摘要：介绍了智能变电站的概念与特征，分析了智能变电站的体系结构，结合当前我国电网智能变电站的建设情况，从继电保护技术工作的内容、人员专业素养要求及继电保护管理工作三个方面对智能电网环境下继电保护工作的新要求进行了分析，并提出了继电保护工作相应的针对性改进措施。
关键词：智能变电站；继电保护；智能电网；二次系统
作者简介：戎俊康（1972-），男，山西五台人，太原供电分公司送变电分公司，工程师。（山西 太原 030024）
中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）36-0130-02
随着智能电网概念建设的逐步开展与深入，作为“电力流、信息流、业务流”三流汇集的焦点，[1]智能变电站的建设也成为当今电网建设的重点。[2-3]变电站是电网的基本组成元件，智能变电站的建设也是我国建设坚强智能电网的重要内容。应用电子式互感器，采用IEC61850规约通过光纤网络进行智能一次设备及二次设备信息交互，使用智能化决策支持系统进行运行控制机及管理的智能化变电站建设对于电网继电保护工作将产生重要的影响。本文通过对智能变电站基本概念特征及结构的分析，初步探索了电网继电保护工作在智能变电站建设中所面临的新要求，并有针对性地提出了解决方案。
一、智能变电站的概念与特征
在国家电网公司所制定的《智能变电站技术导则》中将智能变电站定义为：采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能，实现与相邻变电站、电网调度等互动的变电站。[7]
1.一次设备智能化
一次设备的智能化是智能变电站建设的基础，到目前为止真正意义上的智能一次设备还没有投入运行，当前采用较多的是由常规一次设备+智能组件构成的智能一次设备，如：智能断路器、智能变压器等。由于采用了数字化的电子式互感器及光纤网络，一次设备与保护等二次设备之间的数据交互方式实现了完全的数字化。
2.二次设备网络化
在智能变电站中，传统的二次回路概念被极大地弱化；变电站中二次设备之间以及与一次设备的通信连接全部采用高速的光纤网络，二次设备真正地实现了数据、资源的共享。传统的电缆及连接导线连接方式被数字公共信号网络所取代。这样的变化节省了了大量电缆、连接导体、端子等模拟量电路耗材，人工不可直接接触的数字通讯方式使得继电保护系统的可靠性得到很大提高，变电站控制功能的实现得以简化并可以进一步优化。
3.信息交互标准化
智能变电站内电气设备的数据通讯都基于统一的IEC 61850规约。统一标准方式使得不同的设备厂家可以基于同一标准，不再需要考虑和其它设备的数据通讯问题，简化了电气设备的安装、调试及检修流程，做到了电气设备的即插即用，这使得变电站内的安装维护工作较以前方便很多。
4.运行控制智能化
在智能变电站中将应用大量的智能化决策支持系统，这将使得整个变电站自动化运行水平进一步提高。调度中心的相关操作控制命令将在智能变电站中自动执行，并具备各类自动校核功能。此外，在线状态检测不仅实时检测各个电气设备的运行状态还对其进行评估分析，并将结果上送至调度中心以便于运行工作的安排。相对于无人值守的综合自动化变电站，智能变电站不仅简单地接受调度中心的命令，还参与站内设备有关的分析决策。
5.功能应用互动化
如上文所述，智能变电站不仅仅是一个电能变换和输送的中间节点，更是一个独立进行决策分析的智能处理单元，每个智能变电站之间及其和调度中心、管理终端等依据其功能效用进行互动，相互交换数据及决策方案。这无疑将大大地提升电网运行的自动化水平。
二、智能变电站的逻辑结构
在智能变电站中，其基本的结构不在是常规站的间隔+主控设备这样的方式，其逻辑结构可以划分为：过程层、间隔层和设备层。[6，7]
1.过程层
过程层主要包括一次设备及其附属的智能组件及智能装置，如：变压器、高压断路器、隔离开关、互感器等等。可以看到过程层中不仅包含是一次设备，而且包含各类智能接口、合并单元等设备。过程层的主要作用在于：量测数据采集、各类设备状态检测及控制命令的下发执行。
2.间隔层
间隔层中包含有各类监控设备和继电保护设备等，这些设备依然次采用依据间隔的配置方式。间隔层实现了对各个间隔内一次设备的控制、监视和保护。间隔层内的设备采用光纤数字通讯方式与设备层以及站控层的设备进行通讯。
3.站控层
站控层由各类人机交互用的设备、数据前置机、服务器以及用于外部其它变电站及调度中心数据连接的服务器、工作站等设备组成，其主要的作用在于实现全站的集中控制。
上述的逻辑结构在国家电网公司所制定的《智能变电站技术导则》中采用设备层和系统层予以实现。[7]
三、智能变电站的建设情况
目前国家电网公司的多个智能变电站试点工程已经逐步投入运行，[4]其中既有地区级的110kV、220kV变电站，也有500kV及750 kV的大区变电站；其中既有新建站也有进行技术改造的老站。包含：齐齐哈尔电业局220kV拉东智能变电站改造工程、新建750kV延安智能变电站、220kV青岛午山智能变电站、金华500kV芝堰变智能化改造试点工程、110kV北川智能变电站建设工程等；这些变电站从功能设计到运行特性，其各项指标都满足了智能变电站的各项功能要求，预示着我国今后变电站建设的主要方向。
四、智能变电站投运对于电网继电保护工作的新要求
随着智能变电站的建成投运，其运行维护工作就成为电网运行需要探索的新问题。尤其是对于继电保护工作来讲，将面临完全不同于常规变电站的新的局面。这主要是由于在智能变电站中，二次系统不再是常规变电站的模拟量构建的回路，而是实现了数字化、网络化；同时大量的智能决策系统将得以应用；这使得继电保护工作将面临新的变化。
1.技术工作内容的变化
一直以来，继电保护工作人员负责其管辖电网内的各个变电站内的二次系统的维护及调试等工作，由于二次回路采用模拟量电路构建，继电保护工作的重心在于对二次回路的维护，如：各类交流回路的断线查找及排除，控制回路故障的排除等等。但在智能变电站中，二次回路被通信网络所替代，继电保护工作人员不在面对复杂的二次回路，而是要保证处于网络化条件下整个保护系统的可靠工作。这一转变使得原本已经延续了几十年的保护工作任务、流程、规范都发生了本质性的变化。
为适应这种变化不仅仅需要设备厂家提供详细的技术资料，更需要继电保护工作人员在实践中挖掘设备特点、总结归纳新设备的运行特性，以此为基础制定新的规范和标准。
2.人员专业素养要求的变化
由于二次设备的网络化，一次设备与二次设备的连接及二次设备之间已经基于数字方式进行信息交互，这使得继电保护工作人员不仅仅要熟悉继电保护的原理，还需要掌握IEC61850规约等通信技术。因此，熟悉电气、通信、计算机等技术，并具备相关专业技能的的复合型人才成为继电保护工作的新要求。
由于大学教育中的专业划分，当前继电保护工作人员对于这部分非传统的保护相关内容并不熟悉，因此需要在工作中结合智能电网的特点以及各类智能设备的特性，辅之于专门的讲座培训等手段，加速保护工作人员对于这部分内容的理解和掌握。如有可能，各高等院校在专业教育中也应增强通才教育，弱化电气专业教育内部的专业划分，增强复合型人才的培养。
3.继电保护管理工作的变化
在智能电网中，运行控制的智能化也是其一个标志性特征；对于智能变电站中的保护系统，智能化的决策管理工作也必将开展。如何结合智能变电站特点和要求，设计建设符合继电保护工作要求的管理模式和流程也就成为下一阶段继电保护工作的重点研究内容。这不仅需要智能化的决策支持系统的研究与应用，更需要继电保护工作人员结合工作需求探索新的管理模式。
这首先需要继电保护的管理工作转思路，可以清楚地理解智能电网本身的背景意义及相关技术；其次由于新生事物快速发展中原有管理模式中可能会暴露很多问题，保护工作者必须有足够的困难意识，敢于面对出现的问题并结合实际积极应对；有超前意识是管理工作者必须具备的，不能总等新设备投运后再去适应，而是要结合智能电网及智能变电站建设的目标提前准备，积极借鉴兄弟单位经验以便尽快摸索出适合于自己的管理模式。
五、结语
在智能电网的建设中，继电保护工作将发生重大变化，变电站内保护系统的网络化、数字化意味着沿用了几十年的二次回路将逐步退出历史舞台。如何适应新的形势，充分发挥新的设备及新技术的效能，就需要继电保护工作人员在实践中进行不断的总结分析。
参考文献：
[1]罗明志.智能电网综述[J].中国电力教育,2010,(16):239-242.
[2]汤乃传.智能变电站[J].科技综述,2010,(3):13-16.
[3]张沛超,高翔.智能变电站[J].智能电网技术及装备专刊,2010,(8):
2-3.
[4]李兴源,魏巍,王渝红,等.坚强智能电网发展技术的研究[J].电力系统保护与控制,2009,3(17):12-13.
[5]关杰,白凤香.浅谈智能电网与智能变电站[J].中国电力教育,2010,(21):251-252.
[6]李梦超,王允平.智能变电站及技术特点分析[J].电力系统保护与控制,2010,(18):18-20.
[7]国家电网公司. Q /GDW 383- 2009智能变电站技术导则[S].2009.
[8]高翔.数字化变电站应用技术[M].北京:中国电力出版社,2008.
（责任编辑：麻剑飞）