1 智能電器

　　微(wei)處(chu)理(li)機(ji)和(he)計(ji)算(suan)機(ji)技(ji)術(shu)引(yin)入(ru)電(dian)器(qi)設(she)備(bei)
，使(shi)電(dian)器(qi)設(she)備(bei)具(ju)有(you)智(zhi)能(neng)化(hua)功(gong)能(neng)
，另(ling)使(shi)開(kai)關(guan)電(dian)器(qi)
，包(bao)括(kuo)智(zhi)能(neng)化(hua)斷(duan)路(lu)器(qi)和(he)智(zhi)能(neng)化(hua)電(dian)動(dong)機(ji)控(kong)製(zhi)器(qi)實(shi)現(xian)與(yu)中(zhong)央(yang)控(kong)製(zhi)計(ji)算(suan)機(ji)雙(shuang)向(xiang)通(tong)訊(xun)。進(jin)入(ru)20世紀90年代
，計算機信息網絡發展
，配電係統和電動機控製中心已形成了智能化監控、保護與信息網絡係統。

　　智zhi能neng化hua斷duan路lu器qi與yu電dian動dong機ji控kong製zhi器qi是shi開kai關guan櫃gui和he電dian動dong機ji控kong製zhi中zhong心xin實shi現xian智zhi能neng化hua主zhu要yao電dian器qi元yuan件jian。微wei處chu理li器qi引yin入ru斷duan路lu器qi，首shou先xian使shi斷duan路lu器qi保bao護hu功gong能neng大da大da增zeng強qiang。諸zhu如ru：它三段保護特性中短延時可設置成I2t特性
，以使與後一級保護更好匹配；接保護可實現選擇性，對斷續電弧接故障可帶記憶功能。

　　目前自動化控製中使用大量軟起動器、電dian力li電dian子zi調tiao速su裝zhuang置zhi和he不bu間jian斷duan電dian源yuan等deng

，這zhe些xie裝zhuang置zhi都dou會hui使shi配pei電dian係xi統tong產chan生sheng高gao次ci諧xie波bo
，而er模mo擬ni式shi電dian子zi脫tuo扣kou器qi一yi般ban反fan映ying故gu障zhang電dian流liu峰feng值zhi，電dian源yuan高gao次ci諧xie波bo會hui造zao成cheng斷duan路lu器qi誤wu動dong作zuo。而er帶dai微wei處chu理li器qi智zhi能neng化hua斷duan路lu器qi中zhong央yang處chu理li單dan元yuan能neng準zhun確que反fan映ying負fu載zai電dian流liu真zhen實shi有you效xiao值zhi(RMS值)，它采樣和保持電路能消除輸入信號中高次諧波，能避免高次諧波造成誤動作。

　　智zhi能neng化hua過guo載zai繼ji電dian器qi與yu傳chuan統tong雙shuang金jin屬shu熱re繼ji電dian器qi相xiang比bi
，具ju有you一yi係xi列lie優you點dian，它ta能neng保bao護hu多duo種zhong起qi動dong條tiao件jian電dian動dong機ji
，具ju有you很hen高gao動dong作zuo可ke靠kao性xing。它ta可ke保bao護hu電dian動dong機ji過guo載zai與yu斷duan相xiang
，並bing可ke保bao護hu接jie、三相不平衡、反相或低電流等。智能化電動機保護繼電器基礎上進一步開發智能電動機控製器，兼有監控、保護和通訊功能。

　　由智能電器單元與中央控製計算機組成網絡係統與傳統配電係統與電動機控製中心相比有以下優點：實現中央計算機集中控製

，提高了配電係統自動化程度；使配電、控製係統調度和維護達到新水平。采用數字化新型監控元件，使配電係統和控製中心向上提供信息量大幅度增加；監控元件和傳統指示和指令電器相比較，接線簡單、便於安裝，提高了工作可靠性
；可以實現數據共享
，減少信息重複和信息通道。

　　2可通訊電器與信息電器

　　wangluotongxunfazhan，yaoqiuyonghuheshebeizhijiankaifangxinghejianrong，zhidingyigetongyitongxingxieyishijidaijiejueyigeguanjianwenti。muqianyouzhinenghuadianqiyuzhongyangjisuanjijiekougouchengzidonghuatongxunwangluozhengcongjizhongshikongzhixiangfenbushikongzhifazhan。xianchangzongxianjishuchuxian
，weigouzaofenbushijisuanjikongzhixitongtigongtiaojian，tajichajiyong
，kuochongxinghao，weihufangbian，muqianzhezhongjishuchengweiguoneiwaiguanzhujiaodian。

　　現場總線是連接智能化現場設備和控製室之間全數字化、開放雙向局部通信網絡。現場總線種類很多，比較有影響有：CAN、Lonworks和Profibus等deng。它ta們men各ge有you特te點dian和he優you勢shi
，不bu同tong領ling域yu有you不bu同tong應ying用yong價jia值zhi。但dan也ye正zheng是shi現xian場chang總zong線xian技ji術shu多duo種zhong多duo樣yang和he通tong訊xun標biao準zhun，給gei這zhe種zhong技ji術shu發fa展zhan帶dai來lai不bu利li影ying響xiang。目mu前qian國guo際ji電dian工gong委wei員yuan會hui和he現xian場chang總zong線xian基ji金jin會hui正zheng致zhi力li於yu現xian場chang總zong線xian標biao準zhun統tong一yi，我wo國guo有you些xie單dan位wei也ye做zuo這zhe方fang麵mian工gong作zuo，我wo們men把ba基ji於yu現xian場chang總zong線xian技ji術shu，具ju有you通tong信xin功gong能neng電dian器qi稱cheng為wei可ke通tong訊xun電dian器qi。

　　目前現場總線技術正向上下兩端延伸，其上端和企業網絡主幹Ethernet
、Intranet和Internet等通訊
，其下端延伸到工業控製現場區域。這方麵有西門子公司AS接口和羅克威爾公司Devicenetliangzhongzongxianxitong，zheliangzhongzongxianyingyongyudicengquyu，shiyizhongdichengbentongxinlianjie，tabagongyekongzhiyongchuanganqihezhixingqi，baokuoxianweikaiguan，guangdianchuanganqi
，diandongjiqidongqi、按鈕指示燈
、多功能繼電器等簡單控製元件作為從設備連接到網絡，與作為主設備控製計算機或可編程邏輯控製器(PLC)進行通信。

　　傳統繼電器
、接觸器控製係統觸點轉換信息變成二進製數字信息串行接口和尋址進行通信
，這使傳統控製元件也有了革命性變革，例如西門子AS總線係統中應用Logo多功能繼電器實際上是一個小型PLC，它能起延時、閂鎖

、記數器和脈衝繼電器等功能。

　　使智能電器進一步實現信息化
，是使智能電器現場級實現Internet/Intranet功能
，其技術核心是實現TCP/IP協議。把TCP/IP協議嵌入到智能電器ROM中，使信號收發都以TCP/IP方式進行，進一步發展智能電器信息化功能。利用Internet/In-tranet功能，對現場智能電器進行遠程線控製、編程和組態等，這使智能化電器進入了信息電器新時代。

　　3智能脫扣器

　　脫扣器定義是隨其功能不斷變化。早期
，脫扣器可定義為大於額定電流值過電流(故障電流)流通時使操作機構脫扣跳閘，達到使斷路器自動分閘機構。而過電壓、欠電壓脫扣器
、分勵脫扣器發展，特別是現脫扣器智能化、可通訊化發展
，脫扣器功能是越來越強，附加功能也越來越多。上麵簡單定義顯然已不符合實際情況。

　　現，我們把能使斷路器實現對電氣設備免受過載、短路、欠電壓、過電壓等故障危害各種保護功能機構統稱為脫扣器。而具備電路參數檢測和信號處理則稱為電子式脫扣器；配置微處理器係統，能實現通信化稱為智能型脫扣器。

　　3.1脫扣器現狀

　　脫扣器是斷路器發展而發展。我國90年(nian)代(dai)前(qian)脫(tuo)扣(kou)器(qi)產(chan)品(pin)以(yi)電(dian)磁(ci)式(shi)和(he)熱(re)式(shi)為(wei)主(zhu)
，有(you)少(shao)量(liang)電(dian)子(zi)式(shi)和(he)智(zhi)能(neng)化(hua)脫(tuo)扣(kou)器(qi)產(chan)品(pin)。而(er)國(guo)外(wai)脫(tuo)扣(kou)器(qi)電(dian)子(zi)化(hua)和(he)智(zhi)能(neng)化(hua)研(yan)究(jiu)和(he)製(zhi)造(zao)方(fang)麵(mian)則(ze)走(zou)前(qian)麵(mian)
，現(xian)大(da)約(yue)領(ling)先(xian)我(wo)國(guo)5～10年。

　　智能化脫扣器能使斷路器具有更強大功能。我國新研製開發DW45係列等產品脫扣器已具有與工控機、PLC等通訊功能，能提供開關狀態
、三相電流、電壓
、功率因數、有功功率等參數。通信化方麵，各國都比較重視采用比較成熟現場總線技術。我國當前主要采用FCS現場總線係統。

　　智能化脫扣器可實現過電流，電壓和分勵等傳統脫扣器功能。硬件上，微處理器模塊、輔助功能模塊和執行單元都可以是相同，對電流和電信號處理、顯示等不同，可以軟件設計裏實現。另外，過電流保護功能需要配置過電流信號檢測單元，而電壓保護則需配置電源、整波濾波、穩壓、欠壓延時等單元
，分勵功能隻須增加一個開關即可。

　　3.2智能脫扣器發展趨勢

　　國內外電器廠商已推向市場新產品和研究動態來看
，智能脫扣器具有以下發展趨勢：

　　3.2.1智能化脫扣器產品化：即ji將jiang智zhi能neng脫tuo扣kou器qi做zuo成cheng相xiang對dui斷duan路lu器qi獨du立li通tong用yong性xing產chan品pin，使shi其qi使shi用yong範fan圍wei限xian於yu某mou種zhong斷duan路lu器qi，脫tuo扣kou器qi檢jian測ce和he維wei修xiu也ye會hui相xiang對dui簡jian單dan。以yi前qian斷duan路lu器qi產chan品pin測ce試shi必bi須xu斷duan路lu器qi整zheng個ge設she備bei裝zhuang配pei完wan成cheng後hou才cai能neng進jin行xing，而er脫tuo扣kou器qi產chan品pin化hua以yi後hou，其qi測ce試shi可ke以yi獨du立li於yu斷duan路lu器qi進jin行xing，這zhe使shi整zheng個ge斷duan路lu器qi測ce試shi程cheng序xu大da為wei簡jian化hua，而er測ce試shi時shi間jian也ye大da為wei減jian少shao。

　　3.2.2脫扣器電子化：半導體集成技術
，微電子和計算機技術迅猛發展，智能脫扣器控製能力越來越強

，將從常規電壓、電流、功率等電參數智能化檢測與控製，發展到對諸如觸頭材料磨損量，滅弧室溫升等非電參數檢測與控製等方麵。

　　智能化和可通信化：智zhi能neng化hua與yu電dian子zi化hua最zui大da區qu別bie就jiu是shi其qi采cai用yong了le微wei處chu理li器qi。具ju有you應ying用yong軟ruan件jian，這zhe樣yang硬ying件jian不bu變bian情qing況kuang下xia具ju備bei較jiao大da適shi用yong性xing和he升sheng級ji能neng力li，可ke通tong信xin化hua是shi脫tuo扣kou器qi產chan品pin中zhong加jia入ru相xiang關guan檢jian測ce
、判斷和通信等芯片或電路，使脫扣器各種狀態和工作參數能較好傳輸媒質(如現場總線
、串口線等)與yu線xian路lu上shang其qi它ta電dian氣qi設she備bei進jin行xing信xin息xi交jiao流liu
，以yi適shi應ying當dang前qian電dian氣qi設she備bei智zhi能neng化hua及ji網wang絡luo化hua發fa展zhan趨qu勢shi，而er采cai用yong現xian場chang總zong線xian則ze使shi技ji術shu上shang有you了le較jiao統tong一yi標biao準zhun，也ye使shi脫tuo扣kou器qi測ce試shi、檢測和維修等有了更多參考數據。電氣產品檢測、工作電路集成化芯片化也是當前趨勢。

　　我國
，脫扣器可通信化具體要求可體現為“四遙”—遙測
、遙控、遙訊和遙調，這距離網絡化能力還有很大差距，但比較符合我國科研水平和經濟水平。

　　3.2.4模塊化，通用性：模塊結構給產品設計、製造及市場適應能力帶來了許多好處，諸如降低產品設計、製造和新產品開發複雜性，增強了功能擴展，使維護方便，產品市場應變能力強等。模塊化設計及尺寸
、零件等具有通用性，生產者設計、製造和技術繼承等方麵，用戶使用、維修中作用及重要性，當前都已為多數人所認識。

　　另外
，提高脫扣器高可靠性、高穩定性
，操作方便與安全方麵也是其發展主流趨勢。對我國產品，材料和加工工藝，產品外觀和整體布局也是值注意方麵。

　　智能脫扣器具有以上這些功能和特點，可以同一台斷路器上實現多種功能，使單一動作特性有可能做到一種保護功能多種動作特性
；另可使斷路器實現與中央控製計算機雙向通訊，構成智能化監控

、保護、信息網絡係統，使斷路器從基本保護功能發展到智能化保護功能。4智能電器關鍵技術

　　4.1檢測和傳感技術

　　線路上電參數測量時，電壓通常用電壓傳感器(變壓器)
，而電流常用電流傳感器(電流互感器)
，後hou者zhe有you實shi心xin和he空kong心xin之zhi分fen，兩liang者zhe各ge有you利li弊bi。采cai用yong實shi心xin電dian流liu互hu感gan器qi小xiao電dian流liu時shi線xian性xing度du雖sui好hao，但dan大da電dian流liu時shi鐵tie心xin易yi於yu飽bao和he
，線xian性xing度du差cha，測ce量liang範fan圍wei小xiao；caiyongkongxindianliuhuganqi，xianxingduhao，celiangfanweiguang，danxiaodianliushi，xinhaojiaoxiao

，celiangwuchada。yaotigaoxiaodianliuceliangjingdu，bixugaibianhuganqixianquanzashu，zengjiahuganfubianshuchuxinhao。xiaodianliushi
，ruofubianshuchuxinhaoguoda
，dadianliushizexinhaonanyicaiyang，pohuaidianluzhengchanggongzuo。，yaotigaoxiaodianliushiceliangjingdu，tongshijiangudianliuceliangfanwei，shixianquanfanweidianliujingduceliang。

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　　另ling外wai
，信xin號hao檢jian測ce單dan元yuan采cai用yong適shi當dang傳chuan感gan器qi後hou，還hai應ying采cai取qu各ge種zhong信xin號hao放fang大da器qi對dui電dian信xin號hao進jin行xing適shi當dang放fang大da，采cai取qu噪zao聲sheng濾lv波bo器qi進jin行xing噪zao聲sheng濾lv波bo等deng電dian路lu。此ci外wai
，需xu要yao考kao慮lv因yin素su還hai有you很hen多duo，如ru輸shu入ru輸shu出chu特te性xing、靈敏度

、頻率響應
、時間常數、溫度係數
、測量範圍等，是實現電器產品智能化關鍵技術之一。

　　4.2微處理器及其接口技術

　　4.2.1對微處理器基本要求是具有硬件通用化、應用靈活化、記憶、計算、查表能力，指令係統適合實時控製
、執行速度快等一係列優點，這是智能化電器核心。目前微處理器已形成多係列
、多品種局麵，我國當前用較多是MCS—51係列，有10多種型號。

　　4.2.2接口技術指微處理器與外圍設備之間聯係技術，即包括硬件，也包括軟件技術。接口電路多種多樣，常用有微處理器通用接口
，鍵盤、顯示器接口
、打印機接口
，A/D、D/A接口等。

　　4.3應用軟件設計技術

　　可(ke)以(yi)說(shuo)軟(ruan)件(jian)是(shi)智(zhi)能(neng)元(yuan)件(jian)靈(ling)魂(hun)，微(wei)處(chu)理(li)器(qi)與(yu)數(shu)字(zi)電(dian)路(lu)本(ben)質(zhi)區(qu)別(bie)就(jiu)它(ta)具(ju)有(you)軟(ruan)件(jian)係(xi)統(tong)，很(hen)多(duo)硬(ying)件(jian)電(dian)路(lu)能(neng)實(shi)現(xian)，軟(ruan)件(jian)也(ye)能(neng)做(zuo)到(dao)，硬(ying)件(jian)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)時(shi)，可(ke)以(yi)考(kao)慮(lv)用(yong)軟(ruan)件(jian)來(lai)部(bu)分(fen)或(huo)全(quan)部(bu)實(shi)現(xian)。

　　tuokouqigongzuotedian，kuaisufanyingduiqigongzuoxingnengzuoyongbuyaneryu
，jiaqiangchuanganqijishuyanjiuqiantixia
，caiyongxianjinsuanfayeshihenyoubiyao。，nenggouzaoqijiancezengjiaduanludianliuzhi，jinjiancexiandianliuzhishibugou，bixunenggouyucedianliubianhuaqushi。keyiguanchaxiangdianliuyijiehuoduojiedaoshudi(t)/dt獲，即對所預測情況實際電流i(t)和它導數之間聯係進行跟蹤。這也需要先進複雜算法。

　　4.4抗幹擾技術

　　智能化電器發展
，使電磁兼容性EMC變成越來越重要問題。EMC要求包括兩種含義：要求智能電器使用場合工作時
，不受外界電磁幹擾而引起誤動作；而另要求電器操作產生電磁場不幹擾附近電子設備。目前國外對智能化電器和機電一體化產品EMC問題非常重視，電磁幹擾會引起這類係統失靈而誤動作，會造成巨大經濟損失。智能化電器和其保護、監(jian)控(kong)係(xi)統(tong)把(ba)敏(min)感(gan)數(shu)字(zi)電(dian)器(qi)元(yuan)件(jian)處(chu)於(yu)強(qiang)電(dian)流(liu)及(ji)高(gao)電(dian)壓(ya)電(dian)磁(ci)場(chang)中(zhong)，使(shi)這(zhe)些(xie)設(she)備(bei)電(dian)磁(ci)抗(kang)幹(gan)擾(rao)能(neng)力(li)設(she)備(bei)設(she)計(ji)和(he)運(yun)行(xing)中(zhong)已(yi)成(cheng)為(wei)不(bu)可(ke)忽(hu)視(shi)因(yin)素(su)
，國(guo)外(wai)智(zhi)能(neng)化(hua)電(dian)器(qi)及(ji)其(qi)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)初(chu)始(shi)階(jie)段(duan)即(ji)製(zhi)定(ding)嚴(yan)格(ge)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)控(kong)製(zhi)與(yu)管(guan)理(li)計(ji)劃(hua)。該(gai)計(ji)劃(hua)主(zhu)要(yao)包(bao)括(kuo)產(chan)品(pin)或(huo)係(xi)統(tong)EMC分析，製定EMC設計技術指標、設計計劃、標準
、實施計劃與測試方法等，並把這一計劃作為產品或係統設計重要一環
，EMC分析和設計是達到EMC技術要求關鍵工作，包括分析電子線路輻射程度及抗幹擾能力以及係統集成電磁兼容性能；EMC設計包括電磁屏蔽、接、導dao線xian間jian距ju確que定ding
，以yi及ji考kao慮lv印yin刷shua電dian路lu板ban布bu線xian之zhi間jian電dian磁ci耦ou合he等deng。目mu前qian高gao頻pin電dian磁ci場chang數shu字zi分fen析xi和he計ji算suan機ji硬ying件jian發fa展zhan，采cai用yong現xian代dai仿fang真zhen技ji術shu取qu代dai傳chuan統tong測ce試shi方fang法fa和he經jing驗yan分fen析xi方fang法fa
，已yiEMC分析中起到越來越大作用。

　　電子電器幹擾來自各方麵，有電氣幹擾
，環境溫度變化以及氣壓、振動、時shi間jian等deng各ge種zhong因yin素su，其qi中zhong電dian氣qi幹gan擾rao是shi各ge類lei幹gan擾rao中zhong主zhu要yao因yin素su。幹gan擾rao各ge種zhong線xian路lu侵qin入ru微wei處chu理li器qi係xi統tong，也ye以yi場chang形xing式shi從cong空kong間jian侵qin入ru微wei機ji係xi統tong，供gong電dian線xian路lu是shi電dian網wang中zhong各ge種zhong浪lang湧yong電dian壓ya入ru侵qin主zhu要yao途tu徑jing。抗kang幹gan擾rao有you硬ying件jian抗kang幹gan擾rao、軟件抗幹擾，也有軟硬件相結合措施。硬件抗幹擾具有效率高優點，但要增加係統投資和設備體積；ruanjiankangganraoyoutouzidiyoudian，danyaojiangdixitongxiaolv，fenxiganraoyuanjiganraobochuanbotujing
，helixuanzekangganraocuoshishizhinenghuadianqichanpinshejiheyingyongzhongyaoneirong。

　　4.5可靠性技術

　　電子產品可靠性涉及範圍很廣，諸如元器件可靠性、技術設計、gongyishuipinghejishuguanlidenggongtongjuedingledianzichanpinkekaoxingzhibiao。tigaochanpinkekaoxing
，bixuzhangwochanpinshixiaoguilv，duichanpinshixiaoguilvjinxingquanmianlejie，cainengcaiquyouxiaocuoshilaitigaochanpinkekaoxing。zhinenghuadianqichanpinshixianjibengongnengjichushang，haiyaoshixianhenshiyongfuzhugongnengshang。jutifuzhugongnengruxia：

　　1)電流電壓顯示功能；

　　2)對脫扣器各種參數整定功能；

　　3)試驗功能；自診斷功能；

　　4)通訊接口功能

；

　　5)遠端監控和診斷功能；

　　6)負載監控功能；

　　7)模擬功能等。

　　綜zong上shang所suo述shu
，智zhi能neng電dian器qi具ju有you更geng強qiang大da功gong能neng，而er智zhi能neng電dian器qi發fa展zhan趨qu勢shi是shi依yi靠kao微wei處chu理li器qi運yun算suan能neng力li，較jiao好hao實shi現xian智zhi能neng電dian器qi功gong能neng，參can數shu檢jian測ce和he信xin號hao處chu理li單dan元yuan進jin行xing相xiang應ying參can數shu設she置zhi，一yi個ge智zhi能neng電dian器qi就jiu可ke實shi現xian傳chuan統tong意yi義yi上shang幾ji個ge電dian器qi產chan品pin功gong能neng。

　　多duo功gong能neng化hua是shi智zhi能neng化hua產chan品pin特te點dian
，而er可ke通tong信xin化hua也ye是shi智zhi能neng化hua電dian器qi一yi個ge重zhong要yao發fa展zhan方fang向xiang。具ju備bei通tong用yong通tong訊xun接jie口kou
，采cai用yong標biao準zhun化hua通tong信xin協xie議yi使shi其qi計ji算suan機ji聯lian網wang構gou成cheng監jian控kong
、保護與信息網絡
，使智能電器現場級實現In-ternet/Intranet功能。