试论低压电器设备计算机控制技术研究

张　钰

（镇江市产品质量监督检验中心，江苏镇江，212013）

试论低压电器设备计算机控制技术研究

张钰

（镇江市产品质量监督检验中心，江苏镇江，212013）

近些年来，随着国民经济的飞速发展，低压电器市场日趋繁荣，尤其是低压电器设备中计算机控制技术的应用，极大地增强了低压电器的性能，也更好地满足了用户需求。为了更好地适应市场发展需求，应充分认识到低压电器控制技术的关键性，本文就低压电器中的计算机控制技术进行探析，以供参考。

低压电器；计算机控制技术；智能；环保

自我国加入WTO之后，低压电器市场所面临的挑战越来越大，为促进低压电器新技术的发展，更好地适应新形势的要求，本文重点结合计算机控制技术在低压电器设备领域的应用进行了探讨，以优化低压电器设备的综合性能。

1　智能控制技术与智能电器

智能控制技术是建立在计算机控制技术、微电子技术、数字通信技术的基础上发展起来的。在智能电器设备的发展早期，对于该定义的认识并不确切，很多人认为“计算机控制+开关电器”即智能电器设备。就多数智能化电器元件及设备结构而言，其确实包含这两大部分。将此类产品统称为智能电器设备，主要是由于计算机控制、现场各种参量的自动化处理的应用，因此，赋予了此类产品故障自动识别的功能，不仅如此，可以结合现场情况对开关电器操作机构加以科学控制，实现开关性能的提升。

虽然，当前对于智能电器设备的定义缺乏一个科学、统一的界定，但就其基本特征而言，智能电器设备元件、智能开关设备等可定义如下：智能电器，是借助于计算机控制技术、模拟数字技术、传感技术、数字通信技术等，提供自动化监测、环境识别、故障监测等功能，可结合故障、操作命令进行电器元件操作与动作控制的电器。该定义明确了智能电器的最基本特点。而智能开关设备，指的是由一次开关元件、智能监控系统所构成的设备，其中，智能监控系统能够代替传统开关设备二次系统，提供相应的保障、控制、测量等一系列功能，同时对设备运行状态数据、数据现场显示等加以记录，借助于数字通信网向控制中心进行各种数据的传播，并实现对远程控制中心的操作、管理。当然，一次开关电器若为智能电器，还可由控制中心直接实现远程智能化控制。

电器设备必须具备短路保护、过载保护、隔离、控制以及紧急状态下急停等功能，才能被应用到电动机控制系统和低压配电系统，而上述功能主要依靠分立元器件来表达。不同产品间制造工艺、水平和选用等的差异，造成系统的工作可靠性低、经济指标低、保护性能的配合不理想。在低压电器系统中引入智能控制技术，能有效提升产品的工作可靠性，调控保护和控制环节的配合，优化资源配置和系统性能，促使新型集成化电器产品——CPS的形成。

CPS提供诸如启动器、接触器、隔离器等的功能，包括远程自动化控制、现场控制两大模式。最早的高分断能力接触器为法国MG公司所开发的，是通过在转动接触器上进行电磁式瞬时脱扣器、热双金属片延时过载脱扣器等设置，形成“stangard”系列的接触器，额定电压380V，额定电流40A-50A。随后，日本户土公司开发了一种“组合型”UNK交流接触器，通过塑壳断路器、接触器的有机组合，提高了其分断能力。其额定电压440V，额定电流25A-125A，操作频率每小时达到了1200次，寿命高达500万。此两种产品被视为CPS的雏形。随后，法国TE公司开发了“Integral32”系列接触器、断路器产品，极大地促进了CPS的的应用，并促使低压配电系统、电动机控制中心开始朝着计算机控制、保护方向发展。自动化断路器、保护器、接触器成为了低压开关柜、电动机控制中心实现自动化控制的重要元件。对于自动断路器而言，是将计算机智能监控器与断路器相集成，实现脱扣器自动化功能，并极大地提升了断路器保护功能，便于实现电流三段的断相保护、反相保护、不平衡保护、逆功率保护、接地保护等多重保护于一体，达到了多种保护动作功能，还可对电压、电流、功率、频率等参数进行显示，确保了系统保护的可靠性、准确性。

当前，供电系统中应用广泛的软起动器、不间断电源、变频器、电子调速设备等，均导致配电系统等产生很多高次谐波，对于模拟电子脱扣器而言，仅仅能够对故障电流峰值加以指示，容易导致断路器在受到高次谐波干扰时出现一系列的误动作。因此，可以应用微处理器智能断路器，其不仅能够保障负载电流的有效性，还能够防止受到高次谐波的干扰，可以对电机过载、断相、反相、接地、欠压等一系列故障加以保护，并对故障类型加以提示，能够对不同工作、起动情况下的电机故障进行保护，因而动作更可靠、更安全。智能控制技术的应用催生了多种具有保护、控制、通讯功能的智能电器的产生，也实现了低压配电系统、电机负载的科学、可靠管理，优化了系统的运行情况。

2　计算机模拟技术与虚拟电器

计算机模拟技术在产品设计方案中的应用，极大地提高了设计方案的可行性，确保设计方案能更好地满足原始技术的需求。尽管如此，这个设计方案未必是成本最低的方案，为了进一步确定方案的经济成本，可以将计算机模拟技术和最优化法结合起来。目前，市场上存在诸多计算机模拟技术软件，例如在商品行业应用较为广泛的ANSYS软件，它通过对产品形状进行自动设计和调节，进而确保产品设计的最优化。为了更好地进行低压电器产品的图形设计，开发了虚拟实现技术，极大地促进了计算机仿真技术的发展和应用，传统三维图形技术是借助于计算机对图形进行设计，但虚拟实现技术可使操作者进入计算机虚拟空间中，开展图形设计，虚拟实现技术、计算机模拟技术的有机结合，实现了计算机内产品图形的直接设计，设计者可以在计算机内部实现产品优化，确保了产品的质量。

3　真空技术与环保电器

为了满足环保要求，在保障低压电器正常使用时，还应最大化地减少无污染材料的应用，而解决低压电器环保问题的途径即真空技术的应用。该技术在中压开关领域已有广泛应用，而在低压电器设备领域的应用仍处于起步阶段。真空技术减少了电路断开过程中金属电弧的产生，通常将真空开关触头置于真空环境中，如此断开时电弧不会对环境带来污染，极大地拓展了其应用范围，在地质勘探、航空等多个领域都有有效应用。真空开关较传统开关而言，价格方面较高，但由于性能优越，污染小等优势，依然备受青睐。近几年，真空接触器的应用也越来越多，如德国所研制的新型接触器，具有更长得寿命，安装空间小，使用时无飞弧产生。

一言以概之，为了进一步提升低压电器产品的可靠性、抗干扰性，进一步优化和完善控制方案，必须加强计算机控制技术、智能技能的应用，促进低压电器智能化控制，打造新一代具有自适应功能的低压电器产品，这也是未来低压电器的重要发展方向之一。

张钰，1984.4，男，镇江市人，镇江市产品质量监督检验中心，元器件部部长，工程师，低压电器产品检测控制方向。

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］刘常生，何瑞华.我国低压电器行业面临的形式与发展思考［J］.上海电器设备检测所低压电器监测站信息简报，2012，23 （05） ： 103 - 106.

［2］徐伟，谢启，徐惠钢.基于ModbusRTU协议的智能型低压电器通信功能检测的实现［J］.机床与液压，2011，39 （15）： 274 - 277.