智能化GIS的关键技术研究及工程应用摘要：分析当前电网发展的新形势，根据国网公司对智能化一次设备的整体技术要求（测量数字化、控制网络化、状态可视化、功能一体化和信息互动化），从开关状态监测、智能控制、电机驱动等关键技术上描述智能化GIS的技术特征，为智能化GIS的深化研究提供研究参考。关键词：智能化GIS；智能组件；智能电网：TM516文献标识码：A：1673-1069（2016）14-168-21智能化GIS的技术特征GIS设备是变电站电力系统的关键一环，起着控制、测量、保护等重要作用。智能化GIS不同于传统的GIS，根据《Q/GDWZ410-2010高压设备智能化技术导则》定义，具有测量数字化、控制网络化、状态可视化、功能一体化和信息互动化的智能高压设备技术特征。1.1测量数字化GIS的测量数字化是智能变电站建设的前提和基础。对重点关注的状态监测信息进行就地数字化测量，同时将测量信息发送至站控层网络或过程层网络。在智能变电站中，传统GIS被具有数字接口的互感器、断路器、隔离开关、接地开关等设备取代，这些设备在制造时就按照一次开关与二次装置融合的思想来研制。1.2控制网络化智能化GIS以IEC61850通信技术规范为依据，按分层分布式来实现站内智能化GIS的信息共享和操作控制。目前变电站内多采用“三层两网”网络化控制方案，“三层”为站控层、间隔层和过程层，“两网”为站控层网络与过程层网络。“三层两网”网络结构的使用简化了站内的信息网络，基于GOOSE通信报文的通信规范提供了一种报文快速传输机制，为智能化组件（IED）、保护测控装置和变电站自动化系统之间的快速信息交换提供了条件，极大地提升了通信的可靠性和安全性。1.3状态可视化GIS的在线监测信息是数字化的，状态可视化就是把抽象的数据信息通过在线监控系统或智能电网相关应用系统，以图形、图表或其他可辨别等方式表述自监测结果，为用户提供直观、全面的可视化操控模式。其中数据信息可以是智能化GIS自监测信息，也可以是经过信息互动获得的其他高压设备的状态信息。1.4功能一体化功能一体化实质上就是GIS组成部件的融合设计和功能集成化设计。借助于先进的仿真分析与虚拟样机制造技术，实现传感器（或执行器）与高压设备本体的集成；借助于高精度传感与集成测控技术，实现相关测量、控制、计量、监测、保护等功能的一体化融合。2智能化GIS的关键技术研究2.1开关状态监测技术状态监测功能由状态监测IED完成。所有监测功能可经独立的子IED完成后，由监测主IED汇总状态信息；也可用集成式状态监测IED完成多项监测功能。机械特性监测包括分合闸线圈电流监测、动作特性监测以及开关位置状态监测。对于GIS断路器而言，机械特性各参数指标有着最佳的取值范围，运动速度过慢会延长燃弧时间，导致触头磨损降低断路器使用寿命，运动速度过快会导致运动机构承受过大的机械应力和冲击，增加零部件失效概率。操动机构监测包括电机状态监测、电机电流监测和储能状态监测。通过过监测分合闸线圈电流波形、行程时间曲线、一次回路电流以及分合闸位置和储能状态，并通过波形分析和数据分析得到分合闸时间、分合闸速度、三相不同期分合闸次数，通过分合闸行程时间曲线与空载时对比分析得到机械状态的变化趋势。SF6监测包括气体密度监测、气体温度监测和气体微水含量监测。SF6气体密度与GIS的绝缘性能关系密切，为了保证电气设备的安全可靠，非常有必要进行SF6密度的在线监测。SF6气体在开断电弧或电晕的作用下，分解出的S和F原子会与气体中的水分结合产生毒性气体SOF2（氟化硫）和腐蚀物HF（氢氟酸）等，对一次电气回路及设备内表面产生腐蚀，对GIS的稳定运行造成潜在威胁。当前针对SF6气体进行在线监测的技术较为成熟，SF6气体密度、微水含量均是通过安装在GIS筒体上相应传感器进行信号监测，气体温度是通过安装在气室内的温度传感器进行监测。其他信号监测包括避雷器状态监测和局放监测。避雷器监测主要是测量工作状态下的泄漏电流和放电次数，及时发布预警信息，保护GIS、变压器、母线等设备正常运行，避免因泄漏电流的持续性存在造成温升的累积进而导致氧化锌阀片的热崩溃。局放监测主要是监测和追踪发生在GIS内局部放...