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一次设备智能化，前景可期

十二五 期间是智能电全面建设阶段。未来几年，国家电公司开始建设连接我国大型能源基地和主要用电负荷中心的 三纵三横 结构的特高压骨干架，这需要大量变压器、电抗器、断路器、GIS、电力电缆、高压套管等智能高压设备。 目前，我国一次设备的智能化面临哪些问题？一次设备智能化向哪些方向发展？在智能化方面需要克服哪些阻力？采访了许继集团许继电保护自动化公司总经理易永辉博士。

智能电提出新要求

作为电的重要组成部分，这些高压设备的故障率相对较高，故障影响较大，具有检测需求，且有了一定的检测基础和应用经验，并具备智能化应用基本条件。 易永辉认为，这种智能化程度与智能电的要求还有一段距离。

在易永辉看来，智能电建设对一次设备智能化提出了许多新挑战。他认为，对于一次系统，一次设备的技术发展依然是以提高可靠性，简化维护，降低全生命周期成本为主。

如何发展一次设备，易永辉提出自己的观点：首先，一次设备的可靠性需要继续提高，从而提高设备的利用效率和提高对系统运行的支撑能力；其次，一次设备的紧凑化的目的是减少占地面积；第三，继续完善数字化，主要是非传统互感器的数字化，以及一次设备智能化的研发和实践等；第四，新型环保材料和技术的研发，如可替换绝缘材料的变压器，六氟化硫的新型环保断路器等；第五，要实现功能整合，包括一次设备的整合，以及一次与二次设备的功能整合，如混合技术开关设备解决方案，带有智能数据采集和处理功能的监视系统等；第六，一次设备应支持远端接入和优化维护保养计划的综合监视装置和系统。

迫切需要解决的问题

尽管制造商开始重视并使用新的传感器技术和智能组件，但是变压器本身的安全可靠性仍没有得到明显提高。因此，易永辉主张，必须提高变压器本体安全可靠性，加强新赣州材料、新工艺、新设计研究，优化主纵绝缘结构，适度提高变压器绝缘裕度，保证设计值与实际值相符，做到真正节能降耗与环保。

目前，高压断路器结构形式主要有柱式断路器、罐式断路器、HGIS和GIS等，其研发也正逐渐趋向于性能可靠、功能集成、占地面积少、工程成本低的方向努力。易永辉表示，高压断路器正实现功能高度集成，这需要通过集成一次设备的功能实现占地少、节能环保；采用同步控制装置，通过选择最佳操作时间，来达到限制暂态电流或电压的目的，减少对电力系统绝缘设备的应力，减少相应受控断路器电气磨损。

电子式互感器的运行状况不尽如人意。易永辉认为 ，应加强关键技术研究，针对电子式互感器制造、应用中的关键技术以及设计和工艺问题开展专题研究；应提高检测能力，为满足日益增多的电子式互感器全面质量检验需求，并进一步完善技术标准，健全管理规范。

在为奋力首创淮北高质量转型发展新局面注入强大动能智能综合监控系统方面，易永辉建议加强综合监控系统研究，通过运行、控制和通信互联，实单板现检修,维护的计划性以及数据化管理，减少设备运行风险，降低运行成本。

另外，对传感器应用研究，需要考虑传感器的使用寿命，要与一次本体接近，同时考虑内置传感器对于主设备本体运行的影响，以及传感器布点方案研究。 易永辉说。

智能化研发方向

目前智能设备的研发存在以下问题：即一、二次设备融合性越来越高，界限越来越模糊，设备研发要多方参与，协调工作量大以及需要调整研发工作思路；智能设备（包含智能组件）的检测与试验标准尚未建立，国内缺少智能化装置的权威检测机构；智能设备的可靠性、稳定性、整体技术性能还需要时间验证。

针对这些问题，易永辉给出如下建议。

在研发方向上，应研究一次设备智能化的结构体系与分工，研究功能集成型、长寿命的智能组件，制定智能设备交互规范和各功能模块接口规范，研制结对1些小实验力的夹具构布局合理紧凑、可靠性高、模块化程度高、融合性好的智能变压器和智能开关等智能设备产品。

在研发途径上，应通过以下三个方面展开工作，第一，技术调研：研究智能设备的应用范围及经济性分析，同时对新兴的智能变压器、电抗器和断路器进行前瞻性研究，如电力电子变压器、新型可控电抗器、新型限流电抗器等。第二，研发和试验验证相结合。第三，技术方案与现场应用密切结合：采用产学研相结合的研制模式，借力电力企业运营商和电力设备制造商，合作智能设备开发过程中的测试和验证。

建言

对用户的一点建议

对于增加了我们自己制造的产品中回收塑料的比例用户来说，首先要明确智能变电站及传统变电站在一次设备上的区别。

一次主设备采用监测设备实时监测设备状态,实现设备状态可视化；监测装置及保护装置采取智能组件方式，就地安装，以减少信号及控制电缆长度；状态监测参量集成在集控室一体化监控系统中等。

智能变电站一次设备智能化是基于监测基础上建设，需要准确选择监测参量。

根据国家电公司制定的有关规范，一次设备监测参量有：主变 油中溶解气体；220千伏GIS 六氟化硫气体密度、微水；110千伏GIS 六氟化硫气体密度、微水；避雷器 泄漏电流、动作次数；220千伏 GIS局放应综合考虑安全可靠、经济合理、运行维护方便等要求。通过技术经济比较后确定。

监测智能终端采用就近安装，即室外运行，智能单元从本质上仍是电子元件，因此其长时运行的测量精确性及使用寿命有待检验和研究。

另外，用户应根据已投入的监测设备运行经验，监测装置易发生误报警等问题，在主变、开关设计之初考虑融入智能传感器、控制设备等，使主设备结构更加紧凑、设计更加合理、绝缘更加可靠、监测参量更加精确。

链接

一次设备智能化现状

一次设备智能化在状态监测功能方面已经有了一定突破，实现了将各自独立的监控系统集成为一个系统，可以实现对一次设备所有主要部件进行监控。但一次设备的核心 专家诊断系统，还需要积累大高频探针量运行数据，挖掘设备运行特性，研究诊断方法开发分析系统，从而实现设备状态诊断的智能化。另外，在传感器的使用寿命，尤其内置传感器对于主设备本体运行的影响，监测量的选择以及传感器布点方面仍有待研究。

1.变压器智能化

主变压器智能化实现了对变压器油溶解气体、油中微水、局部放电、变压器铁芯和夹件电流、套管绝缘介损、电容值、泄漏电流值、温度负荷趋势、油温、油位、风扇状态、油泵状态等的监测功能。

2.开关设备智能化

断路器智能化实现了断路器的六氟化硫气体密度、微水；分合闸线圈电流的波形状态、断路器的特征分合闸速度、储能电机电流波形、储能状态等参量的监测功能。

3.避雷器设备智能化

避雷器监测系统实现了避雷器的全蛋卷机电流、泄漏电流值以及计数器动作次数的监测功能。

4.电容性设备智能化

主要实现介质损耗因数、电容量以及三相不平衡电流监测，掌握了其绝缘特性。

5.电缆

主要监测电力电缆局部放电、介质损耗因数、直流分量等参量，掌握了其绝缘特性。

6.电子式互感器

目前电子式电流互感器包括罗氏线圈型、磁光玻璃型和全光纤型，虽然电子式互感器的产品成熟度欠缺，但其技术先进性毋庸置疑。

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