随着电网规模和变电设备数量的不断增大，设备监控强度不足、运维管理细度不足、支撑保障能力不足等问题日益凸显。大电网安全与设备运维监控成为电网企业安全生产常抓不懈的焦点，需进一步加强对安全责任、安全防范的重视程度。

　　随着数字化和智慧化新生产方式的加快到来，给智慧变电站的建设带来新的机遇和挑战。智慧变电站是指在智能变电站基础上，采用主辅设备全面感知、智慧联动、一键顺控、智能巡视、作业管控等技术建设的智慧型变电站。智慧变电站关键技术成功应用后，将实现倒闸操作一键顺控、站内设备自动巡检、人员行为智能管控、主辅设备智能联动、设备异常主动预警、故障跳闸智能决策、设备台账周期管理等智慧应用；实现运维检修效率大幅提升、设备监测能力全面提升、设备管控方式全面提升；实现变电站监控、巡视、预警、决策、现场安全作业管控智慧提升，达到运维智慧化的效果。

　　随着电网建设规模的快速增长以及变电站综合自动化水平的提高，亿博电竞 亿博官网无人值班变电站的数量越来越多，而运检人员数量却无法同步增长，其承载业务类型及工作范围大幅增加。在带电检测对运检人员技术水平要求较高的情况下，如何降低运维成本和难度，提高设备运维水平，成为电网企业公司面临的重要难题。此外，在保证安全生产、可靠运行的前提下，还要更加重视提高运维的效率以及准确性。

　　传统运维模式基于人工、定期巡检，变电站运维人员需要到站内对设备缺陷、故障信息进行巡视记录，属于被动式的巡检模式，且受恶劣天气影响较大，缺少在运维班远程运维的手段。针对变电站日常巡视、维护及故障处理，需要进行统一平台化管理。

　　变电站设备巡检工作能够预防变电站设备故障，通过故障检测，可以及时发现变电设备故障，保障电力系统稳定运行。

　　现有的巡检方式主要为人工巡检，手动记录监测数据，这种方式存在劳动强度大、工作效率低、检测质量分散、人员素质要求高、管理成本高等不足。

　　随着机器人技术的日渐成熟，为提高巡检的覆盖率、精度和智能化水平，及时发现并定位变电站故障隐患，利用机器人完成变电站智能巡检的需求应运而生。然而，现在的大多数巡检机器人仅仅起到移动监控的作用，还需要人工对监控视频进行故障判断，或是仅有简单的图像识别后台，不能对更复杂的情况做出响应，系统误报率和漏报率较高，上述因素制约了巡检机器人在变电站的大规模推广应用。

　　目前，变电站的检修通常采用周期性检验制度，包括常见的春检和秋检。然而传统的周期性检验制度存在一定的局限性：①检修周期不合理，针对有些运行良好的设备，可能会出现不必要的检修状况，浪费人力和物力；②检修不及时，如有些设备还未到检修周期时，就出现了设备故障等情况；③抢修工作或临时性检修工作增多。

　　变电站最常用的在线感知技术有主变压器油色谱监测、SF6在线感知、局部放电在线感知以及避雷器在线感知等。故障诊断系统随着在线感知技术的发展也逐渐发展起来。从本质上来说，故障诊断系统包括了多种理论学科，并不是独立存在的，能够更系统、更科学地处理在线感知获取的数据。目前变电站在线感知系统虽然能监测大部分设备参数，但有时不能及时反馈设备某些参数变化，更不能提前判断设备异常，从而不能及时做出处理及避免故障发生，进而造成设备停电甚至电网事故。

　　通常采用比较法对设备进行故障诊断，即通过一些诊断技术，如相似性诊断、趋势诊断等，将所得出的数据或结果与设备历年的统计结果进行比较，如果没有显著差异，则说明设备不存在缺陷；将测试结果与同一类型设备进行比较，在相同运行和环境条件下，结果若存在差异，则说明设备存在问题。比较法对设备的故障诊断较为基础，结果具有模糊性，且不能通过大数据及人工智能进行综合诊断，也不能将收集到的大量数据与基于知识经验的专家系统知识库进行匹配，从而得出准确的诊断结果。

　　传统的设备状态评价及运检策略均以专家经验定期评估为主，评估周期较长，无法实现设备正确告警和对设备状态的准确把控。面对愈加复杂的电网环境，单靠人力分析、片面防控已不能满足设备的管理需求。目前设备状态评估需要解决以下几个方面的问题：

　　（1）需要建立有效的设备在线故障诊断标准体系。目前针对设备进行的故障诊断面广量大，且不同评估人员对诊断标准的理解、掌握的尺度不尽相同，从而影响诊断结果。为避免手工分析可能造成的数据不全面、分析不深入、标准不统一等问题，必须通过信息化、现代化的手段，建立强大的信息系统来完善、提高状态诊断的效率和准确性。

　　（2）如何构建主辅设备智能联动场景。全面梳理变电站内主辅设备信息，对多种信息数据进行全面整合，设置灵活的联动关系，最大限度地发挥系统联动效应。发生异常时，自动实现主设备、在线感知、辅助、视频、巡检机器人等多系统智能联动，提升变电站安全运行水平。

　　（3）如何实现异常主动预警与智能辅助决策。利用变电站积累的大量设备检修数据，根据设备的故障类型、故障特征信息集合以及解决方案构造故障案例，并将相关案例存储在数据库中，以形成变电站典型故障案例库。通过主动预警与智能辅助决策，将以事后诊断处理为主的被动模式转变为以设备状态自我感知、故障智能诊断、趋势自动跟踪、异常提前告警为主的主动预警模式，提前发现和处置异常，实现变电站设备故障的预先诊断。

　　国外对于智能变电站的定义和含义尚未统一。在欧洲，将基于IEC 61850通信标准建设的变电站称为下一代变电站。虽然智能变电站在欧美各国中的叫法不尽相同，但是将智能变电站定为Smart Substation逐渐被西方各国广泛采纳。亿博电竞 亿博官网欧洲国家的电力行业发展起步早，现在已较为稳定可靠，亿博电竞 亿博官网因此其对新变电站的建设并不迫切，重点需求在于老变电站的技术改造和运行维护。目前，部分电力公司发展智能变电站的目的在于通过利用新技术、新设备、新材料提升变电站和电网的综合利用率。2004年发布的IEC 61850通信标准作为建设智能变电站的基础，已大规模应用于数字化变电站和智能变电站。欧洲国家出于技术、经济等方面的综合考量，智能变电站的数量不是很多。欧洲互联电网组织却大力推广标准的应用，并认为IEC 61850通信标准作为未来变电站建设、运维的基础和核心，以使欧洲国家都能分享在标准的推广应用上所带来的可观效益。故从2013年起，欧洲国家组织ABB、SIEMENS等知名厂商在多次研讨会上，就智能变电站数据管理和分析、IEC 61850通信标准的推广应用提出建议。

　　现在，ABB、SIEMENS等知名电气制造商对于变电站电气设备的智能化研究成果丰硕。但是，在某些具体环节中却没能够大规模使用。ABB公司的GIS设备可实现功能更融合，初步具备保护测量一体功能。ABB、SIEMENS等公司对间隔层设备的互操作性进行了试验，初步对工作难度的简易化进行了验证。

　　我国关于智能变电站的研究起步较早，并已大规模建设，相关领域的标准不断完善。国家电网有限公司于2009年提出了建设智能电网的目标。同年12月，确定第一批智能变电站建设试点（示范）工程。而后，又发布了《智能变电站技术导则》（Q/GDW 383—2009）等一系列标准和规范，对技术标准、结构体系等方面做了规定，积极推进智能变电站的发展。2012年初，新一代智能变电站被提出。由原先被动选择产品向自主研发新型变电站设备转变，构成以集成化智能设备、一体化业务系统及站内统一信息流为特征的新一代智能变电站。

　　21世纪初，IEC 61850通信标准不断得到完善，并引入我国，实现了智能变电站硬件系统集合、功能融合、互换性等目标。由IEC 61850通信标准可知，智能变电站的网络分为三层，并通过网络技术实现信息互联。

　　2009年以来，我国电力建设步入智能变电站的飞速发展期，不断突破变电站的高级应用，实现电网的智能互联。目前，在已投运的智能变电站中，已初步实现了电气设备的智能化。

　　（1）传统变电站。20世纪80年代前，随着我国经济的快速发展，对电力能源的需求更多，因此区域型变电站的建设发展较为迅速。此时的变电站高压设备相对独立，二次设备主要以晶体管、集成电路为主，变电站需要运行人员长期轮班值守，同时变电站内的各项操作指令与监控信息都需要人员的采集与上传，极大地浪费了人力资源。另外，人员的安全隐患也是传统变电站需要重点关注的问题。

　　（2）综合自动化变电站。20世纪90年代后，国内学者开展了微机保护课题的研究与应用，同时计算机、自动化、通信等技术的发展也为变电站自动化带来了新的活力。这期间国家电网公司联合各高等院校，通过研究变电站二次设备的功能，对其进行设备优化与功能重组，将变电站二次系统有机地结合起来，构建了变电站综合自动化系统，综合自动化变电站由此诞生。

　　（3）数字化变电站。21世纪初期，国际电工委颁布的IEC 61850通信标准在国内得到了良好的推广，为数字化变电站的诞生提供了有利条件。数字化设备与网络化结构使得变电站实现了设备状态检修，智能监测装置按照统一的标准、统一的接口进行设计，具有互操作性，从自身功能上来看，数字化变电站已经无限接近于现阶段的智能变电站。然而，数字化变电站并不等同于智能变电站，由于数字化变电站一次设备与智能监测单元集成化程度并不高，同时站与站之间的信息交互紧密性较差，因此数字化变电站是智能变电站的初级阶段。

　　（4）智能变电站。2009年的特高压输电技术国际会议上提出了名为“坚强智能电网”的发展规划，基于智能电网的发展而提出了智能变电站，智能变电站具备信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化等特点。同时，它还能自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等功能，并支持多项高级功能应用。相对于数字变电站，智能变电站的一、二次设备间界限更加模糊。同时，智能变电站具备更加丰富与标准化的监测系统。因此，智能变电站的发展需要依靠高压断路器、变压器、互感器的智能化以及变电站监测系统的网络化。

　　此阶段变电站采用的智能化技术主要包括一次设备智能化、电子式互感器、一次设备状态感知、自动化系统网络化、交直流一体化电源、辅控系统智能化、高级应用等几个方面。智能变电站核心技术见表1 − 1。

　　（5）新一代智能变电站。2012年，国家电网有限公司开始新一代智能变电站的建设工作，以系统高度集成、结构布局合理、装备先进适用、经济节能环保、支撑调控一体为目标。新一代智能变电站采用IEC 61850通信标准、多源信息分层与交互技术、高级协调控制与预决策分析技术等，支撑各级电网的安全稳定运行和各类高级应用，实现与电力调控中心进行设备信息和运维策略的全面互动，实现基于状态检修的设备全寿命周期综合优化管理。其中，高可靠性网络与信息集成技术、高智能化电气设备整合技术是变电站坚强和智能的基础，高级协调控制与预决策分析技术是变电站提升智能化的关键。信息数字化、功能集成化、结构紧凑化、检修状态化、接口平台化、运维高效化是新一代智能变电站的技术突破点。

　　此阶段一次设备智能化，采用隔离式断路器、充气开关柜；全面采用电子式互感器，考虑独立安装及与隔离式断路器、GIS、变压器套管集成等多种安装方式；一次设备状态感知部分增加隔离式断路器的SF6气体密度及机械特性监测，增加二次设备在线监视，采用预制舱式二次组合设备。新一代智能变电站核心技术见表1 − 2。

　　（6）智慧变电站。2020年初，随着云计算、物联网、移动互联网、大数据等技术的快速发展，国家电网有限公司及南方电网有限公司先后提出智慧变电站建设及电网数字化转型等发展战略。智慧变电站采用先进的传感技术，对设备状态参量、安全消防、动力环境等进行全面采集，充分应用现代信息技术，以本质安全、先进实用、面向一线、运检高效、状态全面感知、信息互联共享、人机友好交互、设备诊断高度智能、运检效率大幅提升为基本特点，实现变电站操作一键顺控、设备自动巡检、主辅设备智能联动等智能应用，全面推进变电站运维管理智能化、现代化、提升变电站安全水平，提高变电站运检质量，大幅增加运维效益。智慧变电站核心技术见表1 − 3。