输变电设备智能化关键技术及发展趋势

摘要:在坚强智能电网的架构下，输变电设备的智能化将逐步成为未来电网运行管理中必不可少的环节。提出了智能化输变电设备的主要内涵和目标，讨论分析了智能输变电设备的应用需要研究的关键理论和技术及其发展现状，并对其发展趋势进行展望。

关键词：输变电设备；智能化；发展趋势

中图分类号：F407文献标识码： A

前言

输变电设备作为电网的重要构成元件，一旦出现事故，将会造成重大的经济损失和社会影响。近年来世界上由输变电设备故障引发的大面积停电事故的情况并不鲜见，产生的原因主要是自然灾害导致输电线路故障以及变电设备绝缘老化等导致的装备故障。输变电设备智能化的目的是使电网能实时掌控关键设备的运行状态，及时发现、快速诊断和消除故障隐患，在尽量少的人工干预下，快速隔离故障、自我恢复，使电网具有自适应和自愈能力，同时，提高设备的可靠性和利用率，是实现智能电网的重要技术基础。

1.智能输变电设备的内涵和目标

为适应建设坚强智能电网的要求，需要将电气技术、检测技术、通信技术、人工智能技术与输变电设备的运行和管理的各个环节有机结合，实现输变电设备运行状态的智能化感知、分析和识别以及信息流的网络化共享、融合和互动，建设信息化、数字化、互动化、自动化的输变电设备智能化运行和管理体系。

1.1内涵

（1）实现运行中输变电设备的智能监测、状态自评估和故障自诊断

积极采用新的传感、通信、人工智能等新技术，实现对输变电设备运行状况和劣化趋势的及时、准确、全面获取，使设备具备自身状态评估功能，以提高设备运行的可靠性，是实现设备智能化的最重要手段和基础。在感知的状态的基础之上，通过对设备故障的规律和特点的认识，为故障的智能化识别提供理论性的指导，采用先进的网络技术和专家的系统作为智能化技术的分析，对故障的信息进行自我的识别和故障的分析，实现输变电设备的自我诊断和分析，综合提高设备自我身段和故障防御的能力。

（2）实现设备寿命的预测与全寿命周期管理

为了对设备的使用时间进行管理，需要建立确定准确的使用时间管理和综合评估的模型，形成输变电设备实现自身风险的评估，实现对输变电设备使用时间的预测和综合管理。在这个基础之上，根据设备对象技术的状态和重要的程度，采取对预测性进行检修，在满足可靠性的前提之下，实现最优的设备使用时间上的成本，增加使用时间。

（3）实现设备信息交互和融合分析

智能电网是物理网与信息网的融合体，为此，需要在智能电网信息体系架构下建立智能电力设备统一通讯和信息平台，实现智能电力设备之间以及智能电力设备与其他各层次、各环节应用系统之间的信息集成和交互。通过智能电力设备信息融合形成更为完整全面的电网视图，为智能电网智能决策和分析提供更好的技术基础保障，具有重要的理论意义和重大的应用价值。智能化设备信息应具备统一的数据格式、通信协议和接口标准，可实现信息的实时传递和共享:一方面保证智能电力设备之间能互动，使设备之间的控制配合更加灵活可靠，另一方面能与变电站运行监控、系统调度、生产管理等其他应用系统进行信息集成，实现控制中心、变电站、设备端分层次的有效信息交互，有利于智能电网综合决策功能实现。

（4）设备的智能化操作

高压开关电器的智能化操作是通过感知电网运行过程中的故障类型，使设备具备智能判断和基于故障特征的智能操作等功能，能够自动适应不同服役环境和不同设备工况的应用要求，实现不同运行条件下的最佳分、合闸特性操作，从而进一步提高电网的安全运行水平。

1.2目标

（1）输变电设备的智能化和信息化

通过先进的传感器技术、信号处理技术、通信技术、信息技术和人工智能技术对输变电设备进行革命性升级，作为建设信息化、自动化、互动化的智能电网输变电环节的主要基础。

（2）输变电设备的安全性

及时、准确地获取设备的运行状况，通过智能评估诊断技术实现设备故障自动诊断、定位和预警，在此基础上进行状态检修，可提高输变电设备提高的故障防御能力，更好地抵御极端恶劣天气和外部攻击，减少停电事故，确保用户供电的连续性。

（3）节能环保

通过提高现有输变电设备的利用率和使用寿命，可以缓建或少建新的输电线路，改善生态环境，节约较多的土地资源和大量原材料。

2.输变电设备智能化技术的发展趋势

2.1设备故障信息的感知力和一体化设计

制约设备智能化最关键的技术就是研究适用于现场运行要求的传感器。目前来说，采样的一些传感器在灵敏度和稳定上都还不能满足这个要求。在进行设计研究的时候，首先应该从新型的工艺和材料开始，探索期新型传感器的结构和测量的原理，利用光和化学等多种原理效应的研究开发具有高敏感度和高稳定性的新型传感器，准确可靠地现场进行提取和识别运行的状态，同时还需要研究智能化传感器的技术，用来满足宽量程的测量信号。

输变电设备在运行的过程中，长期在一个强电磁场的范围之内，导致反映出各种潜伏性故障的产生、发展、故障的模型和相关的影响因素及其信息故障的传播特性。从最基础的工作开始，发现反映故障的新特征，发现新的监测原理和传感的方法，使对输变电设备的运行状态的实时检测更加灵敏、准确和可靠。

2.2多元信息融合分析智能评估

技术发展的趋势就是利用输变电设备的各种状态和信息实现多功能参数的综合诊断，重点研究的是不同类型多种物理量的传感信息和关联的关系，监理在多特征参量和多维判据的输变电设备状态自评估诊断模型，其中的一些智能化的分析系统方法，尤其是在信息的融合、数据的挖掘、数字的影像分析等技术，都可以在输变电设备系统的评估中可以更好的得到应用。

3.3运行和安全风险的控制

提高输变电设备的故障防御能力以及故障的自愈能力，需要根据获得的设备状态和信心及其设备自身的特性，采用智能的方法进行故障发生可能性的预测，提前达到故障控制的目的。需要关注的是：输变电设备运行安全分析的理论技术；输变电设备运行的风险性评估和评价；输变电设备预想事故推演的方法。另外，需要研究综合诊断的电力装备评估方法及理论，结合可靠性和经济性分析，研究设备的维修策略，实现设备的寿命预测及全寿命周期管理。

3.4高压开关电器的控制

不同运行工况下开关电器需要采用不同的操作特性，要实现绝缘介质恢复的综合调控，也需要考虑开关电器运动对电弧形态以及弧后介质恢复过程的影响，以满足快速限流分断、低操作过电压等要求。因此，未来需关注不同介质中开关电弧发生和熄灭机理、弧后介质恢复过程，开关电器智能操作的控制理论与方法及新型操作机构，开关电器操作过程中的电磁兼容特性等。另外，智能开关设备的选相控制技术也是降低电网事故风险的有效手段。

结束语

目前，输变电设备只能化的核心感知和 智能评估的方法上还缺一定的研究，需要建立在输变电设备智能化的研究试验中，加强基础的建设，促进智能化各个系统之间的研究，制订出符合只能电网框架的输变电设备智能化运行和管理模式以及产业化扶持的政策等。

参考文献

[1]盛戈,刘亚东,江秀臣,徐剑.输变电设备智能化关键技术及发展趋势[J].华东电力,2011,09:1379-1385.

[2]王少华,胡文堂,梅冰笑,董建洋,童杭伟.浙江电网输变电设备智能化及状态检修体系[J].高压电器,2013,04:8-13.

[3]李雪.我国输变电设备智能化发展对策研究[J].电子技术与软件工程,2013,18:165-166.