该系统将很多个FMS连接在一起，并提供其自动式立体仓库，通过计算机系统相互联系，运用从订购、设计、加工、装配、检验、运送到发货的一整个完整的FMS系统。其中含有CAM/CAD，使得计算机集成制造体系(CIMS)运用到实际里，实现了生产系统高度的自动化，从而实现了全工厂领域的制造管理、材料加工和物料运贮过程的全面化。FMF可以说是自动化生产里面的最高反映，显示出全世界最发达的自动化技术。它把管理经营、产品研发以及制造的自动化合为一个整体，例如其中的一个代表，智能制造体系IMS，它通过信息流对物质流进行控制，主要特色实现了工厂自动化。
二、自动化关键技术
(一)人工神经网络技术--ANN该技术是通过模拟智能生物的神经网络进而对信息并行处理的方法。所以人工神经网络也属于一种人工的智能化工具。在自控领域，神经网络在未来不长时间以后将和模糊控制体系以及专家系统并列属于现代社会自动化系统中的组成部分。
(二)专家系统、人工智能以及智能传感技术截止到目前，FMS里面使用的人工智能大部分指的都是以规则为基础的专家系统。该系统运用推理规则以及专家知识来推理，解决各种问题，比如控制、命令、修复、监视、计划、设计、故障分析、诊断、预测、解释等。由于该专家系统可以更加简便地结合经过经验取得的知识与将经验和各种事实查验过的理论，所以专家系统加强了FMS各个方面的工作的自动化。遐想将来，通过知识处理，知识密集的人工智能技术，包括专家系统，一定会在FMS(特别是智能型)领域里发挥至关重要的作用。至今FMS系统中使用的各种技术，最有前途的应该是人工智能IMT。预测到二十一世纪中期，FMS中人工智能的使用规模至少会比现在大四倍。智能制造技术目的在于把人工智能加入到制造过程中的各环节，依靠模拟专家的智能活动，延伸或取代制造业中部分人类脑力劳动。在制造过程里面，系统可以自动监视其运行状况，在遭到内部或者外界刺激时可以自动调节它的参数，以便达到最优工作状态，形成自组织的能力。因此IMT被当做未来期间的制造技术。该技术是随着人工智能以及计算机应用科技出现的，使得传感器有内在的“决策”能力。
(三)模糊控制技术模糊数学在实际生活当中主要的应用是模糊控制器。前不久研发出来的高性能模糊控制器拥有自学习的能力；它可以在控制进程里一直获得新信息并并且对控制量自动进行调整；极大提高了系统的性能。以神经人工网络为基础的自学模式受到人们的广泛关注。
(四)计算机辅助设计--CADCAD技术以后的发展趋势是将引进专家系统，赋予其智能化技术，这样就可以对任何复杂的问题进行处理。目前该技术的最新突破是光敏立体成形技术。该技术直接使用CAD数据，借助受控于计算机的激光扫描体系，把三维的数据模型拆分为几层二维的片状图片，并参照二维的片状图扫描池里面的光敏树脂液面，液面一旦被扫描到，就固化为塑料，这样循环进行，逐层扫描形成图形，而且自动粘合分层成形的所有固化片状塑料，只需要确定数据，就可以数小时内制作出准确的原型。该技术有助于研发新结构以及新产品开发的速度。
三、结语
近几年，机械制造技术的发展速度相对比较快，其可应用到多领域的制造行业中，反映了机械制造技术的现行状态。根据制造行业的发展，重点分析我国机械制造技术的现状。
1.1设计现状
我国机械制造技术的设计过程中，初步引入了计算机技术，而且计算机技术的应用并不成熟，实际机械制造技术的设计，与发达国家的差距比较大。例如：发达国家在技术设计方面，强调了创造与技术更新，计算机技术为设计的基础，仅起到辅助作用，而机械制造技术的设计核心是数据操作，进入了无纸设计的状态，体现了我国机械制造技术设计中的缺陷与不足。虽然我国加快了技术设计的速度，但是还要注重技术的可行性，不能盲目引进，更要确保机械制造技术与制造行业的相符性。
1.2制造现状
机械制造技术在我国行业中的制造方式，处于研究和初步实践的阶段，制造的水平偏低，多项制造方法并未得到有效的普及。此时发达国家机械制造技术的制造应用，进入了成熟、普及的状态，如：高精密制造、激光制造等，机械制造的过程朝向复合化的状态发展。机械制造技术在工艺中的应用，反馈了此类技术在我国的基本情况，我国应该积极探究机械制造应用，逐步落实先进的机械制造技术。
1.3管理现状
发达国家机械制造技术的管理工作，进入了信息化的模式，采用计算机统筹管理机械制造技术，构建管理模式。发达国家较为重视机械制造技术的管理，通过管理实现技术的规范化应用，而我国将机械制造的重点放在技术方面，忽略了技术管理的重要性，信息化的管理方法仅出现在大型机械制造产业中，导致我国机械制造技术的管理状态参差不齐。由于我国机械制造技术的管理缺陷，制约了技术自身的发展，技术与管理同处于落后的状态。
1.4自动化现状
自动化是机械制造技术中的重点，我国机械制造自动化中，投入制造生产的有：单机、刚性两类自动化，只存在很少一部分制造产生，投入了柔性制造等自动化技术，而在发达国家，已经取消了单机、刚性自动化技术的应用，比较常用的是柔性制造、集成制造等。我国在发展机械制造自动化的同时，发达国家也在积极建设机械制造技术，逐渐拉开了自动化的差距。
2我国机械制造技术的发展趋势
纵观我国机械制造技术的现状，应该加快机械制造技术的发展趋势，引进国外先进的发展理念，全面建设机械制造技术，确保我国能跟上发达国家的发展速度。在我国机械制造技术中，分析未来发展的趋势。首先是完善自动化建设，我国机械制造技术的自动化建设中，以发达国家为标准即可，致力于缩短与发达国家的距离，再主动进行自动化的发展建设。我国机械制造技术在自动化发展的过程中，落实集成系统应用，改善现行的自动化状态。第二智能化发展，其为我国机械制造技术的发展目标。制造行业涉及到大量复杂的工艺，智能化的发展趋势，能够利用智能化的机器设备，代替人工操作，处理机械制造中的复杂工艺，促进机械制造技术的现代化发展。我国机械制造技术在智能化发展中，深化了诊断、控制等模式应用，实际智能机器人已经取得了研究成果，还能辅助机械制造自动化进入成熟的状态，体现智能化发展的优势。第三是云制造的应用，云概念本身就是一项新的领域，其在机械制造技术发展中的指导，主要是利用网络提供制造的模式，将机械制造技术作为一项资源，通过网络平台输送到客户端，促使越来越多的客户能够想到到机械制造的服务，拓宽了机械制造技术的应用范围，在云制造的支持下，推进机械制造技术的共享化发展。第四是低碳化发展，我国机械制造技术应用中，存在一定程度的污染，导致制造企业也成为高污染的风险点，所以机械制造技术的未来发展中，应该注重低碳化发展，落实环保、节能、降耗等多项低碳理念，还要在机械制造技术中深化循环使用，实现机械制造技术的低碳效益。
3结束语
随着工业和信息化的不断融合，工业制造也迎来了新的发展阶段。当前，人工智能技术、机器人技术和数字化制造技术等技术相结合的智能制造技术开始贯穿于设计、生产、管理和服务等制造业的各个环节。这3种技术将重新构筑制造业的竞争格局引领新一轮制造业变革。中国作为制造大国，十分重视装备制造业的发展，根据《“十二五”智能制造装备产业发展规划》，中国将实现智能制造装备产业销售收入超过1万亿元，年均增长率超过25%。在中国制造业举起智能化发展大旗的同时，究竟在如何补足短板，确定方向，实现有序、健康发展？中国工程院院士、机械制造与自动化领域著名科学家卢秉恒在接受《中国经济和信息化》记者专访时表示，当前中国的智能制造发展还处于起步阶段，一些认识上的误区还需要改变，同时需要夯实产业发展基础，通过智能技术切实提升制造业整体水平。
自动化不是智能化
CEI：不管是国家战略层面还是一些企业的发展层面，都已经把智能制造作为一个重要的发展方向。你如何看待中国当前智能制造的发展？
卢秉恒：中国是制造大国，当前，制造业已经开始向智能制造转型发展。然而中国现在的智能制造还处于起步阶段，一些对于智能制造的认识还存在偏差。有的人把数字化认为是智能制造，有的人认为自动化就是智能制造，这存在一些误读。制造业的自动化、早已有之，智能化是最近的概念。
简单而言，自动化是节约人的体力，智能化是节约人的脑力，智能化充分体现了知识经济的价值，它是在数字化、自动化的基础上发展的，是更前沿的阶段。以机床为例，第一阶段是电动机和机床结合在一起，形成机床，而不是古代使用马拉进行运转的工具。第二阶段是将计算机和机床结合在一起，变成数控机床，实现程序化控制，这是数字化时代的产物。第三阶段的智能机床，需要传感器，随时感知其工作状况、参数，需要根据工艺知识而设计的智能控制软件，智能控制软件体现了人们对加工工艺过程优化的知识。传感器、数控机床、智能控制三者共同构成智能机床。这亦可看出数字化、自动化和智能化的区别。当然，智能制造还包括车间级、企业级等制造系统的智能化。
但是，现在很多人的意识中，包括国家立的一些科研项目把二者都混淆起来，将智能制造的经费也用到了其他的技术方面。作为企业来说，也需要认识到这二者的区别，智能化将比数字化、自动化能带来更大的受益。
还是以机床加工来看，数控机床是编好程序以后，机床按照程序规定的命令执行，如果加工的过程中出现问题，震动、主轴发热等情况，机床自身是无法控制的。而智能机床可以随时监测刀具是否出现磨损、主轴是否有发热、震动等状态的变化会影响到加工的质量，智能机床可以随时干预加工过程，改变运行参数，降低转速、减少进给速度，保护机床或者停止运转等。
CEI：你所说的这类智能制造技术应用情况如何？智能制造应该是一种什么概念？
卢秉恒：这种技术在国外已经开始应用，如德马吉的机床已经可实时监测机床振动。其把机床的振动分为3个档位。当振动在0～3个重力加速度时，说明机床的运行稳定；当震动在3～7，认为是需要密切监视；当震动达到7～10就会立即停止机床运行，认为这可能带来机床故障。当加工状态的温度过高等情况出现时，智能机床还能将故障警示通过手机发送给操作者，一个操作者可以管理数台机床，哪台机床报警了操作员将直接收到信号，甚至操作者在工作的同时能够听音乐也不耽误工作。
智能技术还能监测机床温度升高引起变形的情况，也就是热伸长。热伸长影响加工精度，可能导致加工零件变成废品，而智能技术在自动检测到潜在问题后，能够通过数控机床进行温度补偿，仍然加工出合格的产品。
在智能技术下，机床还可以通过加工程序的设置，实现按照最好的产品质量水平或者最大生产率运行，提供两套程序选择。当需要进行粗加工时，提高加工效率即可，而需要精加工时，则可以选择质量最优方案，在保证质量的基础上，再提升加工效率。
过去，依靠工人编程的数控机床无法解决这些问题，制造过程中发生的变化无法控制，而智能机床就可以实现。
当然智能制造还有更广泛的意义，包括整个生产过程、生产系统智能化，让所有设备按照最优布局分配加工任务，使整体加工效率达到最高。智能制造既体现在智能制造装备上，也体现在整体的生产系统的控制上。
短板在于传感技术
CEI：在中国现有的技术基础上发展智能制造，关键点在哪里？
卢秉恒：国家应该有规划、有计划推进智能制造业的发展。当前，中国在发展智能制造业上存在一个薄弱的环节——传感器行业。这个行业的研发严重不足，智能制造应用的传感器，需要实现不干扰设备的工作状态，体积要小，质量要好，需要足够的灵敏度。中国目前传感器产品主要依靠进口，这导致传感器产品的价值很高，供应不及时。由于传感器不是大批量产品，价格高就会增加企业的成本，最终可能导致企业放弃智能化的发展。
此外，传感器需要的品种很多，企业往往选不到所需的传感器产品，一些传感器无法安装在设备上。现在微纳制造可以制造非常小的传感器，比较符合智能制造需要的传感器。但是这种技术在中国还停留在个别高校的科研阶段，没有形成产业化技术和商品化的产品。
因此，中国的智能制造发展，首先应该从国家层面重视传感器技术的研发、生产和商品化。
CEI：由于智能制造是信息技术和制造技术的结合，但事实上有的信息人才并不熟悉制造业，制造业人才不熟悉信息技术。在实现软硬两种技术产品的结合上，你有何建议？
卢秉恒：确实是存在这个问题，这需要实现学科的交叉，从事信息技术的人不熟悉制造业，从事制造业的人不了解信息技术，需要双方面人才、产业的交叉发展。
智能控制的软件研发，基础应该建立在对制造工艺的研究之上。必须对工艺过程非常熟悉，深入研究工艺过程，对不同行业的制造任务、具体制造环节、工艺过程都要有深入的了解，才能实现对制造过程的优化，每个优化方案都需要建立在对工艺的深刻理解上。
CEI：你认为中国发展智能制造，应该形成何种氛围才更利于产业的发展？
[关键词]500kV变电站；智能化改造；智能组件；故障分析；关键技术
中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）27-0092-01
前言
智能化变电站是智能电网的基础设备和重要建设内容。国家电网相继了《智能变电站技术导则》、《变电站智能化改造技术规范》等相关政策，为变电站智能化改造的建设技术提供了理论基础和依据。500kV变电站可以同时实现设备信息、运行维护和电力调度等之间的互动，实现对变电站的优化综合管理，保证变电站运行时数据的采集、处理、信息共享等，实行实时控制和智能调节，确保变电站及各级电网的安全运行。
但是，由于各个地区的实际情况和管理技术等存在一定的差异，在对各个地区进行智能化改造时，要充分考查和分析当地的实际情况，实施方案的技术细节上注意差异性。目前，500kV变电站智能化改造技术尚不成熟，在进行改造的过程中仍需不断改进。
1.500kV变电站现状分析
在我国，500kV变电站是国家电网运行的枢纽变电站。到目前为止，已经有大部分的500kV变电站应用了计算机监控技术和微机化电气保护装置，但在应用过程中仍存在一些实际问题，如采集资源重复、系统多套及设备操作性差等多方面问题。这些问题直接影响着变电站的安全运行，大大降低了变电站的运行效率，不利于电网的安全运行。
随着计算机技术的快速发展，通信网络的日益普及，使得变电站智能化系统有了很大的改进，促进了许多新技术的应用，变电站的应用系统逐渐增多。新技术的出现和应用大部分是为了满足变电站的需求，致使许多应用系统之间缺乏一定的联系和协作，各成一个体系，缺乏信息共享。另外，变电站内仍然存在一些来自其他行业的现场总线通信协议和一些私有协议，这样就日益增加了用户对原厂家的依赖性，致使后期的电力维护得不到保障，使得电力企业面临艰巨的挑战。因此，必须加强对500kV变电站智能化的改造，充分发挥智能化变电站的信息化功能，灵活、快捷的发展新技术、应用新技术，实现信息资源的共享。
2.500kV变电站智能化技术改造方案
依据国家电网公司的《智能变电站技术导则》的相关规定和要求，对500kV变电站进行智能化改造，主要包括以下几个方面的内容。
1.主设备的智能化改造。研究和安装合适的变压器、断路器的监测系统，并积极开发和应用智能组件，包括合并单元、智能终端和在线监测单元。合并单元采集电流、电压等模拟量信号，经装置内部的智能原件将模拟量装换为数字量，经由光纤传输给其他智能保护测控装置；智能终端采集本间隔开关场地内所有设备的异常信号、状态信号、故障信号及模拟量温度信号，并将信息经由光纤传输给智能监控系统，同时接受监控系统发出的分合闸指令并执行。从而实现本间隔内的设备信息数字化、功能集成化、结构紧凑化、检修状态化、运维高效化，充分实现高压场地的智能化；研究和开发利用500kV的智能组合开关、避雷器等装置。为后期的状态检修和输变电状态监测提供便捷。
2.信息一体化平台改造。全站配置微机监控服务器、数据服务器、综合应用服务器、数据通信网关及网络交换机，保护装置、测控装置与一次智能一次设备间建立光纤通道，为各个应用系统提供统一、标准、规范的信息数据，实现信息的实时共享和调度。实现变电站信息的统一性、标准化和规范化，实现二次系统网络化。
3.研究和开发高级应用系统。在实现信息一体化的基础平台上对变电站进行高级应用系统的开发和利用，集智能开票、设备联合、一键控制、智能预警及故障分析和维护等多项功能于一体的高级应用系统，有助于实现变电站运行操作简便、智能调度和控制等功能。
4.辅助系统智能化改造。研究和开发智能巡视系统，有利于对开关刀闸位置进行监测，还可以对一次主设备的红外温度进行监测；一、对站内照明系统进行绿色化改造；二、对站内安防系统进行智能化改造；三、对站内端子箱进行智能化改造；通过智能辅助控制系统对摄像机、门禁、火警、空调、积水及温感等子系统智能化的控制，从而实现了变电站无人巡视、无人值班的智能化应用。500kV变电站智能化改造框架如图1所示。
3.智能高级应用
3.1 智能预警与故障综合分析
实现智能预报和故障综合分析需要完成三个方面的故障推理，包括单事件推理、关联多事件推理和故障智能推理。单事件推理指的是对每一个给出的警报都要进行推理分析，可以提供有关预警的信息、发生原因、处理方法及相应图解等；关联多事件推理指的是对多个事件进行综合性的推理和分析，并提供综合的信息和处理方法；故障智能推理指的是依据故障的类型及发生条件，综合其运行方式、开关位置及状态等多方面进行综合性的判断，并提供相应的故障信息、结论及处理方式。
目前，智能预警和故障综合分析功能还存在一些故障识别率低、实际状况复杂等问题。在实际应用中，由于故障录波通道的配置比较灵活，在一定程度上为故障综合分析系统增加了工作量。以后变电站会实现智能预警和故障综合分析的智能化发展。
3.2 AIS设备一键式顺序控制技术
顺序控制是500kV变电站智能化改造的重要部分。由于AIS设备存在开关设备状态确定的问题，限制了AIS设备的一键式顺序控制的应用和发展。应用智能巡视系统对AIS设备的开关状态进行识别和确定，开发和应用相关的接口程序，有助于实现AIS设备的一键式顺序控制。例如，开关刀闸的位置识别一般是通过对图像中刀闸区域内的直线进行计算和分析，从而确定开关状态。将源图像中刀闸区域的矩形位置与H矩阵中的刀闸位置进行匹配，再应用Hough变换进行直线计算，进而识别开关刀闸的状态。
开关刀闸的位置识别技术已经进行了试验和应用，但在天气状况比较恶劣的情况下，其识别率仍旧比较低，这成为实现AIS一键式顺序控制的应用与发展下一个需要解决的问题。可以对识别算法进行一定的改进和完善，来提高其识别率。之后还可以利用刀闸位置的判断进行对恶劣天气的判断，进一步提升识别率。
4.总结
目前我国的500kV变电站智能化改造技术水平有待提高，其中一次设备智能化、信息一体化及高级应用系统等技术是实现变电站智能化的关键技术。本文通过对500kV变电站主设备的智能组件技术、信息一体化平台建设、辅助系统智能化、一键式顺序控制、智能预警及故障综合分析等技术进行研究和探索，并将成熟技术应用到500kV变电站智能化改造中，从而实现我国电网运行的智能化控制。加强500kV变电站智能化改造技术的探索和研究，不断提高建设水平，优化设计方案，有助于国家电网运行的安全性、可靠性，有助于推动国家电网智能变电站的全面发展，为未来智能化变电站的建设提供更好的技术支持和依据。
参考文献
[1] 陈安伟，乐全明，张宗益.500kV变电站智能化改造的关键技术.《电力系统自动化》 .2011年18期.
【关键词】机械制造领域；机械自动化技术；应用
1.引言
随着机械自动化技术的不断发展和革新，其在社会生产和经济生活中得到了广泛的应用，机械制造领域是机械自动化技术应用比较深入和普及的领域，对于改进机械制造的生产工艺和提高投入产出比起到了重大作用。随着机械自动化技术在机械制造领域的普及和推广，推动着机械制造业向自动化和智能化方向发展，本文就机械自动化技术在机械制造领域中的应用情况进行探讨和分析。
2.机械自动化技术在机械制造领域的应用现状
随着我国成为世界制造业大国，机械自动化技术在机械制造领域的应用得到了快速发展，有力地推进了机械制造业的技术升级、进步和改造，也是机械制造业未来发展的主要方向和核心支撑技术。目前我国大部分机械制造企业在经营管理方面仍然停留在经验管理层面，只有少数比例的大型制造企业采用了以计算机技术支撑的自动化技术，在工业4.0时代，与西方工业发达国家相比，我国机械制造领域的机械自动化技术存在着设计方法陈旧、设计准则和设计数据落后、进一步提升有较大困难等问题，为此应该借鉴西方工业发达国家的经验模式，以计算机辅助技术为依托，进行无纸化的设计与生产，以此来实现机械制造业的智能化和集成化，加快机械制造业自动化发展的进程。
3.机械制造领域机械自动化技术的应用
机械制造领域机械自动化技术的应用集中体现在三个方面，即计算机集成化、计算机智能化和计算机敏捷化。
3.1计算机集成化
计算机集成化是现代机械制造企业最主要的生产方式，它以制造自动化系统、工程技术信息系统、管理系统、质量系统等为依托而构筑的计算机集成制造系统，采用现代信息技术对企业生产制造的全过程进行整体优化，集成了机械自动化技术功能及其相应的管理模式，它作为企业生产制造的支持系统将制造自动化系统、工程技术信息系统、管理系统和质量系统等有机地联系了起来并实现了集成化。
3.2计算机智能化
现代生产制造技术将商品逐步转换为最终的产品集成活动及其相应的系统过程，在产品生产制造过程中进行推理、构思、分析、决策等一系列智能性的活动，组成了由智能机械和操作人员组成的人机一体化智能系统。计算机智能化制造技术在生产制造的各个过程和领域中融入了人工智能，通过模拟专家的智能活动，取代或延伸了生产制造环境中人的部分脑力劳动和体力劳动。在生产制造过程中，计算机智能化系统对生产运行的状态进行自动检测，并根据检测结果自动地调节生产工艺参数，以使整个生产过程处于最优状态，具有自动化的自组织能力。与常规生产制造系统相比，计算机智能化生产制造系统具有自学习、自适应和自组织能力。目前全球范围内都对计算机智能化生产制造系统进行了关注，计算机智能化生产制造系统作为一个开放式组织系统，它需要不断地与周围环境进行物质、能量和信息的交换，它对强制磨损和耗散具有较强的依赖性，在计算机智能化生产制造系统设计和构造中通常采用模块化的方法使之具备较大的柔性。在可以预见的未来，以知识密集为特征以知识处理为手段的计算机智能化生产制造系统将在机械制造领域起着关键性作用。
3.3计算机敏捷化
计算机敏捷化是自动化技术在机械制造领域中的又一重大应用，它可以对用户的需求做出快速反应。机械自动化技术在企业的应用能否实现敏捷化关键在于企业的竞争力和信誉度，构筑在计算机技术手段上的虚拟公司，通过细致化精确化的分工可以确保企业竞争力的提升。在现代化的生产制造企业中，无人自动化的机械自动化系统开始向小型化和多样化方向发展，人在自动化系统中的作用得到了重新再认识，随着人的因素在自动化系统中的作用不断提升，对人的技能要求也不断提高，以更好的执行和发挥计算机系统的敏捷化，提高机械制造的生产效率。
4.机械自动化技术应用发展展望
长远来看机械制造业技术进步、技术改造的主要手段在于机械自动化技术的应用和创新，机械自动化技术的技术水平直接决定了机械制造业的水平，而且还会对整个国民经济的水平和效率起着重要影响。因此在机械自动化技术应用中，应该综合生产实际需要，注重实用的机械自动化技术的开发，着重发展成本低、见效快的自动化技术，做好与机械自动化技术应用相配套的工作。
机电一体化和智能化是机械制造及其自动化技术未来发展的方向，机电一体化产品是机械制造企业重要的产品，在产品的形式上将会以机械制造和自动化两者为基础，我国机械制造企业的发展必须面向智能化的方向，充分发挥机械制造机械自动化技术的优势，调整机械制造企业过于单一的产品结构，面向机电一体化、智能化的机械自动化发展的趋势，技术的创新是关键。
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[4]刘野.机械制造业中机械自动化技术的应用[J].山东工业技术，2016（03）
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[6]詹勇勇，徐兵伟.关于机械工程自动化技术存在的问题[J].科技与企业，2016（03）
关键词：变电站；智能；设计架构；优势；改造；技术；
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
1.引言
国家电网公司在“2009特高压输电技术国际会议”上提出了名为“坚强智能电网”的发展规划。“坚强智能电网”以特高压电网为骨干网架，以通信信息平台为支撑，以智能控制为手段，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合，是坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的现代电网。因此，“坚强”和“智能”是坚强智能电网的基本内涵。而智能变电站是坚强智能电网的重要基础和支撑。
智能化变电站就是利用数字化技术使变电站的信息采集、传输、处理、计量、输出过程全部数字化，并使通信网络化、模型和通信协议统一化、设备智能化、运行管理自动化。智能化变电站是由智能化一次设备和网络化二次设备分层构建，建立在工EC61850通信规范基础上，能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。
2.智能变电站的设计构架及优势
2.1智能变电站自动化系统的构架
智能变电站的基本概念为变电站的信息采集、传输、处理、输出过程全部数字化，基本特征为设备智能化、通信网络化、模型和通信协议统一化、运行管理自动化等。智能变电站建设的关键是实现满足上述要求的通信网络和系统。IEC61850标准包括变电站通信网络和系统的总体要求、功能建模、数据建模、通信协议、项目管理和一致性检测等一系列标准。按照IEC61850标准建设通信网络和系统的变电站，符合智能变电站的要求。
智能变电站的主要一次设备和二次设备安到要求应为智能设备，这是变电站实现数字化的基础。这些智能设备具有设备之间交互参数、状态和控制命令等信息的通信接口。设备间信息传输的方式主要为网络通信方式，取代传统的二次电缆等硬接线。如果使用传统非智能一次设备，则应通过配置智能终端将其改造为智能设备。智能变电站的基本架构体系如图1所示。
图1智能变电站自动化系统结构示意图
2.2智能变电站的主要优势特征
2.2.1系统分层分布化
根据IEC61850标准的描述，智能变电站的设备可以分为三层：过程层，间隔层，站控层。基于IEC61850标准的智能变电站确立电力系统的建模标准，采用面向对象建模技术、软件复用技术、高速以太网技术、嵌入式系统技术和嵌入式实时操作系统技术、XML技术等，体现了“软件总线”的概念，实现软件领域的即插即用。满足了电力系统实时性、可靠性要求，有效地解决了异构系统间的信息互通、数据内容与显示分离、自定义性及扩展性等问题，使得变电站分层分布式方案的实施具备了可靠的技术基础。
2.2.2信息交互网络化
智能变电站采用低功率、数字化的电子互感器代替常规电磁型互感器，将高电压、大电流直接变换为数字信号。变电站内各设备之间通过高速网络进行信息交互，二次设备不再出现功能重复的FO接口，常规的功能装置变成了逻辑的功能模块，实现了数据及资源共享。具体包括:过程层与间隔层之间的信息交换；间隔层设备之间的信息交换；间隔层与变电站层的通信；变电站层不同设备之间的通信。
2.2.3设备操作智能化
电子式互感器与控制元件相配合，独立采集运行状态数据，可有效地判断断路器的工作状况。连续自我检测和监视断路器一次、二次系统设备，可检测设备缺陷和故障，在缺陷变为故障之前发出报警信号，为状态检修提供参考。智能断路器可按电压波形控制跳、合闸角度，精确控制跳、合闸过程的时间，减少暂态过电压幅值；智能断路器的专用信息由装在断路器设备内基于计算机技术的控制单元直接处理，使断路器能独立地执行其它功能，而不依赖于变电站层的控制系统。
2.2.4设备检修状态化
在智能变电站中，可以有效地获取电网运行状态数据以及各种智能装置的故障和动作信息，实现对操作及信号回路状态的有效监视。智能变电站中几乎不再存在未被监视的功能单元，设备状态特征量的采集没有盲区。设备检修策略可以从常规变电站设备的定期检修变成状态检修，从而大大提高系统的可用性。
3.常规变电站的智能化改造应用
国内电网经过多年的建设，常规变电站的建设数量大，普及范围广。如果将这些常规变电站都拆除废弃重新建设新的智能变电站，这样建设成本太大，智能电网建设周期太长。并且有些常规站投运时间并不长，设备都还比较新，重建将是资源的浪费，也不符合国家的低碳经济要求。因此，常规站的智能化改造将是智能电网建设过程中重要的环节。
3.1智能化改造的原则
变电站智能化改造原则是，智能化改造应严格遵循电网安全生产运行相关规程规定的要求，不得因智能化改造使变电站的安全可靠水平下降；智能化改造应结合变电站重要程度、设备型式、运行环境、场地布置等实际情况，从充分发挥资产使用效率和效益角度出发，以提高生产管理效率和电网运营效益为目标，务求经济、实用；智能化改造应按照智能电网建设的统一部署和智能变电站技术功能要求，在统一标准后推进，并在试点工作中及时对相关标准进行更新和完善。智能化改造应在总体技术框架下，因网因地制宜，制定有针对性、切实可行的实施方案。常规变电站改造后结构如图2所示。
图2常规变电站改造后结构图示
3.2智能化改造的技术要求
3.2.1一次设备智能化的改造技术要求
变压器改造后应具备冷却器智能化控制、有载分接开关数字化测控、顶层油温数字化测量及本体非电量保护功能。330kV及以上变压器还应具备油中溶解气体分析监测、铁心电流监测、本体油中含水量监测和气体继电器压力测量等在线监测功能。变压器智能组件通信采用光纤以太网接口，非电量保护宜通过直跳方式跳闸，宜采用基于MMS的服务实现在线监测信号传输设置和变压器调压远方控制，智能组件宜就地安装。
开关设备改造后可具备间隔内信号数字化测量和网络化控制功能，可具备SF6气体压力等状态在线监测功能。开关设备智能组件通信采用光纤以太网接口，应用基于MMS服务实现在线监测信号传输及设置。开关设备改造为网络化控制和数字化测量时，应用基于GOOSE服务接收保护和控制单元的分合闸信号，传输断路器、隔离开关位置及压力低闭锁重合闸等信号。设备智能组件宜就地安装。断路器改造可结合设备正常更新改造直接更换为智能设备。
3.2.2间隔层二次设备智能化改造的技术要求
智能组件应在保证安全性与可靠性的一前提下，实现网络互联、信息共享。220kV及以上电压等级的保护单元、关口计量单元、合并单元等关键设备应冗余配置；应满足电磁环境、温度、湿度、灰尘、振动等现场运行环境要求。智能组件应支持IEC6185O标准服务，输出基于标准模型的数据信息，并支持模型自描述。可支持组播注册协议，实现GOOSE和SV传输组播报文的网络自动分配及通信中断告警功能。
控制功能支持标准增强安全型控制模型，具备紧急操作模式，应用GOOSE服务实现全站间隔层。应具备断路器同期和无压合闸功能，并支持双母线同期电压自动选择。开关设备进行网络化控制和数字化测量改造时，控制单元应用GOOSE服务控制智能化开关设备。
保护功能应按IEC61850标准保护模型(PDIF、PTRC等)及相关功能模型(RREC、RBRF等)建模，保护应直接采样。对于单间隔的保护应直接跳闸，涉及多间隔的保护(母线保护)可直接跳闸。对于涉及多间隔的保护，如确有必要采用其他跳闸方式，相关设备应满足保护对可靠性和快速性的要求。双重化配置的两套保护，应分别配置两套独立的互感器线圈或传感器、合并单元、断路器跳闸线圈等。
3.2.3站控层智能化改造的技术要求
站控层智能化改造主要功能是指系统的智能化高级应用。站控层应满足无人值班及区域监控中心管理模式的要求。通信协议和信息交互，应遵循IEc61850标准，实现站内数据信息集中共享;满足集中监控、顺序控制、状态检修等要求；满足图、模、库一体化维护要求。
断路器、隔离开关等在顺序控制时应有可靠的位置判断措施，并应具备急停功能。顺序控制宜在站控层实现。可实现数据辨识与处理，保证基础数据的正确性，支持智能电网调度技术支持系统对电网状态估计的应用需求。建立电压幅值、谐波等电能质量监测与评估系统。可配置独立的网络报文记录分析系统，具备对全站各种网络报文的实时监视、捕捉、存储、分析和统计功能。
4.结语
全球资源、环境、经济等问题日益突出，可再生能源、分布式能源快速发展，世界各国面临着可再生能源如何接入及充分利用等一系列问题，需要用智能化的技术和手段来应对目前面临的各种挑战。智能电网是电力工业将来的发展方向，在变电环节，在智能电网规划的推动下，未来智能化变电站将成为新建变电站的主流。积极发展智能电网，适应未来可持续发展的要求，也成为国际电力发展的现实选择。
参考文献：
[1] 高翔.数字化变电站应用技术[M].北京:中国电力出版社，2008.
[2] 易永辉.基于工EC61850标准的变电站自动化若干关键技术研究[D].杭州:浙江大学，2008.
一、规模
按规模大小FMS可分为如下4类：
1.柔性制造单元(FMC)
FMC的问世并在生产中使用约比FMS晚6~8年，它是由1~2台加工中心、工业机器人、数控机床及物料运送存贮设备构成，具有适应加工多品种产品的灵活性。FMC可视为一个规模最小的FMS，是FMS向廉价化及小型化方向发展和一种产物，其特点是实现单机柔性化及自动化，迄今已进入普及应用阶段。
2.柔性制造系统(FMS)
通常包括4台或更多台全自动数控机床(加工中心与车削中心等)，由集中的控制系统及物料搬运系统连接起来，可在不停机的情况下实现多品种、中小批量的加工及管理。
3.柔性制造线(FML)
它是处于单一或少品种大批量非柔性自动线与中小批量多品种FMS之间的生产线。其加工设备可以是通用的加工中心、CNC机床；亦可采用专用机床或NC专用机床，对物料搬运系统柔性的要求低于FMS，但生产率更高。它是以离散型生产中的柔性制造系统和连续生产过程中的分散型控制系统(DCS)为代表，其特点是实现生产线柔性化及自动化，其技术已日臻成熟，迄今已进入实用化阶段。
4.柔性制造工厂(FMF)
FMF是将多条FMS连接起来，配以自动化立体仓库，用计算机系统进行联系，采用从订货、设计、加工、装配、检验、运送至发货的完整FMS。它包括了CAD/CAM，并使计算机集成制造系统(CIMS)投入实际，实现生产系统柔性化及自动化，进而实现全厂范围的生产管理、产品加工及物料贮运进程的全盘化。FMF是自动化生产的最高水平，反映出世界上最先进的自动化应用技术。它是将制造、产品开发及经营管理的自动化连成一个整体，以信息流控制物质流的智能制造系统(IMS)为代表，其特点是实现工厂柔性化及自动化。
二、关键技术
1.计算机辅助设计
未来CAD技术发展将会引入专家系统，使之具有智能化，可处理各种复杂的问题。当前设计技术最新的一个突破是光敏立体成形技术，该项新技术是直接利用CAD数据，通过计算机控制的激光扫描系统，将三维数字模型分成若干层二维片状图形，并按二维片状图形对池内的光敏树脂液面进行光学扫描，被扫描到的液面则变成固化塑料，如此循环操作，逐层扫描成形，并自动地将分层成形的各片状固化塑料粘合在一起，仅需确定数据，数小时内便可制出精确的原型。它有助于加快开发新产品和研制新结构的速度。
2.模糊控制技术
模糊数学的实际应用是模糊控制器。最近开发出的高性能模糊控制器具有自学习功能，可在控制过程中不断获取新的信息并自动地对控制量作调整，使系统性能大为改善，其中尤其以基于人工神经网络的自学方法更引起人们极大的关注。
3.人工智能、专家系统及智能传感器技术
迄今，FMS中所采用的人工智能大多指基于规则的专家系统。专家系统利用专家知识和推理规则进行推理，求解各类问题(如解释、预测、诊断、查找故障、设计、计划、监视、修复、命令及控制等)。由于专家系统能简便地将各种事实及经验证过的理论与通过经验获得的知识相结合，因而专家系统为FMS的诸方面工作增强了柔性。展望未来，以知识密集为特征，以知识处理为手段的人工智能(包括专家系统)技术必将在FMS(尤其智能型)中起着关键性的作用。人工智能在未来FMS中将发挥日趋重要的作用。目前用于FMS中的各种技术，预计最有发展前途的仍是人工智能。预计到21世纪初，人工智能在FMS中的应用规模将要比目前大4倍。智能制造技术(IMT)旨在将人工智能融入制造过程的各个环节，借助模拟专家的智能活动，取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动。在制造过程，系统能自动监测其运行状态，在受到外界或内部激励时能自动调节其参数，以达到最佳工作状态，具备自组织能力。故IMT被称为未来21世纪的制造技术。对未来智能化FMS具有重要意义的一个正在急速发展的领域是智能传感器技术。该项技术是伴随计算机应用技术和人工智能而产生的，它使传感器具有内在的“决策”功能。
4.人工神经网络技术
人工神经网络(ANN)是模拟智能生物的神经网络对信息进行并行处理的一种方法。故人工神经网络也就是一种人工智能工具。在自动控制领域，神经网络不久将并列于专家系统和模糊控制系统，成为现代自支化系统中的一个组成部分。
三、发展趋势
1.FMC将成为发展和应用的热门技术
这是因为FMC的投资比FMS少得多而经济效益相接近，更适用于财力有限的中小型企业。目前国外众多厂家将FMC列为发展之重。
2.发展效率更高的FML
多品种大批量的生产企业如汽车及拖拉机等工厂对FML的需求引起了FMS制造厂的极大关注。采用价格低廉的专用数控机床替代通用的加工中心将是FML的发展趋势。
3.朝多功能方向发展
一、规模
按规模大小FMS可分为如下4类:
1.柔性制造单元(FMC)
FMC的问世并在生产中使用约比FMS晚6~8年,它是由1~2台加工中心、工业机器人、数控机床及物料运送存贮设备构成,具有适应加工多品种产品的灵活性。FMC可视为一个规模最小的FMS,是FMS向廉价化及小型化方向发展和一种产物,其特点是实现单机柔性化及自动化,迄今已进入普及应用阶段。
2.柔性制造系统(FMS)
通常包括4台或更多台全自动数控机床(加工中心与车削中心等),由集中的控制系统及物料搬运系统连接起来,可在不停机的情况下实现多品种、中小批量的加工及管理。
3.柔性制造线(FML)
它是处于单一或少品种大批量非柔性自动线与中小批量多品种FMS之间的生产线。其加工设备可以是通用的加工中心、CNC机床;亦可采用专用机床或NC专用机床,对物料搬运系统柔性的要求低于FMS,但生产率更高。它是以离散型生产中的柔性制造系统和连续生产过程中的分散型控制系统(DCS)为代表,其特点是实现生产线柔性化及自动化,其技术已日臻成熟,迄今已进入实用化阶段。
4.柔性制造工厂(FMF)
FMF是将多条FMS连接起来,配以自动化立体仓库,用计算机系统进行联系,采用从订货、设计、加工、装配、检验、运送至发货的完整FMS。它包括了CAD/CAM,并使计算机集成制造系统(CIMS)投入实际,实现生产系统柔性化及自动化,进而实现全厂范围的生产管理、产品加工及物料贮运进程的全盘化。FMF是自动化生产的最高水平,反映出世界上最先进的自动化应用技术。它是将制造、产品开发及经营管理的自动化连成一个整体,以信息流控制物质流的智能制造系统(IMS)为代表,其特点是实现工厂柔性化及自动化。
二、关键技术
1.计算机辅助设计
未来CAD技术发展将会引入专家系统,使之具有智能化,可处理各种复杂的问题。当前设计技术最新的一个突破是光敏立体成形技术,该项新技术是直接利用CAD数据>！<,通过计算机控制的激光扫描系统,将三维数字模型分成若干层二维片状图形,并按二维片状图形对池内的光敏树脂液面进行光学扫描,被扫描到的液面则变成固化塑料,如此循环操作,逐层扫描成形,并自动地将分层成形的各片状固化塑料粘合在一起,仅需确定数据,数小时内便可制出精确的原型。它有助于加快开发新产品和研制新结构的速度。
2.模糊控制技术
模糊数学的实际应用是模糊控制器。最近开发出的高性能模糊控制器具有自学习功能,可在控制过程中不断获取新的信息并自动地对控制量作调整,使系统性能大为改善,其中尤其以基于人工神经网络的自学方法更引起人们极大的关注。
3.人工智能、 专家系统及智能传感器技术
迄今,FMS中所采用的人工智能大多指基于规则的专家系统。专家系统利用专家知识和推理规则进行推理,求解各类问题(如解释、预测、诊断、查找故障、设计、计划、监视、修复、命令及控制等)。由于专家系统能简便地将各种事实及经验证过的理论与通过经验获得的知识相结合,因而专家系统为FMS的诸方面工作增强了柔性。展望未来,以知识密集为特征,以知识处理为手段的人工智能(包括专家系统)技术必将在FMS(尤其智能型)中起着关键性的作用。人工智能在未来FMS中将发挥日趋重要的作用。目前用于FMS中的各种技术,预计最有发展前途的仍是人工智能。预计到21世纪初,人工智能在FMS中的应用规模将要比目前大4倍。智能制造技术(IMT)旨在将人工智能融入制造过程的各个环节,借助模拟专家的智能活动,取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动。在制造过程,系统能自动监测其运行状态,在受到外界或内部激励时能自动调节其参数,以达到最佳工作状态,具备自组织能力。故IMT被称为未来21世纪的制造技术。对未来智能化FMS具有重要意义的一个正在急速发展的领域是智能传感器技术。该项技术是伴随计算机应用技术和人工智能而产生的,它使传感器具有内在的“决策”功能。
4.人工神经网络技术
人工神经网络(ANN)是模拟智能生物的神经网络对信息进行并行处理的一种方法。故人工神经网络也就是一种人工智能工具。在自动控制领域,神经网络不久将并列于专家系统和模糊控制系统,成为现代自支化系统中的一个组成部分。
三、发展趋势
1.FMC将成为发展和应用的热门技术
这是因为FMC的投资比FMS少得多而经济效益相接近,更适用于财力有限的中小型企业。目前国外众多厂家将FMC列为发展之重。
2.发展效率更高的FML
多品种大批量的生产企业如汽车及拖拉机等工厂对FML的需求引起了FMS制造厂的极大关注。采用价格低廉的专用数控机床替代通用的加工中心将是FML的发展趋势。
3.朝多功能方向发展
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