1.1 二次变电站设备的发展过程
任何事物的发展都是渐进的，智能变电站也不例外。变电站二次设备的发展历史主要是继电保护设备的发展历史。 继电器保护
需要指出的是，从严格的发展来看，这里给出的发展路线并不严格。例如，继电器保护的发展可分为三个阶段：电磁继电器、感应继电器和晶体管继电器，集成电路继电器保护装置也出现在微机保护之前。数字微机保护虽然采用了与传统微机保护完全不同的硬件结构，但本质上属于微机保护，微机保护的最新发展是采用高保护等级的本地化保护装置。
这条发展路线之所以采用，主要是为了契合本文的主题。继电器保护是继电器保护历史上发展时间最长的阶段，其历史地位毋庸置疑。本文主要介绍了61850标准数字微机保护的基本原理，主要继承了传统的微机保护，分为两部分，重点介绍了传统微机保护装置发展演变为数字微机保护装置的原理和原因。
1.2 传统常规微机保护的基本原理及其缺点
在现阶段的工业自动化领域，人类发明的自动化设备本质上是输入输出系统[注1]。继电保护装置也不例外。传统的微机保护装置有两种输入。一是交流模拟输入，主要输入完成保护逻辑所需的电流和电压；二是数字输入，主要输入各种功能硬压板、保护信号和监控设备运行状态的硬点信号。还有两种输出，一种是跳闸、关闭命令或反应装置运行状态的数字输出，另一种是通过串口或网口等多种通信方式监控后台的通信。
传统微机保护装置的这四种输入输出都有一定的缺点，下面就一一讨论。
1.2.1 交流模拟输入量的缺点
传输模拟量的主要问题是传统互感器二次线圈的数量较少与需要相同模拟量的保护装置之间的矛盾较多。以线路间隔的A相电流为例，线路间隔最多配备一组A相CT，需要这组电流的装置有AB套线保护、母线保护、故障录波装置等。这意味着需要从CT二次线圈的一端串联所有需要A相保护电流的二次设备，然后返回CT二次线圈的另一端。同时，CT二次线圈运行时绝对不允许开路，中间接线环节这么多，不仅会导致二次接线复杂，还会带来安全风险。
1.2.2 数字开入开出量的缺点
如下图所示，一个完整的信号回路可分为开入和开出两部分。
输出节点可能是反应设备运行状态下继电器的常开或常闭节点，如反应开关GIS气室压力继电器的常开点；也可能是保护装置的功能压板，如维修压板、保护硬压板等。输入部分是保护装置进入插件的光耦的强电输入部分。当信号开关关闭时，电路导通，使光耦导通动作，开口部分可以感知到信号。这意味着至少有两根电缆传输完整的信号[注2]。
数字开出量也是如此。当变电站信号量特别大时，会使用大量的二次电缆，施工难度大，周期长。
1.2.3 通信输出量的缺点
在传统的常规站中，通信输出的主要问题不受硬件或技术条件的限制，而是缺乏统一的规定。在61850之前，自动化系统中常用的规定很多，包括工业控制领域常见的规定modbus，DNP3、电力领域专用IEC60870，CDT等。但由于规定本身的固有缺陷，其功能不能满足项目的需要，许多细节没有严格的规定，导致不同厂家需要在规定的基础上扩大。最典型的例子之一是IEC60870-103，基本上所有厂家都在其基础上进行了扩展，导致各厂家之间的设备基本无法通信。
1.3 数字继电保护装置解决上述问题的方法
这里提到的数字继电保护装置是指完全使用IEC61850规定的设备。61850采用成熟的工业以太网技术，解决交流模拟量重用和数字信号量传输问题。
合并单位采样交流模拟量后，通过SV网络报纸广播到过程层网络，任何连接到过程层网络的二次设备都可以订阅SV通过报纸获取这组交流模拟量的采样信息。开关量是通过数据集将二次设备本身的所有开关输出状态打包到同一帧GOOSE报文中，然后将GOOSE报纸广播到过程层网络，所有需要开关量信息的二次设备都可以订阅GOOSE报文获取信息。
通过统一的通信规约来解决输出通信量不一致、无法相互操作的问题。各厂家均采用MMS二次设备作为站控层的通信规定，互操作性大大提高。
注释
[注1] 这也是人类和机械之间的本质区别何只能获得一定输出的系统都属于自动化的范畴，而不是智能。因此，理论上将数字变电站称为智能变电站是不合适的，但自动化水平提高了，远远达不到所谓的智能水平。
[注2]从信号电路完整性的角度来看，一个信号需要两根电缆来传输。事实上，同一个屏幕柜中的多个硬节点通常用于公共端，因此传输统一的屏幕柜