电器智能化技术研究综述

电器智能化技术研究综述

随着需求的发展与技术的日益成熟，电器智能化在多个领域得到广泛的应用。它是计算机技术、数据处理技术、控制技术、传感器技术、通信技术（网格技术）、电力电子技术等新技术结合的产物。是电器领域21世纪的发展重点。“智能化电器”是指能自动适应电网、环境及控制要求的变化，始终处于最佳运行工况的电器。（由于电力系统及电力设备运行过程的复杂性、难以有精确的数学描述，应采用计算机技术，通过感知、学习、记忆和大范围的自适应等手段，及时适应环境和任务的变化，以有效的处理和控制，使电器设备和电力系统达其最佳的性能指标）。它在多参数不确定的条件下，采用模糊理论、专家系统达到最佳工作要求。

智能化技术在其应用中主要体现在计算机技术，精密传感技术，gps定位技术的综合应用。随着产品市场竞争的日趋激烈，产品智能化优势在实际操作和应用中得到非常好的运用，提高了设备的可靠性，降低了维护成本；故障诊断实现了智能化等。

二、智能化电器的特点

智能化电器是多种相关新技术相结合的产物，它既是个体，又是集成系统，具有常规电器难以实现的有信息化产品的典型特征：1.功能的集成化、数字化

传统电器的二次电路元件多采用电磁式机械机构，它所具有的功能十分有限，已无法适应现代电网发展的需要。其性能差，特性不一致（分散性大），体积大，成本高，功能单一难以构成大规模的

自动化系统。智能化电器可以很方便地实现以往机电式和集成电路式的电器产品所具备的功能，并可将计量、保护、控制、通信/记录等多种功能集于一体。

2.控制、保护的智能化

智能化电器可根据电网和被控对象的运行状态进行智能化控制。智能化电器组成通信控制网络后，控制、保护可实现的智能化程度将极大地提高，如环网供电系统中保护的动态配合。智能化电器具有对自身工作状态的监测、自诊断、控制和保护的功能。

3.系统的网络化和分散化（分布）

采用一种或多种工业级总线形式，与工厂的dcs和erp进行融合，成为一个独立的、彻底分散的控制节点。

4.产品形式和结构的模块化、标准化

通过“以软代硬”的方法和模块灵活的组合方式可大大提高智能化电器的适应性，使生产形式标准化，同时减少了备件。

5.体积的小型化

由于功能集成和采用大规模集成电路，智能化电器的体积通常不到传统产品的l/2。

6.设计简化

一只具有计量、控制、保护、通信等全部功能的智能化单元，其设计和连线工作都很少。用户仅需将电压、电流信号，断路器位置信号和出口控制信号与用少量的电缆与智能电器接通，即完成布线工作。而各项功能均可通过软件实现。

7.可靠性增强

增加智能化电器的可靠性主要可通过以下三种途径达到：功能一体化，系统简化，可减少故障点；自诊断功能的实现；监测信息的增加，利用多种传感器和控制器，对电、磁、热、机械等多种物理量实行在线检测和优化控制，诊断其工况，预测其运动规律。

8.维护方便、灵活

因为具有计量、控制、保护、通信等全部功能的智能化单元，接线少，所以维护和校验工作就大为简化。

三、电器智能化的关键技术

1.嵌入式internet技术

智能电器网络化的关键技术就是在单片机系统中实现嵌入式internet技术。单片机嵌入式技术以及单片机系统网络化有多种网络化实现的方案。

2.专用集成电路

智能化电器会涉及到一些特殊和复杂的功能，这些功能如果完全由计算机来完成，无疑会加重cpu的负担，其效果也未必理想。事实上在电器智能化出现以前，已经开发出了许多行之有效的专用集成电路。采用专用集成电路不仅能够减轻cpu的工作负荷，万一发生故障时也可保证可靠的动作，在一定程度上还能够提高系统的可靠性。专用集成电路分为两类：一类是实现某种专用功能的电路，另外一类是运算电路，主要是用于电流保护运算、功率因数运算等。

3.系统集成化技术

电器智能化是以微处理器为核心的机电一体化产品。它包括供电部分、传感器、控制部分、调整部分、执行机构以及电器本体。各个组成部分之间相互联系，又相互影响。如何协调与处理好各个组成部分之间的关系，使其既能满足所有的功能要求，又不超出现有技术条件所允许的范围，就是系统集成化技术的主要内容。

四、当前研究热点

1.变电站综合自动化，电力调度自动化和配网自动化等。

2.网络化技术（多介质、多协议），应特别重视网络软件的开发，打破“重硬件，轻软件”的传统观念，统一标准，细化分工。

3.智能控制技术

如供电系统经济运行控制、供电设备的断路器的智能控制、永磁操作机构（目前可控性最强的操作机构）、接触器的智能操作和节能控制；用电设备的电机的智能控制等。

4.自动化系统的集成方法

新型的智能化电器元件采用微处理器及可编程器件后，大量功能“以软代硬”实现，并具有“现场”设计的能力。充分增加智能化电器元件的适应性。

5.智能化元件的在线编程技术和专用电路的设计

应大力开发具有自主知识产权的芯片和模块，采用专用芯片（集成电路）可降低产品成本、减少体积、提高产品质量；还可以提高处理速度，软件可固化在专用芯片内，使其标准化、模块化，便于实施通信协议等。

6.嵌入式系统软件设计技术兼ots的应用，嵌入式计算机是以嵌入式系统的形式隐藏在各种装置、产品和系统中，其目的就是要把一切变得更简单、更方便、更普遍和更适用。因此，设计时应采用高级语言和采用实时多任务操作系统，提高软件设计的工业化程度。

7.emc技术。提高智能化系统电器元件的电磁兼容性，emc现在显得愈来愈重要，要求达到标准，以便提高产品对各种复杂电磁环境的适应性。

五、结束语

综上所述，智能电器具有更强大的功能，而智能电器的发展趋势是依靠微处理器的运算能力，较好地实现智能电器功能，只要在参数检测和信号处理单元进行相应的参数设置，一个智能电器就可实现传统意义上的几个电器产品的功能。

多功能化是智能化产品的特点，通信化也是智能化电器的一个重要发展方向。总之，社会在不断进步，人类在不断追求，市场在不断变化，高科技应用含量决定着产品发展的新趋势和前景。

参考文献

[1] 王建华，宋政湘，耿英三.电器智能化若干关键新技术的进展[j].电气时代，2005，7，20-23.

[2] 张杭.电器智能化系统的国内外现状与发展趋势[j].机电信息，2003，20，23-25.