（上海电力学院电力系）
智能电器的概念及智能电器的构成单元
智能电器即具有自动检测自身故障、自动测量、自动控制、自动调节与远方控制中心通信功能的电器设备。根据电器设备的不同，其智能的体现有所不同，或者目前国内外对不同电器的智能要求也不同。
另外不同的电器其智能的程度也不同。有的设备侧重于自身故障的自检测功能，如各种断路器的在线监测技术；有的设备侧重于电气量的测量，如低压电器设备自动数字显示电压、电流、功率、功率因数等量；有的设备侧重于自动控制功能的体现，比如高压断路器短路瞬时开断功能、低压断路器的三段保护功能的实现等。这些都是电器所实现的部分智能性的功能。
国内目前对智能电器的研究主要集中在：（1）设备的在线监测；（2）新的信号采集及处理方法、机理的研究；（3）电器本体的研究；（4）智能电器可靠性及控制部分抗干扰能力的研究。（5）通信的实现方法。
智能电器的智能通常需要以下几个部分来联合实现；传感器部分，信号处理部分，信号输出部分，执行部分。
智能电器各组成部分的发展及研究现状
（1）传感器部分
传感器在智能电器中起着重要作用。智能电器动作是根据传感器输入的检测信号的情况，因此要求传感器能够将智能电器所需要的信号变换成信号处理单元所能够识别的电信号。根据不同的要求，按照传感器变换的信号可将传感器分为以下类别：检测电流；检测电压；检测功率（包括有功和无功，但是这可以通过信号处理对原始的电压和电流信号进行运算从而计算出有功和无功功率）；检测开关触头的温度、电弧温度及灭弧室内部温度；开关漏气率（对SF6断路器或者充气柜）；正在运行的真空开关的真空度；开关合闸速度、分闸速度；隔离开关的合闸位置检测、分闸位置检测等。
对上述信号分类可见，传感器所要变换的有直接的电气量如电流、电压等；也有非电量，如温度、压力、真空度等。对非电量需先将其变换为电气量，再变换为后续处理单元所能够接受的信号。目前研究温度传感器（高温下，如电弧温度为近万度）；研究生物传感器来测量SF6含量。另外即使对电气量的测量方式也发生了很大的变化。电流互感器是使用最为广泛的一种简单的电流变换器。但是它在测量上存在有不足之处，测量大电流时用空心电流互感器，但是这种互感器在测量小电流时误差较大。而测量小电流时多用实心电流互感器，这种互感器在电流增大时会出现铁心饱和现象，从而无法保证对大电流测量的精度和响应速度，因此现在多用光纤电流传感器，在某些线路上已经应用了光纤电流传感器。其测量范围宽，无饱和现象。传感器的任何-个进展都会推动智能电器的发展。
（2）信号处理单元
信号处理单元主要由计算机及软件组成，需要开发执行速度更快的芯片也更加需要开发执行时更加节省计算机机时的算法。目前数字滤波技术已经很成熟，但是为了节约CPU机时目前要研究执行效率更高的算法。因为随着计算机、信息化技术的发展，计算机所要处理的数据量大幅度增加，因此为了节约机时就要研究高效的算法。另外信号处理单元的可靠性也是一个非常重要的衡量单元性能的综合指标。
（3）执行部分
以上各部分属于控制及测量部分，真正在电力系统中起到电路开、合功能的是开关。为了适应电力系统的发展需要，在目前大机组、大电网的情况下短路电流的幅值也越来越大，因此开发开断能力更强的断路器是目前智能电器发展的一个方向。
如何实现强电流下熄弧，新的熄弧机理的研究及应用、新的强电流通流能力的研究是开断元件可靠工作的基础。另外各种类型电器的应用范围的延伸，如真空断路器向更高电压等级的延伸，而SF6断路器向中压、低压的渗透也使智能电器的执行部分更加多样。执行部分的发展除了直接执行电路开断的部分要提高额定参数外，辅助的限流单元也有很大的发展。对无触点开关的性能提高及超导体在高压开关方面的应用也是一个新的方向。
超导体在正常情况下表现为超导体的性能，而在故障情况下其导电能力急速下降，使其成为一个限制短路电流的有效的限流器，这正是超导故障电流限流器的思路。还有各种其他可以控制电流大小的方法，它们的限流原理不尽相同，还有用无触点开关及电感、电容串联谐振来限制短路电流。
（4）通信的发展
大量的信息如何快速交换、传输，就需要有高效的数据传输通道。目前通过协议来对数据总线的传输规则进行约束。因此在通信的发展协议方面及现场总线都还有大量的工作要做。
高压电器与低压电器的智能化发展水平也不同。高压电器如果出现故障则检修时间比低压电器长，影响到的停电面积大对供电可靠性影响也较大。因此在高压电器方面发展的在线状态监测可将以前定期对高压电器进行的检修变为现在的根据设备状态来确定是否需要进行检修。另外高压电器多使用在变电站、发电厂升压站，其自动化程度较高。以前是通过二次设备的组合来实现对一次设备的监控，用微机保护后，对同一采样数据进行多种处理后可得到不同的结果。根据数据再控制断路器等电器设备的动作，现在高压电器可实现四遥。电力系统有相应的系统实现对数据的传输、处理，保护出口的状态可控制对断路器的相应操作，确保电力系统的稳定运行。
现在电力系统中已经有大量220 KV无人值守变电站，这些设备最自身故障的监测是通过其他途径实现的。比如对坏死开关的处理是相应继电保护能够实现。但是对开关内部状态如触点处的温度等信号现在还没有实现。因此目前的高压电压设备已经具备了一定的智能性但还没有实现智能电器所要求的对自身状态的完全监测。
另外二次系统的构成方式使智能电器控制速度降低，现在智能单元逐步趋于和电器本体紧密连接在一起。状态数据不必再送人系统中来统一处理。电器设备及其智能单元可就地处理数据，这样减少了数据的传输量并且使数据处理速度加快，同时还减轻了对主机的压力。
低压电器目前的智能化集中体现在脱扣器的智能性上。脱扣器的电子化及智能化使开关可实现三段保护。另外低压电器的通信能力及通信网络的组成使对低压电器的集中监控成为可能，也使低压电器的智能性得到进一步提高。目前还在研制保护性能更精确并且具有通信能力的、可遥控、遥调的低压电器。
智能电器的开发模式
智能电器的各个组成单元之间必须做到性能上的统一、协调，但是传感器部分的研究开发是多学科交叉的结果，信号处理部分是单片机及控制算法发展的综合结果，信号输出部分是通信工程在电力系统的应用，执行部分是机械加工、设计、强电理论的最终实现。由于智能电器的各组成部分属于不同的学科领域，因此智能电器本身就是多学科交叉结合的产物。各部分按照相应的开发模式进行，独自研究开发，最后装配、调试。
智能电器的研究、开发需要多学科、跨学科的合作与协调，任何一个相关门类学科的发展都会对其产生推动作用。另外在智能电器的发展上也是逐步实现其智能功能，智能功能的实现不仅是技术还是成本、经济等多方面的综合影响的结果。