試論低壓電器設(shè)備計算機控制技術(shù)研究

張　鈺

（鎮(zhèn)江市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，江蘇鎮(zhèn)江，212013）

試論低壓電器設(shè)備計算機控制技術(shù)研究

張鈺

（鎮(zhèn)江市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，江蘇鎮(zhèn)江，212013）

近些年來，隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，低壓電器市場日趨繁榮，尤其是低壓電器設(shè)備中計算機控制技術(shù)的應(yīng)用，極大地增強了低壓電器的性能，也更好地滿足了用戶需求。為了更好地適應(yīng)市場發(fā)展需求，應(yīng)充分認識到低壓電器控制技術(shù)的關(guān)鍵性，本文就低壓電器中的計算機控制技術(shù)進行探析，以供參考。

低壓電器；計算機控制技術(shù)；智能；環(huán)保

自我國加入WTO之后，低壓電器市場所面臨的挑戰(zhàn)越來越大，為促進低壓電器新技術(shù)的發(fā)展，更好地適應(yīng)新形勢的要求，本文重點結(jié)合計算機控制技術(shù)在低壓電器設(shè)備領(lǐng)域的應(yīng)用進行了探討，以優(yōu)化低壓電器設(shè)備的綜合性能。

1　智能控制技術(shù)與智能電器

智能控制技術(shù)是建立在計算機控制技術(shù)、微電子技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。在智能電器設(shè)備的發(fā)展早期，對于該定義的認識并不確切，很多人認為“計算機控制+開關(guān)電器”即智能電器設(shè)備。就多數(shù)智能化電器元件及設(shè)備結(jié)構(gòu)而言，其確實包含這兩大部分。將此類產(chǎn)品統(tǒng)稱為智能電器設(shè)備，主要是由于計算機控制、現(xiàn)場各種參量的自動化處理的應(yīng)用，因此，賦予了此類產(chǎn)品故障自動識別的功能，不僅如此，可以結(jié)合現(xiàn)場情況對開關(guān)電器操作機構(gòu)加以科學控制，實現(xiàn)開關(guān)性能的提升。

雖然，當前對于智能電器設(shè)備的定義缺乏一個科學、統(tǒng)一的界定，但就其基本特征而言，智能電器設(shè)備元件、智能開關(guān)設(shè)備等可定義如下：智能電器，是借助于計算機控制技術(shù)、模擬數(shù)字技術(shù)、傳感技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)等，提供自動化監(jiān)測、環(huán)境識別、故障監(jiān)測等功能，可結(jié)合故障、操作命令進行電器元件操作與動作控制的電器。該定義明確了智能電器的最基本特點。而智能開關(guān)設(shè)備，指的是由一次開關(guān)元件、智能監(jiān)控系統(tǒng)所構(gòu)成的設(shè)備，其中，智能監(jiān)控系統(tǒng)能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)開關(guān)設(shè)備二次系統(tǒng)，提供相應(yīng)的保障、控制、測量等一系列功能，同時對設(shè)備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)現(xiàn)場顯示等加以記錄，借助于數(shù)字通信網(wǎng)向控制中心進行各種數(shù)據(jù)的傳播，并實現(xiàn)對遠程控制中心的操作、管理。當然，一次開關(guān)電器若為智能電器，還可由控制中心直接實現(xiàn)遠程智能化控制。

電器設(shè)備必須具備短路保護、過載保護、隔離、控制以及緊急狀態(tài)下急停等功能，才能被應(yīng)用到電動機控制系統(tǒng)和低壓配電系統(tǒng)，而上述功能主要依靠分立元器件來表達。不同產(chǎn)品間制造工藝、水平和選用等的差異，造成系統(tǒng)的工作可靠性低、經(jīng)濟指標低、保護性能的配合不理想。在低壓電器系統(tǒng)中引入智能控制技術(shù)，能有效提升產(chǎn)品的工作可靠性，調(diào)控保護和控制環(huán)節(jié)的配合，優(yōu)化資源配置和系統(tǒng)性能，促使新型集成化電器產(chǎn)品——CPS的形成。

CPS提供諸如啟動器、接觸器、隔離器等的功能，包括遠程自動化控制、現(xiàn)場控制兩大模式。最早的高分斷能力接觸器為法國MG公司所開發(fā)的，是通過在轉(zhuǎn)動接觸器上進行電磁式瞬時脫扣器、熱雙金屬片延時過載脫扣器等設(shè)置，形成“stangard”系列的接觸器，額定電壓380V，額定電流40A-50A。隨后，日本戶土公司開發(fā)了一種“組合型”UNK交流接觸器，通過塑殼斷路器、接觸器的有機組合，提高了其分斷能力。其額定電壓440V，額定電流25A-125A，操作頻率每小時達到了1200次，壽命高達500萬。此兩種產(chǎn)品被視為CPS的雛形。隨后，法國TE公司開發(fā)了“Integral32”系列接觸器、斷路器產(chǎn)品，極大地促進了CPS的的應(yīng)用，并促使低壓配電系統(tǒng)、電動機控制中心開始朝著計算機控制、保護方向發(fā)展。自動化斷路器、保護器、接觸器成為了低壓開關(guān)柜、電動機控制中心實現(xiàn)自動化控制的重要元件。對于自動斷路器而言，是將計算機智能監(jiān)控器與斷路器相集成，實現(xiàn)脫扣器自動化功能，并極大地提升了斷路器保護功能，便于實現(xiàn)電流三段的斷相保護、反相保護、不平衡保護、逆功率保護、接地保護等多重保護于一體，達到了多種保護動作功能，還可對電壓、電流、功率、頻率等參數(shù)進行顯示，確保了系統(tǒng)保護的可靠性、準確性。

當前，供電系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛的軟起動器、不間斷電源、變頻器、電子調(diào)速設(shè)備等，均導(dǎo)致配電系統(tǒng)等產(chǎn)生很多高次諧波，對于模擬電子脫扣器而言，僅僅能夠?qū)收想娏鞣逯导右灾甘荆菀讓?dǎo)致斷路器在受到高次諧波干擾時出現(xiàn)一系列的誤動作。因此，可以應(yīng)用微處理器智能斷路器，其不僅能夠保障負載電流的有效性，還能夠防止受到高次諧波的干擾，可以對電機過載、斷相、反相、接地、欠壓等一系列故障加以保護，并對故障類型加以提示，能夠?qū)Σ煌ぷ?、起動情況下的電機故障進行保護，因而動作更可靠、更安全。智能控制技術(shù)的應(yīng)用催生了多種具有保護、控制、通訊功能的智能電器的產(chǎn)生，也實現(xiàn)了低壓配電系統(tǒng)、電機負載的科學、可靠管理，優(yōu)化了系統(tǒng)的運行情況。

2　計算機模擬技術(shù)與虛擬電器

計算機模擬技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計方案中的應(yīng)用，極大地提高了設(shè)計方案的可行性，確保設(shè)計方案能更好地滿足原始技術(shù)的需求。盡管如此，這個設(shè)計方案未必是成本最低的方案，為了進一步確定方案的經(jīng)濟成本，可以將計算機模擬技術(shù)和最優(yōu)化法結(jié)合起來。目前，市場上存在諸多計算機模擬技術(shù)軟件，例如在商品行業(yè)應(yīng)用較為廣泛的ANSYS軟件，它通過對產(chǎn)品形狀進行自動設(shè)計和調(diào)節(jié)，進而確保產(chǎn)品設(shè)計的最優(yōu)化。為了更好地進行低壓電器產(chǎn)品的圖形設(shè)計，開發(fā)了虛擬實現(xiàn)技術(shù)，極大地促進了計算機仿真技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，傳統(tǒng)三維圖形技術(shù)是借助于計算機對圖形進行設(shè)計，但虛擬實現(xiàn)技術(shù)可使操作者進入計算機虛擬空間中，開展圖形設(shè)計，虛擬實現(xiàn)技術(shù)、計算機模擬技術(shù)的有機結(jié)合，實現(xiàn)了計算機內(nèi)產(chǎn)品圖形的直接設(shè)計，設(shè)計者可以在計算機內(nèi)部實現(xiàn)產(chǎn)品優(yōu)化，確保了產(chǎn)品的質(zhì)量。

3　真空技術(shù)與環(huán)保電器

為了滿足環(huán)保要求，在保障低壓電器正常使用時，還應(yīng)最大化地減少無污染材料的應(yīng)用，而解決低壓電器環(huán)保問題的途徑即真空技術(shù)的應(yīng)用。該技術(shù)在中壓開關(guān)領(lǐng)域已有廣泛應(yīng)用，而在低壓電器設(shè)備領(lǐng)域的應(yīng)用仍處于起步階段。真空技術(shù)減少了電路斷開過程中金屬電弧的產(chǎn)生，通常將真空開關(guān)觸頭置于真空環(huán)境中，如此斷開時電弧不會對環(huán)境帶來污染，極大地拓展了其應(yīng)用范圍，在地質(zhì)勘探、航空等多個領(lǐng)域都有有效應(yīng)用。真空開關(guān)較傳統(tǒng)開關(guān)而言，價格方面較高，但由于性能優(yōu)越，污染小等優(yōu)勢，依然備受青睞。近幾年，真空接觸器的應(yīng)用也越來越多，如德國所研制的新型接觸器，具有更長得壽命，安裝空間小，使用時無飛弧產(chǎn)生。

一言以概之，為了進一步提升低壓電器產(chǎn)品的可靠性、抗干擾性，進一步優(yōu)化和完善控制方案，必須加強計算機控制技術(shù)、智能技能的應(yīng)用，促進低壓電器智能化控制，打造新一代具有自適應(yīng)功能的低壓電器產(chǎn)品，這也是未來低壓電器的重要發(fā)展方向之一。

張鈺，1984.4，男，鎮(zhèn)江市人，鎮(zhèn)江市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，元器件部部長，工程師，低壓電器產(chǎn)品檢測控制方向。

Study on the computer control technology of low voltage electrical equipment

Zhang Yu
（Zhenjiang product quality supervision and inspection center，Jiangsu Zhenjiang，212013）

In recent years，with the rapid development of the national economy， low-voltage electrical appliances market booming，especially application of the computer control technology of low voltage electrical equipment，greatly enhance the performance of low-voltage electrical appliances，also better meet the needs of users.In order to better adapt to the market development needs， should fully understand the low voltage electrical control technology of the key， in this paper， the low voltage electrical equipment in the computer control technology for reference.

low voltage electrical equipment；computer control technology；intelligence；environmental protection

［1］劉常生，何瑞華.我國低壓電器行業(yè)面臨的形式與發(fā)展思考［J］.上海電器設(shè)備檢測所低壓電器監(jiān)測站信息簡報，2012，23 （05） ： 103 - 106.

［2］徐偉，謝啟，徐惠鋼.基于ModbusRTU協(xié)議的智能型低壓電器通信功能檢測的實現(xiàn)［J］.機床與液壓，2011，39 （15）： 274 - 277.