（内蒙古电力（集团）有限责任公司薛家湾供电局内蒙古鄂尔多斯010300）
摘要：电力企业是为社会提供服务的，其经营活动对居民的生活和工作有直接的影响，关系到社会的发展。通过进行配变智能保护，有效降低了电力故障的发生率，保证了电网的稳定运行，提高了电力企业的经济效益。
关键词：变电站；智能；保护
1.智能变电站的结构
智能变电站作为一种新提出的概念，其界限没有严格的划分，但业界通常这样认为：
智能变电站是由过程层、间隔层、站控层三个方面构成的。
过程层是指由一次设备和智能组件构成，主要的任务是用来实现变电站电能分配、转换、传输，同时兼顾控制、保护、测量、计算、监控等辅助功能的部分，即可使一次设备实现完全智能化。间隔层是由继电器即设备保护系统以及测控系统等二次设备组成，他的工作目的是为了实现与各种非系统远程I/O设备、传感器和控制器通信的功能，从而实现二次设备的信息通讯。站控层主要包括自动化系统、站域控制、通信系统和对时系统等子系统，它的主要任务是为了对全站实现整体的测量和控制功能。如可以实现对数据进行采集以及对同步相量采集、能量状态和保护信息的采集与分析管理等相关功能。从总体上来看，智能变电站是过程层、间隔层、站控层不同分工的统一体。
2数字化变电站主要设备
2.1光学互感器
光学互感器的作用原理是通过光敏原件对光线变化产生感应从而测量电路参数的变化。根据作用原理它可以分为电流互感器和电压互感器。电流互感器的作用原理依据法拉第效应，光的偏振角的变化可以反映晶体周围磁场的变化，通过测量偏振角的变化得出导线电流。电压互感器作用原理是依据波克尔效应，光的入射角与出射角之差反映出周围电场的变化通过测量此参数的变化来得出导线电压。光学互感器具有很多优秀的特点，其具有抗电磁干扰能力强、测量范围大、响应时间短、轻便易用等优点。
2.2智能化断路保护器
智能化断路保护器的主要特征：数字化的接口取代硬接线，完成对断路器的控制和状态监视；能够给出断路器的健康状况及检修建议。
3数字继电保护测试仪
数字化智能变电站的系统环境见下图1，数字继电保护测试仪，即图中的F66，它不仅具备IEC61850数字测试和小信号模拟量测试的两种功能，并可同时外接电流与电压功放器。他所拥有的4对光电收发器，可以对IEC61850规范中各种通信信息进行标准有效且实用的编解码操作。其调试系统还支持储存完整的基于保护模型的解析文件，从而能够实现电流电压通道选择等配置，因此此数字继电保护测试仪能够很方便地与各种型号保护接口相连，使用起来非常灵活实用。而2组隔离的12路模拟小信号输出，可同时支持测试不同种类与型号的互感器信号以及对其进行保护，对功率的输入也可以支持不同类型与品牌的外接功率源，来对传统普通保护和数字智能化保护进行对比测试。同时其拥有八组不同功用的开入量，其中四对为通用开出量，另外四对为快速开出量以，从而在功能上可以实现保护的完整闭环测试。系统内置GPS是为了实现远距离信息交流。系统同样可接入与变电站同步电信号，实现测试仪输出与变电站同步。
4智能变电站保护装置跳闸方式
现在，南方电网公司下的各个现代数字变电站，其保护装置的出口跳闸均使用网跳的方式。早期国家电网建设的现代数字智能化变电站保护装置有一部分同样是网跳方式，但自从《Q/GDW441—2010智能变电站继电保护技术规范》发布后，国家电网公司新建的智能变电站基本上全部采用的是采用直跳方式。
采用直跳方式的智能变电站保护装置，优点是不依懒于网络，采用的是点对点传输模式，二次接线如图2
由于使用了点对点传输技术，网络通信不会对保护系统的跳闸动作产生影响，所以在很大程度上可避免交换机带来的问题。因为交换机的延时很有可能造成误动，且交换机易受电磁干扰。
但直跳方式也有明显的缺点，其一他对硬件的配置要求增高，因为点对点模式下，保护装置的数据接口大幅增加，CPU需同时处理各个端口的数据，处理量增大。相应的保护硬件的成本增加。其二由于端口的增加导致故障的概率也明显增加，CPU发热量大，光纤熔接点增多都是增加故障概率的因素。同时，故障发生后的分析难度变大。
5基于IEC61850标准的装置建模
IEC61850并非用于使系统功能标准化，其实它的功用是为了实现变电站与集控中心之间及变电站内IED之间的通信要求。建立IED的对象模型，以IEC61850标准对IED的功能进行定义、分析和分配。如在数控式变压器保护装置为例，虽然不同型号与品牌的产品在功能细节上有一些差异，但都包含五个方面的基本功能：一保护功能。二测量功能：电流功率的有无及影响因素。三控制功能：电路的断电保护控制。四故障数据记录。五人机交互：提供人机就地交互的功用。IEC61850标准用逻辑节点LN（LogicalNode）描述设备的功能，实际设备的每个功能都定义为相应逻辑节点类的一个实例。现在在通用典型的变压器保护装置中，其中的每一个功能都是可以用IEC61850-7-4中与之对应的逻辑节点来描述。然后按功能将其分配到不同层空间中去，如图3结构所示。
注：图中，RADR表示扰动记录功能；逻辑节点PDIF、PHAR、PIOC分别表示差动保护、谐波制动、瞬时过流保护功能；MMXU表示测量功能；CSWI表示断路器控制功能；IHMI表示就地设定和手动操作功能；TCTR、TVTR分别表示电流、电压互感器；XCBR表示断路器。
6配置工具
在通常情况下，系统的功能描述性文件至少几千行，而整个系统的信息描述文件有可能达到几万，甚至几十万行，这些内容如果全是由手写工作来完成系统功能配置，会使工作量及其巨大同时还非常容易出错。所以，简单方便的可视化配置工具，对于整个系统来说是十分必要的，因为不但可以极大减少人工的工作量，提高配置效率，还能清晰有效地检查配置文件的正确与否。传统的变电站，即使是正确的二次接线图，也不能保证现场实际操作时能否配置正确；而通过静态验证手段，配置工具却可以保证二次设备之间逻辑联结的正确性，从而保证实施的可靠性。配置工具，从其不同的功能上大体上可划分为系统配置工具和装置配置工具。系统配置工具主要工作是负责校验导入导出的配置文件，保证语法的正确性。装置配置工具则是生成和维护装置ICD文件，完成装置配置并导入装配置数据到装置。
系统配置工具的下面五种实例配置能够得到装置配置工具的支持：
（1）通信参数配置。
（2）IED名称及描述。
（3）数据对象实例（DOI）描述的配置。
（4）报告控制块及其数据集配置。
（5）GOOSE控制块及其数据集配置。
7系统装置的测试
测试是保护系统开发研制过程中必不可少的一部分。需要进行包括形式试验、兼容性试验等性能测试和系统一致性测试。只有通过一致性测试，才能从功能上实现互操作。有许多专门的机构来进行这方面的测试。
装置的功能测试相较于以往发生了较大的变化，主要是因为数据接口方式与传统相比有着本质上的不同。测试的方法是，第一要搭建测试系统，方法是通过传统的继电保护测试仪结合模块单元以及保护测控装置构成闭环的测试系统。只要模块单元和保护测控装置已经完成相应的配置工作，我们就可以将他们当做一个整体看待，这样一来它与传统的继电保护装置就基本上一致了。采用专业的能支持IEC61850的测试仪或软件工具针对性的进行测试，是更为直接有效地方式。除此之外，有许多软件工具都能够进行数字智能化保护装置调试或测试，比如IEDScout组态软件。