一、課題的來源、目的、意義、國內現狀及水平
1.1題目來源
電力網是由輸電、變電、配電設備及相應的輔助系統組成的、聯繫發電與用電的統一整體。電網是國家發展和社會正常運行的重要基礎設施，是合理分布、利用能源的重要環節，是國家綜合建設體系的重要組成部分。近年來，隨著經濟、及技術的大力發展，電力系統湧現了一大批十分優秀的新技術，這使得人們重新思考電網的設計及布局，因此，智能電網的概念逐步被提出。本文基於實際發展的需求，對於110kV智能變電站電氣方案開展研究與設計。
1.2研究目的
智能變電站是智能電網的可靠支撐，是承擔輸配電的樞紐，智能變電站的可靠與否直接決定了智能電網設備的監控與運行操作能力，同時為調控一體化及運維檢修提供技術支持。本文主要針隨著經濟發展迅速、電力負荷增大導致的電力系統容量不足的情況，對110k V 變電站及其智能化進行了設計。
本文研究的目的為：在對智能化一次設備相關的先進技術及設備進行闡述的基礎上，對智能變壓器、高壓開關設備及電子式互感器以及二次設備與其關鍵技術進行了深入的原理分析，通信和網絡技術、對時及同步技術等。智能變電站與常規變電站的主要差異就在於一、二次設備之間通過全站信息共享進行一體化管理，從而使智能變電站達到信息化、自動化和互動化。根據前文的分析，依據智能變電站的設計框架，針對110k V 智能變電站進行了設計。從多個方面，如一次設備的智能化、信息的標準化、信息共享的網絡化、應用功能的智能化、與主站及用戶的互動化以及輔助應用的智能化等，對智能變電站的設計進行了全面的分析與探討。並在文章最後對變電站的實際運行情況進行了評估、對運行過程中產生的問題提出了相應的解決方案。
1.3研究意義
隨著對供電質量、可持續發展和提高經濟發展水平的要求日益提高，目前國際電力工業積極地應對未來挑戰的共同選擇就是發展智能電網。智能電網以傳統的具有發電、輸配電、用戶、儲能設備、電動汽車及電器設施的物理電網為基礎，利用現代先進的雙向通信技術、高級傳感器、電力電子裝置、自動化設備和分布式計算機等，對其內部設備進行監控、保護和自動優化。目前我國人民生活水平不斷提高，經濟發展迅速，電力需求增大，又由於我國能源分布不均，能源運輸形勢緊張，因此，建設遠距離輸送、高效率傳輸，以及大容量的智能電網成為解決當前能源問題的重要途徑。積極建設智能電網不僅能提高供電可靠性和穩定性，還能同時促進煤電、水電、核電和大型可再生能源的集約化開發和利用，更好地優化電能質量，對我國走可持續發展道路和實施節能減排政策有著重要的影響和促進作用。
在電力系統中，變電站承擔著電能轉換和分配、調整電壓及功率，以及能量傳遞的重要作用，而智能化的變電站更是發展智能電網的先決條件，它不僅是智能電網發展的可靠支撐，更是提高系統供電可靠性和經濟性的有力保障。智能變電站在傳統數字變電站的基礎上，更加注重和強調面向全站的數據採集和共享、一二次設備的融合，以及系統的自動控制與調度。目前我國建設以特高壓電網為骨幹網架的智能電網還處於起步階段，而智能變電站作為其中一個關鍵環節，對其進行分析和設計尤為必要。
變壓器處於整個電力網絡的核心地位，它使得電能的輸送更加便捷高效，電能的分配更加合理規範。在智能電網的改造建設中，智能變電站會比傳統變電站擔任更加重要的工作任務。在實現傳統變電站轉換、分配等功能的同時，還肩負著發、輸、變、配、用、調六大重要環節的銜接任務，海洋能、風能等可再生能源穩定可靠的接入電網系統也需要智能變電站的支持。智能變電站所特有的智能技術就是區別於常規變電站的最大特點，通過自診斷、設備在線監測一體化以及最重要的電站自動化等關鍵技術，為設備運行和智能調度管理的過程提供決策依據。提高電網運行的輸送能力、穩定性和可靠性。
1.4國內外研究現狀
對於智能變電站，國外尚無明確定義。但歐美發達國家已從電氣設備上開始著手智能化，因為各國國情與電力現狀都不一樣，所以導致各大廠家對變電站發展方面的看法也有出入。其中兩大電氣設備巨頭就提出了不同的看法。西門子公司認為智能的重點應基於高度自動化來支撐變電站的自愈能力。ABB 公司則認為這只是智能化很基礎的一部分，重點應放在設備狀態監測和數據採集方面。
在一次設備方面，兩大電氣設備廠家在打破電氣一、二次設備界限方面已取得了不少的成果，在融合設備的同時，提高其智能化水平。低壓設備智能化方面已取得了顯著的成果。在電子互感器方面，ABB 公司發展最為迅猛，而且成果頗豐。
1986年光電互感器在電網的試運行，十年之後研製出的誤差為0.3%的362k V光纖電壓互感器，1997年成功開發出115k V、550k V高電壓等級的光電電壓互感器。目前為止，ABB公司不僅已研製出多種有源電子式、無源光電式互感器。而且這些互感器已在封閉式組合電器及中低壓開關櫃中得到應用。國外在變電站自動化方面，主要採用ABB、西門子等公司聯合制定的IEC61850標準。同時這些國外主要廠家在試運行過程中均已獲得成熟建設經驗，使得此標準成為了變電站建設的唯一標準。目前，此標準第二版部分內容已發布，相比第一版應用領域更加廣闊，指導內容更加豐富。
我國變電站自動化技術從1980年開始發展至今已有三十多年歷史，電力行業通過這些年的科研和試運取得了豐碩的成果和經驗。這期間取得的重要成果之一就是對站控層和間隔層進行數位化處理，使得站內信息的流通更加快捷、準確、準時。雖然經過短短的三十幾年就取得了這樣的成果，但有一些方面還得繼續完善。比如，系統的擴展性、設備操作性和信息共享等。這些問題嚴重製約了變電站可靠性、實時性和經濟性的進一步提升。在傳統變電站已經不能滿足我國電力行業的發展的情況下，發展智能變電站就成為了電力行業的康莊大道。
由於各國國情不一，智能化的側重點也不一樣，可提供給我國智能變電站建設的技術標準可謂少之又少，我國只能靠自主研究，通過試點工程來積累經驗，完善我國智能化變電站的建設。通過對IEC61850標準的研究來提升信息標準化方面的技術。同時在一次設備方面主要是通過設備的研發來提升智能化水平，包括綜合智能組件、斷路器、電抗器等。由於電子互感器的技術還不成熟，再加上電子設備穩定性和可靠性不高，我國選用常規一次設備和智能組件相結合的過渡形式，來實現對變電站進行智能化處理。
在系統建設方面，我國雖然採用的是國際上通用的IEC61850標準，但並非原本照搬，我國電力行業研究人員結合國家的基本國情和電力現狀將原有的標準進行轉化，形成了一套更加適應我國智能化建設的DL/T860標準。此標準的提出，為我國智能化建設開闢了新的道路，目前為止，以DL/T860標準為指導的電力工程已達數百餘個，為智能化建設提供了寶貴的經驗。在建設與研究的同時，我國根據電力現狀，按照IEC61850第二版相關的內容，適當取捨，不斷完善，確保在發展國內智能變電站建設的同時兼容國際電力網絡
二、課題研究的主要內容、研究方法或工程技術方案和準備採取的措施
2.1研究的主要內容
隨著智能化關鍵技術的發展，以及越來越趨於穩定和成熟的智能化設備，有了這些作為技術支撐，智能變電站將逐漸取代常規變電站。文章首先介紹了智能電網在國家建設和發展中所佔的重要地位，其次介紹了智能電網中的重要環節智能變電站。先分析了國內外的技術研究現狀，然後根據新建110k V 實際變電工程需要，對變電站變電部分的主要內容進行了設計。主要設計內容包含有電力系統部分、電氣主接線設計、短路電流計算和主要電氣設備的選擇、絕緣配合、站用電及照明設計、施工電源方案以及防雷接地和融冰方案設計。電氣二次設計方面主要包括：繼電保護、安全自動裝置、調度、元件保護、一體化電源系統等。最後通過電力系統分析綜合程序，驗證了本方案的可行性。
2.2研究方法
首先，對110kV智能變電站電氣方案初步設計要有一個整體概念。根據設計要求，實際環境情況以及一些技術規範要求，充分考慮用戶管理和維護方便。其次設計中需要複習以前所學知識，查閱相關資料並參考其它類似設計案例，把自己所學理論知識和設計設想放到實際設計中，和其他設計案例做比較，改善自己的設計方案。同時通過老師提供的文獻資料，參照國家標準，以及查閱網絡期刊文庫等手段來獲取對設計有用的各種信息。設計中，儘量多做假設，多方面考慮問題，不斷尋找自己設計的缺陷和不足，完善設計。
2.3相關措施
本文根據實際變電工程，參照實際電氣數據，提出了一套可行性的電氣系統設計方案。主要設計工作包括：待建地區電力負荷現狀數據收集以及建設必要性分析，電氣主接線的設計與繪製，短路計算，各電壓等級電氣設備的選擇，絕緣與過電壓保護，電氣總平面布置圖的設計與繪製，站用電源與施工電源方案的設計，防雷與接地線的布置設計，電氣系統二次部分的元件保護、調度配置、智能輔助系統，通訊方案以及一體化電源設計等。
三、現有基礎和具備的條件
3.1現有基礎
目前收集了相關的研究文獻以及理論基礎，分析了國內外的研究情況以及可能應用的最新技術與方法。
3.2具備的條件
收集了110kv變電站的相關資料，通過導師與朋友的幫助，了解變電站電氣部分設計的創新事項以及注意事項。