1、低压电器智能化的新技术【摘要】本文将从以下几个方面来具体分析低压电器智能化的现状，并结合当前低压电器智能化的应用情况来论述一些新技术。再者，本文详细论述了如何实现低压电器智能化新技术，分析了具体的改造过程，以期为低压电器智能化提供参考。 【关键词】低压电器；智能化；新技术 中图分类号： TM52 文献标识码： A 一、前言 低压智能化的发展是电力行业进步的需要，由于电力事业的发展，低压开关的质量要求不断上升，这必须要求低压电器不断更新，以更好更快的实现智能化，为电力事业的发展做出贡献。 二、低压电器智能化发展现状 近年来，国内低压电器市场发展迅猛。在 2012 年原材料价格持续上涨、劳动力成本
2、不断增高等不利形势下，我国低压电器行业仍然取得了产量增长 10%，行业总产值增长 15%的可观发展。业内人士预计未来四年我国低压电器行业总产值将达 400 亿元。 开发适应终端市场的智能化低压电器产品对于国内低压电器制造企业来说，这无疑是一次巨大的机遇，同时也是一次严峻的考验。 随着我国智能电网与新能源建设工程的不断推进，以及低压电器设备使用范围的不断扩大，低压电器市场也随将进入快速增长阶段。 目前，智能电网进入建设重要时期，中国城镇化建设正快速进行，城乡配电网的智能化建设也将全面展开，智能电网及智能成套设备、智能配电、控制体系将迎来黄金发展期。 随着低压电器生产技术的不断发展，以智能化、模块
3、化、可通信为主要特征的新一代智能化低压电器将成为市场主流产品。中高端低压电器市场份额将进一步扩大。在产业结构调整、实现低碳经济发展的背景下，新一代节能、节材、高性能的低压电器产品将得到更大的发展，市场需求日趋旺盛，这也为低压电器行业的转型、升级提供了难得契机。新能源的快速发展也为低压电器产业智能化提供了发展契机，低压电器产品向光伏发电逆变器、新能源控制与保护系统、分布式能源、储能设备、直流开关电器设备等领域扩展，并能提供整体解决方案，这一领域是低压电器行业新的重要经济增长点。 三、智能低压电器五大优点 虽然到目前为止，国内外低压电器标准还没有对低压电器智能化进行定义。但被业界普遍认可的是，智能
4、低压电器必须具有四个功能基本特征：即保护功能非常齐全、测量实时电流参数、故障记录与显示、内部故障自诊断等。通常，智能化低压电器比普通电器具有以下优点。 一是普通配电电器会使配电系统产生高次谐波，而智能配电电器能够消除输入信号中的高次谐波，从而避免高次谐波造成的误操作。 二是智能过载保护电器可以保护多种起动条件的电动机，具有很高的动作可靠性，如电动机过载与断相保护、接地保护、三相不平衡保护以及反相或低电流保护等。 三是智能保护继电器具有监控、保护和通信功能。 四是智能电器可实现中央计算机集中控制，提高了配电系统自动化程度，使配电、控制系统调度和维护达到新水平。 五是智能电器采用数字化新型监控元件
5、，使配电系统和控制中心可以获取的信息量大幅度增加，且接线简单、便于安装，提高了工作的效率和质量。 四、低压电器智能化的新技术 1、配电电器 配电电器的技术创新的表现集中在对灭弧系统弧室结构的更新和突破，以及使用了塑料产气吹弧。改进的弧室结构可以在上出线、下出线和后面等三个部位喷出电弧、同时，在灭弧室内部，会设计一些不锈钢材质过滤金属罩，这些金属罩可以有效的吸纳分段中出现的能量，避免能量对装置产生消极影响，避免了其污染系统中的开关柜；使用了塑料形态的产气吹弧之后，能够让电器触头开断时在灭弧室中出现的金属相电弧变成气相电弧，这就可以大大提高电弧转移的效率。让使用过程中的安全性大大提高。配电电器技术
6、的创新还集中表现在节能措施的使用，以及供电效果的上升，使用新技术后，材料不会对环境造成影响，同时，报废之后也可以节约费用，CO2 的产出量也降低了。 2、控制电器 控制电器的新技术还表现在变化了产品的结构，降低了带电设备必须要和人体接触的概率；同时，使用了智能操作技术，具体来说，智能化的操作技术包括了： （一）变交流操控变成了直流操控。使用直流电源自带的整流电路实现电路可以轻松达到智能化效果，这就大大减少了能源的消耗。 （二）制定了最低电压，这就能够保证电器在预定的电压范围中运转，如果超出了这个范围，就会自动的断开电源，从而大大减少了电器振动时候的能源消耗，还可以让产品的使用年限变长； （三）
7、使用恒流激磁电路，使用原有的电流制造的恒流激磁来保证电器的持续运转； （四）利用直流智能操控的方式来为接触器线圈提供电能，避免由于触头振动引起触头接触面的破坏，降低了触头被磨坏的概率。 3、低压线路浪涌保护 美国国家统计局的分析结果表明，每一年中，由于电压线路中的涌浪而引起的故障会造成电网系统的巨大经济损失，平均每年的损失达到了 260 亿美元，这种情况让电气制造商开始研发各种低压避雷器和浪涌吸收器，从而提升电力系统运行的安全性。从当下的研发情况来看，质量较好的电涌保护器都是由 ABB 公司、Schneider 公司和 Phoenix Contact 公司生产的。电涌保护器可以使用在众多的电网
8、系统中，同时，为主配电系统、分配电系统、终端设备都带有符合型号的保护微型模块结构功能。 五、低压电器智能化的实现 1、通信网络传输部分：所有电器都需要与电力线连接用来供电，使用电力线联网，可以省去布线的步骤，而且安全可靠。 电力线传输技术(Power Line Communication)，是为提供端到端接入而设计的。它以家用电源插座作为入口点，通过电力载波设备，将数字信号调制并载波到电力线上。电力载波设备使用 OFDM 技术(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)正交频分多路复用技术)，可以提高电力线网络传输信号。OFDM 是一种多载波调制技术
9、。对于传输 Internet 数据流它是个理想的网络。即使在配电网受到严重干扰的情况下，OFDM 技术(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)也可以保证带宽传输效率，而且使用适当的纠错技术，确保可靠的数据传输。 网络协议可以使用 IPv6 协议，IPv6 将现有的 IPv4 地址长度扩大 4倍，由 32 位扩充到 128 位。可以支持很大数量的网络节点。IPv6 的地址总数大约有 3.4*10E38 个。平均到地球表面上来说，每平方米有6.5*10E23 个地址。每个电器使用一个地址也足够。 2、处理器和操作系统部分：智能设备需要有 CPU 和操
10、作系统支持，这样才能进行快速开发和应用。在工业控制上，一般都是使用嵌入式系统作为开发平台。嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术和微电子为基础、软硬件均可进行裁剪、适应于专用系统对各种功能、运行可靠性、运行成本、设备体积、系统功耗等都有严格要求的专用计算机系统。国际上常用的嵌入式操作系统有 Vx Works，Palm OS，Windows CE 等等，以上操作系统均属于商品化产品，价格高昂。而且由于源代码封闭，不对外公开，导致了对设备的支持性，应用软件的可移植性以及开发的便利性等一系列的问题。而 Linux 作为一种优秀的开源操作系统，近几年在嵌入式操作系统市场中异军突起，目前已经成为最有潜力
11、的嵌入式操作系统。嵌入式系统的 CPU 使用 ARM 嵌入式处理器，操作系统使用基于Linux 的工业控制系统。 ARM（Advanced RISC Machine 进阶精简指令集机器）处理器是 32位嵌入式 CPU，使用了 RISC（Reduced Instruction Set Computer 精简指令集）指令集，具有功耗低，执行效率高的特点，但性能不是很高，适合需要低功耗的嵌入式设备。ARM 处理器家族占了所有 32 位元嵌入式处理器 75%的比例，使它成为占全世界最多数的 32 位元架构。32 位的ARM 处理器可以运行 Linux 或者 Android 操作系统。运行操作系统后，A
12、RM 系统变得更加灵活，特别是对于语音/图像的处理以及与网络的通讯都可以使用操作系统的库文件，这样就可以大大减轻了程序工作量，提高系统开发效率，降低编程的出错率。Linux 是类 Unix 操作系统，作为一种开源操作系统、系统稳定、内存管理优秀等特性，在针对工业控制方面进行了代码优化后，使其能够很好的满足工业控制系统的要求。 3、数据采样和控制信号输出：为了检测设备的状态，使用压力、温度、湿度等传感器，采集传感器的输出信号并把它们转换成数字信号，然后送入计算机处理，得出所需的数据；在整个信号采集过程中采集处理芯片、算法的选择都是非常重要的，直接关系到系统的准确性。 系统还可以输出控制信号，开关
13、信号用来开启和关闭设备，模拟信号可以调节设备的运行电压或者电流。还可以使用 G.723.1 语音压缩算法（CELP）输出语音。G.723.1 为多通道全双工或半双工传输，数字信号多媒体系统中非常有用。 4、视频监控模块：使用微型摄像头，通过计算机常用的 USB 接口或者手机常用的 MIPI 接口接入主机。摄像头有红外夜视功能，红外灯发出红外线照射物体，红外线漫反射，被监控摄像头接收，形成视频图像。使用单镜头双 CCD、DSP 光控设计，自动测量环境的光线强度以控制 CCD切换和红外灯的开启，白天不偏色，夜间无视角差。视频压缩编码使用H.264 编码，H.264 是由国际电联（ITU-T）制定的
14、标准。H.264 最大的优势是具有很高的数据压缩比率，同等图象质量下的压缩效率比以前的标准（MPEG2）提高了 2 倍左右，因此，H.264 被普遍认为是最科学、可靠的行业标准。 5、控制软件和中心服务器软件：软件是整个系统的灵魂，控制软件用来监视电器的运行情况，同时通过电力线网络和中心服务器软件通信，接受中心服务器的调度信息，可以控制电器的运行和待机功率，错开波峰用电，减轻发电厂压力调整用电负荷，节约用电成本。 六、结束语 综上所述，低压电器智能化的实现需要依靠新技术，而新技术的研发也需要电力行业技术人员的努力，在今后电压电器的发展过程中，必须要明确智能化技术的发展方向，从而有针对性的进行改造。 【参考文献】 1陈德桂.低压电器智能化与智能电网J.电气制造,2010,01:36-40. 2柳杰.低压电器智能化设计的研究D.河北工业大学,2006. 3陈德桂.低压电器智能化发展的几个动态J.低压电器,2007,01:1-5. 4陈德桂.低压电器智能化的新动向J.电气制造,2007,10:36-40. 5刘红,王贤宽.低压电器智能化技术发展趋势探究J.工业设计,2011,5.
