1.1 开关电器的智能化技术
进入21世纪以来，科技进步对人们的影响最大的莫过于信息技术，随着信息技术的进步，人们获取信息、处理信息和利用信息的能力迅速增长。在电力系统也是同样，利用信息技术提高整个电网运行的安全性和可靠性，同时不断提高其智能化水平。开关设备的智能化概念也应运而生，在20世纪90年代，信息技术特别是计算机技术开始应用于开关设备的检测、控制，并且通过微型计算机实现了十分复杂的保护和控制功能，进而推动整个电力开关设备的二次系统向数字化方向发展。
关于电器的智能化技术首先是在低压电器范畴开展的，例如对电动机的控制保护，采用单片机进行程序化管理和监测，各种继电保护装置升级为电子装置和数字化装置。随着计算机网络通信技术的发展应用，配电站综合自动化过程得到广泛推广和应用。目前重要的中压配电站几乎所有的开关设备都具有计算机保护、控制和通信系统，和上级变电站构成信息互联互通的网络。在此发展过程中，开关电器设备一、二次融合的趋势越来越明显，未来的追求将是无论一次回路还是二次回路都要实现“即插即用”的高度标准化，这样可以大大降低电力装备运行维护的成本，提高运行的可靠性。在高压输电系统中，由于继电保护系统的重要性，始终作为单独的体系在发展，虽然和一次设备的配合十分紧密，但一、二次融合的进程仍然在进行中。
随着近20年来智能化电器技术的发展，逐步形成了关于智能化电器的概念和认识，一般认为智能化电器应当具有以下特征：
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、频率和相位等各种电参量，以及反映电力设备自身状态的各种电、热、磁、光、位移、速度、振动和局部放电等各种物理量。
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需的物理量，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。
3）自适应控制和优化决策能力。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。
4）信息交互能力和环境友好性。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。在设备之间和人机之间具有良好的交互性。在运行过程中，不对电网产生影响稳定运行的干扰，同时设备的使用对自然环境没有破坏和不良影响。
从以上特征可以看出，电器的智能化水平首先与信息采集紧密相关。在许多基本电量的采集上仍然在向更加高准确度、宽范围和小型化的方向发展。变压器的油气变化与内部故障具有相当关联性，相关的非电量的检测技术还比较欠缺，需要大力拓展。通过对SF6断路器的内部开关分解产物进行测试和分析，从而推断出断路器存在的缺陷，是许多研究者孜孜以求的目标。这一切都对智能化电器发展中的非电量传感技术提出了新的要求。本书第2章集中对智能化电器中的最新测试技术进行了介绍。例如利用磁阵列传感技术通过空间磁场的分布来求解电流分布，又例如通过高频信号分析对高压装备的局部放电进行诊断和定位，这些技术都在不断地发展和研究，也是智能化电器研究的热点问题。
以往的开关设备大多是根据预先设定的状态进行分合操作，并不能根据实际工况做出调整，而智能化电器则具有自适应控制能力，因此智能化操作是智能化电器目前研究的前沿问题之一。由于开关电器的工作原理具有很大差别，智能化操作的方式和实现途径存在很大的差异。例如真空开关的快速选相投切，根据实时工况选择最佳时刻对开关进行投切，从而大幅度地降低系统的暂态扰动，还可以极大地提高开关电器自身的电寿命。又例如高电压等级真空断路器在开断过程中，巧妙利用操动机构的变速度控制不同时段的开距，实现电弧的可靠熄灭等。这些智能操作的研究需要综合多种技术和对物理过程的深刻理解才能达到良好效果。
大规模接纳可再生能源电力和智能化成为当前电网发展的趋势和方向。新能源发电在世界范围内呈现超高速增长，对智能电器的发展提出了新的需求。随着技术进步、应用领域的扩展，智能电器的内涵和外延仍在不断发展变化。智能电器的智能感知、判断与执行功能的实现，需要借助于传感器技术、信息处理技术与控制技术的融合。