引言
隨著我國社會和經濟水平的不斷提高，在供電質量方面的要求也越來越高。在資源大量消耗的現狀下，如何通過可再生資源，更好的為社會提供穩定、安全、可靠的電力，是目前我國電力行業的核心目標。隨著我國的電力行業的不斷髮展，同時也面臨著大量的機遇和挑戰。大容量的發電廠往往和負荷中心的距離較遠，需要進行遠距離的高壓輸送，提高了出現故障的機率，從而導致大規模停電的產生。全球發生的多例大規模停電事件也讓人們開始關注電力系統的穩定性。在現代科學技術的發展下，通訊技術、計算機技術等逐漸也開始應用在電力系統中，提出了智慧電網理念，可以有效保證電力輸送的穩定性和安全性，更好的為社會服務。
一、智慧變電站結構
1.1智慧變電站和智慧電網
智慧變電站和智慧電網之間有著密不可分的聯絡，可以說智慧電網中包括了智慧變電站。智慧變電站的設計是建立在智慧電網的基礎之上的，智慧變電站的存在保證了智慧電網的數字化、智慧化、互動化等多項特點，是實現智慧電網的重要保證，主要體現在以下幾個方面：
第一，支撐智慧電網。智慧變電站有著統一的標準和資訊模型，可以保證智慧電子裝置的互動性，為智慧電網的資訊化奠定基礎。智慧變電站要建立在數字化的前提下，有著效能優良、抗干擾能力強的特點，並具備自我檢測和診斷的能力。通過乙太網交換技術，能夠確保智慧電網的精確度，使資料能準確、快速的傳輸，為智慧電網提供資料基礎。通過穩定智慧變電站中的電子裝置完成動態資料、穩態資料和暫態資料的採集與處理工作，提高智慧電網的資料處理能力。
第二，加強全網聯接。變電站是智慧電網能量傳遞的重要樞紐，因此智慧變電站的存在能保證電網中各個節點的有效連線。當智慧電網中發生事故時，可以進行有效的控制，並提高電網的事故預防能力，保證電網的穩定性[1]。
第三，高電壓等級的智慧變電站能夠滿足智慧電網中對高壓輸電網架的要求。根據我國的實際情況，智慧電網中的主要輸電網架都是高壓線路，必須要通過高電壓等級的智慧變電站進行調節，能夠解決高電壓線路中大容量點電能傳輸所存在的問題，保證我國高壓輸電網架的穩定，促進我國電力建設的完善。第四，通過中低壓智慧變電站，可以同時支援風能發電、太陽能發電等清潔分散式電源的接入，為智慧電網提供了中間歇性電源“即插即用”的功能。第五，為智慧電網的實時監督提供了保障。在智慧變電站中，通過大量先進電子裝置的應用，可以獲取到電網中的執行資料，對裝置的維護檢修提供基礎，提高了系統的實用性。
1.2智慧變電站與數字變電站
數字變電站是確保智慧變電站實現的基礎，相比之下，數字變電站更注重過程，而智慧變電站更注重結果。和數字變電站有所區別，智慧變電站強調的是物理整合和邏輯整合。強調了智慧裝置在智慧變電站中的應用，不僅可以負責傳統裝置的測量、控制以及監測等各項功能，還可以進行相應的計量和保護等。智慧裝置是由一次裝置和智慧元件之間的組合，有著測量數字化、控制網路化、狀態視覺化等特徵。而邏輯整合指的是智慧變電站注重邏輯整合，通過對系統的虛擬裝置，可以根據實際情況，選擇對智慧變電站的區域性或總體性的協調，支援線上決策、協同互動等多種應用。智慧變電站和數字變電站的區別可以分為兩個方面：
第一，出發點不同。數字化變電站的目的是滿足變電站的自身需求，通過建立統一的資訊通訊平臺，在變電站內部實現一次、二次裝置的通訊，注重的是變電站內部的裝置和相互之間的聯絡。而智慧變電站是建立在整體電網的要求上，建立全網統一的資訊通訊平臺，更加註重電網中各個智慧變電站之間的聯絡，以及變電站和控制中心之間的通訊，提高電網中的通訊水平。另一方面，智慧電網中還可以支援風能發電、太陽能發電等多種清潔分散式電源，滿足“即插即用”的要求。
第二，裝置整合化程度不同。數字變電站具備一定的裝置整合和功能優化，在乙太網技術的基礎上，將一次、二次裝置之間相融合，符合了智慧電子裝置的標準。和數字變電站相比，智慧變電站的裝置整合化程度更高，智慧裝置體現的更加全面，促進了一次、二次裝置的一體化程序[2]。
二、智慧變電站資料通訊網路效能要求
通訊網路是變電站自動化系統內部和其他系統之間進行交流的重要途徑，資料通訊網路是否穩定、高效、實時是判斷系統資訊化、自動化的重要標準。在智慧變電站中，資料通訊網路是各種裝置與系統之間的資訊傳輸紐帶，要滿足相應的國際標準和規範，建立統一的通訊介面。隨著變電站自動化技術的不斷髮展，需要進行傳輸的資料越來越多，對資料通訊網路的要求也在不斷提高。資料通訊網路必須能夠應對目前大量的電量資料、操作資料以及故障資料等。另一方面，目前對資料通訊網路的實時性和穩定性要求非常高，因此在對資料通訊網路進行設計時，要考慮到網路的冗餘效能和無擾恢復能力。從總體來說，對智慧變電站通訊要求的效能要求可以分為以下四方面：
第一，分層結構。智慧變電站的分層結構是由分層架構決定的，資料通訊網路的分層是確保智慧變電站分層架構的前提，根據對智慧變電站的不同需求，要選擇相對應的網路通訊技術和結構。
第二。實時性。在智慧變電站中，需要對大量的實時執行資訊和操作控制資訊進行處理，這些資訊往往都具備一定的實時性，所以在建立資料通訊平臺時要注重資料傳輸的實時性。第三，可靠性。電力系統有著連續執行的特點，這就意味著智慧變電站的資料通訊系統也要一直處在執行狀態，一旦資料通訊系統出現執行故障，會對智慧變電站的整體執行產生影響，造成巨大的經濟損失，甚至傷及人們的人身安全。因此，資料通訊系統的可靠性是在設計時要考慮的重要因素。第四，電磁相容性。變電站在日常的運營中會受到多方面因素的影響，例如電源、雷擊、跳閘等，使得通訊系統常常要在強磁干擾的環境下工作，因此對網路的電磁相容性有著一定的要求，要避免強磁干擾而產生的通訊障礙。
三、智慧變電站資料通訊結構體系
3.1智慧變電站結構設計
根據我國電網公司對智慧電網出臺的相關規定，在建立智慧變電站時，要包括過程層、間隔層和站控層。在過程中包括變壓器、斷路器、隔離開關等一次裝置；在間隔層中包括繼電保護裝置、系統測控裝置等二次裝置以及一些控制器和感測器通訊系統；站控層中包括各種自動化監視控制系統，對通訊系統中的實時情況進行監督，對智慧變電站中的裝置進行全方位的監視、控制以及資訊互動，保證變電站資料採集、監視控制、電能量採集等多項工作的正常進行。和數字化變電站相比，智慧化變電站的裝置整合化程度更高，更好的實現了智慧裝置的作用，將一次、二次裝置一體化，提高了變電站的工作效率。除了過程層中的測量和控制功能不變之外，智慧化變電站通過整合將間隔層中的保護、控制與監視融合到過程層中。這樣一來，這些智慧裝置除了能夠進行測量和控制之外，還具備保護、監視的功能；另一方面，智慧裝置通過標準化介面接入電網的.高速網路後，能夠更好的實現智慧裝置和變電站之間的資訊交流。在此基礎上，可以對智慧變電站中的資料通訊網路進行結構設計[3]。
3.2智慧變電站匯流排設計
在傳統的數字變電站中，匯流排設計分為站級匯流排和過程匯流排兩種方式。站級匯流排指的是變電站層和變電站層之間的通訊方式，通過站級匯流排，各個變電站之間能夠進行資料通訊，並可以和上級執行中心以及排程控制中心相聯，傳輸相應的資料資訊。過程匯流排指的是在過程層和間隔層之間的通訊。通過過程匯流排，這兩者之間可以進行資料通訊，具有一定的穩定性和實時性。如非常規互感器取樣值的傳輸、保護裝置控制命令的傳輸等。根據站級匯流排和過程匯流排的特點，數字變電站中有兩種組網模式：獨立過程匯流排模式、站級匯流排與過程匯流排結合模式。獨立過程匯流排模式中，間隔層的智慧電子裝置要通過兩套乙太網介面，分別接入站級匯流排和過程匯流排。在這種模式下間隔層和過程層的資料難以進行共享；站級匯流排與過程匯流排組合模式下，變電站中的一切智慧裝置同時接入同一個物理網路。無論是變電站層之間的裝置還是智慧電子裝置之間，都能實現共性和互動，但是由於網站中存在大量的資料資訊，因此很容易引發網路資源競爭問題。和數字變電站相比，智慧變電站中只有站級匯流排一種匯流排模式。在智慧變電站中，逐漸開始淡化過程匯流排的概念，間隔層和過程層之間的資料資訊傳輸通過變電站中的智慧裝置進行。裝置以及系統之間的資料通訊通過乙太網技術實現，保證了資料通訊傳輸的穩定性和可靠性。
3.3安全結構設計
智慧變電站中的資料通訊是建立在乙太網技術上的，有效降低了變電站的成本。但是在智慧變電站中，面臨著各種網路安全威脅。其中既有變電站內部的威脅，也有來自變電站外部的威脅，其中主要包括非法使用、截獲資訊、篡改資料資訊、惡意程式、許可權管理不當等。智慧變電站是以TCP/IP協議為基礎的乙太網技術建設的，通過加密技術、數字簽名技術、容錯技術等多種方式對安全結構進行完善[4]。
四、結語
隨和我國社會經濟的不斷髮展，對電力系統的要求越來越高，智慧變電站開始興起，智慧變電站中資料通訊網路系統有著重要的作用，負責變電站中各類資料的傳輸。在智慧變電站中逐漸將智慧裝置一體化，提高了智慧變電站的工作效率，促進了我國電力行業的發展。