簡介
智能變電站主要包括智能高壓設備和變電站統一信息平台兩部分。智能高壓設備主要包括智能變壓器、智能高壓開關設備、電子式互感器等。智能變壓器與控制系統依靠通信光纖相連，可及時掌握變壓器狀态參數和運行數據。當運行方式發生改變時，設備根據系統的電壓、功率情況，決定是否調節分接頭；當設備出現問題時，會發出預警并提供狀态參數等，在一定程度上降低運行管理成本，減少隐患，提高變壓器運行可靠性。
智能高壓開關設備是具有較高性能的開關設備和控制設備，配有電子設備、傳感器和執行器，具有監測和診斷功能。電子式互感器是指純光纖互感器、磁光玻璃互感器等，可有效克服傳統電磁式互感器的缺點。變電站統一信息平台功能有兩個，一是系統橫向信息共享，主要表現為管理系統中各種上層應用對信息獲得的統一化；二是系統縱向信息的标準化，主要表現為各層對其上層應用支撐的透明化。
智能即為人性化，就是把變電站做成像人在調節一樣，當低壓負荷量增加時變電站送出滿足增加負荷量的電量，當低壓負荷量減小時，變電站送出電量随之減少，确保節省能源。
前景
智能電網建設是根據我國能源分布與負荷消費地域分布特點，适應我國當前和未來社會發展所采取的電網發展方式，對各類能源，尤其是大規模風電和太陽能發電的計入和送出适應性強，能夠實現能源資源的大範圍、高效率配置。我國智能電網的建設已經上升至國家戰略層面的高度。智能變電站是堅強智能電網建設中實現能源轉化和控制的核心平台之一，前景依然廣闊。
中國産業洞察網發布的《2013-2017年中國智能電網行業分析及發展前景預測報告》顯示，智能變電站發展前景依然廣闊。根據國家智能電網“十二五”規劃，到2015年，新建智能變電站達5182座左右，其中新建750千伏智能變電站約19座，500千伏智能變電站約182座，330千伏智能變電站約60座，220千伏智能變電站約1198座，110（66）千伏智能變電站約3710座；改造64座500千伏、18座330千伏、320座220千伏、630座110（66）千伏變電站。
預計“十二五”期間，新建智能變電站智能化部分的投資約為537.6億元，變電站智能化改造總投資計為93.8億元。“十二五”期間，智能電網建設計劃總體投資1.6萬億元，按照智能變電環節約20%的份額計算，智能變電環節投資額度将達到3200億元，前景依然廣闊。
光伏發電具有随機性、間歇性和波動性，這使得其并網容量被限制在一定範圍内，這就在一定程度上限制了光伏發電大規模的應用。智能電網的發展推動了社會各方利用光伏發電的主動性，提高了光伏發電的開發力度和使用效率。
我國對智能電網的探究也一直在進行。目前，國内電網不能滿足光伏發電産業的發展需求，所以我國将建設以“特高壓為核心”的“堅強智能電網”，以解決光伏發電并網問題，促進新能源的利用。
我國的智能電網是以特高壓電網為骨幹網架、各級電網協調發展的堅強電網為基礎，利用先進的通信、信息和控制技術。構建以信息化、自動化、數字化、互動化為特征的統一堅強智能化電網。
世界各國對智能電網和太陽能等新能源發電都投入大量資金進行研究，這是由于新能源發電依托着智能電網的發展而發展。智能電網其高速、可靠、經濟、安全的電能輸送通道為光伏發電的電能輸送提供了較好的保障，其發展與應用是相輔相成互相促進的。
發展
智能電網作為未來電網的發展方向，滲透到發電、輸電、變電、配電、用電、調度、通信信息各個環節。在上述這些環節中，智能變電站無疑是最核心的一環。
智能變電站由數字化變電站演變而來，經過4年的發展，技術已經日臻完善。相比較其它環節，智能變電站已經達到了可以大規模進行推廣的條件。智能變電站主要由設備層、系統層組成，與傳統變電站最大差别體現在三個方面：一次設備智能化、設備檢修狀态化，以及二次設備網絡化。
2011年以後所有新建變電站全面按照智能變電站技術标準建設，并且重點對樞紐及中心變電站進行智能化改造。根據國網的規劃未來我國智能變電站将迎來爆發式增長：第一階段新建智能變電站46座，在運變電站智能化改造28座；第二階段新建智能變電站8000座，在運變電站智能化改造50座，特高壓交流變電站改造48座;第三階段新建智能變電站7700座，在運變電站智能化改造44座，特高壓交流變電站改造60座。
按照國家電網“十二五”智能電網建設規劃，在“十二五”前期，新建智能變電站進度保持較快增速，在後期，智能變電站改造占比将逐步提升。
《中國智能變電站行業市場前瞻與投資戰略規劃分析報告》顯示，截至到2013年第六批招标，智能變電站招标量已經達到約3600座，招标量與規劃預期基本相符，但是近幾批智能變電站招标比例較前期有所下降，主要原因是：前期國家電網推進的智能變電站運行效果為達到預期；智能變電站制造成本降低速度較慢，造價依然較高；國家電網正在積極推進第二代智能變電站試點新項目，預計會放緩現有智能變電站建設進度以及降低智能變電站招标比例。随着新一代智能變電站試點項目逐步投入運營，智能變電站招标比例将繼續提升，建設進度将不斷加快。
相關術語
1、術語和定義GB/T 2900.15、GB/T 2900.50、GB/T 2900.57、DL/T 860.1和DL/T 860.2中确立的以及下列術語和定義适用于本導則。
1.1智能變電站smart substation
采用先進、可靠、集成、低碳、環保的智能設備，以全站信息數字化、通信平台網絡化、信息共享标準化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監測等基本功能，并可根據需要支持電網實時自動控制、智能調節、在線分析決策、協同互動等高級功能，實現與相鄰變電站、電網調度等互動的變電站。
1.2智能組件intelligent combination
對一次設備進行測量、控制、保護、計量、檢測等一個或多個二次設備的集合。
1.3測量單元measurement unit
實現對一次設備各類信息采集功能的元件，是智能組件的組成部分。
1.4控制單元control unit
接收、執行指令，反饋執行信息，實現對一次設備控制功能的元件，是智能組件的組成部分。
1.5保護單元protection unit
實現對一次設備保護功能的元件，是智能組件的組成部分。
1.6計量單元metering unit
實現電能量計量功能的元件，是智能組件的組成部分。
1.7狀态監測單元detecting unit
實現對一次設備狀态監測功能的元件，是智能組件的組成部分。
1.8智能設備intelligent equipment
一次設備與其智能組件的有機結合體，兩者共同組成一台（套）完整的智能設備。
1.9全景數據panoramic data
反映變電站電力系統運行的穩态、暫态、動态數據以及變電站設備運行狀态、圖像等的數據的集合。
1.10順序控制sequence control
發出整批指令，由系統根據設備狀态信息變化情況判斷每步操作是否到位，确認到位後自動執行下一指令，直至執行完所有指令。
1.11站域控制substation area control
通過對變電站内信息的分布協同利用或集中處理判斷，實現站内自動控制功能的裝置或系統。
1.12站域保護substation area protection
一種基于變電站統一采集的實時信息，以集中分析或分布協同方式判定故障，自動調整動作決策的繼電保護。
新一代智能變電站
新一代智能變電站采用了隔離式斷路器等新型一次設備，優化主接線設計和總平面布局，節省占地面積；采用智能電力變壓器等一次設備，近期集成了狀态檢測傳感器和智能組件，遠期可進一步集成電子互感器，一次設備的智能化水平大幅提升。
采用穩定可靠的電子互感器技術，解決了電子互感器的長期運行穩定可靠性不足以及抗幹擾能力較差等問題，提高電子互感器的應用成熟度，實現電壓、電流采樣的源端數字化，提升智能變電站數字化水平，保障電網可靠運行。
采用就地化裝置，解決環境、電磁幹擾等對保護裝置的影響，減少了數據傳輸環節，提高就地裝置的運行可靠性；采用合并單元智能終端一體化裝置、整合型測控裝置，簡化了二次電纜布線，全站集成化水平大幅提升。層次化保護控制系統應用取得突破，實現站域後備保護和站域智能控制策略，突破了間隔化保護控制的局限性，拓展了變電站的智能化應用。
構建一體化監控系統，深化信息綜合分析、智能告警、一鍵式順控等高級應用功能，解決目前存在的系統功能分散、集成度低、維護工作量大等問題，提升變電站監控系統的集成化和智能化水平。
采用數據通信網關機，提供面向主站的實時數據服務和遠程數據浏覽，滿足主廠站信息交互的“告警直傳、遠程浏覽、數據優化、認證安全”的新要求，支撐調控一體化的業務需求。
采用基于虛拟裝置、數字化工具的一體化監控集成調試環境，大大簡化調試工作量，縮短變電站建設調試周期。采用全站運行狀态監測和遠程可視化技術，通過數字化工具簡化變電站日常運行和維護工作量，提高智能變電站運維的便利性。
總體上，新一代智能變電站采用集成化智能設備和一體化業務系統，采用一體化設計、一體化供貨、一體化調試模式，實現“占地少、造價省、可靠性高”的目标，打造“系統高度集成、結構布局合理、裝備先進适用、經濟節能環保、支撐調控一體”新一代智能變電站。
技術特點
體系結構
智能變電站系統分為3層：過程層、間隔層、站控層。過程層包含由一次設備和智能組件構成的智能設備、合并單元和智能終端，完成變電站電能分配、變換、傳輸及其測量、控制、保護、計量、狀态監測等相關功能。根據國網相關導則、規範的要求，保護應直接采樣，對于單間隔的保護應直接跳閘，涉及多間隔的保護(母線保護)宜直接跳閘。
智能組件是靈活配置的物理設備，可包含測量單元、控制單元、保護單元、計量單元、狀态監測單元中的一個或幾個。
間隔層設備一般指繼電保護裝置、測控裝置、故障錄波等二次設備，實現使用一個間隔的數據并且作用于該間隔一次設備的功能，即與各種遠方輸入/輸出、智能傳感器和控制器通信。
站控層包含自動化系統、站域控制系統、通信系統、對時系統等子系統，實現面向全站或一個以上～次設備的測量和控制功能，完成數據采集和監視控制(SCA—DA)、操作閉鎖以及同步相量采集、電能量采集、保護信息管理等相關功能。
站控層功能應高度集成，可在一台計算機或嵌入式裝置實現，也可分布在多台計算機或嵌入式裝置中。
智能一次設備
高壓設備是電網的基本單元，高壓設備智能化(或稱智能設備)是智能電網的重要組成部分，也是區别傳統電網的主要标志之一。
利用傳感器對關鍵設備的運行狀況進行實時監控、進而實現電網設備可觀測、可控制和自動化是智能設備的核心任務和目标。《高壓開關設備智能化技術條件》、《油浸式電力變壓器智能化技術條件》對～次設備智能化做了相關規定。在滿足相關标準要求的情況下，可進行功能一體化設計，包括以下三個方面：①将傳感器或/,u執行器與高壓設備或其部件進行一體化設計，以達到特定的監測或/,u控制目的；②将互感器與變壓器、斷路器等高壓設備進行一體化設計，以減少變電站占地面積；③在智能組件中，将相關測量、控制、計量、監測、保護進行一體化融合設計，實現一、二次設備的融合。
智能設備與順序控制
實現智能化的高壓設備操作宜采用順序控制，滿足無人值班及區域監控中心站管理模式的要求；可接收執行監控中心、調度中心和當地後台系統發出的控制指令，經安全校核正确後自動完成符合相關運行方式變化要求的設備控制，即應能自動生成不同的主接線和不同的運行方式下的典型操作票；自動投退保護軟壓闆；當設備出現緊急缺陷時，具備急停功能。
建設原則
1、充分體現數字化設計理念
1.1一次設備智能化和二次設備網絡化。
1.2使變電站的整體設計、建設、運行成本降低。
2、一次設備智能化主要體現在電子式互感器和智能斷路器的應用。
2.1有效地減少變電站占地面積和電磁式CT飽和問題。
2.2應用合并器解決數據采集設備重複投資問題。
2.3利用網絡替代二次電纜，有效解決二次電纜交直流串擾問題，并簡化了施工。
2.4敞開式斷路器：滅弧能量I2t監測、隔離刀閘測溫、在線五防聯鎖。
2.5主變狀态監測
3、二次設備網絡化主要體現在系統結構的三層兩網。
3.1站控層、間隔層、過程層。
3.2站控層和間隔層以基于IEC61850标準的互聯互操作為重心，實現數據共享。
3.3過程層以可靠性和穩定性為首要設計原則。
4、高級應用：集約化、網絡化、智能化的自動化功能。
4.1保護測控集成優化。
4.2在線式一體化五防。
4.3程序化控制與系統聯鎖。
4.4設備狀态監測及檢修
4.5事故異常專家分析系統
4.6智能檢測及控制(物聯網)
4.7無人巡視支撐平台
技術原則
1、智能變電站智能設備
1.1具有信息數字化、功能集成化、結構緊湊化、狀态可視化等主要技術特征。
1.2符合易擴展、易升級、易改造、易維護的工業化應用要求。
2、智能變電站的設計及建設。
2.1應按照DL/T 1092三道防線要求。
2.2滿足DL/T 755三級安全穩定标準。
2.3滿足GB/T 14285繼電保護選擇性速動性、靈敏性、可靠性的要求。
3、智能變電站的測量、控制、保護等裝置應滿足GB/T 14285、DL/T 769、DL/T 478、GB/T 13729的相關要求，後台監控功能應參考DL/T 5149的相關要求。
4、智能變電站的通信網絡與系統應符合DL/T 860标準。
生存的優勢
智能變電站是智能電網的重要内容，變電領域的發展重點是智能變電站，智能變電站對智能電網的建設将起到先驅作用。
智能變電站的主要優勢：
（1）光纖代替電纜，設計安裝調試都變得簡單
（2）模拟量輸入回路和開關量輸入輸出回路都被通信網絡所取代，二次設備硬件系統大為簡化
（3）統一的信息模型，避免了規約轉換，信息可以充分共享
（4）可觀測性和可控性增強，産生新型應用：如狀态監測、站域保護控制
主要體現在以下幾個方面：引進了電子式互感器、合并單元智能終端、交換機等新裝置；采用了IEC61850标準、IEEE1588新标；其中繼電保護系統、通信網絡結新體系結；同時研發了一些新功能。
而智能變電站本質優點主要體現在：過程設備數字化，主要為電子式互感器/合并單、智能終；信息傳輸的網絡化，主要為IEC61850标及網絡通信技術。
變電設備智能狀态監測技術還處于發展起步階段，根據其現狀及特點，有以下建議：
（1）将成熟的監測技術引入電網一次設備，提高智能一次設備的監測有效性和準确性。智能一次設備已成為明确的發展方向，隻有進一步提高智能一次設備實用性，才能保證其良性發展。
（2）促進智能一次設備狀态監測技術與傳統二次技術的融合，真正實現測、計、控、檢、保五大功能與一體，其信息共享暢通、功能融合良好、運行操作可靠。
（3）進一步開發智能一次設備的綜合分析系統，實現狀态評價、壽命預估、故障診斷的高級應用功能。使得智能組件的設備狀态綜合評價結果與專業技術人員的評價結果基本一緻，智能化水平明顯提升。
（4）加強智能設備入網的檢測、檢定工作。智能設備尚處于發展階段，産品不成熟，隻有建立健全入網檢測、檢定工作，将該工作體系化、常态化、标準化、專業化，才能保證産品質量，切實提高一次設備智能化水平。
