随着电力需求的高速增长，传统的电力系统正处于机遇与挑战并存的关键时期，智能电网成为未来电网发展的趋势之一。结合智能电网的主要特点，本文指出一体化电网智能系统是实现智能电网的重要内容和步骤，而数字化变电站是一体化电网智能系统的发展基础。本文依托一体化电网智能系统在三乡区域的应用工程为研究背景，以信息流为导向，提出一体化电网智能系统的分层体系结构，并进行相关分析。接下来，分析电子式互感器、智能控制终端、IEC61850通信标准、数字化变电站通信网络等关键设备与技术，描述这部分关键设备与技术的相关配置与实现过程，介绍站端控制层、间隔单元层和传输过程层构成的分层分布式一体化自动化系统的主要功能和组建配置。结合整个三乡区域变电站的一体化电网智能系统改造项目，回顾关键设备的选择与测试过程；分析参与改造的三乡区域变电站的传输过程层，间隔单元层的组网方式和具体实现方案，以及处于站端控制层的监控系统设计和四遥功能的实现方法；研究改造过程中产生的电子式互感器与常规电磁型互感器数据的同步问题，并介绍解决方法，该方法克服了改造期间电子式互感器和常规电磁型互感器同时接入母差保护而带来的技术难题；分析合并单元的告警及数据异常处理方法，该方法完善了电子式互感器对数据品质的自动检测，强化了监控系统对电子式互感器、合并单元的监视，方便了改造后的设备检修和维护。此外，还剖析智能控制终端的双层外壳不锈钢端子箱的结构及其一、二次的接地措施，该结构提高了智能汇控柜防高温、防潮、抗电磁干扰的能力。最后回顾改造实施期间的重要步骤，介绍一体化电网智能系统的部分高级应用。