3 一次设备智能化技术
智能一次设备技术的快速发展对实现一次设备的信息化、自动化、互动化，提高电气设备的制造水平和智能化程度，实现整个智能变电站结构的最优设计都具有十分重要的作用。一次设备的智能化主要体现在智能组件上，集测量、计量、保护、控制等多功能于一体的智能组件是一次设备智能化的发展方向。智能组件应具有较强的抗电磁干扰能力，较高的监测灵敏度、自诊断报警等功能，技术先进且运行可靠。
智能一次设备采用先进的分析检测方法对运行设备的状态进行实时监测，能够快速发现故障并对故障部位进行精确定位，评估故障的严重程度，并根据分析诊断结果来合理安排检修和调整系统运行方式。一次设备智能化能够实时掌握设备的状态，基于这些状态信息可预测设备的剩余寿命。
智能化一次设备提高了电网运行的稳定性，有利于大规模分布式新能源并网，布局紧凑合理，节省了大量的占地面积。一次设备智能化使信息检测更准确，评价体系更合理，能够根据采集到的数据评估设备及电网运行状态，提前发现问题，尽可能的降低运行的风险系数。智能化建设减小了安全维修工作，调试灵活方便。
智能化一次设备能够将设备及电网确切的运行状态和数据及时反映给工作人员，为工作人员开展科学合理的检修工作提供了依据。
3.1 主变压器智能化
智能变压器智能组件技术体现了智能变压器的智能化程度，由采集、测量、计量、监测、控制等各类智能电子设备构成。目前，智能变电站主要通过两种形式实现，一种是改造的智能变电站，在线监测配置于一次设备附近，即就地化布置，大多将保护放置于继电室;另一种是新建的智能变电站，将变压器在线监测单元和变压器本体保护就地化布置于变压器智能汇控柜中。
智能变压器向着节能环保、智能化和一体化方向发展。测量就地数字化、控制功能网络化、状态评估可视化、信息交互自动化是智能变压器智能化的主要体现，其具体的体现如下：油位、油温、分接开关位置等与运行控制相关的参量实现了就地数字化测量;有载调压开关实现了基于变电站网络的智能化控制;根据传感器检测的信息对智能变压器的运行与控制状态进行评估，评估信息转化为可视信息;调控中心和管理系统根据上传的评估信息实现了变压器状态检修和调控的协调优化控制。
智能变压器具有强大的自适应控制能力，能够实时根据运行工况和环境进行自适应调节，进行最优化过程控制，各项性能指标均达到最优。如进行有载调压自适应控制、负荷自适应控制、温度自适应控制、运行自适应控制、系统经济运行自适应控制、自动补偿自适应控制和优化运行自适应控制。
智能变压器在线监测具有自我检测和诊断的功能，涵盖辅助设备监测和本体监测两大部分。智能变电站监测的项目主要有局部放电监测、油中溶解气体监测、油中含水量监测、绕组光纤测温监测、气体聚集量监测、主油箱底部油温监测、铁芯接地电流监测、侵入波监测、电容式套管电容量监测、套管介质损耗因数监测、变压器振动波谱检测、变压器声学指纹监测。保护功能器件监测、冷却器监测、有载分接开关监测为辅助设备监测。
智能变压器具有可靠的告警、保护、通信和信息交互等功能。变压器供电区域内出现故障时，能够将故障数据传输到上级管理系统并能够显示故障点、故障类型，为检修人员快速定位故障和安排检修提供依据。
将变压器器身、熔断器、开关设备、智能化组件、新型电子式有载分接开关及相应辅助设备集成为智能组合式变压器，不仅具有传统的变电功能且集成了强迫风冷、功率计量、计算机接口等多个功能，智能组合式变压器实时运行于最佳状态。
3.2 断路器智能化
智能断路器具有运行周期长、运行及维护费用低、运行安全可靠、能提供精确的状态信息等特征，可以实现对分/合闸线圈电流在线监测、动触头行程在线监测、储能电机电流在线监测、SF6气体压力和密度在线监测等功能。
随着真空技术、灭弧技术、新材料及新操动技术的快速发展，真空断路器的应用越来越广泛。ABB公司最新研制出了两种智能型断路器，一种为集保护、测量、开断功能于一体的真空型智能断路器;另一种为基于模块化设计的具有人工智能技术的断路器，其能够在最佳投切时刻进行各项独立操作，使断路器投切瞬时产生的过电流及过电压对设备的冲击较小。国外一些公司研制出了具有信息传递和自我保护功能的中压智能化真空断路器。
传统断路器的跳闸方式为电缆传输跳合闸电流操作方式，而智能变电站的跳闸方式为基于IEC61850标准的GOOSE等快速报文传递跳合闸命令的操作方式，提高了操作的可靠性。
3.3 智能气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)
GIS智能变电站具有供电可靠性高、电磁污染少、检修周期长、运行噪音低等优点。智能GIS采用先进的电力电子技术、微电子技术、传感技术、数字处理技术、计算机技术、控制技术，集监测、测量、控制、保护和录波等功能于一体，对GIS的运行状态进行实时监测。
GIS在一次设备上安装了各种传感器和数字化装置，通过智能电子设备来完成信息的采集、计量、控制、保护、监测及自诊断等功能。目前已经实现了对局部放电、触头温度、SF6气体密度及压力、触头行程、储能电机电流、分/合闸线圈电流的在线监测。GIS能够根据电网运行状态进行智能控制和保护，并具有预警及自诊断功能。GIS设备结构紧凑合理，绝缘可靠。
ABB公司研制的VMI型真空开关具有在线监测、诊断和站内计算机控制等功能，且二次控制与永磁操作机构无触点化融合，运行可靠性高。
平顶山天鹰集团的ZFll-252kV GIS，能够对传感器采集到的各种运行参数进行分析处理，实现自诊断及控制操作，并将分析处理的结果进行显示，该设备已在我国南方某一变电站得到了应用。
西开电气研制了SF6气体绝缘金属封闭智能开关设备，该开关设备基于IEC61850通信协议，具有视频在线、程序化操作、远程诊断等功能。
3.4 智能容性设备
电容型高压设备主要涵盖高压套管、电压互感器、耦合电容器、电容型电流互感器等，设备数量众多，其性能的好坏直接影响到全站的稳定运行。智能容性设备将智能组件集成到高压容性设备上，从而实现介损监测、电压保护、电流保护。
智能容性设备集监测、通信、控制等功能于一体，具有强大的数据处理能力，能够实时采集设备的运行数据，具有实时监控的功能。目前已经实现的监测功能有电容量监测、末屏泄露电流监测、介质损耗因数监测、环境温度及湿度监测等。
智能组件对运行设备进行监测，当数据超过临界值时，智能设备将故障数据发送到信息一体化平台或监测主机，故障点、故障类型、故障数据能够在信息一体化平台上显示，为工作人员定位故障和安排合理的检修计划提供了依据。
3.5 智能氧化锌避雷器(MOA)
智能氧化锌避雷器能够实时对自身的绝缘状态进行监测，并将监测结果发送至信息一体化平台或监测主机，供数据中心与调控中心调用和分析，有利于提高智能MOA的运行的稳定性和可靠性。智能MOA实现了对泄露电流的监测以及阻性电流的计算，其信息一体化平台对采集到的数据进行分析与处理，进而管理系统数据接口、数据转发、信息保护[9]。
4 一次设备智能化存在的问题及解决方法
智能化一次设备依托于传感技术、监测技术、诊断技术、控制技术和微机技术的快速发展，但如何将这些新技术应用于一次设备中仍需要进一步研究。应用于一次设备的新技术需要承受外界环境干扰，其可靠性仍需要时间来验证。
智能组件承担测量、计量、保护、控制、通信等任务，这些智能组件安装在高压一次设备及其附近，面临各种强电磁干扰，严重威胁到智能变电站运行的稳定性，应加强对智能组件抗电磁干扰技术的研究[10-12]。智能电子设备的使用寿命低于高压一次设备的使用寿命，且价格昂贵，从采用电力电子新技术及改善运行环境等方面考虑来提高智能电子设备的使用寿命，进而解决不等寿命问题。
新一代智能断路器的跳闸方式为基于IEC61850标准的GOOSE等快速报文传递跳合闸命令的操作方式，其可靠性仍需时间验证，且降低电弧对触头材料的侵蚀及运行能耗可提高运行寿命及工作性能。
有源电子式互感器的可靠性依赖于高压侧电源，发展自励模式的互感器可以提高运行的稳定性。光学电子式互感器易受温度的变化、电磁辐射等外界因素影响而削弱光学传感器工作的稳定性，发展全光纤型电子式电流互感器和磁旋光电子式电流互感器可提高互感器工作的可靠性。
针对电力电子变压器损耗大、可靠性低及电路结构复杂的问题，通过改进控制策略来改善电能质量，提高电力电子变压器运行的可靠性与稳定性。可控电抗器向着具有自我诊断能力方向发展[4]。
5 结束语
新一代智能变电站在设计理念、工程建设技术、设备制造及检测技术方面取得了重大突破，一次设备智能化实现了信息流、电力流的合二为一，并为各种智能新技术在变电站的应用提供了开放的平台。
智能化一次设备的投入运行不仅提高了工作效率，且提高了电力生产的可靠性与稳定性。智能组件是智能化一次设备的核心器件，通过智能组件实现实时在线分析决策、先进的智能控制及调节、友好互动等功能。
一次设备智能化提高了信息检测的准确性及评价体系的科学性，通过分析评估采集到的数据可提前对可能出现的问题或安全隐患进行处理，具备自诊断功能，提高了设备及系统运行的可靠性，同时智能化建设也为安全维修带来了便利。
一次设备智能化技术的不断开拓，将极大地推动智能电网的快速发展。一次设备高度集成二次功能，具有统一的通信平台和标准的接口，结构紧凑，运行稳定，这也正是智能变电站发展的方向。
