1 智能化改造概述
智能变电站改造的技术支撑分别是信息处理端的调度控制系统和信息收集端的智能监控终端。基于移动网络开展信息采集和设备控制，智能监控终端将变电站电压、电流、有功、无功、功率因数、变压器档位、温度、图像、声音等多种信号上传至调度控制系统，由调度控制系统进行统一处理。因此，智能化改造的主要内容是建立信息高度集中并具有综合处理能力的调度控制系统，加装传感器等监控设备[1]，同时将网络安全防护体系建设纳入改造的全过程。改造之后，供电安全得到有效保障，能够减少甚至取消现场值班人员，从而降低变电站整体运维成本。
2 背景依据
《GB/T 31989-2015高压电力用户用电安全》和《GB/T 32893-2016 10k V及以上电力用户变电站运行管理规范》对变电站的运维模式及其实施条件做出了明确的规定，肯定了智能运维的新模式，是智能化改造和运维的政策支撑。
3 智能化控制平台
建立覆盖全行业、全业态、全需求的智能化控制平台是实现变电站智能化改造的基础，也是调度控制系统的核心。平台必须具备高性能、高效率、高可靠性，以适应运维业务的管控需求，最终实现数据统一、业务统一以及管理统一的目标效果。
3.1 平台能力
平台的能力体现包括存储与计算能力、应用开发服务能力、平台间调用能力以及资源迁移服务能力，支持各类型业务系统的对接，打破数据孤岛，形成多业务系统的集成与联动。通过以下方式可以更有效的实现上述能力：
(1）采用合理的数据架构，支持数据存储的无限扩展；
(2）基于云架构进行平台部署，使系统具备良好的拓展性以及移植性；
(3）支持本地部署和云端部署方式，客户端采用B/S模式，具备资源迁移服务能力。
3.2 平台安全性
为保证调度控制系统和智能监控终端数据来往的安全性，智能化控制平台需要对链路层和数据包进行加密，加密方式可采用以下思路：
(1）在数据传输链路层使用SSL/TLS加密传输。SSL(Secure Sockets Layer)是用于Web的安全通信标准，TLS(Transport Layer Security)是IETF的TLS工作组在SSL3.0基础之上提出的安全通信标准，SSL/TLS提供的安全机制可以保证应用层数据在互联网络传输中不被监听、伪造和窜改。一般的网络协议应用中，数据在机器中经过简单的几次包装后即进入网络，如果被网络监听工具截获，则截获方根据网络协议可以轻易得到数据。而SSL/TLS是位于应用层和TCP/IP之间的一层协议，数据经过该层流出时被加密，返回时经过该层被解密，同时验证网络连接两端的身份信息。
(2）对接入平台的数据包通过专用网关进行协议转化和加密。考虑到MQTT（消息队列遥测传输）轻量、简单的优点，在应用层对数据包使用私有MQTT统一加密后传输。即便链路层数据被截取，截获方仍不能破解协议内容，从而保证整体数据的安全性。
4 改造过程
智能化变电站是采用先进、可靠、集成和环保的智能设备，以信息显示数字化、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、计量和检测等基本功能，同时具备电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策和协同互动等高级功能。
4.1 设备安装
在变电站设备本体处安装智能监控终端，并配备通讯管理装置，负责收集、处理、传输设备状态信息和实时数据[2]。主要安装点位和采集内容如下：
(1）中、高压控制柜：采集电压、电流、功率、功率因数、电度等遥测信息，以及开关位置、手车位置、综合保护装置（如速断保护、过流保护、零序保护）等遥信量。
(2）变压器：监测变压器线圈温度和风机状态，实现对变压器温度非电量遥测量的采集；通过调节有载调压分接头挡位来调节电压，实现遥调功能。
(3）低压控制柜和馈线开关：通过数字仪表对低压控制柜的电力数据以及运行状态进行采集，并加装遥控单元，用于实现远程控制。
(4）电容补偿柜：实时监测有功功率、无功功率、视在功率以及功率因数，实现电容器自动投切，增加阈值远程调控功能。
(5）交、直流屏：通过加装检测模块，实现交、直流数据的遥测量采集、电池出口电压和电池组保护信号（如：过压、欠压等）采集。
(6）计量表：采集各计量装置的电量数据。
(7）其他重点位置（视不同区域的变电站而定）。
4.2 环境监测
安装摄像、门磁、烟感、水浸、温湿度等传感采集模块。利用摄像与门磁遥视变电站出入口和站内电力设备、监测变电站人员出入情况。感烟装置安装于低压电容柜、EPS有源滤波柜、UPS蓄电池内，监测是否有起火燃烧等现象。水浸传感器放置在变电站内入口或设备附近，实时监测站内是否被水浸入。温湿度传感器应尽量分布于站内各处，实时采集站内环境情况。
5 网络安全
5.1 必要性分析
2017年6月1日，《中华人民共和国网络安全法》正式实施，将网络安全提高到国家安全的高度。网络安全法第二十一条对于网络安全等级保护制度做出了规定，第三十一条对公共通信和信息服务、能源、交通、水利、金融、公共服务、电子政务等重要行业和领域的关键信息基础设施的网络安全提出了重点保护要求。变电站在各类行业和领域中承担着电能输送和分配的重要任务，变电站智能化后在网络安全方面面临着巨大的挑战，一旦发生信息泄露或者被不法分子恶意操纵，将对用电终端造成冲击和损失，甚至产生人生伤亡事故。因此，智能化变电站需要根据相应的等级，建立有效的网络安全防护体系。
5.2 防护方案
网络和通信安全从网络架构、通信传输、边界防护、访问控制、入侵防范、恶意代码防范、安全审计、集中管控等几个方面进行防护。设备和计算安全对定级对象中的服务器、终端、网络安全设备等设备进行安全防护，从身份鉴别、访问控制、安全审计、入侵防范、恶意代码防范、资源控制等几个方面进行防护。
6 智能运维
智能化改造后的变电站可实行“线上集中监控、线下分区巡检”的智能运维模式，即在实现远程集中监控的同时，在站内保留一定数量的运行人员，配合平台24小时不间断监测，一旦有任何异常告警立即第一时间到达现场处理，做到快速响应，对变电站安全运行提供双重保证，以满足重要行业或领域的用电需求。系统采集的历史数据可形成相应报表，不但免去了人工抄表的繁琐和不便，还可供后期的高级数据分析所用。
7 结束语
传统变电站的运行效率较低、人工成本较高。变电站由传统向智能方向改进是电力行业的发展趋势，通过技术改革和创新，加装智能化元件，使变电站具备完善的“五遥”（即遥信、遥测、遥控、遥调、遥视）功能，信号通过网络传输汇集到调度控制系统的数据采集和监视控制平台，平台收集数据后对事件进行分析，协助调控人员判断，再由调控人员指挥线下人员做出响应或直接干预控制现场设备，构成智能化运维的全过程。随着材料、传感元件、软件和网络技术的不断进步，变电站运行和维护方式不断向更高层次迈进，对于国计民生和公共利益存在重要意义。
参考文献
[1] 徐敏.变电运维技术中的智能化技术[J].电子技术与软件工程,2020(11):238-239.
[2] 邹志荣,臧正晓,吴晖,张创奥,南叶健，林周良.关于智能化变电站监控与运维的研究[J].科技风,2019(27):173.
[3] 金坤.人工智能技术在电力监控系统的应用[J].集成电路应用,2020,37(02):84-85.