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(9)自诊断技术

功能完备的智能设备必须具备灵敏准确的感知功能、正确的思维与判断功能以及行之有效的执行功能。感知功能是传感器的任务, 思维和判断则是控制器的功能, 其主要技术就是自诊断技术。目前自诊断技术的研究主要集中在专家系统、模糊逻辑控制、人工神经网络以及其它人工智能方法。
 

众多自诊断技术其一致性在于模仿人在操作控制过程中的思维和逻辑推理, 这也是设备实现智能化最为关键的步骤, 直接决定了设备智能化程度的高低。目前, 最具影响的就是专家系统, 其在医疗方面已经取得了显著的成果。
 

专家系统的主体是一个基于知识的计算机程序系统, 其内部具有某个领域中大量专家水平的知识和经验, 能够利用人类专家的知识和解决问题的方法来解决该领域的问题。其最具有吸引力、也是难度颇大的领域之一就是专家控制。专家控制可以看成是对一个“控制专家”在解决控制问题或进行控制操作时的思路、方法、经验、策略的模拟。
 

(10)电磁兼容技术

智能设备是传统电气设备与计算机技术、数据处理技术、控制理论、传感器技术、网络通信技术、电力电子技术等相结合的产物。因此, 从本质上说是一种机电一体化设备, 是一个弱电和强电相混合的系统, 这也致使其电磁兼容性越来越成为系统设计、制造、调试中需要考虑的重要问题。设备系统本身就是一个强大的电磁干扰源, 在正常和异常状态下都会产生多种形式的电磁干扰。电磁干扰的抑制主要可采用抑制干扰源和切断传播途径等方法[5] 。
 

(11)可靠性技术

智能设备是一种高度自动化的机电一体化设备,由于其结构复杂, 在系统中的作用十分重要, 因此对智能设备的可靠性有很高的要求。元器件的可靠性、技术设计、工艺水平和技术管理等共同决定了电子产品的可靠性指标。提高产品的可靠性, 必须掌握产品的失效规律, 只有对产品的失效规律进行全面的了解, 才能采取有效的措施来提高产品的可靠性。
 

(12)新型传感原理与信号传输技术

智能电器的智能判断与执行功能的实现是建立在智能感知的基础之上。因此，现场信号获取的准确度、成本、方便性及信号分析的准确性是实现智能电器亟需解决的关键技术。传统的电量、非电量测量方法存在种种局限或不足。研究新型敏感材料、探索新颖感知方法及敏感元件的阵列化与复合化将成为智能电器领域的重要研究内容之一。
 

(13)基于大数据的模式识别与故障诊断技术

智能电器对状态识别的准确性与采用信息量相关，信息量大、信息丰富，则识别相对准确。然而，各类传感器产生的数据集正在以难以想象的速度增长，给数据处理带来了极大的挑战。此外，所获取的多领域数据具有异构性、实时性和复杂性等特点，需要在不同层次进行建模与分析，设计优化的模式识别算法，才能实现高效利用。
 

智能电器依赖对系统和自身状态特别是不同类型故障的识别、分析、判断，再通过执行模块实施自适应的操作。尽管国内外对电力设备和电网故障识别技术已做了不少研究，但如何快速、准确、可靠地识别故障问题仍没有彻底解决。随着系统规模的扩大，这些问题将更加突出，故障识别技术还将继续成为需要深入研究的热点问题。
 

(14)复杂电磁环境下的智能电器可靠性

智能高压开关设备中电子装置与一次设备高度融合，使得其中的电磁兼容问题显得尤为突出。高压开关设备开关操作产生的电磁骚扰作用于其外壳上的传感器、连接电缆和外壳附近的智能组件，会在传感器和智能组件端口上产生电磁骚扰。此外，对于电流互感器、电压互感器等，由于和一次系统有直接的电气连接或电磁耦合，瞬态电磁过程也会经传导耦合对电子装置产生电磁骚扰。
 

目前，国内外已对传统变电站内电磁兼容问题开展了大量研究，制订相关的国际导则和标准。但对智能变电站特别是高压开关设备传感器及智能组件的电磁兼容问题研究却较少。另外，这些智能电子装置对雷电、地磁暴、核爆等环境和人为因素引起的瞬态电磁场特别敏感。因此，复杂电磁环境下的智能电器可靠性将长期受到关注。
 

(15) 智能设备的安全问题

很多控制工程论文多次提到随着技术的进步, 安全也成为智能设备的一个重要问题。智能设备的安全问题主要包括设备自身的坚固性、安放场地的安全性、管理措施、网络安全、持卡用户的安全措施( 如对密码以及磁卡的保护措施) 以及由计算机网络引发的安全因素等多个方面。解决安全性问题, 主要有常规的网络安全保障手段、用特种钢板制作坚固的机身、采用摄像机记录交易过程、网络报文加密传送、屏蔽凭条上的帐户信息等诸多手段。
 

3 智能的设备发展

3.1 新材料、微纳制造技术的发展

随着新材料、功率半导体技术的飞速发展，新型电力电子器件的研究和应用成为活跃主题。与传统的Si 半导体器件相比，SiC 半导体器件具有工作温度高(最高可达600℃)、工作电压高、通态压降低、开关速度高、工作寿命长、抗辐照能力强等突出的优点。预计SiC 电力电子器件将主要用于1 200 V以上的高压电力系统应用领域。
 

近年来，微纳制造技术从基础理论、设计建模、材料、加工工艺、封装集成等多个方面都取得了不同程度的突破。国内在MEMS 研发方面也已形成较为完整的体系，进入产业化应用阶段。微纳器件具有体积小、重量轻、集成度高、可靠性高等优点，为智能电器领域探索新型感测原理、开发新功能和制造新型传感器件提供了有力支撑。
 

3.2 智能电器的主要发展趋势

智能电器的发展应适应当前电网技术的发展，支持新兴清洁能源利用，强调设备与智能电网的信息交互、友好互动和电网优化运行的技术理念，并符合绿色低碳、节能环保的发展趋势。
 

其主要发展趋势为:

(1) 智能电器继续向高性能、小型化、智能化、高可靠、绿色环保、系列简洁方向发展，以更好适应智能电网的发展需要。

(2) 应用新型电力电子器件和超导新材料，开发电网友好、环境友好的智能电器，节约原材料和降低运行功耗，减少对环境的污染。

(3) 融合多种传感器技术，适应大数据时代的发展需求，实现运行状态的数据汇聚、发掘利用及信息资源共享，为用户提供双向互动服务。

(4) 产品设计模式从单个智能电器元件设计转变为从系统发展和功能融合角度考虑构建智能电器系统，提供整体解决方案，实现全局优化。

(5) 面向可再生能源领域的需求，研发适用于分布式发电系统的潮流随机变动、特殊保护方式的专用新型智能电器。
 

为实现上述目标，利用新材料、新器件、新原理，在信息获取、处理、传递等关键环节进行技术突破，从系统角度进行分析和设计，实现信息融合和知识利用，是智能电器发展的关键。
 

4 结语

介绍了智能设备的概念，总结了研究的关键理论和技术问题，归纳了智能电器的主要特征和发展方向，并根据其发展需要和电力开关设备自身发展的趋势。指出新材料制造技术等因素是当前智能设备发展的推动力。我国目前智能设备的发展水平还是比较初级的, 给智能设备一体化设计制造带来很大的困难,造成了智能化产品性能及技术水平较低, 难以满足智能化需求。
 

参考文献

[1] 陈德为, 张培铭. 智能电器概念的发展[ J] . 低压电器, 2006, 1( 2) : 15- 18.

[2] 邹积岩. 智能电器[M ] . 北京: 机械工业出版社, 2005.

[3] 佟为明. 智能电器综述[ J] . 电气时代, 2006, 1( 5 ); 18- 22.

[4]夏天伟; 黄李宁; 王世荣; 鲁永久。智能电器及装置[ J]。沈阳工业大学学报，2003，25(1)：36~39

[5] ? 鲍光海, 林维明. 智能电器电磁兼容技术探讨[ J ] . 电气应用,2008, 27 ( 11) : 82 - 84.

[6] 周志敏. 国内智能电器的现状与发展趋势[ J] . 电气开关, 2002, 1( 6) : 1- 5..

[7]朱大新, 孔启翔, 等. 刻不容缓加速智能电器发展[ J ]. 电气时代,2004, 1 ( 8) : 49 - 56.
 

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