电器智能化原理及应用第1章

1. 结构组成
1）现场设备层 网络中的最底层，包括不同生产厂家提
供的各种不同类型的智能电器。 现场设备连接方式 ① 只有选定的现场总线连接； ② 带有管理设备（上位机）的现场总线
连接； ③专用通信接口直接与局域网络层连接。 可用中继器、HUB、网桥扩大范围。
2）局域网络层 局域网络层是电器智能化网络的后台管
理层。
现场设备网络、独立的协议转换接口、 通信控制器和后台管理设备都是网络的节点。
局域网络层网络采用以太网(Ethernet) 。
经路由器、网关连接，可组成更大网络。
用调制解调器（Modem）可通过电话网或无 线网与远方的高层管理系统连接。
3）通信层
界于局域网络层于现场层之间，完成通 信协议转换。
可以直接安装在开关柜面板上，代替开关 柜监控器完成要求的全部功能。
以后的课程学习中，如果没有特别说明， 二者将统称为智能电器
1.1.4 电器智能化网络概述 定义 采用数字通信技术； 用通信介质连接系统后台管理设备与工
作现场的智能电器，组成数字通信网络； 实现对电力系统设备运行、供/用电质量
及供电网络的智能化、自动化管理与控制。 这种网络称为电器智能化网络。
包括：
输入、中央处理与控制、输出、通信、 人机交互和电源模块。
3. 智能电器元件与开关设备的区别 1）物理结构 智能电器元件 监控器与被监控的单个开关电器集成
为一个整体。 智能开关设备 包含一次电路的全部电器元件和一个
物理结构上相对独立的智能监控器。
智能电器元件与开关设备的区别
2）监控器结构
两种监控器功能结构基本相同，区别在于 各模块的配置。
是传统电器与现代传感器技术、微机 与数字控制技术、微电子技术、电力电 子技术及计算机通信技术等各门类学科 集成。
1. 电器智能化与智能电器的关系 智能电器
是智能化了的开关电器元件或成套开关 设备，是一种具体的有形产品。
电器智能化
是以智能电器为基础建立的相关学科知 识及应用技术的系统集成。
是一种理念，一种方法，也是一种发展 和进步过程。
智能电器元件与开关设备的区别/
（2）输出通道的结构设置 智能电器元件 取决于开关操动机构及其智能操作方式。 输出信号类型、驱动方式及执行元件（根据
开关元件操动机构及操作方式配置）。
智能开关设备 输出信号基本为开关量，执行元件多用继 电器或电力电子开关器件； 结构较简单，通道数量一般较多。
（3）人机对话（显示、操作）模块 智能电器元件 通常为可选项。需要时，操作和显示相对
和现场设备，必须配置。
智能电器元件与开关设备的区别/监控器结构/中央控制与处理模块
（5）中央控制与处理模块 智能电器元件 完成元件运行状态与参数的检测和处理。 根据处理结果实现开关电器操作的智能
控制和状态的在线监测。 不同元件监控器功能差异很大。 模块组成结构、选用的处理器件性能、
价格及其外围电路配置差别很大。
1.1.2 智能电器的基本特点
① 现场参量处理数字化 ② 电器元件的多功能化与智能操作 ③ 电器设备应用系统的网络化 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
1.1.3 智能电器一般组成结构
智能电器一般组成结构
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。
智能电器监控器工作原理基本相同，具 有相同的模块结构。
2. 智能电器元件和智能开关设备的定义 智能电器元件
由一次开关元件及其数字化智能监控器 组成的电器元件。
能自动监测和识别元件运行状态；
根据运行状态选择操作命令类型，实现 对元件操作的智能控制。
智能电器元件和智能开关设备的定义
智能开关设备 由替代二次回路的数字化智能监控器和 一次开关元件组成的开关设备。 能监测一次线路和被控对象工作参量； 分析监测结果和输入指令，判断被控对 象工作状态，根据结果发出操作命令。 实现被控对象与管理后台的信息交换。
简单。 智能开关设备 必须设置。 实现开关设备中全部测量、保护特性和参
数设定、功能投退等功能。 显示器采用LCD，界面比较复杂。
智能电器元件与开关设备的区别/监控器结构/通信模块
（4）通信模块 智能电源自文库元件 根据需要配置。 只有作为网络底层设备的高端产品必
须配置。 智能开关设备 作为输、配、供电系统自动化的底层
智能电器元件与开关设备的区别/监控器结构/中央控制与处理模块
智能开关设备
实现传统成套开关设备二次电路中全部测 量、保护和控制；
并在网络后台系统管理下，实现设备的四 遥功能。
监控器中央处理与控制模块结构更复杂， 处理器件性能和外围电路的配置要求更高。
智能电器元件与开关设备的区别
说明
近年来，智能低压电器中高端产品监控器 与相关开关设备监控器的功能和结构已趋于 一致；
两种通信层配置
一台作为通信控制器的专用计算机（物
理设备）。
现场层网络管理设备或局域网后台管理 设备服务器中的协议转换软件（逻辑设备）。
2．电器智能化网络的主要特点
① 现场设备必须独立自治。
② 网络应 允许不同制造商、不同类型 的产品互连。
③ 能包容采用不同传输介质、 不同通 信协议的底层网 或具有独立转换接口的智 能电器。
整体配置上，智能电器元件监控器相对简 单，智能开关设备比较复杂。
智能电器元件与开关设备的区别
（1）输入信号来源及通道数量 智能电器元件 输入信号主要是开关元件自身的各种运行
状态、参数和特性，被测参量通道数较少。 智能开关设备 输入信号主要来自受开关设备控制和保
护的对象，输入参量和输入通道数量更多。
④ 必须保证各类 实时数据在网络中传 输的实时性、准确性。
电器智能化网络的主要特点
⑤ 局域网后台管理设备通过数字通信和 数据库管理系统，实现以下功能：
现场设备运行状态实时监控和管理； 设置现场设备地理位置和设备功能，按 地理信息显示现场设备运行状态； 网络结构的组建和重构。 ⑥ 网络中的信息共享。
智能电器
西安交通大学电气工程学院 电器教研室
第1章 绪论
1.1 电器智能化概述
电器概述
用于电力传输与分配，完成电路运行状 态监测和保护，控制电路的接通 /分断操 作，用电设备控制与保护的电气设备。
包括电压 /电流互感器、变压器以及各 种开关电器及其成套装置。
1.1.1 电器智能化与智能电器
智能电器和电器智能化是电器学科新 的发展领域。