摘要：根据数字化变电站在国内外的发展、研究及应用现状，以数字化变电站的技术变革为前提，在数字化变电站四点关键技术的基础上，提出了智能电网体系中智能变电站应具备的“智能”特点并搭建了智能变电站功能架构，从多角度体现了智能变电站的信息化、数字化、自动化和互动化,并在以上研究的基础上，确定了智能变电站在智能电网体系中的设计原则.
关键词：智能电网；智能变电站；功能架构；设计原则
0引言
智能电网是当今世界电力系统发展变革的最新动向，并被认为是21世纪电力系统的重大科技创新和发展趋势。世界各国在智能化变电站建设中都提出了不同的设计方案和构想，在中国，国家电网公司拟在2009～2020年建成统一坚强的智能电网。
智能电网的核心内容之一是智能变电站，智能变电站与传统的变电站相比，在技术先进性、安全性、占地少、成本低、少维护、环境友好等方面具有无可比拟的优势。智能变电站既是下一代变电站的发展方向，又是建设智能电网的物理基础和要求。
1智能变电站的基本情况
1.1智能变电站的概念
智能变电站借助环保、可靠、高效、先进的智能设备融合而成，将高速通信网络当成载体，可智能对电力系统中的保护、控制、测量等基本功能进行精准测量。
在此基础上，可结合具体的需要获得支持的电网，以便使得变电站具有实时的协同互动、在线决策分析、智能调节、自动控制等高级功能。智能变电站一般十分重视目的性，也就是注重变电站运行的目标与功能，所以智能变电站基本概念中都涵盖有两个集成：逻辑集成及物理集成（如图1）。
图1 智能变电站的逻辑集成与物理集成
1.2智能变电站的特点
与传统的变电站相比，智能变电站具有如下几个典型特点：
1.2.1低碳环保
在电能相同的情况下，智能变电站运行中需要消耗的煤炭能源要比传统变电站少很多，这就使得智能变电站在彰显出低碳环保特点的同时，还可推动电力企业实现可持续发展目标。
1.2.2安全可靠
智能变电站在实际运行中，具有较高的可靠性与安全性，其所选用的大量现代设备及先进技术，可对电网运行中的各种隐患因素及故障进行及时而精准检测，从而可大幅降低整个电网故障的发生率。如果察觉到智能变电站内有故障因素存在的话，其所选用的先进设备或技术就会及时做出提醒，有助于维修人员工作效率的提升，可提高电网排除故障的效率，从而从整体上优化智能变电站运行质量。
1.2.3互动性与集成性
智能变电站可把电网与各个电力设备有机结合在一起，可把收集到的各种运行数据实时共享，这就提高了电网与电力设备间的互动性。在日常运行中，智能变电站可将传感技术、信息技术及网络技术有机结合起来，对电力各项数据进行实时传递，这就给运行数据的互动与采集提供了理想平台，有助于智能变电站的可靠、安全运行。
2智能变电站的功能架构
智能变电站的主要功能是监视与控制，及电网与一次设备的监视与继电保护。结合IEC61850标准，根据功能逻辑方面来讲，智能变电站的功能架构可分为三个层次：过程层、间隔层及变电站层，具体分析如图2所示。
2.1过程层
智能变电站功能架构中的过程层，一般涵盖的有智能执行器（断路器、变压器、隔离开关）、传感器、输出输入设备等智能组件，主要负责对开关量、模拟量等的实时采集，然后结合具体情况向变电站层及间隔层发出相应的指令，可使得各种控制指令能及时发出，从而确保智能变电站电能状态监测、保护、控制、测量、传输、分配等功能的高质量实现。
2.2间隔层
智能变电站的间隔层通常由各个间隔的保护、监视及控制单元组成，一般涵盖有主IED、系统控制监测装置、继电保护设备等二次设备，以便较好地完成和远方控制器、传感器及I/O之间的通信任务。
2.3变电站层
变电站层通常由采集与存储数据的计算机、远方通信、操作工作台等设备组成。由于变电站层的存在，我们习惯把整个智能变电站看成一个有机整体。变电站层的功能主要可以划分成两类：接口与过程。在变电站中数字通信发挥着联系隔层的作用。间隔层与变电站层选用的通信层级是站级总线，也就是把抽象类型的通信接口恰当地映射到光纤网、网际协议/输入管理协议、制造报文规范，是串行通信中的一种；过程层与通信层选择的通信方式是过程总线，也就是从单点传输到多点的通信方式，也可称为并行通信。另一方面，要想使得整个智能变电站的各种运行信息都能得以高效、快速交换，就需要变电站中的电子设备（继电保护及测控单元设备、IED设备）及智能设备都应具有高度统一的协议。
图2 智能变电站系统逻辑结构图
3智能变电站的设计原则
3.1存储保护
在智能变电站中，通过对数字信息平台的构建，能够对信息集中管理的目的加以反映，在信息集中存储管理中，冗余、转换、调用、集成信息模型等功能得到了良好的发挥，对于电网互动的技术支撑、信息提供等，也提供了较大的帮助。针对信息相互利用，智能变电站当中对统一的融合标准进行了设定，因此，在智能电网、智能变电站之间，能够建立良好的无缝通信连接。此外，由于在智能变电站中对分布式电源进行了应用，因而使得智能电网的效率性、安全性等都得到了有效的提升。
3.2软件构件
在智能变电站当中，信息管理、实施测控等功能，都是通过软件系统实现的。另外，通过高度集成录波、相量测量单元等功能，可以实现智能管理、远程维护、区域集控、在线状态监测、站内状态估计等功能和作用。在智能变电站中，通过对软件构件技术的运用，能够以系统工程信息数据为基础，自动的重构设备系统和变电站系统。在软件系统功能的发挥当中，软件构件技术具有重要的保障作用，能够降低功能软件开发集成中的工作量，同时缩短周期、降低成本，提升系统互动性、自愈性、可靠性等性能。
3.3硬件集成
在设计智能变电站硬件的过程中，对硬件集成技术进行应用，能够有效的克服过去硬件设计中存在的问题和不足。在智能变电站硬件设计中，通过功能模块化设计，能够在智能化设备中，通话数据逻辑处理过程，利用硬件代替一些软件功能。通过对硬件集成技术的应用，在数据逻辑处理当中，提升了时效性和可靠性，并且对信息数据传输问题进行了解决。不但有效提升了变电设备集成度，促进智能变电设备的优化改进，也能够有效的降低成本，提高效益。
4结语
综上所述，目前我国在建设智能化变电站这一领域正处在快速发展期和储备技术期，智能变电站最终将综合优化管理变电站的整个运行周期，实现智能电网的目标，希望本文的研究能给大家一些借鉴学习指出。
参考文献
[1]高翔.数字化变电站应用展望[J].华东电力，2009（2）：212~223.
[2]王振亚.智能电网技术[J].中国电力出版社，2010（3）：92~95.
[3]王大鹏.浅谈数字化变电站的发展与应用[J].华东电力，2006（2）：18~20.
论文作者:霍圆方,贾洋
论文发表刊物:《电力设备》2018年第18期
论文发表时间:2018/10/18
标签：变电站论文; 智能论文; 电网论文; 功能论文; 设备论文; 技术论文; 通信论文; 《电力设备》2018年第18期论文;