摘要随着经济飞速发展，社会各界对电力资源的需求量逐步增大，自动化变电站逐渐普及并产生了以信息采集、数据传输数字化处理为主的智能变电站。智能变电站有效融合了电力电子、通信及计算机技术，实现了电力资源的优化配置，满足了更多行业对电力资源的迫切需求。本文主要深入剖析智能变电站的特征及其关键技术。
【关键词】智能变电站 特征 关键技术
1 变电站发展
从上世纪90年代开始，为满足城市建设需要，变电站自动化成为我国电力行业的重要热点内容。据统计，我国现有电网运行的35 110kV变电站大概18200座，其中220kV变电站约有1500座，500kV变电站约有80座。变电站数量逐年激增，且建站技术不断改进，自动化水平大幅提高，于是变电站便从最初的模拟式逐步演变成了今天集大成的智能式变电站。变电站发展情况如下图1所示。
智能变电站能将先进的现代科学技术融入到自动化系统中，通过获取及共享变电站内部各类状态信息，有效集成变电站内的多种功能。智能变电站内部应用的先进技术，除了有效转变变电站的传统架构，更好实现变电站及电网各设备间的信息共享，还能确保变电站分层分布式管理安全可靠运行，保证变电站内资源的优化配置，大大增强变电站的安全可靠性能。
2 智能变电站特征
智能变电站（Smart substation）是指由科学先进、集成可靠且低碳环保的电力设备组合而成，并以全站信息数字化、通信网络化及信息数据共享标准化为基本要求，自动完成信息数据的采集、测量、控制、保护、计量及监测等工作的高级变电站。事实上，能实现自动智能调节、控制监测的智能变电站具有如图2所示的明显特征。
2.1 智能变电站的高度可靠性
智能变电站可靠性是其应用于现代电网的最基本要求，智能变电站除了站内设备及变电站本身拥有高度可靠性，其自身还必须具备自动诊断、自动修复的重要功能，以及提前预防电力设备中的安全风险，避免设备故障出现。若发生故障，智能变电站应能对其快速作出处理，及时有效地将设备故障造成的损失减少到最低程度。
2.2 智能变电站的极强交互性
智能变电站的极强交互性，要求其必须向电网提供准确可靠、充分足够、实时安全的信息数据，以有效实现智能电网的稳定运行和自行控制。通过智能变电站收集所得的信息数据，既要保证站内共享，又要保证其与电网内其他高级系统之间有足够全景式互动，唯有如此方可保证各级电网稳定安全地运行。
2.3 智能变电站的较大集成度
智能变电站的较大集成度主要表现在变电站能高效融合现代通讯、网络、计算机、传感测量、控制监测及电力电子技术，同时兼容微网及虚拟技术，有效简化信息采集模式，为电网信息的统一提供有力支撑，更好地实现电网信息的实时监控与智能调节。
2.4智能变电站的低碳环保性
除了上面几点，智能变电站还具有低碳环保的明显特征，这是因为智能变电站内部大量使用光纤取代电缆接线，各种电子设备还使用了功耗低、集成度大的电子元件，还利用电子式互感器取代传统粗重的充油式互感器。这些电子设备的转变，不仅有效节约能源消耗，节省智能变电站的资金，还有效减少内部电磁污染、噪音及辐射干扰，符合当前相关电力规程规范“资源节约型”和“环境友好型”社会发展的需要。
3 智能变电站的关键技术
3.1 硬件集成技术
传统变电站依靠中央处理器、外围的芯片或设备实现信息的采集与处理。中央处理器主要处理大量复杂数据的计算与分析等高级应用问题，因此，中央处理器性能好坏决定了变电站各类功能的实现质量，而智能变电站常用的中央处理器为DSP、ARM或CPU。
随着电子科技的不断发展，硬件集成技术愈发成熟，其在智能变电站的应用不仅打破传统变电站设备的硬件设计理念，还转变了变电站硬件设备的传统布置格局。智能变电站中的集成硬件具有模块化、自动化的特征，这些优势使智能变电站的硬件设计更具针对性，真正实现模块处理，将固定化逻辑置于智能设备内部定格，同时将原本智能软件的使用功能转化到硬件设施加以实现。
图3为智能变电站的一种硬件设计，这种设计理念不仅确保智能变电站内部逻辑信息处理的准确性与实时性，同时通过站内的信息一体化平台以及变电站自动化系统高级应用模块，对数据进行初步的挖掘、分析，实现智能告警、顺序控制、设备状态可视化、事故综合分析决策等，比如，通过对变压器在线检测的运行数据进行分析可发现正在运行的变压器所存在的安全隐患，控制系统会进行统计评估，对越限值发出告警信息。此外，硬件的模块化设计也更便于智能设备的检修、更换与升级。
3.2 软件构件技术
智能变电站中的软件系统除了可保证控制监测及信息管理功能的正常运行，还能有效集成相量测量单元(即PMU)、录波功能，促进智能变电站内状态估计功能、区域集成控制功能、状态监测功能、远程维护功能等稳定运行，同时配置文件信息生成系统的工程数据，真正实现智能变电站内部系统与设备的自动重构。综上所述，软件构建技术对智能变电站的功能实现起着举足轻重的作用。
在智能变电站中应用软件构件技术，可有效降低变电站内部功能软件的集成度，同时开发活动中的重复性劳动，最终实现软件工作效率与灵活性的提高，节约开发资金，有效缩短开发时间。此外，软件构件技术还能强化电力系统各功能间的相互操作，让系统功能得以灵活分布在智能变电站内部，增强电力系统的安全性与自行修复性。
3.3 信息管理储存技术
高级局域网具有自行恢复的性能，智能变电站通过高级局域网可构件恢复自愈性故障的数字化信息平台，以获取更好的信息采集服务。智能变电站建立有效的统一数字化信息平台，充分表明信息集中管理的理念，此举既有利于各类信息模型的集成构建、转换及调用，也为智能变电站的部分简单调度功能提供信息保障。
由于以太网已无法满足日趋增大的通信需求，因此要认真实施优先级信息输送及信息的实时储存。优先级信息输送技术能确保重要信息实时安全输送，而对于部分非重要信息，则要进行就地储存。这样一来，就能有效较少网络输送的负担，及时为电力系统提供有用数据。另一方面，信息虚拟化技术能将智能变电站的底层硬件设备及网络设备虚拟成一个统一的共享资源库，非重要信息经就地储存后，可在资源库内按需要分配调用到系统。信息的储存跟分层处理技术，能对信息进行有效分析与评估，并考虑到信息的不同安全等级设置安全控制策略，实现网络信息系统的安全保障，保证电网得以稳定运行。
3.4 标准融合技术
由于智能电网信息量大且种类繁多，因此信息采集渠道也多样复杂。不同的智能电网，信息采集理念也存有差异，通过各种算法与模型，可采集各类不同信息，从而与其他电网区分开来。为了更好地实施智能电网的无缝通信连接，应利用标准融合技术。我国当前已分布IEC61850、IEC61970及IEC61968等标准，这些标准能规范变电站信息，促进信息的规范化进程，同时也保证了电网各种应用系统的正常通信。此外，IEC61850更是最新国际电工委会分布的系统全面、规范智能的标准，是规范变电站内部行为的统一规定。
4 结束语
总而言之，变电站是连接发电、输电和配电各个环节的关键，在整个电力资源供应过程中发挥着举足轻重的作用。智能变电站的应用，改变了传统电力系统的设计、调试及运行模式。智能变电站具有信息数字化、功能集成化、结构紧凑化、状态可视化等诸多优势，是变电站发展史上一大变革，是非常值得推广应用的，但目前智能变电站的应用与开发仍处在初步发展阶段，各种应用技术尚不完善，智能变电站的关键技术还有待改进，成熟的智能变电站建设任重道远。
参考文献
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[2]郭得贤.探究智能变电站特征及关键技术[M].北京:北京科学出版社,2012(4).
[3]叶间林.浅议智能变电站关键技术要点[J].中国教育研究,2011(02).
作者单位
江门电力设计院有限公司广东省江门市529000