智能电器现状、前景

智能电器现状及发展趋势

智能电器是采用微机控制技术、现代传感器技术、模拟量数字处理技术及计算机数字通信技术，具有自动检测和识别故障类型及操作命令类型的功能，能够根据故障和操作命令类别来控制电器元件操作机构动作的电器元件。

一．智能电器的基本特点

1．现场参量处理数字化

这是智能电器区别其他采用集成电路实现控制功能的电器设备的最重要标志。由于采用危机处理和控制技术，电器设备运行现场的各种被测参量全部采用数字处理，不仅大大提高了测量和保护精度，减小产品保护特性的分散性，而且可以通过软件改变处理算法，不需要修改硬件结构设计，就可以实现不同的保护功能。

2．电器设备的多功能化

采用微处理器或单片微机对电器设备运行现场的各种参量进行采样和处理，自能电器可以集成用户需要的各种功能。

3．电气设备的网络化

只能电器监控单元以微处理器为核心，实际上就是独立的计算机控制设备，可以把他们当做计算机通讯网络中的通讯节点，采用数字通讯技术，组成电器智能通信网络，完成信息的传输，实现网络化的管理、设备资源的共享。

4．真正实现分布式管理和控制

现场设备具有完善的、独立额处理事故和完成不同操作的能力，可以组建成完全不同于集中控制或集散控制系统的分布式控制系统。

5．可以组成真正的全开放式系统

采用计算通信网络中的分层模型建立起来的电器智能化通信网络，可以把不同生产厂商、不同类型但具有相同通讯协议的自能电器互联，实现资源共享。

二．智能电器的发展

1．传统电器

20世纪60年代是电器发展的传统时期，产品以电磁类保护电器为主。

我国在仿制的基础上设计开发的第一代统一设计的产品以CJ10、DW10、DZ10、JR16B等为代表，这些产品尺寸大、耗材多、性能指标不理想、品种规格也不齐全。那时的电器产品只是简单的电磁装置，毫无智能化概念。

2．智能电器

从20世纪70年代开始，随着微电子技术的进一步发展，出现了电子电器及装置。由于包括晶闸管在内的电力电子器件具有体积小、重量轻、功耗小、效率高和响应快等特点，由它构成的变流装置具有可靠性高、寿命长、容易维护等优点。它的“以弱控强”的特点，能在强电与弱电间起到桥梁、纽带作用，实现了应用微电子技术控制电力系统和电器设备的梦想，拓展了微电子技术在电器控制方面的应用空间，使微电子技术在电器智能化控制方面的应用日趋广阔。到了20世纪80年代，随着微处理器的广泛应用，使电器及其装置具备了自诊断和记忆功能，自动化程度及可靠性有了较大提高。智能化电器对微处理器的基本要求是硬件通用化，应用灵活化，具有记忆、计算、查表能力，指令系统适合实时控制，执行速度快等。目前，微处理器已形成多系列、多品种的局面,我国所使用的微处理器有MCS251、P IC、MSP430、DSP等几十种系列，为智能化电器的发展提供了有利条件。接口技术指微处理器与外围设备之间联系的技术，包括硬、软件技术。接口电路多种多样，常用的有微处理器通用接口，键盘、显示器接口，打印机接口和A/D、D/A接口等。软件技术是智能元件的灵魂，微处理器与数字电路的本质区别就在于它具有软件系统，很多硬件电路能实现的，软件也能做到，因此在硬件电路设计时，可以考虑用软件来部分或全部实现。在硬件不变的情况下，应用微处理器开发的智能化电器系统具备较大的适用性和升级能力。因此，微处理器的应用为智能电器的发展奠定了基础。

我国第一代智能电器诞生于20世纪90年代。西安交通大学电器教研室在1987年采用MCS-48单片机开发出了国内第一台同类型保护装置。随着单片机功能日益完善、传感器技术、计算机网络和数字通信技术的高速发展，在短短20多年内，智能电器已经从简单的采用微机控制取代传统机电控制功能的单一封闭式装置，发展到具有比较完整的理论体系和多学科交叉的电器智能化系统，成为电器工程领域中电力开关设备、电力系统继电保护、工业供配电系统级工业控制网技术新的发展方向。从本世纪初开始全面进行可通信低压电器的研制。相关标准制订包括总线通讯协议、低压电器通信规约、通信适配器等系统配套产品标准、可通信低压电器标准。

第三代低压电器全面实现可通信产品包括：可通信万能式断路器、可通信塑壳断路器等，这些产品均能与多种现场总线连接。其系统的主要特点是具有开放性、允许多主站、多总线配置；支持多厂商设备、方便用户选择；全汉化、专

用工程组态软件，组态方便、快捷、正确；适合国内大部分开关柜；第三方设备接入方便；系统配套件、附件齐全等。我国第三代低压电器已基本实现智能化、可通信、网络化。我国可通信、网络化电器发展基本跟上世界发展潮流。可通信、网络化电器的应用刚刚起步，智能电器功能尚未全面发挥，系统配套性尚有差距。部分关键技术、产品核心技术，总线协议等与国外有较大差距。

低压电器功能的进一步完善与扩展———综合智能化。低压电器使用与维护带来全新的概念，给成套设备带来革命性变化，设计、选用程序发生了根本性变化。

三、智能电器概念的新发展

智能电器从传统电器发展而来，随着微电子技术、微处理器技术的发展，智能电器的发展也进入了一个崭新的阶段，同时智能电器概念也得到了全新的发展。

进入20世纪90年代，因电网自动化要求，电气操作人员希望能采用远程控制方式了解和控制电网的电气状态和参数，便于集成管理，同时实现终端控制以及工厂办公自动化的发展，于是迫切需要智能型可通信电器的不断发展和完善。随着微机通信技术的发展，出现了兼有监测、保护、控制和通信功能的智能化开关电器及装置，能与中央控制计算机进行双向通信，组成监控、保护与信息传递的网络系统。这时的智能电器概念可定义为具有自动监测自身故障、自动测量、自动控制、自动调节与远方控制中心通信功能的电器设备。

此时的智能化电器及装置应包括信号检测的随机性、灵敏性和精确性；信号的处理、逻辑思维及准确的判断性；有效、灵敏的执行功能及指令、信息的可通信性。随着信息、网络技术的发展，智能电器的概念也将赋予新的内涵，进入可通信、网络化的新时代。智能电器的可通信技术主要有普通串口通信技术、现场总线技术和以太网技术。

1．微机普通串口通信技术发展充实了智能电器的概念

微机串口通信可以分为同步和异步通信两种。同步通信是按照软件识别同步字符来实现数据的发送和接收的；异步通信则是一种利用字符的再同步技术的通信方式。在串行通信中，数据是在两个站之间传送的。按照数据传送方向，串行通信可分为半双工（Half Dup lex）和全双工（Full Dup lex）两种制式，普通串口通信是目前应用最为广泛的方式之一。优点是使用简单、廉价、灵活性好，在许多通信费用不大的场合得到了广泛的应用。但信息的传送速度较慢，且底层缺乏可靠性保证和组网机制。串口通信在智能电器中的广泛应用更加充实了智能电器的概念。