傳統(tǒng)的電網(wǎng)主要注重的是信息化傳輸，數(shù)字化變電站或數(shù)字電網(wǎng)注重的是實(shí)現(xiàn)信息的網(wǎng)絡(luò)交互，而升級(jí)后的智能電網(wǎng)則更加注重信息的互換互用以及功能的智能化應(yīng)用。確切地說(shuō)，智能化電網(wǎng)是在網(wǎng)絡(luò)信息交互共享的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)信息互用，這需要建立電力企業(yè)的大信息平臺(tái)，并在此基礎(chǔ)上逐步實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)所要求的諸多強(qiáng)大功能。

　　數(shù)字化變電站技術(shù)

　　數(shù)字化變電站技術(shù)是變電站自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展中具有里程碑意義的一次變革，其主要特征是“一次設(shè)備智能化，二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化，符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)”，即數(shù)字化變電站內(nèi)的信息全部做到數(shù)字化，信息傳遞實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，通信模型達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化，使各種設(shè)備和功能共享統(tǒng)一的信息平臺(tái)。這使得數(shù)字化變電站在系統(tǒng)可靠性、經(jīng)濟(jì)性、維護(hù)簡(jiǎn)便性方面均比常規(guī)變電站有大幅度提升。

　　智能電網(wǎng)的發(fā)展

　　智能電網(wǎng)就是將先進(jìn)的傳感測(cè)量技術(shù)、信息技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和原有的輸、配電基礎(chǔ)設(shè)施高度集成而形成的新型電網(wǎng)，它具有提高能源效率，減小對(duì)環(huán)境的影響、提高供電的安全性和可靠性，減少電網(wǎng)的電能損耗，實(shí)現(xiàn)與用戶(hù)間的互動(dòng)和為用戶(hù)提供增值服務(wù)等多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。

　　既然是智能電網(wǎng)，其重點(diǎn)就在智能化上。智能化主要體現(xiàn)在以下幾方面：可觀測(cè)——采用先進(jìn)的量測(cè)、傳感技術(shù)；可控制——對(duì)觀測(cè)狀態(tài)進(jìn)行有效控制；嵌入式自主的處理技術(shù)；實(shí)時(shí)分析——數(shù)據(jù)到信息的提升；自適應(yīng)和自愈等。智能電網(wǎng)主要具有堅(jiān)強(qiáng)、自愈、兼容、經(jīng)濟(jì)、集成和優(yōu)化等特征。

　　中國(guó)要打造的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)是以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，通過(guò)先進(jìn)的設(shè)備技術(shù)和控制方法，實(shí)現(xiàn)安全、高效運(yùn)行的電網(wǎng)。它既可以減少長(zhǎng)距離輸電的損耗，也有利于風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電等間歇性能源的并網(wǎng)利用。

　　目前，對(duì)于中國(guó)的智能電網(wǎng)已經(jīng)在研究和實(shí)踐上取得不少進(jìn)展。在大電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制上，對(duì)數(shù)字化電網(wǎng)、數(shù)字化變電站、電網(wǎng)調(diào)度可視化進(jìn)行了大量研究和實(shí)踐。在輸電領(lǐng)域，許多指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，包括網(wǎng)域測(cè)量技術(shù)、傳感器技術(shù)和量測(cè)技術(shù)，這些是電網(wǎng)調(diào)度基礎(chǔ)，已經(jīng)有700多套相量測(cè)量裝置安裝在電網(wǎng)，排國(guó)際第一位。數(shù)字化變電站建設(shè)上，已有70多座變電站投入運(yùn)行，華東電網(wǎng)走在了前面。

　　數(shù)字化變電站技術(shù)特點(diǎn)

　　數(shù)字化變電站有3個(gè)技術(shù)特點(diǎn)。首先是一次設(shè)備的智能化。一次設(shè)備中被檢測(cè)的信號(hào)回路和被控制的操作驅(qū)動(dòng)回路都采用微處理器和光電技術(shù)的設(shè)計(jì)，這使常規(guī)機(jī)電式繼電器及控制回路的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化了，傳統(tǒng)的導(dǎo)線連接被數(shù)字程控器及數(shù)字公共信號(hào)網(wǎng)絡(luò)所取代。可編程控制器代替了變電站二次回路中常規(guī)的繼電器和其邏輯回路，常規(guī)的強(qiáng)電模擬信號(hào)和控制電纜被光電數(shù)字和光纖代替。尤其是電子式互感器的應(yīng)用，克服了傳統(tǒng)互感器絕緣復(fù)雜、體積大且笨重的缺點(diǎn)。

　　其次是二次設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化。變電站中常規(guī)的二次設(shè)備：故障錄波裝置、繼電保護(hù)裝置、電壓無(wú)功控制、遠(yuǎn)動(dòng)裝置、同期操作裝置和在線狀態(tài)檢測(cè)裝置等，都是基于標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的微處理機(jī)技術(shù)而設(shè)計(jì)制造，設(shè)備之間的通信連接全部采用高速的網(wǎng)絡(luò)，二次設(shè)備通過(guò)網(wǎng)絡(luò)真正地實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)、資源的共享。

　　另外就是自動(dòng)運(yùn)行的管理系統(tǒng)。變電站運(yùn)行管理系統(tǒng)的自動(dòng)化包括電力生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)和狀態(tài)記錄統(tǒng)計(jì)無(wú)紙化、自動(dòng)化；變電站運(yùn)行發(fā)生故障時(shí)，能夠及時(shí)地提供故障分析報(bào)告，指出故障原因及相應(yīng)的處理意見(jiàn)；系統(tǒng)能自動(dòng)發(fā)出變電站設(shè)備檢修報(bào)告。

　　要想在變電站內(nèi)一次電氣設(shè)備與二次電子裝置均實(shí)現(xiàn)數(shù)字化通信，并具有全站統(tǒng)一的數(shù)據(jù)建模及數(shù)據(jù)通信平臺(tái)，在此平臺(tái)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)智能裝置之間的互操作性。在一、二次設(shè)備之間要實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化通信，如果變電站內(nèi)智能裝置的數(shù)量急劇增加，全站智能裝置必須采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)建模及數(shù)據(jù)通信平臺(tái)，才能實(shí)現(xiàn)互操作性。

　　當(dāng)前的數(shù)字化變電站從技術(shù)上來(lái)說(shuō)，其突出成就只是實(shí)現(xiàn)了變電站信息的數(shù)字采集和網(wǎng)絡(luò)交互，毫無(wú)疑問(wèn)，對(duì)于智能變電站來(lái)說(shuō)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因此說(shuō)，數(shù)字化變電站作為二次系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)階段，在技術(shù)上還存在有很大的技術(shù)提升空間。

　　IEC61850通信協(xié)議

　　數(shù)字化變電站是由智能化一次設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備在IEC61850通信協(xié)議基礎(chǔ)上分層構(gòu)建，能夠?qū)崿F(xiàn)智能設(shè)備間信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站。與常規(guī)變電站相比，數(shù)字化變電站間隔層和站控層的設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)接口只是接口和通信模型發(fā)生了較小的變化，而過(guò)程層卻發(fā)生了較大的改變，由傳統(tǒng)的電流、電壓互感器、一次設(shè)備以及一次設(shè)備與二次設(shè)備之間的電纜連接，逐步改變?yōu)殡娮邮交ジ衅鳌⒅悄芑淮卧O(shè)備、合并單元和光纖連接等內(nèi)容。

　　IEC61850將數(shù)字化變電站分為過(guò)程層、間隔層和站控層，各層內(nèi)部及各層之間采用高速網(wǎng)絡(luò)通信。整個(gè)系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)可以分為：站控層和間隔層之間的間隔層通信網(wǎng)，以及間隔層和過(guò)程層之間的過(guò)程層通信網(wǎng)。

　　站控層通信全面采用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，監(jiān)控后臺(tái)、遠(yuǎn)動(dòng)通信管理機(jī)和保護(hù)信息子站均可直接接入IEC61850裝置。同時(shí)提供了完備的IEC61850工程工具，用以生成符合IEC61850-6規(guī)范的SCL文件，可在不同廠家的工程工具之間進(jìn)行數(shù)據(jù)信息交互。

　　間隔層通信網(wǎng)采用星型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，在該網(wǎng)絡(luò)上同時(shí)實(shí)現(xiàn)跨間隔的橫向聯(lián)鎖功能。110kV及以下電壓等級(jí)的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)可采用單以太網(wǎng)，110kV以上電壓等級(jí)的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)需采用雙以太網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)采用IEC61850國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行通信，非IEC61850規(guī)約的設(shè)備需經(jīng)規(guī)約轉(zhuǎn)換后接入。考慮到傳輸距離和抗干擾要求，各繼電小室與主控室之間應(yīng)采用光纖通信，而在各小室內(nèi)部設(shè)備之間的通信則可采用屏蔽雙絞線。

　　數(shù)字化只是第一步

　　數(shù)字化變電站是目前提出的智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)，智能電網(wǎng)是更高一級(jí)的應(yīng)用。數(shù)字化變電站要實(shí)現(xiàn)信息的大量集中，避免重復(fù)建設(shè)，這些資源和信息怎么進(jìn)一步的應(yīng)用，便是智能電網(wǎng)下一步要解決的問(wèn)題。數(shù)字化變電站是要求信息用統(tǒng)一的規(guī)約去達(dá)到互聯(lián)、互通和互操作的目標(biāo)，這個(gè)信息會(huì)延伸出更多的效益，減少工作人員的運(yùn)行維護(hù)，提高工作效率。

　　數(shù)字化變電站作為智能變電站的初級(jí)階段，兩者在應(yīng)用中存在著很大差距。要達(dá)到國(guó)家電網(wǎng)公司提出的信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化和互動(dòng)化智能電網(wǎng)目標(biāo)，現(xiàn)階段的數(shù)字化變電站仍需要提升更優(yōu)化的功能。而智能變電站與智能電網(wǎng)是相匹配的，現(xiàn)在的數(shù)字化變電站只是具備了智能變電站的一些基本條件。

　　對(duì)于國(guó)家提出的“2020年建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)的智能電網(wǎng)”，業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為不太樂(lè)觀，“一次設(shè)備的智能化就算從現(xiàn)在開(kāi)始，至少也要3~5年才會(huì)出現(xiàn)比較成熟的技術(shù)，在試點(diǎn)運(yùn)行中，還需要不斷改進(jìn)，這個(gè)過(guò)程也要2~3年的時(shí)間。一個(gè)產(chǎn)品從研發(fā)到成熟再到工業(yè)應(yīng)用需要5~8年，同時(shí)新設(shè)備的出現(xiàn)不可能一夜之間就能把老的全部拆掉，還需要循序漸進(jìn)的逐年更換。”目前，一次設(shè)備中只有互感器有一些突破，并已投入運(yùn)行，然而現(xiàn)在運(yùn)用的電子互感器屬于電子式設(shè)備，對(duì)運(yùn)行環(huán)境的要求也較苛刻，在一次設(shè)備的惡劣環(huán)境中，電磁干擾以及環(huán)境影響，對(duì)壽命和運(yùn)行穩(wěn)定性都是嚴(yán)峻考驗(yàn)。

　　現(xiàn)在數(shù)字化變電站處于科技項(xiàng)目或者試點(diǎn)階段，各大電網(wǎng)公司還沒(méi)有大面積推廣，特別是一次設(shè)備智能化的實(shí)現(xiàn)都沒(méi)有哪一個(gè)公司把它作為強(qiáng)制性政策去實(shí)施。而電力系統(tǒng)是一個(gè)很保守的行業(yè)，更注重的是安全性和可靠性，新技術(shù)的使用到了決策層，要慢慢消化接受，等待更成熟的技術(shù)和產(chǎn)品出現(xiàn)才會(huì)逐步推廣。現(xiàn)在南方電網(wǎng)在數(shù)字化變電站的建設(shè)方面主要偏重二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化的建設(shè)，如新建的變電站，在間隔層／變電站層等二次設(shè)備上面做一些嘗試，電子式互感器的大規(guī)模推廣仍然有待時(shí)日。