闸，选相分闸，在选定的相角下实现断路器的关合和开断，要求操作时间限制在规定的参数内。又例如对真空开关的同步操作要求能做到开关触头在零电压时关合，在零电流时分断等。
2.2间隔层
间隔层设备的主要功能是：（1）汇总本间隔过程层实时数据信息；（2）实施对一次设备保护控制功能；（3）实施本间隔操作闭锁功能；（4）实施操作同期及其他控制功能；（5）对数据采集、统计运算及控制命令的发出具有优先级别的控制；（6）承上启下的通信功能，即同时高速完成与过程层及站控层的网络通信功能。必要时，上下网络接口具备双口全双工方式，以提高信息通道的冗余度，保证网络通信的可靠性。
2.3站控层
站控层的主要任务是：（1）通过两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；（2）按既定规约将有关数据信息送向调度或控制中心；（3）接收调度或控制中心有关控制命令并转间隔层、过程层执行；（4）具有在线可编程的全站操作闭锁控制功能；（5）具有（或备有）站内当地监控，人机联系功能，如显示、操作、打印、报警，甚至图像，声音等多媒体功能；（6）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；（7）具有（或备有）变电站故障自动分析和操作培训功能。
3、智能化变电站的特点
智能化变电站采用低功率、紧凑型、数字化的新型电流和电压互感器代替常规的TA和TV；将高电压、大电流直接变换为低电平信号或数字信号，利用高速以太网构成升压站数据采集及传输系统，并采用智能断路器控制等技术，这使得变电站自动化技术的基础上实现了巨大跨越，数字化升压站主要技术特征体现在以下几个方面：
3.1数据采集数字化
作为数字化升压站技术应用的主要标志之一就是在电流、电压的采集环节采用非常规互感器，如光电互感器或电子式互感器，实现了电气量数据采集环节的数字化应用，其特点在于：
①可以实现一、二次系统电器上的有效的隔离；
②电气量动态测量范围大，测量精度高，为实现常规升压站装置冗余向信息冗余的转变，实现信息集成化应用提供了前提；
③对于低驱动功率的升压站二次系统设备可以直接实现数字化接口的应用。
3.2系统分层分布化
变电站的一、二次设备可分为三层：①站控层（升压站层）；②间隔层；③过程层。过程层通常又称为设备层，主要是指升压站的变压器和断路器、隔离开关及辅助触点，电流、电压互感器等一次设备。升压站综合自动化系统主要指间隔层和站控层。间隔层一般按断路器间隔划分，具有测量、控制元件或继电保护元件。测量、控制元件负责该间隔的测量、监视、断路器的操作控制和联闭锁，以及时间顺序记录等，保护元件负责该线路、变压器等设备的保护、故障记录等。
3.3 系统结构紧凑化
紧凑型组合电器将断路器、隔离开关和接地刀闸、TA和TV等组合在一个SF6绝缘的密封壳体内，实现了升压站布置的紧凑化。用于户外升压站的集成型断路器设备指的是金属壳内、SF6绝缘的开关模块和空气绝缘元件的组合体。
3.4系统建模标准化
智能化变电站压站自动化系统定义了统一、标准化信息交换模型，主要意义在于：①实现智能设备的互操作性。采用了对象建模技术、抽象通信接口技术和设备自描述规范，IED之间实现了通讯协议和通信接口一致性，具有互操作性；
②实现升压站信息共享，对一、二次设备进行统一的就建模，升压站内及升压站于控制中心之间实现了无缝通信体系，真正实现了信息的共享。③支持系统协调工作。基于信息共享的各种运行支持系统，如一次设备运行状态监测系统等，可以功能优化并与升压站的运行系统协调工作。
4 结束语
智能化变电站在电力系统中的应用，提高电网安全稳定经济运行。但是智能化变电站是一个系统复杂的系统工程，还有许多问题需要技术突破。如果实现智能化变电站压站与常规升压站技术的兼容，这意味着智能化变电站的应用技术的发展可以建立在现有变电站自动化技术的基础上实现应用。
参考文献：
[1]贺家李，宋从矩.电力系统继电保护原理[M].北京：中国电力出版社，1999.
[2]徐建安.电力系统通信技术[M].北京：中国水利水电出版社，2007.