國(guó)網(wǎng)四川省電力公司技能培訓(xùn)中心的研究人員李紅軍、劉亞磊，在2015年第12期《電氣技術(shù)》雜志上撰文指出，智能電網(wǎng)已成為全球電網(wǎng)發(fā)展的大趨勢(shì)，是新一輪能源革命的基礎(chǔ)和重要組成部分。
智能變電站是建設(shè)智能電網(wǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和重要內(nèi)容，一次設(shè)備的智能化是智能變電站與傳統(tǒng)變電站的重要區(qū)別，研究智能變電站一次設(shè)備智能化技術(shù)具有重要的意義和價(jià)值。
本文介紹了智能變電站的概念，分析了一次設(shè)備新技術(shù)取得的重要進(jìn)展及其存在的問(wèn)題，提出了智能變電站一次設(shè)備智能化的相關(guān)建議。
智能電網(wǎng)是構(gòu)建全球互聯(lián)、高度智能、清潔環(huán)保、高效利用、友好互動(dòng)的全球能源互聯(lián)網(wǎng)的重要支撐，是承載和推動(dòng)新一輪能源革命的基礎(chǔ)平臺(tái)。發(fā)展智能電網(wǎng)有利于清潔可再生能源的開(kāi)發(fā)利用、資源的最優(yōu)配置、霧霾的治理以及電動(dòng)汽車等新型高科技產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，發(fā)展智能電網(wǎng)已成為我國(guó)能源發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。
未來(lái)的智能電網(wǎng)將采用先進(jìn)的材料技術(shù)、可再生能源發(fā)電技術(shù)、傳感技術(shù)、通信技術(shù)、超導(dǎo)技術(shù)、儲(chǔ)能技術(shù)、先進(jìn)控制理論，使得能源開(kāi)發(fā)更清潔，利用更高效，配置更優(yōu)化，碳排放量更低。未來(lái)的智能電網(wǎng)將實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)與特高壓骨干電網(wǎng)協(xié)同發(fā)展，電網(wǎng)與用戶友好互動(dòng)，從而更好的服務(wù)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
“綠色供電、智慧用電”是智能電網(wǎng)內(nèi)涵的深刻體現(xiàn)。智能變電站是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的基石和重要支撐，而一次設(shè)備的智能化是智能變電站建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
1 智能變電站概念及其建設(shè)目標(biāo)
智能變電站采用先進(jìn)、環(huán)保、集成、可靠、低碳的智能設(shè)備，能夠自動(dòng)完成信息采集、測(cè)量、計(jì)量、保護(hù)、在線監(jiān)測(cè)、自診斷等基本功能，支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)智能調(diào)節(jié)、自動(dòng)控制、協(xié)同互動(dòng)、在線分析決策等功能[1-4]。新一代智能變電站技術(shù)是在傳統(tǒng)變電站技術(shù)基礎(chǔ)上的不斷創(chuàng)新和變革，其不斷融合先進(jìn)、前瞻的新技術(shù)，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)環(huán)保，設(shè)備先進(jìn)適用可靠，使電網(wǎng)運(yùn)行更安全穩(wěn)定[1]。
新一代智能變電站為集自我保護(hù)、控制和管理功能于一體的高度智能體，具備智能化、協(xié)同互動(dòng)、即插即用和集成化等技術(shù)特征。
新一代智能變電站建設(shè)的目標(biāo)：
采用先進(jìn)的技術(shù)手段將站內(nèi)的高壓一次設(shè)備高度集成、二次設(shè)備高度集成、設(shè)備與建筑物高度集成，高度集成設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造、調(diào)試均在工廠內(nèi)一體化完成，設(shè)備技術(shù)先進(jìn)可靠；
新一代智能變電站功能齊全、智能化程度高、調(diào)試及維護(hù)靈活方便、運(yùn)行穩(wěn)定可靠；裝配式建設(shè)、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化加工是新一代智能變電站設(shè)備模塊化的主要體現(xiàn)；
新一代智能變電站內(nèi)部之間及其與站外的通信準(zhǔn)確可靠，結(jié)構(gòu)布局合理，盡可能地節(jié)約土地、能源、水、材料等資源，有效減少環(huán)境污染和生態(tài)破壞；
新一代智能變電站具有效率最大化、維護(hù)量最小化、資源節(jié)約化、環(huán)境友好化、信息資源最優(yōu)化的優(yōu)勢(shì)；新一代智能變電站支持與多級(jí)調(diào)控中心的信息傳輸。
總之，新一代智能變電站一次與二次設(shè)備高度集成，業(yè)務(wù)一體化，布局合理緊湊，低能耗且高環(huán)保，支撐調(diào)控一體化。
2 一次設(shè)備新技術(shù)突破
2.1 集成式智能隔離斷路器
截止到目前，隔離開(kāi)關(guān)的檢修周期已低于斷路器的檢修周期，且隔離開(kāi)關(guān)的故障率已高于斷路器的故障率，隨著斷路器技術(shù)的快速發(fā)展及可靠性的不斷提高，通過(guò)隔離開(kāi)關(guān)來(lái)隔離高壓電的傳統(tǒng)停電檢修模式已不適應(yīng)電網(wǎng)快速發(fā)展的需要，加快發(fā)展隔離開(kāi)關(guān)新技術(shù)已成為迫切需要[2]。
集成式隔離斷路器的成功研制是新一代智能變電站技術(shù)的重大突破，其觸頭部位集成于隔離斷路器的SF6滅弧室內(nèi)，運(yùn)行可靠性高。隔離開(kāi)關(guān)的隔離功能是通過(guò)隔離斷路器動(dòng)、靜觸頭的高絕緣水平來(lái)實(shí)現(xiàn)的，同時(shí)要求隔離斷路器能夠承受雷電沖擊電壓、系統(tǒng)失步工頻電壓和操作沖擊電壓。
集成式隔離斷路器具備斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的功能，隨著光電互感器等新的電子互感器技術(shù)的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了隔離斷路器與電流互感器高度集成，且布局簡(jiǎn)單緊湊，節(jié)省了大量的占地面積。隔離斷路器將成功應(yīng)用于110kV武漢未來(lái)城變電站，ABB已研制出72.5~550kV隔離斷路器；國(guó)內(nèi)西開(kāi)集團(tuán)、高平集團(tuán)已研制出SF6集成式隔離斷路器[2]。
集成式智能隔離斷路器是在隔離斷路器的基礎(chǔ)上，再集成智能組件、接地刀閘、電子式電流互感器、電子式電壓互感器等部件形成的，能夠?qū)崿F(xiàn)在線檢測(cè)、就地控制與智能操作等功能，系統(tǒng)維護(hù)量少[1]。集成式智能隔離斷路器將測(cè)量、檢測(cè)、保護(hù)、控制等功能統(tǒng)一集成到間隔智能組件柜中，其智能化與一體化水平較高。
2.2 集成式電容器設(shè)備
智能變電站將串聯(lián)電抗與電容器集成于一體，形成了集成式電容器設(shè)備，布局緊湊，可節(jié)省45%左右的占地面積，系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性得到了提高，維護(hù)量少，使用壽命長(zhǎng)，整體型式美觀。
將電容器組裝在充有變壓器油的油箱內(nèi)，變壓器油起散熱和絕緣作用，便形成了集合式電容器，可節(jié)約大量土地，且安裝維護(hù)方便、抗外界干擾能力強(qiáng)。
2.3 自動(dòng)調(diào)諧消弧線圈
智能變電站自動(dòng)調(diào)諧消弧線圈的一次設(shè)備主要有接地變壓器、消弧線圈、有載分接開(kāi)關(guān)、阻尼電阻箱、電子式電壓互感器和電子式電流互感器，其二次設(shè)備承擔(dān)控制任務(wù)[3]。二次設(shè)備實(shí)時(shí)對(duì)消弧線圈的電壓和電流進(jìn)行測(cè)量，并能自動(dòng)計(jì)算系統(tǒng)的電容電流，通過(guò)控制消弧線圈的電感值來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)無(wú)功的補(bǔ)償。
一次設(shè)備和二次設(shè)備布局緊湊，集成化程度高，即集中布置就地控制，且控制簡(jiǎn)單、靈活、可靠。目前自動(dòng)消弧線圈的一次設(shè)備和二次設(shè)備基本都由同一個(gè)廠家生產(chǎn)，未來(lái)基于全站數(shù)字化技術(shù)和IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，可以實(shí)現(xiàn)不同廠家的一次設(shè)備與二次設(shè)備的互聯(lián)。
2.4 整合型變壓器綜合監(jiān)測(cè)控制智能組件
智能化的一次設(shè)備基本都是由獨(dú)立的智能電子設(shè)備構(gòu)成，設(shè)備投資及互聯(lián)成本較高，故障率也偏高。新一代整合型變壓器綜合監(jiān)測(cè)控制智能組件提高了變電站一次設(shè)備的智能化程度，其整合了有載分接開(kāi)關(guān)控制智能電子設(shè)備、測(cè)量智能電子設(shè)備、風(fēng)冷控制智能電子設(shè)備、非電量保護(hù)智能電子設(shè)備。
整合型變壓器綜合監(jiān)測(cè)控制智能組件具有智能控制、有載分接開(kāi)關(guān)控制、風(fēng)冷控制、智能非電量保護(hù)、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視和綜合判斷等功能，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。該技術(shù)已在北京某智能變電站成功應(yīng)用。
2.5 電力電子變壓器與超導(dǎo)變壓器
隨著大功率控制技術(shù)及電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，電力電子變壓器作為新型電力變壓器正日益受到關(guān)注并快速發(fā)展。電力電子變壓器不僅能夠進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換與電壓的變換，且無(wú)需任何輔助設(shè)備和附加控制就可實(shí)現(xiàn)改善電能質(zhì)量、控制系統(tǒng)潮流、自我檢測(cè)與診斷、自保護(hù)、無(wú)功補(bǔ)償?shù)裙δ躘4]。
分布式可再生能源具有隨機(jī)性、間隙性、波動(dòng)性、分散性、交直流兼有的特點(diǎn)，而電力電子變壓器能夠靈活穩(wěn)定地將分布式可再生能源并入電網(wǎng)。電力電子變壓器技術(shù)的不斷發(fā)展和完善是智能變壓器發(fā)展的一個(gè)新的方向。
高溫超導(dǎo)變壓器的線圈由高溫超導(dǎo)材料繞制而成，變壓器運(yùn)行損耗低，過(guò)負(fù)荷能力強(qiáng)。高溫超導(dǎo)變壓器采用液氮作為冷卻介質(zhì)，環(huán)保，體積小，重量輕。應(yīng)加大推進(jìn)高溫超導(dǎo)變壓器技術(shù)的攻關(guān)工作。
2.6 智能可控電抗器
智能可控電抗器結(jié)合了電力電子新技術(shù)及現(xiàn)代控制技術(shù)，能夠?qū)崟r(shí)根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)對(duì)電抗器參數(shù)進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)與控制，從而使系統(tǒng)運(yùn)行在最優(yōu)的狀態(tài)。智能可控電抗器具有提高電網(wǎng)輸送能力、改善電能質(zhì)量、實(shí)時(shí)連續(xù)的補(bǔ)償系統(tǒng)的無(wú)功缺額、確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的功能。新材料及自動(dòng)控制技術(shù)的快速發(fā)展為智能可控電抗器的發(fā)展提供了條件，超導(dǎo)型可控電抗器及自飽和磁閥式可控電抗器是智能可控電抗器發(fā)展的兩個(gè)方向。
2.7 模塊化建設(shè)等新技術(shù)
新一代智能變電站的設(shè)計(jì)理念實(shí)現(xiàn)頂層指導(dǎo)底層、分專業(yè)設(shè)計(jì)向整體集成設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)變。模塊化建設(shè)技術(shù)是新一代智能變電站全新的建設(shè)技術(shù)，且標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化加工、裝配式建設(shè)三個(gè)層級(jí)的模塊化建設(shè)技術(shù)在新一代智能變電站中得到了應(yīng)用。
新一代智能變電站進(jìn)行模塊化建設(shè)，采用最大化工廠加工的預(yù)制結(jié)構(gòu)的建、構(gòu)筑物及艙式二次組合設(shè)備，安裝快速便捷。采用預(yù)制的光纜和電纜，一次設(shè)備與二次設(shè)備進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化連接和標(biāo)準(zhǔn)化通信，實(shí)現(xiàn)二次接線“即插即用”。模塊化建設(shè)技術(shù)也正向著智能化方向發(fā)展，一次設(shè)備向著兼有采集、測(cè)控、保護(hù)、檢測(cè)等功能方向發(fā)展。
新一代智能變電站的一次設(shè)備、傳感器、智能組件在工廠內(nèi)進(jìn)行一體化生產(chǎn)，集成聯(lián)調(diào)，安裝調(diào)試方便且提高了施工工藝水平。
智能變電站在線檢測(cè)智能電子設(shè)備的性能關(guān)系到全站一體化監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，因此對(duì)其功能測(cè)試至關(guān)重要，文獻(xiàn)[5]提出的基于功能測(cè)試用例和測(cè)試腳本的自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)，代替人工測(cè)試，測(cè)試效率高。
基于移動(dòng)機(jī)器人的設(shè)備巡檢系統(tǒng)對(duì)智能變電站一次設(shè)備進(jìn)行巡檢將是未來(lái)智能變電站巡檢的一種重要的方式[6]。
智能變電站IED在線評(píng)估與動(dòng)態(tài)重構(gòu)功能缺失將對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行及運(yùn)行維護(hù)構(gòu)成極大的威脅，文獻(xiàn)[7]提出了一種在線評(píng)估與動(dòng)態(tài)重構(gòu)冗余備用的技術(shù)方案，有效提高了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性。
3 一次設(shè)備智能化技術(shù)
智能一次設(shè)備技術(shù)的快速發(fā)展對(duì)實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備的信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化，提高電氣設(shè)備的制造水平和智能化程度，實(shí)現(xiàn)整個(gè)智能變電站結(jié)構(gòu)的最優(yōu)設(shè)計(jì)都具有十分重要的作用。一次設(shè)備的智能化主要體現(xiàn)在智能組件上，集測(cè)量、計(jì)量、保護(hù)、控制等多功能于一體的智能組件是一次設(shè)備智能化的發(fā)展方向[8]。智能組件應(yīng)具有較強(qiáng)的抗電磁干擾能力，較高的監(jiān)測(cè)靈敏度、自診斷報(bào)警等功能，技術(shù)先進(jìn)且運(yùn)行可靠。
智能一次設(shè)備采用先進(jìn)的分析檢測(cè)方法對(duì)運(yùn)行設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能夠快速發(fā)現(xiàn)故障并對(duì)故障部位進(jìn)行精確定位，評(píng)估故障的嚴(yán)重程度，并根據(jù)分析診斷結(jié)果來(lái)合理安排檢修和調(diào)整系統(tǒng)運(yùn)行方式。一次設(shè)備智能化能夠?qū)崟r(shí)掌握設(shè)備的狀態(tài)，基于這些狀態(tài)信息可預(yù)測(cè)設(shè)備的剩余壽命。
智能化一次設(shè)備提高了電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，有利于大規(guī)模分布式新能源并網(wǎng)，布局緊湊合理，節(jié)省了大量的占地面積。一次設(shè)備智能化使信息檢測(cè)更準(zhǔn)確，評(píng)價(jià)體系更合理，能夠根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)評(píng)估設(shè)備及電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，提前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，盡可能的降低運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。智能化建設(shè)減小了安全維修工作，調(diào)試靈活方便。
智能化一次設(shè)備能夠?qū)⒃O(shè)備及電網(wǎng)確切的運(yùn)行狀態(tài)和數(shù)據(jù)及時(shí)反映給工作人員，為工作人員開(kāi)展科學(xué)合理的檢修工作提供了依據(jù)。
3.1 主變壓器智能化
智能變壓器智能組件技術(shù)體現(xiàn)了智能變壓器的智能化程度，由采集、測(cè)量、計(jì)量、監(jiān)測(cè)、控制等各類智能電子設(shè)備構(gòu)成。目前，智能變電站主要通過(guò)兩種形式實(shí)現(xiàn)，一種是改造的智能變電站，在線監(jiān)測(cè)配置于一次設(shè)備附近，即就地化布置，大多將保護(hù)放置于繼電室；另一種是新建的智能變電站，將變壓器在線監(jiān)測(cè)單元和變壓器本體保護(hù)就地化布置于變壓器智能匯控柜中。
智能變壓器向著節(jié)能環(huán)保、智能化和一體化方向發(fā)展。測(cè)量就地?cái)?shù)字化、控制功能網(wǎng)絡(luò)化、狀態(tài)評(píng)估可視化、信息交互自動(dòng)化是智能變壓器智能化的主要體現(xiàn)，其具體的體現(xiàn)如下：油位、油溫、分接開(kāi)關(guān)位置等與運(yùn)行控制相關(guān)的參量實(shí)現(xiàn)了就地?cái)?shù)字化測(cè)量；有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)了基于變電站網(wǎng)絡(luò)的智能化控制；根據(jù)傳感器檢測(cè)的信息對(duì)智能變壓器的運(yùn)行與控制狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，評(píng)估信息轉(zhuǎn)化為可視信息；調(diào)控中心和管理系統(tǒng)根據(jù)上傳的評(píng)估信息實(shí)現(xiàn)了變壓器狀態(tài)檢修和調(diào)控的協(xié)調(diào)優(yōu)化控制。
智能變壓器具有強(qiáng)大的自適應(yīng)控制能力，能夠?qū)崟r(shí)根據(jù)運(yùn)行工況和環(huán)境進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)，進(jìn)行最優(yōu)化過(guò)程控制，各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到最優(yōu)。如進(jìn)行有載調(diào)壓自適應(yīng)控制、負(fù)荷自適應(yīng)控制、溫度自適應(yīng)控制、運(yùn)行自適應(yīng)控制、系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行自適應(yīng)控制、自動(dòng)補(bǔ)償自適應(yīng)控制和優(yōu)化運(yùn)行自適應(yīng)控制[9]。
智能變壓器在線監(jiān)測(cè)具有自我檢測(cè)和診斷的功能，涵蓋輔助設(shè)備監(jiān)測(cè)和本體監(jiān)測(cè)兩大部分。智能變電站監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目主要有局部放電監(jiān)測(cè)、油中溶解氣體監(jiān)測(cè)、油中含水量監(jiān)測(cè)、繞組光纖測(cè)溫監(jiān)測(cè)、氣體聚集量監(jiān)測(cè)、主油箱底部油溫監(jiān)測(cè)、鐵芯接地電流監(jiān)測(cè)、侵入波監(jiān)測(cè)、電容式套管電容量監(jiān)測(cè)、套管介質(zhì)損耗因數(shù)監(jiān)測(cè)、變壓器振動(dòng)波譜檢測(cè)、變壓器聲學(xué)指紋監(jiān)測(cè)。保護(hù)功能器件監(jiān)測(cè)、冷卻器監(jiān)測(cè)、有載分接開(kāi)關(guān)監(jiān)測(cè)為輔助設(shè)備監(jiān)測(cè)。
智能變壓器具有可靠的告警、保護(hù)、通信和信息交互等功能。變壓器供電區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)故障時(shí)，能夠?qū)⒐收蠑?shù)據(jù)傳輸?shù)缴霞?jí)管理系統(tǒng)并能夠顯示故障點(diǎn)、故障類型，為檢修人員快速定位故障和安排檢修提供依據(jù)。
將變壓器器身、熔斷器、開(kāi)關(guān)設(shè)備、智能化組件、新型電子式有載分接開(kāi)關(guān)及相應(yīng)輔助設(shè)備集成為智能組合式變壓器，不僅具有傳統(tǒng)的變電功能且集成了強(qiáng)迫風(fēng)冷、功率計(jì)量、計(jì)算機(jī)接口等多個(gè)功能，智能組合式變壓器實(shí)時(shí)運(yùn)行于最佳狀態(tài)。
3.2 斷路器智能化
智能斷路器具有運(yùn)行周期長(zhǎng)、運(yùn)行及維護(hù)費(fèi)用低、運(yùn)行安全可靠、能提供精確的狀態(tài)信息等特征，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)分/合閘線圈電流在線監(jiān)測(cè)、動(dòng)觸頭行程在線監(jiān)測(cè)、儲(chǔ)能電機(jī)電流在線監(jiān)測(cè)、SF6氣體壓力和密度在線監(jiān)測(cè)等功能。
隨著真空技術(shù)、滅弧技術(shù)、新材料及新操動(dòng)技術(shù)的快速發(fā)展，真空斷路器的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。ABB公司最新研制出了兩種智能型斷路器，一種為集保護(hù)、測(cè)量、開(kāi)斷功能于一體的真空型智能斷路器；另一種為基于模塊化設(shè)計(jì)的具有人工智能技術(shù)的斷路器，其能夠在最佳投切時(shí)刻進(jìn)行各項(xiàng)獨(dú)立操作，使斷路器投切瞬時(shí)產(chǎn)生的過(guò)電流及過(guò)電壓對(duì)設(shè)備的沖擊較小。國(guó)外一些公司研制出了具有信息傳遞和自我保護(hù)功能的中壓智能化真空斷路器。
傳統(tǒng)斷路器的跳閘方式為電纜傳輸跳合閘電流操作方式，而智能變電站的跳閘方式為基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的GOOSE等快速報(bào)文傳遞跳合閘命令的操作方式，提高了操作的可靠性。
3.3 智能氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備（GIS）
GIS智能變電站具有供電可靠性高、電磁污染少、檢修周期長(zhǎng)、運(yùn)行噪音低等優(yōu)點(diǎn)。智能GIS采用先進(jìn)的電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、傳感技術(shù)、數(shù)字處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)，集監(jiān)測(cè)、測(cè)量、控制、保護(hù)和錄波等功能于一體，對(duì)GIS的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
GIS在一次設(shè)備上安裝了各種傳感器和數(shù)字化裝置，通過(guò)智能電子設(shè)備來(lái)完成信息的采集、計(jì)量、控制、保護(hù)、監(jiān)測(cè)及自診斷等功能。目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)局部放電、觸頭溫度、SF6氣體密度及壓力、觸頭行程、儲(chǔ)能電機(jī)電流、分/合閘線圈電流的在線監(jiān)測(cè)。GIS能夠根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行智能控制和保護(hù)，并具有預(yù)警及自診斷功能。GIS設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊合理，絕緣可靠。
ABB公司研制的VMI型真空開(kāi)關(guān)具有在線監(jiān)測(cè)、診斷和站內(nèi)計(jì)算機(jī)控制等功能，且二次控制與永磁操作機(jī)構(gòu)無(wú)觸點(diǎn)化融合，運(yùn)行可靠性高。
平頂山天鷹集團(tuán)的ZFll-252kV GIS，能夠?qū)鞲衅鞑杉降母鞣N運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行分析處理，實(shí)現(xiàn)自診斷及控制操作，并將分析處理的結(jié)果進(jìn)行顯示，該設(shè)備已在我國(guó)南方某一變電站得到了應(yīng)用。
西開(kāi)電氣研制了SF6氣體絕緣金屬封閉智能開(kāi)關(guān)設(shè)備，該開(kāi)關(guān)設(shè)備基于IEC61850通信協(xié)議，具有視頻在線、程序化操作、遠(yuǎn)程診斷等功能。
3.4 智能容性設(shè)備
電容型高壓設(shè)備主要涵蓋高壓套管、電壓互感器、耦合電容器、電容型電流互感器等，設(shè)備數(shù)量眾多，其性能的好壞直接影響到全站的穩(wěn)定運(yùn)行。智能容性設(shè)備將智能組件集成到高壓容性設(shè)備上，從而實(shí)現(xiàn)介損監(jiān)測(cè)、電壓保護(hù)、電流保護(hù)。
智能容性設(shè)備集監(jiān)測(cè)、通信、控制等功能于一體，具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，能夠?qū)崟r(shí)采集設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，具有實(shí)時(shí)監(jiān)控的功能。目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的監(jiān)測(cè)功能有電容量監(jiān)測(cè)、末屏泄露電流監(jiān)測(cè)、介質(zhì)損耗因數(shù)監(jiān)測(cè)、環(huán)境溫度及濕度監(jiān)測(cè)等。
智能組件對(duì)運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)數(shù)據(jù)超過(guò)臨界值時(shí)，智能設(shè)備將故障數(shù)據(jù)發(fā)送到信息一體化平臺(tái)或監(jiān)測(cè)主機(jī)，故障點(diǎn)、故障類型、故障數(shù)據(jù)能夠在信息一體化平臺(tái)上顯示，為工作人員定位故障和安排合理的檢修計(jì)劃提供了依據(jù)。
3.5 智能氧化鋅避雷器（MOA）
智能氧化鋅避雷器能夠?qū)崟r(shí)對(duì)自身的絕緣狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并將監(jiān)測(cè)結(jié)果發(fā)送至信息一體化平臺(tái)或監(jiān)測(cè)主機(jī)，供數(shù)據(jù)中心與調(diào)控中心調(diào)用和分析，有利于提高智能MOA的運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。智能MOA實(shí)現(xiàn)了對(duì)泄露電流的監(jiān)測(cè)以及阻性電流的計(jì)算，其信息一體化平臺(tái)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理，進(jìn)而管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、信息保護(hù)[9]。
4 一次設(shè)備智能化存在的問(wèn)題及解決方法
智能化一次設(shè)備依托于傳感技術(shù)、監(jiān)測(cè)技術(shù)、診斷技術(shù)、控制技術(shù)和微機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，但如何將這些新技術(shù)應(yīng)用于一次設(shè)備中仍需要進(jìn)一步研究。應(yīng)用于一次設(shè)備的新技術(shù)需要承受外界環(huán)境干擾，其可靠性仍需要時(shí)間來(lái)驗(yàn)證。
智能組件承擔(dān)測(cè)量、計(jì)量、保護(hù)、控制、通信等任務(wù)，這些智能組件安裝在高壓一次設(shè)備及其附近，面臨各種強(qiáng)電磁干擾，嚴(yán)重威脅到智能變電站運(yùn)行的穩(wěn)定性，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)智能組件抗電磁干擾技術(shù)的研究[10-12]。智能電子設(shè)備的使用壽命低于高壓一次設(shè)備的使用壽命，且價(jià)格昂貴，從采用電力電子新技術(shù)及改善運(yùn)行環(huán)境等方面考慮來(lái)提高智能電子設(shè)備的使用壽命，進(jìn)而解決不等壽命問(wèn)題。
新一代智能斷路器的跳閘方式為基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的GOOSE等快速報(bào)文傳遞跳合閘命令的操作方式，其可靠性仍需時(shí)間驗(yàn)證，且降低電弧對(duì)觸頭材料的侵蝕及運(yùn)行能耗可提高運(yùn)行壽命及工作性能。
有源電子式互感器的可靠性依賴于高壓側(cè)電源，發(fā)展自勵(lì)模式的互感器可以提高運(yùn)行的穩(wěn)定性。光學(xué)電子式互感器易受溫度的變化、電磁輻射等外界因素影響而削弱光學(xué)傳感器工作的穩(wěn)定性，發(fā)展全光纖型電子式電流互感器和磁旋光電子式電流互感器可提高互感器工作的可靠性。
針對(duì)電力電子變壓器損耗大、可靠性低及電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問(wèn)題，通過(guò)改進(jìn)控制策略來(lái)改善電能質(zhì)量，提高電力電子變壓器運(yùn)行的可靠性與穩(wěn)定性?？煽仉娍蛊飨蛑哂凶晕以\斷能力方向發(fā)展[4]。
5 結(jié)束語(yǔ)
新一代智能變電站在設(shè)計(jì)理念、工程建設(shè)技術(shù)、設(shè)備制造及檢測(cè)技術(shù)方面取得了重大突破，一次設(shè)備智能化實(shí)現(xiàn)了信息流、電力流的合二為一，并為各種智能新技術(shù)在變電站的應(yīng)用提供了開(kāi)放的平臺(tái)。
智能化一次設(shè)備的投入運(yùn)行不僅提高了工作效率，且提高了電力生產(chǎn)的可靠性與穩(wěn)定性。智能組件是智能化一次設(shè)備的核心器件，通過(guò)智能組件實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線分析決策、先進(jìn)的智能控制及調(diào)節(jié)、友好互動(dòng)等功能[10]。
一次設(shè)備智能化提高了信息檢測(cè)的準(zhǔn)確性及評(píng)價(jià)體系的科學(xué)性，通過(guò)分析評(píng)估采集到的數(shù)據(jù)可提前對(duì)可能出現(xiàn)的問(wèn)題或安全隱患進(jìn)行處理，具備自診斷功能，提高了設(shè)備及系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，同時(shí)智能化建設(shè)也為安全維修帶來(lái)了便利。
一次設(shè)備智能化技術(shù)的不斷開(kāi)拓，將極大地推動(dòng)智能電網(wǎng)的快速發(fā)展。一次設(shè)備高度集成二次功能，具有統(tǒng)一的通信平臺(tái)和標(biāo)準(zhǔn)的接口，結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)行穩(wěn)定，這也正是智能變電站發(fā)展的方向。
