智能电器的研究背景及意义
　　1.智能电器的研究背景
　　数字化经济的发展和社会的需求，对电力能源的安全可靠、优质经济的要求越来越高。
　　为了发展清洁能源、应对气候变化、保障能源安全、促进经济增长，智能电网成为国际电力工业发展的新趋势。
　　近年来，我国智能电网建设加速发展，以及”物联网“、“大数据”和“能源互联网”等概念的兴起，进一步推动了智能电器的产业发展和技术革新。
　　2.智能电器的研究意义
　　智能电网技术的基本特征是信息化、自动化和和互动化，最终实现电力资源的优化配置。
　　智能电器是智能电网构成中非常重要的组成部分，为了适应智能电网的需要，同时也是电力设备自身性能提高的要求，发展智能电器成为必然。
　　智能电器就是将信息技术融合到传统电器之中，在开放和互联的信息模式基础上，进一步提高电器的性能指标以及自身的可靠性和安全性，为智能电网的运行控制提供更加完善和丰富的数字化信息，进而提高系统的整体性能。
     
　　智能电器的内涵和技术特征
　　1.智能电器的内涵
　　智能电器完成基本职能过程中的智能感知、判断与执行功能;智能电器的智能状态监测与寿命评估功能;智能电器具有交互和互动能力，运行过程中对电网和环境友好。
　　2.智能电器的主要技术特征
　　特征1：参量获取和处理数字化
　　智能电器能够实时地获取各种运行和状态参量并进行数字化处理、存储和传递，这其中包括电力系统运行和控制中需要获取的电压、电流等各种电参量，以及反映电力设备自身状态的各种电、热、磁、光、位移、速度、振动、放电等物理量。
　　特征2：自我监测与诊断能力
　　智能电器具有自我监测与诊断能力，可以随时监测各种涉及设备状况和安全运行所必须的物理量，同时对这些物理量进行计算和分析，掌握设备的运行状况以及故障点与发生原因，据此评估设备的劣化趋势和剩余寿命，并适时地进行预警。
　　特征3：自适应控制能力、决策优化
　　智能电器在智能感知基础上，采用优化控制技术，能够根据实际工作的环境与工况对其操作过程进行自适应调节，使得所实现的控制过程和状态是最优的，从而进一步提高电器自身的性能指标，并在很大程度上节约原材料和减少运行能耗。
　　特征4：信息交互能力、环境友好
　　智能电器具备数字化接口，其内部信息能够高效地进行传播与交互，实现信息高度共享，进而能够主动地与其他设备进行协调互动，实现系统整体优化。其在运行过程中，不产生影响智能电网稳定运行的干扰，设备的使用不影响自然环境。
     
　　智能电器关键技术的研究与进展
　　1.智能操作技术
　　(1)低压电器智能操作
　　利用电磁斥力提高开关电器刚分速度。斥力分闸永磁操作机构如图所示，依靠电磁斥力，可达到提高触头分闸速度、降低触头材料损耗的目的;在分闸末期时，工作气隙达到最大，电磁力降到最低，机械碰撞强度也达到最小，从而提高了操作机构的可靠性。
　　利用变电流实现吸力与反力特性配合。闭合阶段在线圈上通过较大电流，以产生较大的吸力，逐渐减小输入电压脉冲的占空比，使线圈中的电流逐渐减小;吸持阶段保持线圈电压较低，使电流维持在保持电流的水平。
     (2)永磁操作技术

　　(3)高压电器智能操作
　　基于操作特性等因素对电器介质恢复过程的影响规律，采用不同的分闸速度特性和同步控制等方法，实现了高压电器的智能操作。
　　2.智能感知与诊断技术
　　(1)新型电流传感理论与技术
　　研究背景：线路电流的检测是电力系统运行状况监测的一项重要内容，更是各种继电保护设备赖以工作的基础;电力系统电流的测量具有一定的特殊性，通常被测对象的电压等级高、负载电流大，要求传感器的量程宽、测量精度高，且具有较快的动态跟踪能力;传统电流互感器的绝缘结构复杂、充油易爆炸、铁芯易饱和、体积大耗费材料多，存在明显的不足。
　　研究的三个阶段：单个磁传感器的输出与电流建立简单的对应关系;用尽可能多的磁传感器环绕于电流周围，应用安培环路定律建立磁场与电流的对应关系;用合理的传感器拓扑，通过对多传感器输出信息进行数据处理，在排除干扰的同时建立磁场与电流的对应关系。
　　研究内容：核心问题是不同的阵列拓扑下磁场与产生它的电流之间的映射关系，以及磁场-电流反演算法。
　　(2)绝缘状态感知
　　研制高精密交流泄漏电流传感器，该传感器对开关电器交流泄漏电流信号的提取精度达到1μA，测量范围达1μA-2mA。
　　(3)非接触温度测量
　　利用红外测温探头输出的电压信号与被测物体温度及环境温度之间的变化规律，研究环境温度补偿的关键技术，解决环境温度对被测物体温度输出信号的影响。
　　(4)主要现场信号分析
　　应用基于滑动时间窗的短时能量分析方法，研究了开关电器合闸同期性的检测方法。
　　研究基于人工神经网络的智能电器诊断方法。对传统RBF神经网络算法进行改进，并应用于智能电器的状态诊断。
　　3.智能电器的可重构设计技术
　　(1)智能电器专用集成电路可重构设计平台
　　基于智能电器的功能需求，建立智能电器通用拓扑结构，为智能电器的设计提供了系统解决方案。
　　开发基于智能电器专用集成电路的可重构设计平台，建立实现智能操作、状态检测、保护、自诊断等关键算法库，开发智能电器专用集成电路故障诊断测试系统。
    
　　软装配技术、可重构技术
　　目前成套电器生产为非标化生产，产品的设计和生产效率低;产品适应性差;产品功能集程度低。
　　“软装配”技术是一种利用计算机在线编程方法实现的标准化生产技术。它是成套电器在完成标准化硬件装配之后，实现不同功能要求的二次装配技术。
　　利用“软装配”技术生产成套电器时，设计、安装可按照统一规格进行，再利用计算机在现场编程方法在现场进行功能装配。标准化生产过程降低了成本，且能方便、灵活地实现各种功能。
　　(2)智能电器专用集成电路设计
　　根据任务性质，专用集成电路内部划分为四级空间、时间并行结构，正确的时空并行划分，有效地提高了系统数据处理能力。
　　专用集成电路内部由若干IP核构成，采用总线连接各个模块。基于IP的专用集成电路很大程度上减轻设计的复杂度和设计所需要的时间,片内总线使连接关系、数据组织更加规范。
　　(3)智能电器专用集成电路的应用
　　采用设计开发的专用集成电路开发了多种智能电器产品，包括中压继电保护单元、智能接触器等。
　　4.智能电器的电磁兼容
　　(1)研究背景
　　随着强电弱电系统一体化的趋势，在强、弱电系统共存的有限空间内，产生于一次回路切换操作的暂态干扰，一方面以传导形式的干扰作用于前端传感器，同时以电弧辐射源的近场耦合方式直接作用于弱电单元。
　　(2)研究思路