智能电网即电力网络的智能化，是指在集成高速通信网络基础上，运用先进的传感、测量技术与设备以及控制方法和决策，实现多电网的智能化运行。电力开关设备智能化以智能电网为依托，实现其坚强、自愈、兼容、经济、集成等特征。坚强性是指防范极端环境条件，抵御人为破坏，保障信息安全;自愈性是指连续的在线评估，预防控制，自动隔离和恢复;兼容性是指分布式监测，远距离调节和控制;集成性是指流程化、规范化、精细化和综合监测与控制，海量信息再处理和简洁显示;经济性是指降低运行和维护总费用，提高供电可靠性。
1 智能电网中电力开关设备要求
智能电网中的电力开关应达到一定要求：(1） 可观测，全面反映系统宏观和微观信息;(2） 可控制，对观测到的状态可进行调节和控制;(3） 分布式，集中与分散相结合，大范围统一监测和控制智能分析、状态评估及主动预警。此外，智能化的电力开关设备至少应具备多个参数的在线监测、诊断和调节功能，并且具备标准的数据通信接口，支持远程功能调用和数据召唤。
2 智能化电力开关设备设计原则
（1）数字化、功能集成化、结构紧凑化、状态可视化，符合易扩展、易升级、易维护的工业应用要求。（2） 支持无人值守，一次元件和可移开部件可电气操作。（3） 具备可靠的状态监测，可实现状态检修、预测性检修及故障检修。（4）支持IEC61850为核心的数字通信接口。
3 电力开关设备智能化关键技术
3.1 视频监视技术
开关设备可视化既要发展本地视频化技术，又要发展远程视频监视技术。其作用在于监视运动部件、重要连接部件的实时状态，以及为远程和本地操作提供可靠和直接的视频反馈。可将微型、高可靠红外摄像装置和嵌入式视频压缩与传输技术等应用到带电设备上，实时监视设备内部不易观测部位的详细状况;也可在设备内部嵌入视频服务器，将视频图像通过网络系统传输，实现视频点播，开发视频图像的智能分析和处理算法，对特定结构和运动过程进行智能诊断。
3.2 温度测量技术
温度测量技术主要包括红外温度测量技术和光纤温度测量技术。前者使用比较普遍，后者依靠光纤直接测量温度或通过悬浮电源+光纤信号传输测量温度。目前，与断路器相关的温度测量功能逐渐融入智能断路器中，成为标准可选配置;测温系统与断路器一起通过绝缘、开断和EMC试验。开关设备上的一次温度测量单元实现模块化、标准化，成为智能电力开关设备体系中的标准模块之一。
3.3 断路器智能化技术
断路器逐渐向智能化、集成化方向发展，具有标准的现场总线接口，支持远程功能调用;其状态监测和控制功能更强，除分合、储能操作外，还有电动手车控制、触头温度测量、分合闸控制回路监测、机械特性参数在线测量等附加功能;嵌入式实时诊断和报警功能也是智能断路器必不可少的功能，并且能够实现设备全生命周期数据的管理。断路器智能化需要解决的关键技术问题主要有特种机械位移、温度等传感器研制，嵌入式诊断算法设计，以及控制回路连续性不间断监测等。
3.4微机处理技术
微机处理技术的发展是实现智能化控制的前提，它是集测量、运算、决策、控制、保护及遥控于一体的综合化智能体系，可以安装于高压开关设备内部，直接面向一次设备或设备组合，能完成各自对象的继电保护、实时电量监控、状态信息记录及历史记录等功能；微机处理技术还可作为计算机分层网络的终端，具有多种可选的通用网络接口，便于事故分析和状态监视；形成微机防误操作和安全保障系统，适应变电站自动化的需要。例如，对于智能化柜来说，首先通过数据采集系统获得监测信息，然后利用微机处理技术对获得的信息进行处理、判断与决策，其处理机构可分为前置处理单元和后置管理单元两部分：前置处理单元由数据采集系统的模拟量转换为数字量，然后进行算术和逻辑运算，并与给定的报警、跳闸、操作等条件进行比较，当满足动作条件时执行动作任务；后置管理单元则完成对数据的打印管理、事故记录等。微机处理装置必须预留通信接口，以使软件系统与已在线运行的其他软件环境能方便地连接。
4 智能化电力开关设备及其作用
4.1智能开关设备
（1）气体绝缘全封闭组合电器（GIS）。
在具有现代技术的GIS中，数字继电器取代了传统的继电器，加上自监视程序的采用，其可靠性得到了提高。GIS的二次回路不断改进，在间隔之间以及间隔与变电站控制计算机之间的通信联络使用了串行光纤技术，使器件数大大减少；为完成控制、保护和测量等功能所需的设备安装在GIS壳体上的控制柜中，不再专为二次回路建造控制室；使用光纤通信总线简化了设备之间的联接，并解决了电磁干扰问题；控制柜内电子器件的自动控制和自监视功能提高了GIS的自动化程度。
（2）高压断路器及高压开关柜。在原来的真空断路器上添加了过电流继电器、检测用电流互感器以及各种传感器，使断路器具备了自诊断功能及传输功能，构成了集监视、通信、控制和保护为一体的智能单元，从而强化了断路器的功能，提高了可靠性。在电器元件智能化的同时，高压开关柜也不断向智能化方向推进，目前在国际上处于领先地位的高压开关柜产品均具有：脱扣回路断线监测、动作时间检测、接触部件检测、弹簧的储能时间检测、温度／湿度检测和柜门的监视等功能，综合这些功能就构成了智能化高压开关柜。
4.2智能化电力开关设备的作用
（1）对设备资产管理全面支持。能够维护和存储自身各部件、元器件的详细资产信息;保存设备内部元件、结构变更记录;支持设备资产管理系统的调用和编辑;支持本地资产（物料）信息的显示。
（2）对设备档案管理系统支持。能够完整保存设备从制造到报废全过程的档案信息（原理图、接线图、检验测试报告、证书、凭证）;远程监控终端实时查阅存储在设备内的各种设备档案信息，并可编辑、打印，犹如在本地计算机磁盘一样方便。
（3）日志管理。日志管理更加全面和详细，本地不间断存储;完整重现设备一生所经历的各种事件（如分闸、合闸、储能、地刀分/合、系统上电/掉电等）。
（4）通信技术。至少支持以IEC61850为核心的通信协议，完整传输设备信息。
（5）检修维护向导。能够根据设备自身状况提出检修、维护建议;为检修、维护操作提供明确而具体的操作指导，即使操作人员对设备毫无经验也可以立即开展工作。
5 智能化电力开关设备发展建议
目前智能化電力开关设备存在一些问题需要进行深入研究。一是状态监测和诊断系统与一次设备紧密结合，在一次设备设计、制造和测试过程中均需考虑状态监测和诊断的需要;不能对出厂的一次设备加以改装和二次加工以增添某些功能。二是带有智能系统的开关设备应和传统一次设备一样经过严格的型式试验，以考察完整系统的绝缘、局放、温升、通信、EMC、机械寿命等问题。三是要制定智能电力开关设备、元件的行业标准和国家标准，制定智能化系统传感器、智能分析处理单元的技术标准和统一的测试流程及测试方法，以应对电力开关设备智能化发展的需要。四是要制定电力开关设备智能化系统规范，实现电力开关设备状态监测、诊断、控制、测量、通信各部分的模块化、标准化，符合统一规范的不同厂家功能模块可以组合构成智能系统，具有完全的互换性。五是要在功能和成本间合理平衡，以控制智能化系统的附加成本。
结束语
总之，开关设备向智能化方向发展，使开关设备不但可以根据运行的实际情况进行操作上的智能控制，同时还可根据在线检测和故障诊断的结果进行状态检修。
参考文献
[1] 刘振亚.智能电网技术[M].北京：中国电力出版社，2017.
[2] 朱瑞昌.基于STM32的一体化智能开关的设计[D].合肥：合肥工业大学，2017.
