电气智能化

1 智能电器的基本特点 1. 现场参量处理数字 2. 电器元件的多功能化与智能操作 3. 电器设备的网络化4. 可实现真正分布式管理与控制5. 可以组成真正全开放式系统

智能电器元件和智能电器成套设备都包含一次元件和智能监控器。

2智能电器监控器的组成模块:从工作原理上看，具有相同的模块结构，由输入、中央处理与控制、输出、通信、人机交互和电源6大模块组成。

4 断路器合、分闸相位的智能控制方法

——选相操作和定相操作

1）监控器实现选相操作的工作过程

（1）后台管理系统或现场操作人员根据实际系统要求设置分合闸相角。

（2）监控器根据设定的相角计算对应的延时时间。

（3）在收到操作控制信号并检测到电压过零点后起动处理器件定时器延时。

（4）延时时间到，通过开关量输出模块发出相应的操作命令。

按选相合闸要求设计的监控器可以配置到不同应用场合的断路器，具有较好的通用性。2）实现定相操作的监控器特点

（1）合、分闸相角是针对特定应用条件由软件预先设置，后台管理系统和现场操作人员不能随意修改。

（2）发出合、分闸操作命令的过程与选相操作基本相同。

（3）只能针对特定应用的断路器配置。

（1）三极分相操作的高压断路器

断路器的三个极有各自独立的操动机构，智能监控器可以方便地控制各相主接点在设定的最佳相角完成分、合闸。

（2）中压以下电压等级，三个极共用同一个弹簧操动机构断路器

三相主接点分断、关合同时进行，不可能有相同的相位，控制各相主接点在最佳相角分断与关合非常困难。

（3）采用永磁操动机构的断路器

由于机构简单，动作一致性好，只要操动机构本身采用分相设计，就比较容易实现相角可控的合、分闸操作。

5电压、电流传感器分类

按照工作原理，主要可分为3类。

1）以法拉第电磁感应定律为基础的铁心电磁式互感器。

2）按霍尔效应原理工作的传感器。

3）基于磁光效应和光电效应的互感器。

6采样频率的选择

香农(Shannon)采样定理指出，只有采样频率大于或等于原始信号频谱中最高频率的两倍，采样结果才能复现原始信号的特征。

实际应用中，在确定采样频率时，首先应分析被测信号，确定截止频率。

截止频率为保证原始信号基本特征需要保留的最高次谐波的次数。

采样定理表明:

1) 要保证监控单元对现场参量的测量精度，采样频率必须满足采样定理。

（2）确定被测信号的截止频率ωC，是选择采样频率的关键因素。

ωC是保证被测参量原始信号特征需考虑的信号频谱中的最高频率，在±ωC区间内，其傅立叶变换像函数应具有原始信号的基本特征。

ωC越高，越能真实地反映被测参量的原貌，处理结果精度越高。

7常用的数字滤波算法程序判断滤波平均值滤波(算术平均滤波滑动平均滤波防止脉冲

干扰的滤波)中值滤波

8非线性传感器测量结果的数字化处理有硬件和软件补偿方法

常用软件补偿方法直接计算法、查表法、插值法、拟合法

9智能电器监控器的基本功能

1测量和计量功能2．保护功能3．监控功能4. 通讯功能5．人机交互功能6．故障及事件信息记录

10常见的开关量输出模块1LEC直接驱动的控制及电器输出模块2增加控制继电器驱动元件的输出模块3执行元件为电力电子开关器件的输出模块4直接驱动一次开关元件操作线圈的输出模块

11电源模块的设计原则:1保证中央控制模块地线全浮空,提高模块工作的可靠性和抗干扰能力2模拟通道与数字电路分开供电,若二者不能隔离则供电电源地线应单点接地3开关量输入输出模块供电电源必须与中央控制模块电源隔离4通信模块中收发驱动电路要求独立供电采用485/422接口时电源必须隔离5一次开关元件的操作线圈必须独立供电且能保证在开关分断后重新关和6一次开关元件开断后能保证监控器正常运行7电源自具

12设计中常见的电磁干扰类型:（1）射频干扰2）电力干扰（3）静电放电

13简单电磁干扰模型的3个要素1）干扰源2）接收器3）耦合路径

电磁能量的干扰机理及其抑制:干扰机理①上述磁通穿过芯片或敏感电路模块，半导体中的带电粒子（电子和空穴）在磁场中受到洛伦兹力，偏离原来的运动方向，使芯片和模块的工作电流波形受磁场变化的调制而发生畸变，导致这些芯片或电路模块的正常工作受到干扰。②信号电流总是在闭合回路中流动。当外部干扰磁通穿越闭合回路包围的面积时，会在闭合回路中感应电流，同样会造成电流波形畸变。

抑制措施①屏蔽干扰磁场。②减小信号电流的回路面积。

14监控器设计中提高PCB抗干扰的措施

一般应从布线和选择数字电路芯片两方面分别采取相应的措施。

（1）PCB布线设计的抗干扰措施

①数字电路与模拟电路分开布置，尽可能分开供电。

②采用双面基板时，尽量加宽板上电源进线与回线（零伏线）的线宽，减小传导阻抗造成的各芯片电源间的电位差。③PCB的强电区域与弱电区域严格分离。④通信部分采用与中央控制模块完全隔离的独立电源供电。⑤与数据线联系密切的芯片尽可能集中布置，以减少总线的长度。⑥减少平行走线的数量和长度，并在板面允许的情况下尽量加大线宽和线间的距离，减少信号传输线的阻抗和寄生电容。⑦PCB基板采用多层板

提高PCB抗扰性的其他措施

对PCB的重要控制命令的出口电路，必须采用光电耦合器隔离，同时设置封锁位，配合软件中相应的程序进行二级控制。

15监控器软件的抗干扰措施

1）使用看门狗监视程序2）软件陷阱和指令冗余3）无扰动的重恢复技术

16 低压塑壳式断路器的智能脱扣器设计

智能脱扣器的基本功能和设计要求

设计的脱扣器应具有以下基本功能：

1）能与额定电压为交流220V/380V、多种电流规格的小型塑壳断路器配合。

2）电流保护功能。3）简单的人机交互功能。4）为脱扣器电路和断路器分断操作用磁通变换器提供工作电源。

脱扣器工作电源要求提供脱扣器工作需要的两种直流电源。+5 V 脱扣器中央处理与控制模块和人机交互模块供电电源。+12 V 为断路器分断用磁通变换器提供能量，并作为+5