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第四届中国智能电工技术论坛报告文集 智能化电器及其相关技术 (西安交通大学张杭) 智能化电器是这几年讲的特别多的一个电器名词，高压、低压各电器行业都对电器 智能化问题有充分的关注和认识。由于为高压和低压之间技术上的差异，在高压电器行 业中，所要解决的电器智能化问题还存在较大的技术难度。要做智能化电器，对于电子 技术、计算机技术、通讯技术等方面也需要一定的了解，本篇着重探讨智能化电器的相 关技术。 1．智能化电器的概念 智能化电器是信息时代的电工产品，它是计算机技术、数字处理技术、控制技术、 传感器技术、通讯技术、尤其是通讯技术当中的网络化技术、及电力电子技术等新技术 结合的产物，是当前电器领域发展的一个热点。1997年开始出现了智能化电器这一提法， 在此之前有电子电器、数字电器或其他的叫法，而智能化电器一词的明确定义，哪一类 电器属于智能化电器，多年以来～直没有明确的定义。中国电工技术学会新成立了电器 智能化技术及应用委员会，借鉴控制领域智能化定义之后，提出：智能化电器是能够自 动地适应电网、环境和控制要求变化，并始终处于最佳运行工况的电器。由于电力系统 ～ 及电力设备其物理过程的复杂性、不确定性和模糊性，难以用精确的数学描述，所以采 用计算机技术，通过感知、学习、记忆和大范围的自适应等手段，及时适应环境和任务 的变化，以有效的处理和控制，使电器设备和电力系统达到其最佳的性能指标，这是智 能化电器求得的一个最终指标和最终目的。“智能化电器”包含三个层次；智能化的电 器元件、智能化成套电器和智能化供配电系统。 针对现有智能化电器产品的特点，对具备以下特点的电器我们称其为智能化电器。 1)、功能集成化、数字化。智能化电器把过去很多传统电器的功能集中在一起，而传统 电器则需多个电器元件来完成或协调完成一个功能。智能化电器同时又是数字化电器， 当中一定要有微处理器，数字化提高了产品得精确性和可靠性。 2)、控制和保护智能化。智能化体现在能够感知、学习、认知系统的变化，根据变化调 节控制自己的控制手段。现在智能化电器的很多控制方式已经发生了变革，例如：对电 第四届中国智能电工技术论坛报告文集 动机的控制和保护，传统方式采用电流型保护，而采用新型的智能化控制元件后，在运 行过程中可以不断学习电机的运行状态，调整控制和保护参数，使电机始终处于最佳运 行工况，使保护始终和电机处于最佳匹配的状态。 3)、网络化和分散化。电器的分散布置使它具有两个优点，～是传感器、控制器和执行 器分离，通俗地说就近测就近控，测量和控制均在设备旁完成，通过网络把“测”和“控” 联合在一起。二是由智能化电器构成的电力系统为“两网共存”的电力系统。两网即传 输电能的一次电网，和与它对应的并实施监测和控制的控制网。 4)、智能化电器构成的电力系统或构成的电力装备具有结构和形式上的模块化和标准化。 这在低压电器领域中表现尤为突出，现在许多低压电器功能模块像积木一样是可拼凑的， 用户可根据不同功能要求安装不同功能模块。 5)、体积的小型化。很多新型的电器元件、传感器、控制器开发后使整个电力系统向小 型化方向发展，构建电力系统和应用智能化电器也相对比较简单，而且运用智能化电器 后将提升电力系统或电器设备的运行可靠性。可靠性提高主要体现在两个方面，一是智 能化电器采用了计算机技术和网络技术，其自检、自诊断的能力增强，在设备发生故障 而电网未发生故障时，可立刻了解设备的运行状态，迅速对故障做出相应的处理。二是 智能化电器应用后，尤其是多功能智能化传感器执行器使用后，使得原来的电器设备简 单化，电器元件减少从而带来可能的故障点的减少及系统或设备的可靠性增加，使维护 更加方便灵活。另外，很多的传感器和执行器不再需要逐个调试，可以免维护。 智能化电器是一个新型的数字化的网络电器，但并不代表包含微处理器和通信接口 的电器都是智能化电器，要实现真正的电器或电力系统的智能化，还应该增加对信息的 认知和对信息得再生的过程。将大量传感器获取的信息集中在一起，总结出其物理规律 和相应的控制与保护策略，并根据已有知识实现信息再生，只有通过这两个步骤得到的 电器才能成为真正意义上的智能化电器，它既是一个个体又是一个系统，具有信息化产 品得典型特征。 2、智能化电器的发展阶段