目前广东沿海地区的变电站传统10kV开关柜内设备配置组合较多,设备集成度低,断路器本体及控制回路缺乏有效的故障检测手段,无法支持相控操作并且设备运行故障率高,主要是操作机构及控制回路故障等,这些故障给开关柜设备安全运行带来极大威胁。此外,对于需要频繁投切容性设备的回路,在投切过程中会产生涌流、过电压以及谐波,将对开关端口与电容器本体等设备造成巨大损伤,导致开关重燃、爆炸、电容器击穿、起火等。严重缩减电容器本体与电容器开关柜的使用寿命。根据智能开关技术导则规定,智能开关需要一体化设计,除了集成保护、测量、控制等,还必须具有相控投切功能。本项目拟研发一套一体化控制保护智能开关设备(以下简称“智能开关”),能够实现精确的相控投切,根据推导仿真出的最优投切策略与稳定的永久磁性真空断路器操作机构,从根本上解决电容器组投切涌流和过电压的问题,极大提升无功投切的安全性,同时具备开关状态的在线监测和投切控制评估及分析功能,减少开关设备运维工作量。本论文提出了特殊角度的相控策略,采用电磁暂态仿真软件,建立电容器组投切系统模型,对电容器投切策略进行仿真,仿真验证相控策略的有效性。并提出永久磁性真空断路器,通过对永久磁性机构的的磁场暂态的数学与仿真软件的仿真,建立单稳态永久磁性操作机构模型,模拟仿真操作机构静态、稳态、瞬态的磁场分布。仿真结果提供了单稳态永久磁性操作机构可行性与稳定性的理论证明。通过采用大规模数字电路集成技术,开发出一体化智能开关控制设备,具备测量、保护、相控、61850通讯等功能。研发的智能开关样机在湛江市环球变电站挂网试运行,在等效条件下,通过与传统开关运行参数的对比,得出可靠结论,实际效果十分明显。该设备从根本上解决了特殊负荷支路的投切的涌流和操作过电压等问题,提高投切成功率,延长开关、电容器组、变压器等设备维护周期和使用寿命,减少电容器投切谐波,节省特殊负荷设备的投资与成本,提高中压电网运行的稳定性和安全性。