隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的全面展開，各種分布式能源接入電力系統(tǒng)，使系統(tǒng)的運行工況進一步復雜化，導致過負荷、過電壓、雷擊等異常情況更為嚴重，且用戶對電能質(zhì)量的要求也越來越高，這種形勢對傳統(tǒng)變壓器、開關(guān)設(shè)備運行的可靠性和應對能力提出了更加苛刻的要求，也對它們的智能化提出了新的需求。

采用標準的信息接口，實現(xiàn)融測控保護、狀態(tài)監(jiān)測、信息通信等技術(shù)于一體的變電站智能化一次設(shè)備，可滿足整個智能電網(wǎng)電力流、信息流、業(yè)務流一體化的需求，代表了變電站的先進技術(shù)和發(fā)展方向。

基于上述背景提出的智能組件技術(shù)，既比較符合我國電力裝備行業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀和裝備現(xiàn)狀，又能盡快滿足堅強智能電網(wǎng)建設(shè)的迫切需求，同時也是推進我國電力裝備行業(yè)提升技術(shù)含量與附加值、使綜合水平上臺階的重要方式。

因此，開展智能組件的深入研究和廣泛應用，對加快出臺智能變電站典型設(shè)計方案，規(guī)范智能變電站系統(tǒng)建設(shè)模式，細化設(shè)備或系統(tǒng)的接入方式，探索智能變電站的集成調(diào)試檢測技術(shù)，對提升我國一次設(shè)備核心組部件制造能力、促進自主技術(shù)創(chuàng)新、支撐堅強智能電網(wǎng)建設(shè)均具有廣泛的積極意義。

一次設(shè)備智能化現(xiàn)狀及組成架構(gòu)

1 研究現(xiàn)狀

變電站設(shè)備主要包括變壓器、斷路器、互感器、母線等一次設(shè)備和變電站自動化系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)等二次設(shè)備。近年來，部分國際廠商如ABB、西門子、施耐德、阿?，m、東芝等因其同時具備一次設(shè)備的生產(chǎn)能力和二次設(shè)備的開發(fā)能力，在設(shè)計之初，就把傳感器、控制機構(gòu)融入本體，使得結(jié)構(gòu)更加緊湊、設(shè)計更加合理、絕緣更加可靠，但技術(shù)保密、價格昂貴，未有大規(guī)模應用。

而國內(nèi)廠商如許繼、平高、西開、天威保變、寧波理工監(jiān)測等盡管起步較晚，但在部分功能智能化實現(xiàn)方面進步較快，并開始得到試點應用。國內(nèi)外在變壓器智能化方面研究的側(cè)重點在于在線監(jiān)測方面，其中油色譜、局部放電等在線監(jiān)測應用已較為成熟，國內(nèi)外基本處于同一水平，但國內(nèi)在智能綜合診斷技術(shù)、狀態(tài)評估和全壽命周期管理模型研究和應用及一體化集成技術(shù)的研究方面還處于起步階段，與國外還存在較大的差距。

另外，智能化監(jiān)測所用各種傳感器多為國外產(chǎn)品，對外依存度很高，一個采集點高達上萬元，價格貴且服務成本高。

現(xiàn)階段我國智能變電站試點工程在一次設(shè)備智能化上做了大量工作，均將“測量、控制、監(jiān)測、保護”等功能集成組合在一體化的智能組件柜中，首次實現(xiàn)了與高壓設(shè)備本體相關(guān)的單間隔應用功能的整合匯總，主要采用多種智能單元作為替代方案，但從現(xiàn)實應用看，形式復雜，融合設(shè)計能力不夠，片面追求短期智能化，存在性價比不高、優(yōu)化不夠等重要問題。

同時，設(shè)備間聯(lián)調(diào)存在多個生產(chǎn)廠家的配合問題，相互協(xié)調(diào)困難，加大聯(lián)調(diào)難度，甚至影響工程進度，很有必要由一個廠家牽頭進行開放式總體設(shè)計，簡化中間環(huán)節(jié)，節(jié)約投資。

2 組成架構(gòu)

因此，根據(jù)高壓設(shè)備的類別和智能變電站設(shè)計理念及要求，設(shè)計一次設(shè)備智能化的組成架構(gòu)如圖1所示，該智能設(shè)備架構(gòu)主要由電氣部分和智能化部分組成，電氣部分包括一次設(shè)備本體及其執(zhí)行機構(gòu)、傳感器、互感器，傳感器、互感器加裝在一次設(shè)備本體上用于采集一次設(shè)備的狀態(tài)和特征信息，可內(nèi)置或外置于本體或其部件，智能化部分即為智能組件，通過執(zhí)行機構(gòu)、傳感器、互感器，與設(shè)備本體形成有機整體，實現(xiàn)與宿主設(shè)備相關(guān)的測量、控制、監(jiān)測、計量、保護等全部或部分功能。

智能組件與執(zhí)行機構(gòu)、互感器之間由模擬信號電纜或光纖網(wǎng)絡(luò)連接，智能組件與傳感器之間一般由模擬信號電纜連接。執(zhí)行機構(gòu)、傳感器、互感器及智能組件可分離制造，通過就近安裝組合以實現(xiàn)一次設(shè)備智能化，也可通過工廠集成制造直接融合為智能設(shè)備。

前者適合常規(guī)變電站智能化改造方案，后者代表了智能設(shè)備的發(fā)展趨勢。該智能化架構(gòu)能夠解決目前智能變電站試點工程中存在的設(shè)備功能不全、集成度偏低等問題，實現(xiàn)全站設(shè)備的高度整合以及信息流的統(tǒng)一，推動結(jié)構(gòu)緊湊、功能集成、實用性強的智能變電站建設(shè)。

圖1 一次設(shè)備智能化組成架構(gòu)

智能組件及其技術(shù)需求分析

智能組件的應用，將會帶來變電站電力一、二次設(shè)備的有效融合，使得數(shù)字化變電站過程層的一次設(shè)備與間隔層的二次設(shè)備成為統(tǒng)一體，兩層間的過程層網(wǎng)絡(luò)成為智能組件內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，減輕了數(shù)字化變電站統(tǒng)一的過程層網(wǎng)絡(luò)的通信流量壓力，表現(xiàn)出很好的內(nèi)斂性，也由此奠定了由數(shù)字化變電站的三層結(jié)構(gòu)（過程層、間隔層、站控層）向智能變電站兩層結(jié)構(gòu)（設(shè)備層、系統(tǒng)層）的跨越，如圖2示。

組成智能組件的各種IED從物理形態(tài)上可以是獨立分散的，在滿足相關(guān)標準要求時也可以是部分功能集成的。用于設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的傳感器既可以外置，也可以內(nèi)嵌。智能組件內(nèi)的所有IED都接入過程層，彼此之間的信息需求可通過過程層網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)。智能組件中需要與站控層進行信息交互的IED，同時接入站控層網(wǎng)絡(luò)，承載信息上傳、下達功能。

圖2 智能變電站系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

作者認為智能組件設(shè)計應支持的具體技術(shù)要求有：

1）優(yōu)選嵌入式統(tǒng)一軟、硬件平臺，采用積木式模塊化設(shè)計，靈活可重構(gòu)，組成功能智能分布、決策集中管理、信息共享交互、性能安全可靠、運行維護方便的智能自動化系統(tǒng)。

2）基于標準化的物理接口及結(jié)構(gòu)，功能模件采用插件模式，機箱面板按照工藝美學設(shè)計，使用方便。應適應現(xiàn)場電磁、溫度、濕度、沙塵、降雨（雪）、振動等惡劣運行環(huán)境。

3）既能滿足新建智能變電站需求又能兼顧常規(guī)變電站智能化改造需求，支持電子式互感器和常規(guī)互感器，支持數(shù)字、模擬兩種交流采樣。實現(xiàn)全面遙測、遙信信息采集，采用基于精準對時的“三態(tài)”數(shù)據(jù)（穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)、暫態(tài)數(shù)據(jù)、動態(tài)數(shù)據(jù)）同步采樣技術(shù)，為高級應用提供統(tǒng)一時間斷面的標準化高品質(zhì)數(shù)據(jù)。

4）遙控回路宜采用兩級開放方式的抗干擾措施，支持本間隔順序控制功能，滿足全站防誤操作閉鎖功能要求，多種控制模式（直采直跳、網(wǎng)絡(luò)跳閘）可選。

5）采用先進可靠的傳感器植入工藝技術(shù)，自主開發(fā)或集成目前較成熟且技術(shù)經(jīng)濟性較好的在線狀態(tài)監(jiān)測功能，綜合分析設(shè)備狀態(tài)，具備就地綜合評估、實時狀態(tài)預報的功能，同時結(jié)合站控智能專家系統(tǒng)，更好的實現(xiàn)設(shè)備的全壽命周期管理。

6）遵循繼電保護基本原則，實行保護單元獨立、就地安裝，不依賴于外部對時系統(tǒng)實現(xiàn)其保護功能；對于單間隔的保護可“直采、直跳”；支持站域保護；雙重化配置的兩套保護的信息輸入、輸出環(huán)節(jié)應完全獨立。

7）對于電能計量，由于涉及到法制化管理問題，必須慎重。因此，智能組件的研發(fā)初期配置計量IED，具備可靠的輸入接口，其準確度按計量標準要求，經(jīng)得起與現(xiàn)有常規(guī)計量系統(tǒng)的分析比對。

8）提供多至5個以上的以太網(wǎng)通信接口，同時兼顧常規(guī)的串行通訊和現(xiàn)場總線，方便冗余配置。通過優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)配置方案，確保實時性、可靠性要求高的IED的功能及性能要求。

9）多種對時和守時功能。支持網(wǎng)絡(luò)、IRIG-B等同步對時方式，支持IEEE1588對時協(xié)議（SNTP），采用溫補晶振，支持長時間高精度守時[9]。

10）全面支持IEC61850標準第2版，支持智能在線調(diào)試功能。

智能組件架構(gòu)設(shè)計

1設(shè)計指導原則

智能組件的設(shè)計方案因其要實現(xiàn)的功能眾多，需綜合考慮諸如實際設(shè)備對象、電壓等級、智能變電站設(shè)計容量及其整體建設(shè)需求等諸多因數(shù)。實際設(shè)備對象決定了智能組件的具體功能配置及信息交互內(nèi)容，而電壓等級越高，其設(shè)計方案就越復雜，同電壓等級下又以變壓器智能組件的設(shè)計方案較其它一次設(shè)備的設(shè)計方案復雜。

智能組件的總體設(shè)計原則主要包括：

• 1）遵循面向?qū)ο?、架?gòu)統(tǒng)一的總體設(shè)計思想。智能組件的投入和使用不應改變和影響一次設(shè)備本體的正常運行；
• 2）軟、硬件實現(xiàn)堅持技術(shù)繼承與發(fā)展相結(jié)合原則。組件功能整合并兼顧合理冗余，智能組件應能自動連續(xù)地進行監(jiān)測、數(shù)據(jù)處理和存儲，具有自檢和報警功能；
• 3）堅持實時性與穩(wěn)定性并重原則。智能組件不僅具有很好的抗干擾能力、很高的可靠性，而且具有合理的監(jiān)測靈敏度和準確度；
• 4）全面滿足IEC61850的開放性原則，并不與已頒布的電力系統(tǒng)相關(guān)標準或規(guī)程相違背。

2 統(tǒng)一平臺設(shè)計

結(jié)合現(xiàn)有智能變電站試點工程中智能組件的相關(guān)應用經(jīng)驗，本文設(shè)計了一款以體積小、速度快、處理能力強、功耗低的嵌入式硬件平臺，確定了ARM+DSP+FPGA的組合架構(gòu)，選用了OMAP-L138雙核處理器和XC3S400AN型FPGA，輔以外圍擴展電路，結(jié)合高精度A/D采樣芯片組成統(tǒng)一平臺（如圖3所示）。

TI公司推出的OMAP-L138雙核處理器為ARM926EJ-STM結(jié)合TMS320C6748型DSP構(gòu)成，2個核的主頻均為375MHz，其中的ARM926EJ-S芯片可以直接移植在其它ARM平臺開發(fā)的嵌入式Linux應用軟件系統(tǒng)，而TMS320C6748型DSP與TI公司的C6X具有代碼結(jié)構(gòu)的繼承性，可以將C6X平臺代碼直接移植到OMAP平臺。

OMAP中DSP核運行 DSP/BIOS實時系統(tǒng)，ARM核運行嵌入式Linux系統(tǒng)，DSP/Link為處理器提供雙核通信架構(gòu)，在DSP端，DSP/Link作為DSP/BIOS的一個驅(qū)動而存在，在ARM端，DSP /Link作為一個外設(shè)而存在，并通過應用層的函數(shù)庫訪問這個設(shè)備來進行操作。

該處理器綜合了ARM和DSP兩個處理器各自在實時性和計算精度上的優(yōu)勢，ARM核可以運行嵌入式操作系統(tǒng)及圖形界面，完成人機界面、網(wǎng)絡(luò)通信等非實時任務，DSP核則實現(xiàn)信號處理、邏輯控制等實時任務，利用DSP核內(nèi)部的256kB的靜態(tài)內(nèi)存作為DSP專屬的程序和數(shù)據(jù)空間，保證測量、保護功能的實現(xiàn)的專屬性。

二核之間的數(shù)據(jù)通信由DSP/BIOS橋來實現(xiàn)。FPGA選用Xilinx公司Spartan-3A系列的XC3S400AN芯片，該芯片內(nèi)有8064個邏輯單元，360Kbit塊RAM，56Kbit分布式RAM，4個數(shù)字時鐘管理模塊(DCM)，311個I/O口。在FPGA上外掛SRAM芯片作深存儲用，由于SRAM存儲器容量比FPGA內(nèi)部緩存FIFO大得多，能夠存儲更多的波形數(shù)據(jù)，因而能觀察到更多的波形細節(jié)。

采用128Mbit容量的SPI Flash存儲掉電需保存數(shù)據(jù)，例如程序代碼、引導程序、字庫、開機畫面等。本設(shè)計的DDR II選用鎂光公司的MT47H512M8WTR-25E型SDRAM，容量為4Gbit，核心工作電壓為1.8V。

FPGA在負責ADC數(shù)據(jù)采集控制的同時，為了保證該平臺具有靈活的擴展能力，還用于擴展以太網(wǎng)、GPS對時、現(xiàn)場總線等。如此架構(gòu)使得此平臺具備強大的復雜數(shù)據(jù)處理能力、可靠的實時性、良好的可移植性及使用推廣價值。

在此統(tǒng)一硬件平臺基礎(chǔ)上，采用嵌入式操作系統(tǒng)軟件平臺，以深化IEC61850的應用為主線，構(gòu)建基于網(wǎng)絡(luò)信息交互的應用軟件平臺，結(jié)合功能要求積木組合成具體應用程序，利用平臺上大空間存儲芯片的存儲能力，配置多套主程序以方便實現(xiàn)不同類型程序的切換功能，增加板件級智能管理芯片，配合在此平臺上開發(fā)的嵌入式WEB管理系統(tǒng)，可以遠程實現(xiàn)對現(xiàn)場運行板件全生命周期信息管理，同時也為無液晶配置提供了運維可操作性。

圖3 OMAP-L138+FPGA的統(tǒng)一平臺架構(gòu)圖

基于統(tǒng)一平臺實現(xiàn)智能組件融合設(shè)計，可充分受益于OMAP-L138器件的定點/浮點DSP、ARM9、以太網(wǎng)控制器與LCD控制器的高度集成設(shè)計，方便整體優(yōu)化配置，簡化組件硬件設(shè)計，減少核心模件種類，方便批量采購和生產(chǎn)，縮短開發(fā)和調(diào)試周期，防范不同硬件平臺間移植、驗證、集成調(diào)試可能出現(xiàn)的各種問題，采用相同接口和標準協(xié)議，方便信息共享，有效實現(xiàn)各功能單元間的無縫聯(lián)接，發(fā)揮可重構(gòu)能力，提升智能組件功能一體化集成度。

3 組件功能配置

智能組件是一組智能IED的集合，基于統(tǒng)一平臺的智能IED設(shè)計，既保持了智能組件內(nèi)部架構(gòu)統(tǒng)一，又為單元協(xié)同和整體協(xié)同奠定了基礎(chǔ)。各智能單元根據(jù)應用對象擴展，形成系列化，通過功能集成，發(fā)揮靈活的重構(gòu)能力，實現(xiàn)應用于不同對象的智能組件，廣泛體現(xiàn)了組件智能化和集成化的發(fā)展方向。

根據(jù)本文設(shè)計指導原則，實際應用將充分結(jié)合設(shè)計對象的功能特點，同類智能高壓設(shè)備可有不同的IED重構(gòu)方案，實行按需配置，使智能組件具備很強的針對性和經(jīng)濟性。

作為變電站主要一次設(shè)備的變壓器，其智能化通過加裝傳感器和智能組件實現(xiàn)。變壓器智能組件基于變壓器運行數(shù)據(jù)和各種狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過集成設(shè)計，具備測量、控制、監(jiān)測、計量和保護等功能，相關(guān)信息通過IEC61850標準接入信息一體化平臺，實現(xiàn)對變壓器的數(shù)字測量、智能控制、安全運行、信息互動及狀態(tài)可視化展示。

圖4給出了以變壓器為例的設(shè)備智能化所用智能組件的功能配置圖。變壓器智能組件主要包括三測測控、主保護、后備保護、故障錄波、計量、合并單元（MU）、智能終端、組件信息管理單元、本體測量IED、有載調(diào)節(jié)IED、冷卻控制IED及狀態(tài)監(jiān)測功能組等功能模件。

其中，組件信息管理單元的功能定位為：收集各IED發(fā)布的初級數(shù)據(jù)，以適宜的數(shù)據(jù)庫管理并進行格式化的發(fā)布，做進一步的專業(yè)分析、評估，最終生成能夠直接用于支持電網(wǎng)優(yōu)化運行、支持高壓設(shè)備檢修決策的智能化信息。本體測量IED的功能為：對油位、氣體聚集量及油流速（接點）、頂層油溫、底層油溫、環(huán)境溫度等進行信息采集和發(fā)布。

冷卻控制IED的功能為：對冷卻系統(tǒng)的啟動、退出，冷卻裝置投入、切除，控制過程狀態(tài)信息收集并發(fā)布。有載調(diào)節(jié)IED(OLTC IED)的功能為：有載分接開關(guān)檔位調(diào)節(jié)及其狀態(tài)信息監(jiān)測與發(fā)布。

監(jiān)測功能組則主要包括局放監(jiān)測IED、油色譜微水監(jiān)測IED、鐵芯電流監(jiān)測IED等，同時設(shè)監(jiān)測主IED一個，該監(jiān)測主IED承擔了綜合本組中其他特性IED的信息，并進行設(shè)備狀態(tài)分析的核心功能，由其分析形成的智能化信息，將按需報送至組件內(nèi)其他單元和相關(guān)系統(tǒng)層設(shè)備，以支持高級應用的實現(xiàn)。

圖4 變壓器智能組件功能配置示意圖

變電站內(nèi)高壓開關(guān)設(shè)備（斷路器、高壓組合電器）的智能化則通過加裝本體檢測傳感器和智能組件，實現(xiàn)對高壓開關(guān)自身狀態(tài)信息的采集與處理，為智能控制提供支撐。高壓開關(guān)設(shè)備智能組件基于其運行數(shù)據(jù)和各種狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)字測量、智能控制、安全運行、信息互動及狀態(tài)可視化展示。

圖5 高壓開關(guān)設(shè)備智能組件功能配置示意圖

圖5給出了以高壓開關(guān)為例的設(shè)備智能化所用智能組件的功能配置示意圖。高壓開關(guān)設(shè)備智能組件主要包括線路測控、線路保護、故障錄波、計量、合并單元、智能終端、組件信息管理單元、開關(guān)設(shè)備控制器、本體測量IED及狀態(tài)監(jiān)測功能組等功能模件。

其中組件信息管理單元的功能定位等同于變壓器智能組件的組件信息管理單元。本體測量IED則對各種指示信號、位置信號、機械壽命、報警信號等進行信息采集和發(fā)布。開關(guān)設(shè)備控制器采集本間隔開關(guān)信號，直接或通過過程層網(wǎng)絡(luò)發(fā)布采集信息、接收控制命令，以便驅(qū)動執(zhí)行結(jié)構(gòu)完成控制功能。

監(jiān)測功能組則主要包括機構(gòu)特性IED、局放監(jiān)測IED、壓力水分IED、鐵芯電流IED、避雷器IED等，同時設(shè)監(jiān)測主IED一個，該監(jiān)測主IED的功能定位同樣等同于變壓器智能組件的監(jiān)測主IED。

其它諸如電力電纜、刀閘、電抗器、避雷器等高壓設(shè)備的智能組件則普遍側(cè)重于各自的狀態(tài)監(jiān)測，并同時將監(jiān)測信息報送到站控層網(wǎng)絡(luò)。

智能組件關(guān)鍵技術(shù)分析

智能組件通過綜合運用智能傳感、網(wǎng)絡(luò)通信、實時監(jiān)測、專家系統(tǒng)等技術(shù)，將傳統(tǒng)意義上的一次設(shè)備“活化”，使其具備智能電網(wǎng)的主要技術(shù)特征?？傮w講，智能組件還處于發(fā)展的初級階段，還有諸多關(guān)鍵技術(shù)需要研究，主要有：

1 傳感器及其融合技術(shù)

該技術(shù)是實現(xiàn)智能變電站“信息化”的關(guān)鍵部件，其準確度和可靠性對電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟運行至關(guān)重要。羅氏線圈和光學原理互感器及電容式互感器的試點應用評價較高，但仍需實踐檢驗和改進。表征設(shè)備狀態(tài)的各種狀態(tài)監(jiān)測傳感器又多為國外產(chǎn)品，價格昂貴且服務成本高。因此，研究能夠表征高壓設(shè)備狀態(tài)的重要特征參數(shù)的不同種類傳感器測量技術(shù)及其可靠性技術(shù)極為關(guān)鍵。

此外，研究傳感器與一次設(shè)備的融合技術(shù)，提出系統(tǒng)的傳感器接口規(guī)范以及檢測方法，構(gòu)建傳感器與一次設(shè)備融合的實施方案，提高解決目前各制造企業(yè)各行其是、無法互換、安全隱患高和感知數(shù)據(jù)品質(zhì)低等問題的能力，從源頭上為一次設(shè)備的采集、分析和控制奠定基礎(chǔ)。

2 通信及信息管理技術(shù)

智能組件作為一個智能體集合，其通信既有外部通信，又有內(nèi)部通信，組件內(nèi)信息或來自傳感器，或來自其它IED，這些信息既有大量原始數(shù)據(jù)，又有大量的中間數(shù)據(jù)和結(jié)果數(shù)據(jù)，一部分需要進行實時響應，一部分需要進行存儲和管理，以支持趨勢、品質(zhì)等分析之需。

具體表現(xiàn)為：其一，信息交互復雜，有關(guān)邏輯節(jié)點分配和建模、數(shù)據(jù)格式處理和優(yōu)化、信息存儲和管理、信息包裝和互動成為需要綜合考慮的關(guān)鍵技術(shù)；其二，組網(wǎng)形式多樣，智能組件內(nèi)所有IED都應接入過程層網(wǎng)絡(luò)，同時與站控層網(wǎng)絡(luò)有信息交互需要的IED，還應接入站控層網(wǎng)絡(luò)，需要考慮優(yōu)先級設(shè)置、流量控制、VLAN劃分、網(wǎng)絡(luò)及信息安全等關(guān)鍵問題。

因此，必須研究采用多智能體技術(shù)，理清各IED彼此間的關(guān)系，處理好信息共享、網(wǎng)絡(luò)負擔、跨間隔配合等，唯有相互協(xié)作，才能共同實現(xiàn)整體目標。

3 數(shù)據(jù)同步采集技術(shù)

快速采樣和數(shù)據(jù)同步是實現(xiàn)這一技術(shù)的兩個方面，采用高精確、高可靠對時及守時技術(shù)是實現(xiàn)這一技術(shù)的基礎(chǔ)。通過研究在一套功能單元中實現(xiàn)廣域穩(wěn)態(tài)、動態(tài)、暫態(tài)的“三態(tài)”數(shù)據(jù)的同步采集與處理，為變電站內(nèi)監(jiān)控、故障錄波、同步相量測量PMU、電能質(zhì)量分析等功能實現(xiàn)提供具有統(tǒng)一時間斷面的標準化高品質(zhì)數(shù)據(jù)，該項技術(shù)的應用將會降低變電站二次系統(tǒng)設(shè)計、安裝和施工中的設(shè)備及人力投入，滿足當今智能電網(wǎng)發(fā)展所提出的專業(yè)整合、系統(tǒng)集成等智能電網(wǎng)的集約化、標準化管理的新要求。

4 狀態(tài)檢測評估技術(shù)

智能設(shè)備的狀態(tài)包括可靠性狀態(tài)、運行狀態(tài)和控制狀態(tài)，一次設(shè)備智能化意味著對一次設(shè)備實現(xiàn)廣泛的在線監(jiān)測，建立基于IEC61850第2版的統(tǒng)一信息模型和通信平臺，進行實時監(jiān)測與故障分析，并通過智能技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)闈M足支持高級應用要求的智能化信息，將設(shè)備檢修策略由“定期檢修”變?yōu)椤盃顟B(tài)檢修”，更好的實現(xiàn)設(shè)備的全壽命周期管理。

研究建立多狀態(tài)參量融合的故障預測模型及其診斷技術(shù)，建立智能設(shè)備運行和狀態(tài)評估模型和專家?guī)?，形成相應的評估算法和標準，對最終實現(xiàn)智能設(shè)備“自我參量檢測、就地綜合評估、狀態(tài)結(jié)果預報、系統(tǒng)在線可視”至關(guān)重要。

5 抗電磁干擾技術(shù)

由于變電站內(nèi)電磁環(huán)境嚴酷，運行環(huán)境復雜，智能組件就近放置于高壓設(shè)備旁邊，就地化后的安全防護和抗電磁干擾能力及可靠性問題成為智能組件穩(wěn)定可靠運行的致命因數(shù)。因此，加強微環(huán)境內(nèi)的電能質(zhì)量分析，準確定位干擾源，有針對性采取嚴格的切斷干擾途徑措施，提高智能組件電磁兼容設(shè)計要求，解決好其電磁兼容問題是一、二次設(shè)備廠家必須共同面對且需合力克服的主要課題。

6 組件集成測試技術(shù)

智能組件的應用，使得二次回路的大量電纜被光纖代替，配置文件代替了傳統(tǒng)的二次電纜端子排圖，針對單個設(shè)備的調(diào)試及檢測技術(shù)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)場運行需求，組件內(nèi)聯(lián)調(diào)聯(lián)試及系統(tǒng)級調(diào)試成為智能變電站調(diào)試工作的重點。按照現(xiàn)場工程配置集成并在此基礎(chǔ)上進行工程應用測試的集成測試技術(shù)可以從更高的層面上模擬業(yè)務場景、迅速定位BUG，將現(xiàn)場調(diào)試相關(guān)工作和技術(shù)監(jiān)督關(guān)口前移，切實縮短智能變電站建設(shè)工期。

集成測試主要包括單體測試、模型文件一致性測試、網(wǎng)絡(luò)性能測試、同步對時系統(tǒng)測試等，開展智能組件集成測試技術(shù)研究，規(guī)范測試流程，提供配套的智能調(diào)試及測試手段也是開展研究智能組件必須考慮的技術(shù)難點之一。

結(jié)論

智能組件作為一次設(shè)備智能化的關(guān)鍵部件，通過采用基于統(tǒng)一平臺的集成、優(yōu)化設(shè)計技術(shù)，有效實現(xiàn)各功能單元間的無縫聯(lián)接，提高智能組件功能一體化集成度，該架構(gòu)設(shè)計可充分發(fā)揮組件重構(gòu)能力，實現(xiàn)按需配置和多功能（測量、控制、監(jiān)測、保護等）整合，能更好的實現(xiàn)設(shè)備的全壽命周期管理，為保障我國智能電網(wǎng)建設(shè)的穩(wěn)步推進和現(xiàn)有常規(guī)變電站的智能化改造提供有力的技術(shù)保障。

（編自《電氣技術(shù)》，標題為“基于統(tǒng)一平臺的變電站可重構(gòu)智能組件總體架構(gòu)設(shè)計”，作者為沈昌國、于海波 等。）