试论智能电器最新技术的研究与应用

2017-01-24刘建明

山东工业技术 2017年1期

刘建明

摘要：智能电器是一种具有感知、判断、控制、执行、保护功能的现代化电器用具，作为智能电网的重要物质基础，智能电器的出现深刻改变了人们的生活方式，为人们提供了诸多便利。本文主要深入研究智能电器采用的现代化新技术，并探索智能电器的发展前景及其应用。

关键词：智能电器；最新技术；研究；应用

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

1 智能电器概述

随着社会经济的不断发展，人们对电力能源的安全性要求越来越高，发展智能电网逐渐成为电力行业发展必然趋势。智能电器是智能电网正常运转的重要物质基础，它能将现代信息技术有效融合到传统电器中，通过获取、处理、利用和传递数字化信息，进而提升电器的安全性能，确保智能电网能高效、可靠地运行，全面提高电力系统的整体性能。随着现代科学技术的不断发展，智能电器发展迅速，更融合了更多先进技术，以提升智能电器的使用性能，下文将进一步阐述我国智能电器采用的关键技术及其应用。

2 智能电器现代化技术的研究

近年来，智能电器的设计不仅融合了电子技术、信息检测技术、数字信号处理技术、现场总线技术等关键技术，还应用了现代化新型技术，真正实现智能电器的高性能化、多功能化、数字化、电子化及网络化功能。

2.1 智能电器应用的关键技术

（1）电子技术。电子技术有助于电子器件对特定电路进行优化设计，能有效解决电网电路在实际使用时产生的各种问题，因此，电子技术是智能电器的基础技术，具体包括电子信息技术和电力电子技术。

（2）信息检测技术。为全面检测对象中含有的全部信息，对智能电器的运行情况有一个全面了解，同时采取相应技术措施对电器进行定量分析，就是常用的智能电器检测技术。由于智能电器需要长时间观测各种类型的参数，实时分析电器的动态参数变化，因此，必须加强对智能电器的故障检测和预防，并应用计算机技术检测、分析、处理、判断所得信息，确保智能电器能安全可靠地运行工作。

（3）数字信号处理技术。数字信号处理技术是指利用数字信号处理的相关理论和软硬件技术等实现对数据的计算，该技术的核心处理技术主要包括数字滤波器技术、信息和信息分类技术、信号采集及分解技术等。

（4）现场总线技术。现场总线技术是基于通信、控制、计算机技术发展起来的新型技术，它是目前我国电气工程发展的主要应用技术之一，同时也是电力电气自动化发展的热点内容。现场总线技术具有开放共享的系统、智能化可操作的现场工作设备、能感知和适应环境变化的功能等，因此，该技术能促进供配电系统朝着网络化、智能化方向发展，提高智能电器的安全可靠性。

2.2 智能电器应用的新技术

（1）新型电流传感技术。电流测量是电器智能化发展的重要内容，目前，我国在空心线圈、磁光学理论的基础上已发展出空心线圈电流互感器和光学电流互感器，加强对智能电器的电能计量、系统检测和分析。

①空心线圈电流互感器。空心线圈电流互感器的组成结构包括Rogowski线圈、数字采集设备和信息传输组件等，空心线圈能配合高精度分流器共同使用，同时测量直流电流和谐波电流，容易实现高低电位的隔离处理，目前被广泛应用于电力电网系统中。

②光学电流互感器。光学电流互感器的本质是运用法拉第磁光效应和萨格纳克效应的基本原理来检测电流变化，当前常用的类型是全光纤电流互感器，它具有结构简单、动态监测范围广、可同时实现电流测量和继电保护的优点，主要用于不同电压等级的智能变电站建设中。

（2）混合式电力开断技术。智能电网的本质属于互动系统，因此，智能电网应对电力系统变化、用户需求、环境改变等因素作出快速反应，同时适应改变，自动调整系统参数，要实现这一功能就离不开电力电子技术，该技术最常用于高压直流开断、短路电流限制等方面。

① 高压直流开断。直流断路器是指高压直流输电系统、轨道交通牵引配电系统、电信设备配电系统等关键电力设备，其性能会对电力系统的运行安全性有重要影响。直流电流缺乏“自然过零点”条件，因此常常出现难以开断的情况。

针对这种情况，目前常用的直流开断技术主要有两种表示形式：第一种是快速拉长电弧，使其在特定情况下不能持续，进而断开电路；第二种是利用电容和电感组合成的振荡电路，通过电容放电效应产生电流零点，再运用传统的交流开断方式断开电路

② 短路电流限制。采用有效的短路限流措施能提高电力系统的稳定性和安全性，目前常用的是超导限流器和固态限流器技术。超导限流器可以在高电压条件下稳定运行，真正实现电流检测、转换、限流的一体化处理，能在几毫秒内迅速阻断故障电流。固态故障限流器是具有快速反应、拓扑结构控制灵活特点的设备，它不仅可以在正常工作时调整线路电流，还能在故障时阻断故障电流，主要用于柔性输电情况。

3 智能电器的发展与应用

就当前智能电器的技术发展来看，智能电器必将朝着以下方向发展：

3.1 智能电器电子化

目前，半导体集成电路技术和微电子技术发展迅猛，在这些技术的配合下，智能电器的控制功能也日益完善，因此，智能电器必然会从常规运行参数的智能化监控方向，朝着监测非参数等电子化方向发展。

3.2 智能电器智能化及通信化

智能电器的主要技术是微处理器技术，其本身具有本身的应用软件，确保在硬件条件不变的前提下，能自动调整和升级。若在智能电器中加设具有检测通信、判断、监测等功能的芯片或电路，有助于将智能电器运行时的各种参数传输到总线，真正实现信息交流，实现智能电器与传输管理设备的智能化及通信化管理。

3.3 智能电器模块化

模块化结构在产品设计与制造以及对市场适应性等方面都具有明显优势，它不仅可以简化产品生产过程，还能扩展产品的功能，使产品的检查维护更为便捷。基于模块化结构的优点，将模块化结构应用于智能电器设计中，必然能有效提升智能电器的综合性能。

4 结束语

与传统电器相比，智能电器在结构组成、应用技术、使用功能方面都具有明显优势，这些优势使智能电器的适用范围日益广泛。随着科学技术的不断发展，智能电器的设计中必然会融入更多现代化新技术，促使其性能不断更新、充实和提升，为人们的生活提供更多的便利。

参考文献：

[1]孙鹏，王耀辉，赖若麒，刘竹林，彭先，王良.智能电器的发展和前景分析[J]. 硅谷. 2011（12）：27.