智能變壓器是組成智能變電站的核心設備,其在智能系統環境下,通過網絡與其他設備或系統進行交互,實現先進、可靠、集成、低碳和環保的目標,以滿足電網運行的安全性、可靠性、靈活性要求,實現資源優化配置。本文通過分析智能變壓器技術國內外專利現狀,以期促進我國智能變壓器技術的發展,幫助國內相關企業利用專利信息提高研究起點、跟蹤技術的國際發展趨勢、調整技術研究方向,提高技術實力。
專利布局起步較早
從全球范圍看,智能電網輸電技術領域的專利申請最早始于1967年,但直到1982年,與之相關的智能變壓器技術的年專利申請量也未超過5件,這一階段屬于智能變壓器技術發展的萌芽期。從1983年至2000年,智能變壓器技術的專利申請量呈現出波浪式前進的趨勢,年專利申請量在5件至20件,處于智能變壓器技術的緩慢發展期。2001年至2009年,該領域的專利申請量開始出現較快的增長,如2008年全年的專利申請量已接近50件,而2009年全年的專利申請量更是增長到120件,此后一直保持著較高的增長率,這一時期處于智能變壓器技術的快速發展期。值得注意的是,自2010年以來,每年智能變壓器技術相關專利申請均超過200件。統計結果顯示,該技術領域近5年的申請量之和已經占到智能變壓器技術全部專利申請的62%。
下面,筆者分別對智能變壓器技術涉及的測量技術、監測技術、控制技術、保護技術以及綜合技術等進行統計分析。從相關專利檢索的數量來看,涉及監測技術的專利申請量最多,已經占據該領域全部專利申請的50%以上;涉及控制技術的專利申請量占據了該領域專利申請的38%;而涉及測量技術、保護技術、綜合技術的專利申請占該領域專利申請的3%至5%。可見,智能變壓器監測和控制相關技術是申請人研發和提交專利申請的關鍵和重點領域。
以測量技術為例,該技術是智能化變電站的基本技術,即對相關參量數字化測量,所屬參量包括變壓器油溫、有載分接開關分接位置、開關設備分合閘位置等。測量技術的作用在于提供主油箱頂層和底部油溫度的測量,可判斷變壓器是否過熱、冷卻裝置運行是否異常等。此外,智能化變電站對智能化設備要求的另一項基本技術是控制網絡化,即對有控制需求的部件實現基于網絡控制,如變壓器冷卻裝置、有載分接開關和開關操作機構等。
申請數量總體占優
值得一提的是,在智能變壓器技術全部專利申請中,我國的專利申請占全球申請總量的65%,在數量上具有絕對優勢,排名第二位的是日本,占比達14%。我國企業相比于其他國家企業具有明顯的數量優勢。
從專利申請量排名來看,智能變壓器技術領域申請量排名前十位的申請人包括國家電網公司、東芝公司、三菱公司、ABB公司、新疆特變電工、韓國電力公司、天威集團、上海交通大學、日立株式會社及富士電子工業株式會社,但這十名主要申請人的申請總量僅占智能變壓器技術專利申請總量的35%。這說明躋身智能變壓器技術領域的申請人相對較分散,全球各大企業及研究機構都對智能變壓器技術研發十分關注。
從專利申請涉及技術領域來看,相關企業都關注監測與控制方面,其中新疆特變電工、天威集團、上海交通大學特別注重這兩大領域的技術研發和專利布局。國家電網公司也在這兩大領域進行了專利布局,此外其還在測量、保護、綜合技術領域進行了專利布局。ABB公司在測量技術和綜合技術領域都投入了較多精力,尤其是在綜合技術方面,其專利申請占比位居第一。
筆者認為,目前智能變壓器技術處于技術發展期,屬于智能電網技術中的熱點技術之一。相關數據顯示,在智能變壓器技術各技術領域中,監測技術的專利申請量在該領域中的權重最大,緊跟其后的分別是控制技術、測量技術、保護技術、綜合技術。但就該技術領域專利申請發展態勢來看,它們都是全球較為關注的技術領域。
筆者建議,我國企業在進行相關技術研發時,應充分應用專利信息,提升研發效率,進一步優化和完善相關領域的專利布局。(趙露澤)