數字化變電站在過程層、間隔層和變電站層三個層次應用的集成化技術，減少了變電站內組件的數量，提高了元件質量，增強自動化功能的協調水平，簡化了站內接線，提高了運行與控制的可靠性。

　　2、智能化變電站綜合集成化智能裝置及其功能結構

　　數字化變電站在運用集成技術之后，全站范圍內的數據交互通過光纖以太網實現。變電站層與間隔層之間現場距離長，數據交換量大，實時性要求高，需要與外部電網互聯互通。而間隔層與過程層之間數據交換，不同間隔之間的數據交換，都是局限于變電站內，數據交換多是點對點，瞬時性的。若所有的間隔層設備與過程層設備之間的聯系完全依賴于光纖網絡，一旦光纖網絡出現故障或受到干擾，間隔層與過程層之間的聯系將非常不可靠，全站的所有自動化功能都可能因此受到影響而不能正常工作。

　　為了進一步減少變電站內元件(節點)數量，降低間隔層自動化功能對光纖網絡的依賴性，將間隔層與過程層之間的聯系從對光纖網絡的依賴中解放，同時也為了進一步簡化變電站的結構，本文提出了一種將變電站內過程層與間隔層一二次設備進行一體化、智能化綜合集成的構想，并以此提出智能化變電站的架構體系。通過分析，認為該綜合集成構想以及智能化變電站架構體系的實現，具有先進性，能夠滿足未來智能電網發展的要求。

　　變電站一、二次設備的一體化、智能化集成，指除了過程層的測量與控制執行等功能外，將目前變電站結構中間隔層的保護、控制、監視等功能也綜合集成到過程高壓設備現場，由就地安裝的綜合集成化智能裝置(Compositive Integrated Intelligent Device，CIID)一方面直接作用于一次設備，另一方面通過標準化的接日并入全站唯一的光纖總線，進行各CIID之間，及CIID與變電站層的功能之間的信息共享與優化協作。

　　智能化現場測控裝置(模塊)接受全網統一的同步時鐘信號，實現對一次設備的模擬量、開關量與狀態量的同步采集，按照全網統一的標準(如IEC61850)處理，為測得數據統一打上同步時間標簽；也接受運行控制模塊、繼電保護模塊等的控制命令，實現對一次設備操作的控制與執行。繼電保護模塊在所有的模塊中享有最高優先級，可以直接從智能化現場測控裝置獲取所需信息，以最短的時間做出反應，并且在任何情況下其保護功能都不被閉鎖，同時還可通過標準化接口與其它一次設備的CIID的保護功能交互、配合。統一數據存儲模塊是CIID的木地信息數據庫，測量得到的所有的標準化模擬量、開關量與狀態量信息都在此存儲，提供給其它功能模塊，并可按照時間軸、屬性軸等對信息數據進行初步的歸類與管理。同時，也可以記錄并存儲各個層次、各個模塊所有的面向對應一次設備進行操控的命令，以備查詢。運行控制模塊從統一數據存儲模塊獲取木地設備的狀態信息，也可接受來自變電站層的指令或利用其它CIID的信息綜合判斷，實現對一次設備的自動控制、緊急控制，故障錄波與事件記錄，非正常狀態與故障狀態的恢復等功能。診斷監視模塊實現對設備的狀態監視和診斷。軟件管理模塊可以對所有的功能模塊軟件進行管理、更改和升級。CIID的硬件配置要求滿足所有自動化功能所需，并考慮冗余度。今后對CIID功能的增加或提升，只需通過軟件升級實現。

　　CIID內各個模塊之間通過總線結構實現交互。對外經由通信模塊，通過標準化的接口與變電站層和其它的CIID通訊交互。通信管理模塊在綜合集成化智能裝置中處于“咽喉”的地位。裝置內的各個功能模塊，需要與其它CIID的功能模塊進行交互和協作，也需要向變電站層報告信息，并接受變電站層的指令。通信管理模塊需要對所有的功能模塊的所有信息進行有效的組織和管理，以保證信息交互的可靠與高效。流經標準化接口的信息包括由變電站層向綜合集成化智能裝置的查詢命令、控制指令、調用指令等，包括由CIID向變電站層的實時運行信息(包括模擬量、狀態量、開關量等)、故障錄波、事件報告等，以及各CIID間的互鎖和調用信息。智能化測控裝置是變電站基礎信息的根本來源，通過綜合集成化智能裝置的標準化接口接入站內光纖以太網，可以構成全站乃至全網范圍的標準化基礎信息平臺。

　　需要說明的是，上述功能模塊不是將各自動化系統裝置在安裝位置上進行簡單的捆綁和疊加，而是在將所有自動化功能進行全面綜合考慮后的升級優化。優化的目標是:功能齊全、硬件冗余、實現功能的流程最簡化和最有效化。

　　考慮到今后新的技術與裝備出現及應用的可能性，CIID仍然保留標準化的功能擴展接口和裝備配置空間。智能化測控裝置中包含本地人機界面，只對測量信息進行顯示，其它的設備狀態信息等都通過網絡在變電站層集中顯示。為保證功能的獨立性，減少功能互相之間的影響，提高可靠性，這些模塊的功能都由各自的CPU處理。

　　3、綜合集成的智能化變電站的架構

　　綜合集成的智能化變電站的架構如圖1所示，其結構和功能總體上分為兩層，即智能設備層和變電站層。智能設備層主要由綜合集成化智能裝置(CIID)和高壓一次設備構成，二者之間通過非常規電流互感器、非常規電壓互感器以及各類傳感器建立直接聯系。除了高壓開關設備之外，智能化變電站中的一次設備多了分布式電源接口和柔性交流輸電裝置(FACTS裝置)。由于CIID內綜合集成了各個變電站自動化系統的功能模塊，因此可以實現并完成IEC61850標準提出的變電站分層結構中的過程層和間隔層的功能?？梢哉J為智能設備層是對過程層和間隔層的集成。智能化變電站的變電站層的功能主要包括各個CIID在站級的管理和協調應用，站級的一體化數據管理以及與遠方調度控制中心和其它智能化變電站的信息交互、協調控制的管理等。當多個智能化變電站實現標準化的互聯時，即可構成支撐智能電網的重要節點。

圖1 綜合集成的智能化變電站的架構

　　在該架構中, 變電站中每個控制和監視設備都需要從過程輸入數據, 然后輸出控制命令到過程。而CIID是核心, 它將控制、保護、測量等功能集成在這個通用的平臺上, 通過通用的硬件和軟件采集各功能需要的數據和狀態量, 實現數據共享。CIID 主要有以下幾個模塊:

　　1) 智能化現場測控模塊, 它接受全網統一的同步時鐘信號, 實現對一次設備的模擬量、開關量與狀態量的同步采集, 也接受運行控制模塊、繼電保護模塊等的控制命令, 實現對一次設備操作的控制與執行。

　　2) 繼電保護模塊, 它可以直接從智能化現場測控裝置獲取所需信息, 以最短的時間做出反應, 并且在任何情況下其保護功能都不被閉鎖,因此它是優先級別最高的模塊。

　　3) 通信模塊, 通過標準化的接口與變電站層和其它的CIID通訊交互。

　　五、智能化變電站的關鍵技術

　　智能化變電站通過全景廣域實時信息統一同步采集，實現變電站自協調區域控制保護，支撐各級電網的安全穩定運行和各類高級應用；智能化變電站設備信息和運行維護策略與電力調度實現全面互動，實現基于狀態監測的設備全壽命周期綜合優化管理；變電站主要設備實現智能化，為堅強實體電網提供堅實的設備基礎。為實現以上功能，本文認為智能化變電站應當實現設備融合、功能整合、結構簡潔、信息共享、通訊可靠、控制靈活、接口規范、擴展便捷、安裝模塊化、站網一體化等特點，應包括以下技術內容:

　　l、智能化變電站技術體系、技術標準及技術規范研究。在對智能電網的國內外現狀、技術體系、實施進程及發展趨勢進行跟蹤、分析和*估的基礎上，依據《中國智能電網體系研究報告》，研究智能變電站與數字變電站的差異，給出智能變電站的內涵、外延和應用范圍；研究智能變電站內各種設備和系統的物理特性、運行邏輯及其輸入輸出的形式、介質，抽象出物理和信息模型，并