电气智能化第1章

1、.：.；电器智能化原理及运用宋政湘西安交通大学电器教研室第1章绪论1.11.21.31.41.5电器智能化概述电器智能化技术的运用电器智能化技术的开展本课程学习内容本章小结第1章绪论1.1 电器智能化概述电器：用于完成电路监测，并根据不同的运转形状与要求，实现电路接通或分断操作的设备，主要用于电力传输与分配、电力系统继电维护、工业及民用用电设备供电与维护等场所。常见的电器有电压、电流互感器和断路器、接触器、各类继电器等开关电器及其成套设备。第1章绪论电厂POWER PLANTS建筑UTILITY BUILDING轻工业LIGHT INDUSTRYTRANSFORMER STATIONS 箱变S

2、UB STATIONS分变电站MAIN STATIONS主变电站工业 INDUSTRY住宅RESIDENTIALAPPLICATIONS第1章绪论第1章绪论1. 上出线座2. 真空灭弧室3. 下出线座4. 滚动触头5. 碟形弹簧6. 操作绝缘杆7. 分闸弹簧8. 拐臂9. 外壳及机构第1章绪论第1章绪论第1章绪论第1章绪论第1章绪论第1章绪论1.1.1 电器智能化与智能电器智能电器：智能电器是指能自动顺应电网、环境及控制要求的变化，一直处于最正确运转工况的电器，智能化了的开关电器元件或成套开关设备。电器智能化：电器智能化是以智能电器这种有形产品为根底建立的相关学科知识及运用技术的系统集成。第1

3、章绪论1.1.2 智能电器的根本特点1.现场参量处置数字化2.电器设备的多功能化3.电器设备的网络化4.真正实现分布式管理与控制5.可以组成真正全开放式系统第1章绪论1.1.3 智能电器的普通组成构造智能电器分为元件和成套设备两类，都包括一次开关和监控器。智能电器根本构造包含由输入、中央处置与控制、输出、通讯和人机交互5大模块组成。第1章智能电器的基本结构绪论第1章绪论第1章绪论第1章绪论第1章绪论1.1.3 智能电器普通组成构造1.智能电器元件物理构造及根本功能从物理构造上看，智能电器元件的监控器总是与一次开关集成为一个整体。智能电器元件不仅能根据监控器发出的指令实现一次开关的简单合、分闸操

4、作，重要的是能根据操作命令发出时一次开关的运转形状，控制其操动机构的运动速度，实现对开关元件的智能操作。第1章绪论1.1.3 智能电器普通组成构造2.智能化成套电器设备与智能电器元件的物理构造不同，智能化成套电器设备中的监控器普通安顿在设备面板上，空间位置上与一次开关相对独立，在输入、输出端口的设置和处置器完成的功能方面也有较大的区别。智能电器成套设备除完成二次电路全部的丈量、保护和控制功能外，还需求将大量的设备现场记录传至后台管理系统上位机，接纳上位机传来的各种操作命令和网络重组命令。第1章绪论第1章绪论第1章绪论第1章绪论第1章绪论第1章绪论1.1.4 电器智能化网络的构造和特点电器智能化

5、网络：采用现场总线和数字通讯网络技术，由系统后台管理设备和现场智能电器组成的网络称为电器智能化网络。第1章绪论1.1.4 电器智能化网络的构造和特点1构造电器智能化网络典型构造如图，可以看出，网络基本可分为：1现场设备网络层2局域网络层电站综合自动化系统系统构成：软件INT-SCADA+硬件智能化开关柜公用 + MODEMINT-SCADA信息打印监视和控制RS485/232等接口转换器备用双绞线或光纤35kV智能化开关柜12kV智能化开关柜400V智能化开关柜400V智能化动力箱智能化箱式变电站第1章绪论1.1.4 电器智能化网络的构造和特点2. 主要特点(1)现场设备具有独立的监控、丈量、

6、维护、操作功能，并且具有通讯才干(2)网络应允许不同制造商、不同类型的产品互连甚至互访(3)能包容采用不同传输介质、不同通讯协议的网段或局域网(4)必需保证各类实时数据在网络中传输的实时性、准确性(5)智能化网络的上位管理设备能实现对网络中各现场设备运行形状的实时监控和管理(6)网络运转必需稳定、可靠，以保证现场设备平安运转第1章绪论1.2 电器智能化技术的运用电器智能化是实现电力系统自动化、各类低压配电系统智能化的根底，也是提高电力用户用电质量和用电平安性、可靠性的主要方法。在现代工业设备运转的监控、维护及分布式管理方面，电器智能化也有着宽广的运用前景。第1章绪论1.2.1 电器智能化在电力

7、系统自动化中的运用电力系统自动化是保证电力发、输、配、供、用各环节平安性和可靠性，提高电网运转效率、降低运转本钱，保证供电质量的根本措施。电器智能化技术原那么上可以运用在电力系统发、输、配、供、用各个环节。但由于运用现场环境等缘由，当前主要用于发电厂和各类分布式变电站自动化、低压配电网自动化及其电能质量管理。第1章绪论1.2.1 电器智能化在电力系统自动化中的运用电器智能化在电力系统自动化中的运用主要有以下3方面：1.分布式变电站自动化中的电器智能化技术2.电器智能化在低压配电网自动化中的运用3.电力设备在线监测第1章绪论1.2.1 电器智能化在电力系统自动化中的运用分布式变电站自动化中的电器

8、智能化技术运用举例：典型的变电站综合自动化网络构造第1章绪论1.2.2 电器智能化在工业自动化中的运用早期：自动化工业设备中电气自动控制系统体积庞大、线路复杂，任务噪声大，可靠性低，控制精度差，维护非常困难。目前：随着微机控制技术、电力电子技术和现场总线技术运用的开展，现代工业设备的自动控制系统与工业自动化技术曾经发生了根本的变化。在工业控制局域网的现场监控设备中，不仅有消费设备的微机控制器，还包含了控制设备电源接通/分断操作的低压智能电器监控器。第1章绪论1.2.2 电器智能化在工业自动化中的运用电器智能化在工业自动化中的典型运用电动机控制中心MCC，其数字通讯网络根本构造如下：第1章绪论1

9、.2.3 电器智能化在楼宇智能化管理中的运用楼宇用电管理普通包括供电质量监控、用电费用统计和用电平安保证等方面。利用电器智能化技术构建楼宇智能化低压配电网，电网中的线路开关和用电负载开关全部采用低压智能断路器，可实现对供电电源、配电电网的线路与开关设备、用电负载等对象的分布式监控与管理。第1章绪论1.3 电器智能化技术的开展电器智能化技术几乎是与传感器技术、微电子技术、单片微机控制技术和数字通讯网络技术同步开展的。早期的智能化电器，以二十世纪80年代中期法国MG公司、美国西屋公司和日本寺崎公司先后推出带微处置器的低压智能化断路器为代表。90年代初期，随着计算机信息网络系统的开展，一些国外公司把

10、智能化开关电器、监控、维护模块与控制计算机和PLC结合成智能化中压和低压配电控制系统。如西屋公司的MPACC系统，通用电气公司的POWER LEADER系统，GECALSTHOM公司的SIMOCODE系统。第1章绪论近年来，智能化技术也进入到断路器和开关设备二次监测和缺点的诊断上，例如GEC-ALSTHOM T&D公司在中压开关设备上，分别用红外线、光电、压力和温度传感器来采集信息。日本东芝公司开发了一种采用压力波传感器的GIS内部缺点诊断系统。国内，西安交通大学最早关注智能化电器的研讨，并开展研讨任务，于1987年开发出了国内第一台智能化电器产品。第1章 绪论当前主要研讨内容目前，国内外对电

11、器智能化实际及运用的研讨依然是开关电器领域的热点之一，重点需求研讨的内容： 1. 电器的机构与智能操作； 2. 电器的形状监测与寿命预测； 3. 智能化电器新功能拓展。第1章 绪论当前主要研讨内容1. 电器的机构与智能操作1根据电器电弧研讨最新成果2经过新型操作机构3经过对开关电器元件运转形状的在线监测，根据不同的运转形状，输出出不同的操作控制命令，使开关电器的操作机构能按最正确的分、合闸特性进展操作，即实现所谓智能操作，提高元件的任务性能和寿命。第1章 绪论当前主要研讨内容2. 电器的形状监测与寿命预测各类电量和非电量传感器智能化、小型化、数字化是在线监测技术的根底，为电力设备形状检修的打下

12、根底。1机械特性2绝缘特性3载流体发热4其它检测内容第1章 绪论当前主要研讨内容研讨的技术道路各类性能劣化规律的实验、仿真研讨特征物理量确实定特征物理量信息的提取信息处置技术信息的传输技术专家系统的建立第1章 绪论当前主要研讨内容开发的温度传感器非接触式基于红外辐射的温度传感器第1章 绪论当前主要研讨内容安装在进线环氧树脂套管上的走漏电流传感器第1章 绪论当前主要研讨内容3. 智能化电器新功能拓展电能质量监测：由于电能质量问题会给电力系统和用电设备带来严重的危害和影响，必需对电网的电能质量进展有效的监测。电能质量监测是评价电能质量程度和发现电能质量问题的主要手段，也是改善电能质量的前提。电能质

13、量监控是保证低压电网和用电设备平安和可靠性的重要措施，也是当前智能化电器一项新的功能和开展方向。第1章 绪论当前主要研讨内容关于电能质量监测，当前的研讨热点主要集中在以下一些方面：1电能质量问题的发活力理2电能质量的检测机理3电能质量检测设备的设计方法第1章 绪论当前主要研讨内容RS232TMS320LF2407CANDSP最 小 系 统模拟量输入ADCWD通讯接口SPI SCI CAN电源3.3V开关量输入开关量输出I/OSARAMDARAMFLASH&ROMDSPCoreExternalInterface外围接口晶振RAM双 口 RAM(4K x 8)RTCSerialEEPROM24C1

14、6MCU(AT89C55WD)液晶显示键盘(320 x240)(3x3)人机交互实时时钟SCIRS422PLL第1章 绪论当前主要研讨内容第1章 绪论关键共性技术电器智能化实际中关键共性技术主要有：1.网络化技术2.提高嵌入式系统软件设计程度3.EMC技术4.传感器技术5.基于公用芯片的电器智能化硬件平台技术6.可靠性技术研讨第1章 绪论关键共性技术1. 网络化技术网络化技术在智能化电器产品中至关重要，网络是构成各类电力自动化系统的根本环节和纽带，是“智能化功能延伸和信息交融的根底。当前智能化电器所构成的数据通讯网络程度还较低；网络功能多限于数据传输，由网络所能表达出的特有“智能化功能还很少。

15、2. 提高嵌入式系统软件设计程度采用模块化设计和面向用户的设计方法的嵌入式系统，处理软件系统中的通用性问题。3. EMC技术智能电器任务在高电压、大电流的现场环境中，因此对它的EMC 设计是保证其可靠任务的关键问题之一。第1章 绪论关键共性技术EM 源ElectronicsGroundingCell PhoneAperturesPowerLineConnectorLightningAntenna干扰途径Conducted(Electric Current)Inductively Coupled(Magnetic Field)Capacitively Coupled(Electric Field

16、)Radiated(Electromagnetic Field)EM 接受者ElectronicsTransistorCell PhoneAperturesDiodeAntennaGroundingPeople第1章 绪论关键共性技术以往的EMC问题研讨多是一些阅历的积累，没有从理论上找到一个描画问题和处理问题的方法，近年来曾经开场探求利用仿真模型等建立虚拟的电磁环境模型，以便为EMC问题的处理提供实际根据。第1章 绪论关键共性技术4. 传感器技术各类电量和非电量传感器智能化、小型化、数字化是电器智能化的根底。目前正在研制各类新型电量传感器光纤电量传感器，新型电压、电流传感器和机械特性传感器如

17、位置、速度、压力、温度、油色谱等。5.基于公用芯片的电器智能化硬件平台技术目前的电器智能化测控器硬件根本上是以微处置器MCU或DSP为中心，这种构造存在以下一些缺陷和缺乏：1效率低；2晋级困难；3开发周期长。第1章 绪论关键共性技术90年代迅速兴起的可编程ASIC技术可以从根本上解决微处置器所面临的问题。利用ASIC器件，既保证了灵活性和并行处置的快速性，又降低产品本钱。采用公用芯片集成电路可提高产品可靠性、减少体积，还可以以硬代软，提高处置速度；软件可固化于公用芯片内部，使其规范化、模块化。第1章 绪论关键共性技术首先提出了电器智能化安装的通用功能模型、确定了相应公用芯片的构造、根据功能划分确定了各IP模块的功能以及模块的接口关系。设计数据采集、数据处置、控制算法、通讯、实时义务调度等IP核，完成了系统级电器智能化技术公用芯片设计。第1章 绪论关键共性技术第1章 绪论关键共性技术第1章 绪论关键共性技术6. 可靠性技术研讨由于智能化电器的丈量和维护的对象要求具有较高的可靠性，这就要求智能化电器本身具有高可靠性，所以智能化电器的可靠性技术研讨是一个比较重要的问题，目前的研讨内容主要集中在以下几个方面：1自检、自校、自诊断技术