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1 绪论
1.1 引言
作为电力系统中输电和配电的集结点，变电站不仅负责电能的转换和分配，同时是输配电系统的信息源和执行终端，对电力系统的稳定、可靠、经济运行起着至关重要的作用。我国的变电站自动化技术自建国以来经历了分立元件为核心的自动装置阶段、微处理器为核心的智能自动装置阶段和变电站自动化系统阶段[1-3]。在我国，自二十世纪八十年代至今，变电站自动化系统的发展，由“面相功能”的集中式设计演变到“面向对象"的分布式设计，并得到了大力推广和广泛应用，但长期运行经验表明了在变电站自动化系统动仍然存在一些不足，比如站内、设备之间缺乏互操作信息难以共享、系统可靠性易受二次电缆影响等问题尤为突出。然而近几年来为解决这一系列问题，人们致力于智能电网和数字化变电站技术的发展，并提供了理论基础和技术支持，智能变电站则自然而然成为变电站自动化系统的未来发展方向。信息化、数字化、自动化和互动化是智能电网的基本特征，数字化变电站的主要特点为实现一次设备智能化、以及二次设备网络化和运行管理系统自动化，而这两者的重要基础为变电站内的过程层设备。因此，研究和实践智能变电站中数据采集和信息通信的关键设备——合并单元，具有重要的理论和现实意义。
1.2 研究背景及意义
1.2.1 智能电网简介
目前世界范围内资源和环境方面的压力不断增大，社会对节能减排、环境保护等可持续性发展的要求日益提高。如何以可再生能源逐步替代化石能源，建造能源使用的创新体系，如何以信息技术彻底改造现有的能源利用体系，最大限度地开发电网体系的能源效率，是人类能源发展面临的第一挑战。智能电网的思想是期望通过一个数字化信息网络系统将能源资源开发、输送、存储、转换(发电)、输电、配电、供电、售电、服务以及蓄能与能源终端用户的各种电气设备和其它用能设施连接在一起，通过智能化控制实现精确供能、对应供能、互助供能和互补供能，将能源利用效率和能源供应安全提高到全新的水平，将污染与温室气体排放降低到环境可以接受的程度，使用户成本和投资效益达到一种合理的状态[4-11]。
1.2.2 智能变电站的定义
作为智能电网的重要节点，智能变电站的概念派生与智能电网。智能变电站是一种采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、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、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。其主要作用就是为智能电网提供标准的可靠的节点（包含一次、二次设备和系统）支撑，它要求设备信息和运行文护策略与电力调度实现全面共享互动，实现基于状态的全寿命周期综合优管理，并且实现全网运行数据的统一采集，实时信息共享以及电网实时控制和智能调节，支撑各级电网的安全稳定运行和各类高级应用。
智能化变电站是利用变电站自动化系统中的数字化信息提高变电站的智能化水平，智能化的基础是数字化，智能化变电站是数字化信息基础上的智能化高级应用。
由于合并单元存在于智能变电站的过程层当中，所以单独介绍智能变电站过程层的特点。过程层的设备有电子式互感器、合并电源以及智能终端三部分。作用分别是，电子式互感器用来实现采样的数字化；合并单元用来实现采样的共享化；智能终端用来实现开关、刀闸开入开出命令和信号的数字化。过程层信息的传输要求准确、可靠、快速。智能变电站过程层特点如图1.2.2.1所示。