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1、電器智能化技術(shù)研究綜述一、引言隨著需求的發(fā)展與技術(shù)的h益成熟,電器智能化在多個領(lǐng)域得到廣泛 的應(yīng)用。它是計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、通信 技術(shù)(網(wǎng)格技術(shù))、電力電子技術(shù)等新技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。是電器領(lǐng)域21世 紀(jì)的發(fā)展重點(diǎn)?!爸悄芑娖鳌笔侵改茏詣舆m應(yīng)電網(wǎng)、環(huán)境及控制要求的 變化,始終處于最佳運(yùn)行工況的電器。(由于電力系統(tǒng)及電力設(shè)備運(yùn)行過 程的復(fù)雜性、難以有精確的數(shù)學(xué)描述,應(yīng)采用計(jì)算機(jī)技術(shù),通過感知、學(xué) 習(xí)、記憶和大范圍的自適應(yīng)等手段,及時適應(yīng)環(huán)境和任務(wù)的變化,以有效 的處理和控制,使電器設(shè)備和電力系統(tǒng)達(dá)莫最佳的性能指標(biāo))。它在多參 數(shù)不確怎的條件下,釆用模糊理論、專家系統(tǒng)達(dá)到

2、最佳工作要求。智能化技術(shù)在其應(yīng)用中主耍體現(xiàn)在計(jì)算機(jī)技術(shù),精密傳感技術(shù),gps 定位技術(shù)的綜合應(yīng)用。隨著產(chǎn)品市場競爭的h趨激烈,產(chǎn)品智能化優(yōu)勢在 實(shí)際操作和應(yīng)用中得到非常好的運(yùn)用,提高了設(shè)備的可靠性,降低了維護(hù) 成本;故障診斷實(shí)現(xiàn)了智能化等。二、智能化電器的特點(diǎn)智能化電器是多種相關(guān)新技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,它既是個體,乂是集成 系統(tǒng),具有常規(guī)電器難以實(shí)現(xiàn)的有信息化產(chǎn)品的典型特征:1 功能的集成化、數(shù)字化 傳統(tǒng)電器的二次電路元件多采用電磁式機(jī)械機(jī)構(gòu),它所具有的功能十 分有限,已無法適應(yīng)現(xiàn)代電網(wǎng)發(fā)展的需要。其性能差,特性不一致(分散 性大),體積大,成本高,功能單一難以構(gòu)成大規(guī)模的自動化系統(tǒng)。智能 化電器

3、可以很方便地實(shí)現(xiàn)以往機(jī)電式和集成電路式的電器產(chǎn)甜所具備的 功能,并可將計(jì)量、保護(hù)、控制、通信/記錄等多種功能集于一體。2控制、保護(hù)的智能化智能化電器可根據(jù)電網(wǎng)和被控對象的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行智能化控制。智能 化電器組成通信控制網(wǎng)絡(luò)后,控制、保護(hù)可實(shí)現(xiàn)的智能化程度將極大地提 高,如環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)中保護(hù)的動態(tài)配合。智能化電器具有對自身工作狀態(tài) 的監(jiān)測、自診斷、控制和保護(hù)的功能。3系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化和分散化(分布)采用一種或多種工業(yè)級總線形式,與工廠的dcs和erp進(jìn)行融合,成 為一個獨(dú)立的、徹底分散的控制節(jié)點(diǎn)。4產(chǎn)詁形式和結(jié)構(gòu)的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化通過“以軟代碩”的方法和模塊靈活的組合方式可大大提高智能化電 器的適應(yīng)性

4、,使生產(chǎn)形式標(biāo)準(zhǔn)化,同時減少了備件。5 體積的小型化由于功能集成和采用大規(guī)模集成電路,智能化電器的體積通常不到傳 統(tǒng)產(chǎn)品的1/2 o6. 設(shè)計(jì)簡化一只具有計(jì)量、控制、保護(hù)、通信等全部功能的智能化單元,其設(shè)計(jì) 和連線工作都很少。用戶僅需將電壓、電流信號,斷路器位置信號和出口控制信號與用少量的電纜與智能電器接通,即完成布線工作。而各項(xiàng)功能均可通過軟件實(shí)現(xiàn)。7. 可靠性增強(qiáng)增加智能化電器的可靠性主要可通過以下三種途徑達(dá)到:功能一體 化,系統(tǒng)簡化,可減少故障點(diǎn);自診斷功能的實(shí)現(xiàn);監(jiān)測信息的增加,利 用多種傳感器和控制器,對電、磁、熱、機(jī)械等多種物理量實(shí)行在線檢測 和優(yōu)化控制,診斷其工況,預(yù)測其運(yùn)動規(guī)律

5、。8維護(hù)方便、靈活因?yàn)榫邇佑?jì)量、控制、保護(hù)、通信等全部功能的智能化單元,接線少, 所以維護(hù)和校驗(yàn)工作就人為簡化。三、電器智能化的關(guān)鍵技術(shù)1. 嵌入式internet技術(shù)智能電器網(wǎng)絡(luò)化的關(guān)鍵技術(shù)就是在單片機(jī)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)嵌入式 internet技術(shù)。單片機(jī)嵌入式技術(shù)以及單片機(jī)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化有多種網(wǎng)絡(luò)化實(shí) 現(xiàn)的方案。2. 專用集成電路智能化電器會涉及到一些特殊和復(fù)雜的功能,這些功能如果完全由計(jì) 算機(jī)來完成,無疑會加重cpu的負(fù)擔(dān),其效果也未必理想。事實(shí)上在電器 智能化出現(xiàn)以前,已經(jīng)開發(fā)出了許多行之有效的專用集成電路。采用專用 集成電路不僅能夠減輕cpu的工作負(fù)荷,萬一發(fā)生故障時也可保證可靠的 動作,在一定

6、程度上還能夠提高系統(tǒng)的可靠性。專用集成電路分為兩類: 一類是實(shí)現(xiàn)某種專用功能的電路,另外一類是運(yùn)算電路,主要是用于電流 保護(hù)運(yùn)算、功率因數(shù)運(yùn)算等。3. 系統(tǒng)集成化技術(shù)電器智能化是以微處理器為核心的機(jī)電一體化產(chǎn)品。它包括供電部 分、傳感器、控制部分、調(diào)整部分、執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及電器本體。各個組成部 分之間相互聯(lián)系,乂相互影響。如何協(xié)調(diào)與處理好各個組成部分之間的關(guān) 系,使其既能滿足所有的功能要求,又不超出現(xiàn)有技術(shù)條件所允許的范圍, 就是系統(tǒng)集成化技術(shù)的主要內(nèi)容。四、當(dāng)前研究熱點(diǎn)1 變電站綜合自動化,電力調(diào)度自動化和配網(wǎng)自動化等。2網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)(多介質(zhì)、多協(xié)議),應(yīng)特別重視網(wǎng)絡(luò)軟件的開發(fā),打 破“重硬件,輕

7、軟件”的傳統(tǒng)觀念,統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),細(xì)化分工。3 智能控制技術(shù)如供電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行控制、供電設(shè)備的斷路器的智能控制、永磁操作 機(jī)構(gòu)(目前可控性最強(qiáng)的操作機(jī)構(gòu))、接觸器的智能操作和節(jié)能控制;用 電設(shè)備的電機(jī)的智能控制等。4. 自動化系統(tǒng)的集成方法新型的智能化電器元件采用微處理器及可編程器件后,大量功能“以 軟代硬”實(shí)現(xiàn),并具有“現(xiàn)場”設(shè)計(jì)的能力。充分增加智能化電器元件的 適應(yīng)性。5. 智能化元件的在線編程技術(shù)和專用電路的設(shè)計(jì)應(yīng)大力開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的芯片和模塊,采用專用芯片(集成電 路)可降低產(chǎn)品成本、減少體積、提高產(chǎn)品質(zhì)量;還可以提高處理速度, 軟件可固化在專用芯片內(nèi),使其標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化,便于實(shí)施通信

8、協(xié)議等。6. 嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)技術(shù)兼ots的應(yīng)用,嵌入式計(jì)算機(jī)是以嵌入式 系統(tǒng)的形式隱藏在各種裝置、產(chǎn)品和系統(tǒng)中,其h的就是要把一切變得更 簡單、更方便、更普遍和更適用。因此,設(shè)計(jì)時應(yīng)采用高級語言和采用實(shí) 時多任務(wù)操作系統(tǒng),提高軟件設(shè)計(jì)的工業(yè)化程度。7. emc技術(shù)。提高智能化系統(tǒng)電器元件的電磁兼容性,emc現(xiàn)在顯得 愈來愈重要,要求達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),以便提高產(chǎn)品對各種復(fù)雜電磁環(huán)境的適應(yīng)性。五、結(jié)束語綜上所述,智能電器具冇更強(qiáng)大的功能,而智能電器的發(fā)展趨勢是依 靠微處理器的運(yùn)算能力,較好地實(shí)現(xiàn)智能電器功能,只耍在參數(shù)檢測和信 號處理單元進(jìn)行相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置,一個智能電器就可實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)意義上的幾 個電器產(chǎn)品的功能。多功能化是智能化產(chǎn)品的特點(diǎn),通信化也是智能化電器的一個重要發(fā) 展方向??傊?,社會在不斷進(jìn)步,人類在不斷追求,市場

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