試論低壓電器設備計算機控制技術研究

張　鈺

（鎮江市產品質量監督檢驗中心，江蘇鎮江，212013）

試論低壓電器設備計算機控制技術研究

張鈺

（鎮江市產品質量監督檢驗中心，江蘇鎮江，212013）

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

低壓電器；計算機控制技術；智能；環保

自我國加入WTO之后，低壓電器市場所面臨的挑戰越來越大，為促進低壓電器新技術的發展，更好地適應新形勢的要求，本文重點結合計算機控制技術在低壓電器設備領域的應用進行了探討，以優化低壓電器設備的綜合性能。

1　智能控制技術與智能電器

智能控制技術是建立在計算機控制技術、微電子技術、數字通信技術的基礎上發展起來的。在智能電器設備的發展早期，對于該定義的認識并不確切，很多人認為“計算機控制+開關電器”即智能電器設備。就多數智能化電器元件及設備結構而言，其確實包含這兩大部分。將此類產品統稱為智能電器設備，主要是由于計算機控制、現場各種參量的自動化處理的應用，因此，賦予了此類產品故障自動識別的功能，不僅如此，可以結合現場情況對開關電器操作機構加以科學控制，實現開關性能的提升。

雖然，當前對于智能電器設備的定義缺乏一個科學、統一的界定，但就其基本特征而言，智能電器設備元件、智能開關設備等可定義如下：智能電器，是借助于計算機控制技術、模擬數字技術、傳感技術、數字通信技術等，提供自動化監測、環境識別、故障監測等功能，可結合故障、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。而智能開關設備，指的是由一次開關元件、智能監控系統所構成的設備，其中，智能監控系統能夠代替傳統開關設備二次系統，提供相應的保障、控制、測量等一系列功能，同時對設備運行狀態數據、數據現場顯示等加以記錄，借助于數字通信網向控制中心進行各種數據的傳播，并實現對遠程控制中心的操作、管理。當然，一次開關電器若為智能電器，還可由控制中心直接實現遠程智能化控制。

電器設備必須具備短路保護、過載保護、隔離、控制以及緊急狀態下急停等功能，才能被應用到電動機控制系統和低壓配電系統，而上述功能主要依靠分立元器件來表達。不同產品間制造工藝、水平和選用等的差異，造成系統的工作可靠性低、經濟指標低、保護性能的配合不理想。在低壓電器系統中引入智能控制技術，能有效提升產品的工作可靠性，調控保護和控制環節的配合，優化資源配置和系統性能，促使新型集成化電器產品——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公司所開發的，是通過在轉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。此兩種產品被視為CPS的雛形。隨后，法國TE公司開發了“Integral32”系列接觸器、斷路器產品，極大地促進了CPS的的應用，并促使低壓配電系統、電動機控制中心開始朝著計算機控制、保護方向發展。自動化斷路器、保護器、接觸器成為了低壓開關柜、電動機控制中心實現自動化控制的重要元件。對于自動斷路器而言，是將計算機智能監控器與斷路器相集成，實現脫扣器自動化功能，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、頻率等參數進行顯示，確保了系統保護的可靠性、準確性。

當前，供電系統中應用廣泛的軟起動器、不間斷電源、變頻器、電子調速設備等，均導致配電系統等產生很多高次諧波，對于模擬電子脫扣器而言，僅僅能夠對故障電流峰值加以指示，容易導致斷路器在受到高次諧波干擾時出現一系列的誤動作。因此，可以應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，能夠對不同工作、起動情況下的電機故障進行保護，因而動作更可靠、更安全。智能控制技術的應用催生了多種具有保護、控制、通訊功能的智能電器的產生，也實現了低壓配電系統、電機負載的科學、可靠管理，優化了系統的運行情況。

2　計算機模擬技術與虛擬電器

計算機模擬技術在產品設計方案中的應用，極大地提高了設計方案的可行性，確保設計方案能更好地滿足原始技術的需求。盡管如此，這個設計方案未必是成本最低的方案，為了進一步確定方案的經濟成本，可以將計算機模擬技術和最優化法結合起來。目前，市場上存在諸多計算機模擬技術軟件，例如在商品行業應用較為廣泛的ANSYS軟件，它通過對產品形狀進行自動設計和調節，進而確保產品設計的最優化。為了更好地進行低壓電器產品的圖形設計，開發了虛擬實現技術，極大地促進了計算機仿真技術的發展和應用，傳統三維圖形技術是借助于計算機對圖形進行設計，但虛擬實現技術可使操作者進入計算機虛擬空間中，開展圖形設計，虛擬實現技術、計算機模擬技術的有機結合，實現了計算機內產品圖形的直接設計，設計者可以在計算機內部實現產品優化，確保了產品的質量。

3　真空技術與環保電器

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

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

張鈺，1984.4，男，鎮江市人，鎮江市產品質量監督檢驗中心，元器件部部長，工程師，低壓電器產品檢測控制方向。

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.我國低壓電器行業面臨的形式與發展思考［J］.上海電器設備檢測所低壓電器監測站信息簡報，2012，23 （05） ： 103 - 106.

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