低压电器新技术_智能电器、可通讯电器和信息电器

　　一、智能电器、可通讯电器和信息电器

　　微处理机和计算机技术引进低压电器，一方面使低压电器具有智能化的功能，另一方面使低压开关电器，包括智能化断路器和智能化电动机控制器实现和中心控制计算机双向通讯。随着计算机信息网络的发展，低压配电系统和电动机控制中心已统一形成了智能化监控、保护和信息网络系统。

　　智能化低压断路器和电动机控制器是低压开关柜和电动机控制中心实现智能化的主要电器元件。微处理器引入低压断路器，首先使断路器的保护功能大大增强。诸如摘要：它的三断保护特性中的短延时可设置成I2t特性，以便和后一级保护更好地匹配;接地保护可实现选择性，对断续的电弧接地故障可带记忆功能。

　　目前工业用电的电网络中使用大量的软起动器、电力电子调速装置和不间断电源等，这些装置都会使配电系统产生高次谐波，而模拟式电子脱扣器一般反映故障电流的峰值，因而电源的高次谐波会造成断路器的误动作。带微处理的智能化断路器反映负载电流真实的有效值(RMS值)，它的采样和保持电路能消除输入信号中的高次谐波，因而能避免高次谐波造成的误动作，它的中心处理单元能保证断路器的正确动作。

　　和传统的双金属热继电器相比，智能化过载继电器有一系列的优点。它能保护多种起动条件的电动机，具有很高的动作可靠性。它不但可保护电动机过载和断相，并可保护接地、三相不平衡、反相或低电流等。由智能化电动机保护继电器进一步开发的智能电动机控制器，兼有监控、保护和通讯的功能，它的保护功能也较智能化电动机保护继电器进一步增强。

　　由新型低压电器元件和中心控制计算机组成的网络系统和传统的低压配电系统和电动机控制中心相比有以下优点摘要：

　　①实现中心计算机集中控制，提高了低压配电系统自动化程度。低压开关设备和中心控制计算机的数据信息双向传输是指摘要：一方面智能化断路器或其它开关设备向中心控制计算机传送线路和保护对象的运行参数，保护整定值和故障信息;另一方面中心控制计算机向智能化断路器或其它开关设备发出操作指令，改变和调节保护整定值。

　　②使低压配电、控制系统的调度和维护达到新的水平。通过信息传输，中心控制计算机能存储线路和被保护设备过去的运行参数及前10次甚至前50次故障情况。这些信息加上计算机强大的综合计算能力，有助于操作者事先猜测故障的产生和作出相应的决策，使线路和设备的停机维修时间大大减少;信息传输也提高了对配电系统的电能调度能力，能保证在用电高峰阶段，对重要用户平安可靠地供电;信息传输可实现区域间连锁保护，使前后级智能化断路器的选择性保护获得合理的匹配。

　　③由于采用数字化的新型监控元件，使开关柜平面上提供信息大幅度增加。通过液晶显示板可测量并显示相和线的电流、电压、功率因数、功率等各种参数，也能显示被保护对象和线路过去的运行参数和故障情况，它还可以以图形方式显示被整定的断路器保护特性。

　　④监控元件和传统的指示和指令电器相比较，接线简单、便于安装，提高了工作的可靠性。

　　⑤可以实现数据共享，减少信息重复和信息通道

　　网络通讯的发展，日益要求用户和设备之间的开放性和兼容性，因而制定一个统一的通讯协议是急待解决的一个关键新问题。目前由智能化电器和中心计算机通过接口构成的自动化通讯网络正从集中式控制向分布式控制发展。现场总线技术的出现，不但为构造分布式计算机控制系统提供条件，并且它即插即用，扩充性好，维护方便，因而目前这种技术成为国内外关注的焦点。

　　现场总线是连接智能化现场设备和控制室之间全数字化、开放的双向的局部通信网络。现场总线种类很多，比较有影响的有摘要：CAN、Lonworks和Profibus等。它们各有特征和优势，在不同领域有不同的应用价值。但也正是现场总线技术多种多样和通讯标准的各自为政，给这种技术的发展带来不利的影响。目前国际电工委员会和现场总线基金会正致力于现场总线标准的统一，我国有些单位也在做这方面工作，我们把基于现场总线技术，具有通信功能的电器称为可通讯电器。目前现场总线技术正向上下两端延伸，其上端和企业网络的主干Ethernet、Intranet和Internet等通讯，其下端延伸到工业控制现场区域。这方面有西门子公司的AS接口和罗克威尔公司的Devicenet两种总线系统，这两种总线应用于低层区域，是一种低成本的通信连接，它把工业控制用的传感器和执行器，包括摘要：限位开关、光电传感器、电动机起动器、按钮指示灯、多功能继电器等简单的控制元件作为从设备连接到网络，和作为主设备的控制计算机或可编程逻辑控制器(PLC)进行通信，传统的继电接触控制系统的触点转换信息变成二进制数字信息通过串行接口和寻址进行通信，这使传统的低压控制元件也有了革命性的变革，例如西门子AS总线系统中应用的Logo多功能继电器实际上是一个小型的PLC，它能起延时、闩锁、记数器和脉冲继电器等功能。

　　使智能电器进一步实现信息化，是使智能电器在现场级实现Internet/Intranet功能，其技术核心是实现TCP/IP协议。把TCP/IP协议嵌入到智能电器的ROM中，使得信号的收发都以TCP/IP方式进行，进一步发展智能电器的信息化功能。利用Internet/intranet功能，不但使企业的网络授权用户，并且在任何开通了Internet的地区都可以通过浏览共享现场信息，并对现场的智能电器进行远程在线控制、编程、和组态等，这使智能化电器进入了信息电器的新时代。

　　低压电器的一个重要功能是通断能力，近年来智能电器发展的另一途径是通过微处理器的智能控制来提高电器的通断性能。一个令人关注的新动向是金钟–默勒公司开发的新一代DIL-M系列接触器，在它185A以上电流等级中采用了智能控制技术。接触器闭合时触头的磨损主要是由于触头弹跳造成的断续电弧而引起的，在AC-3工作任务下接触器要在额定电压下闭合6倍额定电流，因而它是影响触头电气寿命的主要因素。DIL-M系列智能控制接触器的电磁铁线圈由一脉冲整流电压供电，可以按照存储在微处理器中的一个和反力特性配合最佳的吸力特性曲线来调节线圈电流，在接触器吸合阶段输入宽脉冲电压，使主触头平安可靠地吸合，在保持阶段将输入窄脉冲电压，在足够保持触头闭合条件下节能。由于采用了智能控制，这种接触器在节省触头材料条件下，电气寿命可达到1.3X106次，采用了智能控制，不同规格的接触器，其电磁系统的截面等几何尺寸一致，给生产上带来了方便和节约，从而补偿了由于电子控制带来的额外支出。

　　智能化电器的发展，使电磁兼容性EMC变成越来越重要的新问题。EMC要求包括两种含义，一方面要求低压电器在使用场合工作时，不受外界电磁干扰而引起误动作，而另一方面要求电器的操作产生的电磁场不干扰四周的电子设备。目前国外对智能化电器和机电一起化产品的EMC新问题非常重视，因为电磁干扰会引起这类系统失灵而误动作，会造成巨大的经济损失。智能化电器和其保护、监护系统把敏感的数字电器元件处于强电流及高电压电磁场中，使这些设备的电磁抗干扰能力在设备设计和运行中已成为不可忽视的因素，因而在国外智能化电器和其系统在设计初始阶段即制定严格的电磁兼容控制和管理计划，该计划主要包括产品或系统EMC分析，制定EMC设计技术指标、设计计划、标准、实施计划和测试方法等，并把这一计划作为产品或系统设计的重要一环。EMC分析和设计是为了达到EMC技术要求的关键工作，包括分析电子线路的辐射程度及抗干扰能力以及系统集成的电磁兼容性能，EMC设计包括电磁屏蔽，接地，导线间距的确定，以及考虑印刷电路板布线之间的电磁耦合等，目前随着高频电磁场数值分析和计算机硬年的发展，采用现代仿真技术取代传统的测试方法和经验分析方法，已在EMC分析中起越来越大的功能。