智能电网设备研发的思考

文／中国电器工业协会智能电网设备工作委员会／

“十一五”期间，我国风电产业发展迅猛，风电总装机连续5年实现翻番。截止2010年底，风电总装机容量达到4182.7万千瓦，其中3100万千瓦装机实现并网发电，与美国风电规模相当。2010年，风电发电量达到450亿千瓦时，比上年增长63%。同时，风电行业也呈现了一些行业性的问题，先后发生机组装机后无法正常并网；风机质量、脱网事故频繁发生；由于风电企业多且技术能力参差不齐、永磁材料价格大幅度上涨、低价竞标等因素导致风电企业利润大幅下滑。为促进风电行业健康可持续发展，中国电器工业协会召开中国电器工业协会风力发电电器设备分会2011年年会暨专题研讨会，结合当前形势和行业任务，研究确定风电产业生产方式调整的方向、标准、认证等。

一.发展智能电网的原因

1.发展智能电网转变经济发展方式的战略性新兴产业

发展智能电网是节能环保的最重要、最有效的手段之一；是新能源汽车战略得以实施的基本前提条件；是信息技术与高端装备制造深度融合发展的重要依托；是高端装备制造业的重要内容，同时智能电网也是领跑中国经济发展的新引擎。

2.发展智能电网减少对化石能源消耗—节能减排的要求

提高化石能源利用效率，减少消耗总量；提高电网运行效率，减少消耗需求；新能源及分布式电源的接入，减少消耗需求；改善电网运行方式，减少发电装机总量；这些都要求发展智能电网。

提高电网运行效率，减少消耗需求：实施科学的需求侧管理，到2020年，可减少装机1亿kW左右，超过5个三峡工程装机容量，同时还可节约8000亿元至10000亿元的投资。新的能源资源：到2020年达到抽水蓄能6千万kW；核电9千万kW；风电1.8亿kW；太阳能发电2千万kW；天然气发电2千万kW，非化石能源发电达到6.85亿kW，可代替约7亿吨标煤。

目前电机安装总功率约7.5亿kW，采用智能化技术使其系统运行效率提高10%，则可减少相当于三个多三峡工程的装机容量。到2020年，我发电装机容量约为18.85亿kW（变压器与发电装机容量比例大于10:1，变压器装机容量约100亿kW），变压器变电损耗占发电总量约10%，通过智能化措施其损耗能降低1%，则节约1.885千万kW装机容量，比三峡地上发电装机容量还大；城市10kV配电线路和变压器的年平均载荷率低于30%。2020年智能配电，若6%～8%的峰荷消减，减少的发电容量约为2193万kW。

3.减少对化石能源依赖—能源安全的要求

发展智能电网减少了化石能源的消耗，开辟了新的能源供应和利用的条件，推动我国能源结构的优化调整，增加了能源多元化的能源保障输送渠道。

4.电网自身发展方式转变的要求

发展智能电网能够提高电网的安全性和供电可靠性，提高能源资源及设备利用效率，促进技术、设备、运行和管理等的创新提升，提高电网运营效率。

其中改善电网运行方式有HVDC技术和FACTS技术，前者是更大容量和更远距离输电的方式，后者能提高输电能力、减轻瓶颈压力。目前线损率6.72%，2020年降低至6.5%，到时特高压传输的容量为3亿kW以上，节约电量达到578亿kWh。在高压、中低压领域可降低线损率的空间更大。

5.经济社会发展的要求

经济社会的发展，需要有大量的电能消耗供应增长，发展智能电网是转变经济发展方式重要、有效途径；能源资源分布与负荷中心分布不匹配，发展智能电网为能源资源优化配置创造条件，提供了切实可行的途径；经济社会发展对电能质量提出了更高要求，发展智能电网为高新技术发展、科技创新、高端制造创造条件，为公众生产、生活提供更高质量的电能。

二、智能电网解析

1.智能电网的描述

以物理电网为基础(中国智能电网是以特高压电网为骨干网架、各电压等级电网协调发展的坚强电网为基础)，将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。

它以充分满足用户对电力的需求和优化资源配置、确保电力供应的安全性、可靠性和经济性、满足环保约束、保证电能质量、适应电力市场化发展等为目的，实现对用户可靠、经济、清洁、互动的电力供应和增值服务。

1.1 智能电网的描述——范围

从目的和功能看，单纯的传统输电网络绝难完成智能电网的使命。须将发电、变电、配电、用电环节等纳入，实现发、输、变、配、用、调各环节的统筹管理，才能实现电能高效、低碳的生产、输送、调度、分配及使用。智能电网有一定社会学属性，需要不断发展，适时的、合理的加以修正、补充及完善。

1.2 智能电网的描述——社会学属性

智能电网是一个涉及社会范围广大的系统工程，需涉电各环节密切协同完成，它引入科学的管理思想，紧跟现代科技发展步伐且涉及多种高新技术，将引起人们生活理念的变化。

2.智能电网的功能特征——对电网的要求

坚强：保持供电能力，保证电网的安全运行

自愈：自动故障诊断、隔离和系统自恢复能力

兼容：支持可再生、分布式发电和微电网的接入

经济：资源合理配置，降低网损，提高利用效率

集成：信息的高度集成和共享

优化：通过优化提高资产利用，降低运维护成本

3.智能电网的技术特征——对设备的要求

测量数字化：对设备相关量做就地数字化

测量控制网络化：对设备实现基于网络的控制

状态可视化：使设备状态在电网中是可观测的

功能一体化：对设备可进行功能一体化

设计信息互动化：与调度、设备运管及用户互动

4.智能电网的特殊属性

开放性：接纳用户参与、吸收高新技术

包容性：接纳各种分布式多元的能源接入

系统性：是一个全方位、统一协调的系统工程

广泛性：电网各环节、涉及电力用户数量巨大

互动性：相邻电站、站与电网调度、用户与电站

5.智能化与数字化电站区别（如下表）

6.智能电网设备

智能电网设备要求：先进、可靠、集成、低碳、环保；前提是一次设备，通信、传感技术先进；可靠方法为一次设备与其智能组件的有机结合体，途径是依靠先进可靠的信息、通信技术，实现信息可靠、及时、准确传输。

三、智能电网发展现状及前景

1.我国智能电网发展现状

2011年3月的《纲要》中，在多处、从不同角度明确提出要大力发展智能电网相关产业。智能电网工作已取得阶段性进展，在26个省市开展了21类共228个智能电网试点项目的建设，在发电、输变电、用电等各个环节进行了原有设备的改造、升级和新设备的研制和开发。

我国智能电网发展现状试点工程评价：

1）系列标准中提出的智能变电站技术原则、体系结构、功能要求，设计、测试、运维、调试验收等内容符合变电站技术发展方向。

2）一次设备智能组件、IEC61850的应用、信息一体化技术、高级应用功能、站用一体化电源等技术成熟，可以推广。

3）结合出现的一些问题，新的研究成果及经验，有必要对相关标准进行补充和修订。电子式互感器关键技术、网络跳闸关键技术、一次设备智能化的通信要求和检测规范，二次设备的整合、站域控制等需深入研究。

2.智能电网发展国家相关政策

新能源产业重点发展新一代核能、太阳能热利用和光伏光热发电、风电技术装备、智能电网、生物质能。

新能源汽车产业重点发展插电式混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车技术。战略性新兴产业增加值占国内生产总值比重达到8%。

3.发展目标

建设以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展，具有信息化、自动化、互动化特征。

4.发展规划

未来十年，智能电网领域将约有4万亿元的建设投资。预计2011年至2015年将新建改造8000座智能变电站，这一阶段预计投资2万亿元；2016年至2020年将新建改造7700个智能变电站，这一阶段预计投资1.7万亿元。

5.用户对智能电网设备的需求

智能电网的发展虽然涉及范围十分广大，但根据我国的能源发展格局及智能电网发展客观现状，智能电网设备制造企业的情况，目前较为重要的是输、变、配、用和调度管理环节，而发电环节，一般的制造企业主要需要为新能源发电并网利用进行研究，主要包括控制器技术、高效储能技术、逆变器技术、功率预测技术、并网接入技术、智能调控技术等。以下主要丛输电环节介绍。

1）智能输变电系统

智能变电站采用先进、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础，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、协调互动等高级功能。

将矿用电动轮自卸车变流系统的整流器输出的电压，作为输入常量势源，三相逆变器的其中一相作为参考，另外两相以可调变换器（MTF）替代，通过对m1和m2的可调控制，达到对电容器提供的电压进行控制，对矿用电动轮自卸车变流系统进行键合图建模符合实际变流系统，并且满足控制的需要。

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础，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、协调互动等高级功能。

智能输变电设备的总体发展要求是提高设备的智能程度，提高智能电子装置的准确性和可靠性，降低智能输变电设备的成本。

——智能开关设备

（1）操作智能化：自动选择操动机构及灭弧室预定的工作条件；对合分闸相位控制。

（2）状态检测与判断：监测运行状态，增加可靠性，判断工作状态，预测寿命及失效率评估，最佳运行调控。

（3）二次控制智能化：自动监测开关设备状态、自动处理信息、自动诊断保护和自动显示、记录等功能。

分合闸操作智能化是指动触头从一个位置到另一个位置的自适应控制的转换，能够根据监测到的不同故障电流信号，自动选择操动机构及灭弧室预先设计预定的工作条件，获得实际开、断时电气和机械性能上的最佳效果。对断路器的合分闸相位的控制可以大大提高断路器的开断能力，提高断路器的可靠性。

监测自身的运行状态，增加开关设备运行的可靠性，并能判断其工作是否正常，给出寿命预测及失效率评估及对其进行最佳运行调控，可以有效地提高电网的可靠性。

二次控制智能化应具有自动监测开关设备状态、自动处理信息、自动诊断保护和自动显示、记录等功能。

——智能变压器

关键是要实时反映变压器的运行状态，能够在统一信息模型和服务模型的网络环境下实现信息共享和互操作。采用统一建模的网络协议通过网络实现集成。

在现有技术基础上，需进一步研究光纤绕组测温、绕组变形监测、局部放电定点或定量监测、内部振动监测、绝缘状态监测、变压器节能冷却控制技术等。

输变电设备智能化所需的IED，还需满足如下要求：

（1）支持标准通讯协议: IEC61850 和TCP/IP。

（2）具有互操作性，不同厂家的 IED间可 互联。

（3）内嵌 Web 维护界面，支持远程维护功能。

（4）带有跟踪自诊断功能，确保系统异常后实时报警。

（5）满足室外长期运行要求。

满足室外长期运行要求，必须保证能够在恶劣环境或极端环境和变电站强电磁干扰环境下，安全可靠运行。

2）测量及监测设备

——传感器

目前主要使用传感器大都属于技术水平不是很高但对可靠性和稳定性却要求非常高的通用传感器；技术水平要求较高的测量电流、电压的光纤传感器现在在电力行业应用还较少。

传感器承担了智能电网实时信息的最前端测量、监测信息的直接获取，可以说传感器技术的发展很大程度上决定了智能电网发展水平。我国电力行业使用传感器的场合是很多的，从发、输、变、配、用各个环节都离不开传感器技术的应用。主要使用传感器有：电流传感器、电压传感器、局部放电传感器、压力传感器、温度传感器、振动传感器、气体传感器、湿度传感器等。这些传感器大都属于技术水平不是很高但对可靠性和稳定性却要求非常高的通用传感器，技术水平要求较高的测量电流、电压的光纤传感器现在在电力行业应用还较少。

——互感器

电子互感器设计制造需进一步满足数字化、绝缘简单、频响快、机械抗性强、无危险、测量精度高、易集成、易安装、易更换、环保等特点。

目前是传统的电磁互感器与电子式互感器并存。全光纤互感器工程应用开始起步，其可靠性和稳定性及寿命等技术问题还需进一步研究解决。

——在线监测技术

在线监测与诊断技术，要求传感器技术水平不断提高，可实现采用多参量综合检测的方法，去研究运行中状态特征参量的变化规律以及应用一些新数字信号分析技术。

采用先进的现代科学技术及工程技术，确保电网坚强、灵活、智能、高效运行，满足现代社会对供电可靠性和电能质量的要求。

我国变压器、GIS等关键电力设备的在线监测与诊断技术，要求传感器技术水平不断提高，可实现采用多参量综合检测的方法去研究运行中状态特征参量的变化规律（如：超高频局部放电检测、超声波绝缘缺陷检测、油中气体在线监测、光纤温度在线测量等）以及一些新数字信号分析技术应用于在线监测中；采用先进的传感器技术、计算机技术、电力电子技术、数字系统控制技术、灵活高效的通信技术，才能确保电网坚强、灵活、智能、高效运行，满足现代社会对供电可靠性和电能质量的要求，优化发输配用各环节的协调调度，实现运行方式自适应管理，实现系统节能降耗以及绩效指标的优化，提升管理和决策水平。

——通信

要构建以骨干通信电路、跨区联网通信电路为主，各级通信网协调发展的电力专用通信网；

满足智能电网需求的传输网、数据网、业务网、支撑网全方位的通信系统。

以提高对各级通信资源调配能力、提高对各类通信业务承载能力、提高对各种自然灾害和外力破坏抵御能力为目标。

要构建以骨干通信电路、跨区联网通信电路为主，各级通信网协调发展的电力专用通信网。以提高对各级通信资源的调配能力、提高对各类通信业务的承载能力、提高对各种自然灾害和外力破坏的抵御能力为目标，满足电网发电、输电、变电、配电、用电及调度等各个环节的通信需求。构建满足智能电网需求的传输网、数据网、业务网、支撑网全方位的通信系统。

3）智能配电设备

——配电一次设备

要求配电网测控保护技术：

向广域信息、自适应、可逻辑重组、支持动态在整定的方向发展。

各种保护、控制技术：

进一步与配电一次设备相互渗透、融合，发展为一体化智能设备。

配电网测控保护技术将向广域信息、自适应、可逻辑重组、支持动态在整定的方向发展，以适应多元化电源和灵活供、配电的要求。各种保护、控制技术进一步与配电一次设备相互渗透、融合，发展为一体化智能设备。

永磁操动机构及具备数字化测控技术的同步柱上真空开关，新型固体绝缘介质的环网柜；完整有效的智能配电装备成套运行的状态预警技术。

——配电二次设备

配电二次设备是保证配电网安全可靠经济运行的，与之相配套的必不可少的重要装备。自适应多元化电源、灵活配用电要求的智能终端，支持软插件与逻辑组态、动态在线整定及远程维护，实现装置与一次电力设备的高度集成，为10 kV配电网分布电源接入的配电网保护与控制提供技术支撑。

国内对配电二次设备的要求具体大致有以下几点：多样化；从信息孤岛到集成的配电管理系统DMS；配电网优化运行；定制电力技术的应用；分布式电源接入。

4）智能用电设备要求

——智能用电系统

用电环节智能化主要包括建设和完善智能双向互动服务平台和相关技术支持平台，实现与电力用户的能量流、信息流、业务流的双向互动，全面提升公司双向互动用电服务能力。用电信息采集系统、智能化用电装置是该环节发展侧重点。但国内智能电能表在使用寿命，工艺外观等方面与国外有一定差距，不过这些年已经逐步改进。

在系统主站方面，各类用电信息采集系统要针对不同采集用户对象独立建设，如建设负荷管理系统实现50kVA及以上专变用户信息采集，建设集中抄表系统实现居民用户信息采集。需要克服系统独立建设的方式给系统数据共享带来障碍，难以完全满足不同专业、不同层面的数据需求等矛盾。要提高系统标准化程度，满足省级、电力企业总部等更高层面的数据应用需求。

在采集设备方面，要克服用户用电信息采集的终端设备多种多样，遵循的技术标准不尽相同，根据安装设备用户类型不同，其功能及性能也不同等矛盾。加强提采集设备技术标准的统一性，减少设备多样化，及在功能与性能等方面的差异，给系统运行维护提供方便。

——智能家居控制系统

家庭智能交互终端是实现智能家居系统的“大脑”，要利用4C技术（即计算机、网络与通讯、自控、IC卡四种不同的技术，电力PLC即电力网络路由器，EPON是基于以太网的无源光网络），通过电力PLC+EPON光纤的传输网络，将多元信息服务与管理、物业管理与安防、住宅智能化系统集成，为住宅小区的服务与管理提供高技术的智能化手段，实现快捷高效的超值服务与管理，提供安全舒适的家居环境。

智能家居是以住宅为平台，集系统、结构、服务、管理、控制于一体，与居家生活有关的各种设备有机地结合起来，通过网络化综合管理家中设备，来创造一个优质、高效、舒适、安全、便利、节能、健康、环保，简单说就是智能化的居住生活空间。

——网络化控制系统

网络化控制系统要求信息化程度提高，性能稳定可靠，编程方便，安装调试简单，价格便宜。

网络化控制系统要做系统模块化与网络化设计，除具备防雷击、防浪涌、过电压保护等基本功能外，其网络单元要易于重构，灵活组网；人性化的人机界面，使用方便；低成本与低功耗，实用性强。相互关联性及与不同电器的兼容性要高，家具和办公环境用电网络能系统化节能，网络化远程监控。实现家居电器的节能、智能、网络管理，向节能减排、物联网的方向发展。

——智能楼宇&小区&城市

楼宇智能化控制其中一个重要的任务是通过使用能量优化功能，并考虑最优的能源价格标准和负荷的管理功能降低整体能源消耗减少资源浪费，降低日常运行成本。在楼宇、小区的范围内可以结合微网、绿色能源等新技术，将分布式发电供能系统以微网的形式接入到大电网并网运行，与大电网互为支撑，实现最大程度的能源浪费减少，充分发挥分布式发电供能系统的效能。

智能电网的建设突出的不同就是互动性，采用EPON或电缆复合光纤入户（PFTTH）加电力线宽带的方式，通过电网的配、用电网络实现了光纤到楼宇，甚至入户的方式，为信息网络“最后一公里”的最终解决提供了低成本、高性能的解决方案，也为国家“三网合一”的规划提供了现实基础。高速的光纤网络结合电网可以遍布整个城市，通过网络建设和应用分离的方式，通过互联网络可以接入诸如智能政府、智能医疗、智能交通、智能路灯等许许多多的公共服务资源，更可以侦测、分析和整合各种数据，对市民的服务需求地作出智能化的响应。

——用户端设备

（1）用户端电能管理、负载控制与管理系统都通过数字化技术的运用，实现有效、可靠的运行，促进各类传感器研究与应用；

（2）全面提升综合服务能力，最大限度满足用户多元化需求；借助双向供电技术，实现双向互动营销；智能楼宇、智能家电、智能交通等建设的推动；

（3）面对全球性能源短缺，全球气候变暖、环境、可持续发展等问题，发展分布式光伏发电；

（4）先进的分布式储能技术、电池储能、超级电容器储能等技术的开发与应用；

四、智能电网设备研发方向

智能电网设备是多学科交叉和融合的结果。它涵盖了传统电器、电力系统自动化、微机控制、微电子技术、电力电子技术及数字通信和计算机网络等多种学科的相关知识。它需要现代传感技术、通信技术、状态监测和故障诊断技术、微处理技术、设备制造技术、新材料应用技术、控制技术、决策支持技术、功率预测技术、现代管理技术、标准体系等多方面的支持。部分介绍如下：

1.智能电网设备支撑技术

1.1 电力电子技术

电力电子技术是建立在电子学、电工原理和自动控制三大学科上的新兴学科。电力电子技术的内容主要包括电力电子器件、电力电子电路和电力电子装置及其系统。电力电子技术分为电力电子器件制造技术和交流技术（整流，逆变，斩波，变频，变相等）两个分支。

根据器件特点和电能转换要求有多种电力电子电能转换电路，还包括各种控制、触发、保护、显示、信息处理、继电接触等二次电路。

新型电力电子技术设备，有并网逆变器、静态开关和电能质量控制装置等。利用电力电子技术，可实现开关设备更加智能准确的选相合分闸控制。

1.2 通信技术—IEC61850标准

目前国际上统一的变电站无缝网络通信标准，它采用抽象通信服务接口并将之映射到成熟的通信技术，适应网络的发展；采用面向对象建模技术，面向设备建模和自我描述，以适应功能扩展，满足应用开放互操作要求；采用变电站配置语言，定义数据和数据属性，扩充数据和设备管理功能，传输采样测量值等。

网络控制和通信信息技术是保障智能电网发展的基础技术。电力信息技术方面，信息存储与处理向海量信息与大规模复杂高速计算发展，信息业务系统趋向集中化、总线化，信息和控制终端趋向本地化、智能化、互动化和自动化。需要综合考虑多种通信协议的集成；无线通信与有线通信集成；控制与通信有机结合；网络化控制系统通用解决方案与专用解决方案。

1.3 控制技术

控制技术是指智能电网中分析、诊断和预测状态，并确定和采取适当的措施以消除、减轻和防止供电中断和电能质量扰动的装置和算法。它紧密依靠并服务于四个关键技术领域，如参数测量技术（监测的基本元件），集成通信技术、先进设备技术（提供及时和适当的响应），先进决策技术（对任何事件进行快速诊断）。

1.4 传感器技术

1）新型的传感技术应用，需要采用各类新型的传感技术，光电隔离技术，数据传输技术，解决供电、强弱电隔离、抗干扰，局放内置探头位置问题等。

2）传感器的植入技术，要采用统一的接口和相关的植入规范和标准，融合各种传感器信息；有可能改变原设备的机械结构和电场分布的，要重新设计、验证。

2.智能电网工程示范中存在的问题

2.1 一次电力设备与二次设备

1）一、二次设备间的关系

产品智能化过程中，一、二次设备划分界线趋于模糊，导致二次设备厂家对其在电网智能化建设中角色的偏颇，对电网安全稳定运行带来了新的严峻的考验因素；这也意味着责任界定的困难。

智能变电站试点工程告一段落，为智能电网设备研发制造进行了十分有益的探索，取得了很好的业绩效果，但其中出现的一些问题也为我们进行智能电网设备研发提出了实实在在的课题。

2）二次元器件对一次电力设备本体的影响

传感器对一次电力设备本体的影响以及传感器本身的可靠性需进一步研究，智能组件就地安装的环境，要求组件柜要能够营造适合IED工作的温度及湿度条件，其内部的IED要具有更好地电磁兼容特性，因而一次电力设备本体传感器配置、安装方式等需进一步研究规范，智能组件的布局方式、内部通信、性能配置等亦须规范。

3）实现形式

试点工程多采用“一次高压电力设备+传感器+智能组件”形式实现，整体上一体化、小型化、紧凑化程度不高。

4）电子式互感器

原理、配置选型、设计安装具有明显而较大的差别；现场测试及调试标准需完善；产品稳定性和可靠性表现较差；有合并单元发热、传输数据无效的现象。

电子式互感器工作原理、配置选型、设计安装具有明显而较大的差别，现场测试及调试标准需进一步完善但难度较大，因供货企业层次差距较大而致使其稳定性和可靠性表现较差。同时也存在着合并单元发热、传输数据无效的现象。

2.2 通信信息

1）关于IEC61850标准

对标准研究不深入，沟通与交流不够，对规范理解不统一，模型及配置工具不统一；标准有待补充完善，在工程中需规范应用。

2）协同互动

站域之间的协同互动、协调合作工作薄弱。

3）信息数据的规范

信息满足一体化要求的程度不一致，集成化程度不统一，各站之间差别更大。在某些方面信息数据种类太杂、太多，占有存储空间太大。

4）网络结构

网络结构形式多样，需进一步研究提供保护可靠采样跳闸的实施技术与手段。因为信息的来源、用途以及采用的技术手段等的相异，信息满足一体化要求的程度不一致，集成化程度也不统一，各站之间差别更大。同时，在某些方面信息数据种类太杂、太多，对数据筛选不够，占有存储空间太大。

3.设备研发方向

产品的现将传感器或/和控制器、智能组件与先进的高压设备本体或部件进行一定程度的一体化设计；在智能组件中将相关测量、控制、计量、监测、保护进行一体化融合设计；产品的性能监测、运行状态监测、设备功监测、绝缘状态 监测、辅助设备工作状态监测控制等入手。高压设备与通信、辅助部分、与站控一体化平台要做统 一的综合规划设计，为电站高级管理应用作好准备。

高压设备实现智能化的切入点需注意：

——电网状态

电压、电流、频率

——设备绝缘状态

开关设备SF6气体状态（压力、微水含量、成分、温度）监测、局部放电监测（放电量、定位）；

变压器局部放电监测及定位、油中溶解气体监测、套管绝缘监测、油及绝缘材料中微水及油色谱分析、介损监测等。

——设备性能状态

开关设备控制器、监测功能组、测量及控制装置、合并单元选相合闸控制器、信息建模、导体温升、触头温升专家诊断系统等；

变压器状态监测及控制功能组、电量测量、光纤绕组测温、非电量保护、合并单元、信息建模、铁心接地电流、绕组变形、专家诊断系统等。

——辅机状态

开关设备机构状态监测，可包括分、合闸线圈电流波形、分、合闸时间、行程-时间曲线、储能系统状态等，根据工程实际选择应用；远期可研究机械振动、动态回路电阻。

变压器冷却装置、OLTC（有载分接开关）、变压器油压力、油液面位置等。

3.1 输变电设备

1）智能开关设备

在传统性能方面，在同样电压等级下，开关设备应开发更大容量、更紧凑的产品。要发展真空等环境友好介质在更高电压等级开关上的应用；加强技术领先的新型灭弧室、新型操动机构应用。

在智能开关设备方面，还可在操动机构、组合电流电压互感器、温升监控、电寿命监控、选相合闸、智能组件功能等方面作进一步的提升。

2）智能变压器

智能变压器在传统性能方面：同样电压下，变压器向更大容量、更紧凑方向发展；换流变出线绝缘套、穿墙套管等直流装置研究。750kV冷却装置智能控制系统做功能提升及推广。研究电子传感装置的性能稳定及可靠性保障措施。

——通信方面

冷却器控制IED可直接接入站控层网路；有载分接开关（OLTD）IED接入过程层网络和站控层网络。

——主监测功能

表2 变压器常规测量项目及技术要求

新造产品局放监测宜采用内置型特高频天线接收式或外置型高频线圈耦合式监测技术。投运产品宜采用外置型高频线圈耦合式或超声波监测技术。

3）测量及监测设备

——传感器

测量传感器与国外差距大；

电网在线监测方面，各个环节监测、采集到的状态信息要求实时性高、具有一致性、准确性，对得到的信息分析、诊断、研判和决策方面有差距。涉及电网系统本身装备状态信息，系统运行状态信息和其它相关信息。

（1）输电线路运行状态与气象环境监测装置、测量倾角和线路电流的电力测量环、以及测震仪。

（2）SF6开关设备状态评估、故障监测及诊断技术。

（3）超高频局部放电检测、超声波绝缘缺陷检测、 气相色谱在线监测、光纤温度在线测量、光电测量。

（4）电力设备劣化多因子（包括电、热、机械、化学、环境等因子）老化规律研究。

——互感器

全光纤产品高准确度下的动态范围大、抗干扰能力强、测量不失真、安装方式灵活、安全环保等特点，但需进一步研究其可靠性和稳定性问题，需要通过温度、冲击、振动和低气压下等各种特定条件下的验证。

低功耗、罗氏线圈等形式的产品更易达到较高的可靠性和稳定性。

——在线监测和评估系统

提高在线监测和评估系统的准确性，实现智能电网设备与调控系统的信息互动。提高和完善已开发监测装置的性能，加强在线监测系统的智能化水平，形成专家系统，为分析判断被测设备故障的依据。

完善智能电网设备在线监测和评估系统，提高在线监测和评估系统的准确性，让电力系统与智能电网设备更加了解设备的运行状态、控制状态、可靠性状态，实现智能电网设备与调控系统的信息互动。

4）柔性交流输电设备

柔性交流输电系统即FACTS(Flexible AC Transmission System)是指采用基于电力电子元件的控制器和其他静止控制器，以提高其可控性和增强功率传输能力的交流输电系统。FACTS设备能给电力系统带来众多好处，主要作用归纳如下：较大规模的控制潮流；提高输电线路输送容量；依靠限制短路和设备故障影响来防止线路串级跳闸；阻尼电力系统振荡。

需重点研究以下设备：

柔性交流输电换流阀、柔性交流输电电缆、柔性多端交流输电系统、静止无功补偿器（SVC）、可控并联电抗器（CSR）、统一潮流控制器UPFC、静止同步补偿器（STATCOM）、障电流限制器（FCL）、串补/可控串补（FSC/TCSC）、故静止同步串联补偿器（SSSC）。

3.2 配电设备

1）配电一次设备

配电一次设备大致应具有6项功能：运行时自身状态的监测、诊断、记录和实时显示；系统参数的测量和记录；信号数字化、通信网络化；控制保护；长寿命、高可靠，延长开关设备的检修周期。配电网测控保护技术将向广域信息、自适应、可逻辑重组、支持动态在整定的方向发展，以适应多元化电源和灵活供、配电的要求。各种保护、控制技术进一步与配电一次设备相互渗透、融合，发展为一体化智能设备。

——通用性金属封闭开关

将向着高可靠性、免维护、智能化、小型化、操作方便、外观精美、低成本的方向发展。开发新一代全工况、免维护、高可靠性、小型化的负荷开关以及环网柜，可实现配电自动化，是环网柜发展的重要方向。

——中低压设备

固体绝缘环网开关柜（SIS）设备研制，环保型气体绝缘环网开关柜（E-GIS）研发，永磁操动机构和中、高压真空灭弧室的仿真技术研究和制造技术。

——柱上开关设备

迫切需要进行在线监测、远动、远控、负荷转移等智能化技术的改造，使配电自动化开关设备具备自动识别，自动隔离，自动转功的功能。

要关注环保智能化柱上开关、智能配电网保护测控一体化装置、智能配变监测终端、复合电能质量控制器、高效节能配电变压器、集成智能配电站、配电自动化系统、充放电配电保护与测控装置、智能配电装备快速保护动作机构等产品。

2）配电二次设备

配电网自动化向多样化、集成化、智能化方向发展。

配网自动化主站应该具有如下功能：

（1）基于全网拓扑的分析应用；

（2）智能化的自愈控制；

（3）支持调控一体化应用；

（4）与相关系统的互动化应用。

配电终端设备应该具有如下功能：

（1）一次开关、变压器设备的在线监测功能；

（2）智能分布式终端将得到广泛应用；

（3）变电站自动化系统将向10kV馈线延伸，与配电终端密切配合实现馈线自动化功能；

（4）与一次设备结合，实现就地故障快速隔离，小电流接地探测、相位同期检测等功能。

3）微网设备

微网设备将要有对有功功率、无功功率、电压、频率的输出进行控制的功能；具备一定的故障维持能力，为大电网做支撑；能实时给调度提供发电设备的相关信息，保证电能质量要求。微网设备需要研制开发微网与大电网的接入设备、微网监测和保护控制设备、微网能量管理系统和数据管理系统，微网内部的变频和逆变设备。

3.3 用电设备

1）智能电网用户端系统

智能电网用户端系统是集成化的系统软件和管理平台；应用计算机控制技术和智能化运行算法进一步优化系统运行与用电规划；具有人性化界面（可视化工具和性能仪表板等）及决策支持工具（报警工具, 方案工具等，避免管理者误操作）；适应多种分布式电源接入，实现多电源协调管理模式；使用各种智能传感技术，实现更高层次系统智能化控制与保护；形成系统全面解决方案，满足不同类型用户需求；它能提供多种增值服务，建立新型电能消费模式，推动低碳绿色经济发展。

2）低压电器设备

需要研究具有如下特点的低压电器设备：

采用统一平台与标准体系，能实现其网络化管理和控制；

具有早期预警与快速安全恢复和自愈等功能；

能实现全电流范围的控制与保护功能。

3）智能家居/智能楼宇设备

家庭智能交互终端、智能插座、各种家用传感器以及包括智能空调、智能电视、智能冰箱、智能洗衣机、智能吸尘器、智能电饭煲等在内的智能家电。

4）智能小区系统

小区主站软件、终端设备（用电信息采集终端、分布式电源及储能装置、电动汽车充电站监控装置、自动用电服务终端）、通信信道、用电信息采集系统、双向互动服务系统、电动汽车充电控制系统、分布式电源管理系统、小区配电自动化系统。