試論智能電器最新技術的研究與應用

劉建明

摘 要：智能電器是一種具有感知、判斷、控制、執行、保護功能的現代化電器用具，作為智能電網的重要物質基礎，智能電器的出現深刻改變了人們的生活方式，為人們提供了諸多便利。本文主要深入研究智能電器采用的現代化新技術，并探索智能電器的發展前景及其應用。

關鍵詞：智能電器；最新技術；研究；應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.01.132

1 智能電器概述

隨著社會經濟的不斷發展，人們對電力能源的安全性要求越來越高，發展智能電網逐漸成為電力行業發展必然趨勢。智能電器是智能電網正常運轉的重要物質基礎，它能將現代信息技術有效融合到傳統電器中，通過獲取、處理、利用和傳遞數字化信息，進而提升電器的安全性能，確保智能電網能高效、可靠地運行，全面提高電力系統的整體性能。隨著現代科學技術的不斷發展，智能電器發展迅速，更融合了更多先進技術，以提升智能電器的使用性能，下文將進一步闡述我國智能電器采用的關鍵技術及其應用。

2 智能電器現代化技術的研究

近年來，智能電器的設計不僅融合了電子技術、信息檢測技術、數字信號處理技術、現場總線技術等關鍵技術，還應用了現代化新型技術，真正實現智能電器的高性能化、多功能化、數字化、電子化及網絡化功能。

2.1 智能電器應用的關鍵技術

（1）電子技術。電子技術有助于電子器件對特定電路進行優化設計，能有效解決電網電路在實際使用時產生的各種問題，因此，電子技術是智能電器的基礎技術，具體包括電子信息技術和電力電子技術。

（2）信息檢測技術。為全面檢測對象中含有的全部信息，對智能電器的運行情況有一個全面了解，同時采取相應技術措施對電器進行定量分析，就是常用的智能電器檢測技術。由于智能電器需要長時間觀測各種類型的參數，實時分析電器的動態參數變化，因此，必須加強對智能電器的故障檢測和預防，并應用計算機技術檢測、分析、處理、判斷所得信息，確保智能電器能安全可靠地運行工作。

（3）數字信號處理技術。數字信號處理技術是指利用數字信號處理的相關理論和軟硬件技術等實現對數據的計算，該技術的核心處理技術主要包括數字濾波器技術、信息和信息分類技術、信號采集及分解技術等。

（4）現場總線技術。現場總線技術是基于通信、控制、計算機技術發展起來的新型技術，它是目前我國電氣工程發展的主要應用技術之一，同時也是電力電氣自動化發展的熱點內容。現場總線技術具有開放共享的系統、智能化可操作的現場工作設備、能感知和適應環境變化的功能等，因此，該技術能促進供配電系統朝著網絡化、智能化方向發展，提高智能電器的安全可靠性。

2.2 智能電器應用的新技術

（1）新型電流傳感技術。電流測量是電器智能化發展的重要內容，目前，我國在空心線圈、磁光學理論的基礎上已發展出空心線圈電流互感器和光學電流互感器，加強對智能電器的電能計量、系統檢測和分析。

①空心線圈電流互感器。空心線圈電流互感器的組成結構包括Rogowski線圈、數字采集設備和信息傳輸組件等，空心線圈能配合高精度分流器共同使用，同時測量直流電流和諧波電流，容易實現高低電位的隔離處理，目前被廣泛應用于電力電網系統中。

②光學電流互感器。光學電流互感器的本質是運用法拉第磁光效應和薩格納克效應的基本原理來檢測電流變化，當前常用的類型是全光纖電流互感器，它具有結構簡單、動態監測范圍廣、可同時實現電流測量和繼電保護的優點，主要用于不同電壓等級的智能變電站建設中。

（2）混合式電力開斷技術。智能電網的本質屬于互動系統，因此，智能電網應對電力系統變化、用戶需求、環境改變等因素作出快速反應，同時適應改變，自動調整系統參數，要實現這一功能就離不開電力電子技術，該技術最常用于高壓直流開斷、短路電流限制等方面。

① 高壓直流開斷。直流斷路器是指高壓直流輸電系統、軌道交通牽引配電系統、電信設備配電系統等關鍵電力設備，其性能會對電力系統的運行安全性有重要影響。直流電流缺乏“自然過零點”條件，因此常常出現難以開斷的情況。

針對這種情況，目前常用的直流開斷技術主要有兩種表示形式：第一種是快速拉長電弧，使其在特定情況下不能持續，進而斷開電路；第二種是利用電容和電感組合成的振蕩電路，通過電容放電效應產生電流零點，再運用傳統的交流開斷方式斷開電路

② 短路電流限制。采用有效的短路限流措施能提高電力系統的穩定性和安全性，目前常用的是超導限流器和固態限流器技術。超導限流器可以在高電壓條件下穩定運行，真正實現電流檢測、轉換、限流的一體化處理，能在幾毫秒內迅速阻斷故障電流。固態故障限流器是具有快速反應、拓撲結構控制靈活特點的設備，它不僅可以在正常工作時調整線路電流，還能在故障時阻斷故障電流，主要用于柔性輸電情況。

3 智能電器的發展與應用

就當前智能電器的技術發展來看，智能電器必將朝著以下方向發展：

3.1 智能電器電子化

目前，半導體集成電路技術和微電子技術發展迅猛，在這些技術的配合下，智能電器的控制功能也日益完善，因此，智能電器必然會從常規運行參數的智能化監控方向，朝著監測非參數等電子化方向發展。

3.2 智能電器智能化及通信化

智能電器的主要技術是微處理器技術，其本身具有本身的應用軟件，確保在硬件條件不變的前提下，能自動調整和升級。若在智能電器中加設具有檢測通信、判斷、監測等功能的芯片或電路，有助于將智能電器運行時的各種參數傳輸到總線，真正實現信息交流，實現智能電器與傳輸管理設備的智能化及通信化管理。

3.3 智能電器模塊化

模塊化結構在產品設計與制造以及對市場適應性等方面都具有明顯優勢，它不僅可以簡化產品生產過程，還能擴展產品的功能，使產品的檢查維護更為便捷。基于模塊化結構的優點，將模塊化結構應用于智能電器設計中，必然能有效提升智能電器的綜合性能。

4 結束語

與傳統電器相比，智能電器在結構組成、應用技術、使用功能方面都具有明顯優勢，這些優勢使智能電器的適用范圍日益廣泛。隨著科學技術的不斷發展，智能電器的設計中必然會融入更多現代化新技術，促使其性能不斷更新、充實和提升，為人們的生活提供更多的便利。

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