成套電氣設備

1、電力成套設備及智能化課程論文題目：低壓智能化開關設備現狀及發(fā)展學院：電氣信息工程學院班級：電氣1101姓名：學號：3110501009日期:2014.12摘要：分析了國外內低壓成套開關設備的現狀，簡述了低壓成套開關設備的組成情況，介紹了新技術在智能化成套設備中的應用并與普通低壓成套設備進行了簡單比較，展望了低壓智能化開關設備的發(fā)展趨勢和前景。智能型低壓開關柜的發(fā)展將保障電力系統(tǒng)更安全、更可靠。一、國內低壓成套開關設備發(fā)展歷史及現狀低壓成套開關設備在低壓供電系統(tǒng)中負責完成電能的控制、保護、測量、轉換和分配。國內低壓成套自1985到1987年自耦減壓起動柜JJi全國聯合設計時起，首先采用半導體集成

2、電路式時間-電流轉換器代替原來的充氣式時間繼電器盒電流繼電器。1989到1990年，國內又出現了電子式電機多功能綜合保護器。1991到1992年，又出現了半導體式熱繼電器。在成套方面，智能型配電系統(tǒng)也已起步，廈門電控廠已有能進行數據采集的馬達控制中心問世；天津夏利汽車工程的所有低壓配電柜、動力柜全部實現了上位計算機控制，做到了運行，故障集中監(jiān)視，集中判斷、處理，大大提高了設備運行安全性、可靠性。但從技術上看，目前我國雖已完全掌握了微處理器在電控產品上的應用技術，也已有一些帶接口的全數字產品問世，但反映國際目前水平的智能型低壓配電裝置和智能控制器，目前還沒有見到，有待進一步努力。進入20世紀80

3、年代后，由于國內基礎設施和電力能源投入的加大，極大地刺激了行業(yè)的發(fā)展，使低壓成套開關設備行業(yè)開始有了發(fā)展的空間，產品的翻新速度加快，品種增多，產品技術性能參數有了明顯的提高。我國的低壓成套開關設備雖然在產量和產值方面有了很大的提高，但產品的品種和性能方面遠遠不能滿足市場的需求，一方面集中在抽屜柜等個別產品之間的相互競爭，另一方面將我國不能生產的產品市場拱手讓給了國外廠商，其原因有以下兩個方面：(1)企業(yè)的產品開發(fā)能力較差由于本行業(yè)的特點是廠家多，規(guī)模不大，技術人員少，大多數廠家都不具備產品的開發(fā)能力，基本上都是經過行業(yè)的轉讓、仿造和買外殼組裝等形式組織生產。所以產品類型集中，市場競爭激烈。個別

4、廠家也具有產品開發(fā)的能力，但由于力量單薄，很難打開市場。(2)成套產品層次較低低壓成套開關設備應該具有多層次、多品種的特點，在技術性能、參數、功能、結構、安裝等方面應有高中低的區(qū)別，以滿足不同行業(yè)和適應不同使用環(huán)境的需要。我國目前能供應的產品絕大多數還是一般環(huán)境下使用的產品，自動化程度較高、具有多功能的產品基本處于空白。二、低壓智能化成套開關設備是一種集組裝式結構、低壓配電、遠程抄表、負荷監(jiān)測控制管理系統(tǒng)、低壓配電監(jiān)測監(jiān)控制故障報警系統(tǒng)于一體的低壓配電成套裝置，其利用無線通訊網絡光纖網絡及其他通訊網絡與計算機互聯建立通訊鏈路，實現遠程監(jiān)測配電設備的狀態(tài)、在線監(jiān)測控制故障報警等主要功能。低壓智能

5、化成套開關設備具有功能集成化、數字化；控制、保護智能化；產品形式和結構模塊化、標準化；體積小型化；設計簡單、維護方便；可靠性增加；系統(tǒng)分散化、網絡化等七個特點。低壓智能化成套開關設備，其智能化除了具有電流、電壓等運行參數的監(jiān)視功能之外，還具有對線路、設備的保護控制功能，其保護除一般的三段保護、接地保護、過電壓保護、欠電壓保護之外，還具有三相平衡、欠電流、逆電流、電機轉子電流保護，因為它具有運算功能，所以一般保護不能實現的都可由數學模型經過運算達到保護的功能。低壓成套開關設備智能化應從以下三個方面考慮：一是開關作為變壓器、電動機、饋電線的基本控制與保護電器，應能夠保障其控制和保護對象在任何工作狀

6、態(tài)下都可靠工作。二是加強對開關柜這樣的機、電、磁結合的裝置自身工作狀態(tài)監(jiān)測與控制，特別是非電量參數監(jiān)控，提高其工作可靠性。三是開關柜作為基本元件，成為電網運行自動化、工廠自動化、過程控制自動化等系統(tǒng)的組成基礎，保障上述系統(tǒng)的安全、可靠、經濟運行。在這幾個方面都達到了最佳性能指標的才能稱為“智能化”低壓成套開關設備。三、智能化設備和普通設備的比較及其優(yōu)點（一）普通設備的產品優(yōu)點1 .設計合理：根據各種開關電氣的特點進行單元化設計，組合成功能單元。2 .結構通用，組裝靈活。3 .可以分別組成保護、操作、轉換、控制等標準單元模塊結構，任意選用組合。4 .安全防護：采用區(qū)域之間的隔離以及功能單元進線和

7、出線之鬧的相互隔離，有效地加強安全防護性能。5 .技術參數：主要技術參數處于國際領先水平。（二）智能化設備的優(yōu)點1 .配備遠程抄表、負荷監(jiān)測控制系統(tǒng)；2 .配備具有漏電報警/試送電、斷相/偏相報警、斷零線報警、保險絲熔斷、盜竊報警、遠程送電等功能的自動故障報警系統(tǒng)。（三）比較1 .傳統(tǒng)的低壓配電控制方式傳統(tǒng)的低壓配電控制方式主要是通過斷路器、接觸器、熱繼電器、熔斷器、控制繼電器、各種主要電器、互感器及各種電工儀表（電流表、電壓表、功率表、電能表等）組合成的低壓開關控制柜來實現配電、控制、保護、監(jiān)視等功能。這種傳統(tǒng)的開關柜需要配有多種模擬指針儀表及繼電器；給生產、儲存、維修帶來極大不便，并且以人

8、工直接操作為主，無法實現計算機智能管理，對于較為復雜的控制邏輯實現起來比較困難。2 .智能型開關柜對儀表等元件的要求智能型開關柜是在現有的以模擬儀表、繼電器為監(jiān)測、控制設備的普通開關柜基礎上，與新型的智能儀表（網絡電力儀表、智能配電監(jiān)控/保護模塊等、網絡I/O）進行配合，通過其網絡通訊接口與中央控制室的計算機系統(tǒng)聯網，從而可以實現對各供配電回路的電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、頻率、電度量等電參數進行監(jiān)測以及對斷路器的分合狀態(tài)、故障信息進行監(jiān)視，對斷路器的分合狀態(tài)進行控制，配合各種完善的遠程監(jiān)控軟件，從而實現“四遙”（遙測、遙信、遙控、遙調）四、智能化成套設備中的新技術（1）計算機技

9、術、網絡技術的應用低壓開關柜智能化技術是微電子技術、計算機技術及其網絡技術與低壓開關電器技術的結合。計算機、網絡及其通信技術應用于低壓配電系統(tǒng)的控制和測量是近二十年的事，以后二十年的發(fā)展將更快。它所產生的影響是顯而易見的：電器元件的控制功能更強大、更智能化，智能化低壓電器元件導致低壓開關柜智能化程度更高；現場總線使控制技術網絡化、通信無線化，使得控制系統(tǒng)布線更簡潔、控制更可靠；且性能優(yōu)異，成本和安裝費用下降。其中現場總線技術是控制、計算機、通信、網絡等技術從控制層發(fā)展到工藝設備現場的技術結果，是一種互連現場自動化設備及其控制系統(tǒng)的雙向數字通信協議一個現場總線系統(tǒng)可以看成由數字通信設備和監(jiān)控監(jiān)測

10、設備組成的分布式系統(tǒng)，其控制單元全部分散到現場，控制回路由現場設備實現，同時又可以在控制室用數字通信的方式與控制單元進行操作與調整。實際上現場總線就是一種計算機網絡，這個網絡上的每一個節(jié)點就是一個智能化設備。現場總線具有開放性、互操作性（兼容性卜高穩(wěn)定性和時效性、通信介質多樣性等特點，因此現場總線作為連接各智能型開關柜的通信網絡可較好的適應今后發(fā)。這一應用將使原變電站、電廠控制系統(tǒng)的結構形式發(fā)生很大變化，系統(tǒng)趨向“扁平化”，控制室設備也大因而利用現場總線為減少。由于智能型開關設備本身就可完成開關柜運行控制的基本功能,即可構造一個全新的分布式計算機控制系統(tǒng)，它可大大提高控制和保護的準確性，以及電

11、力系統(tǒng)的可靠性，并且擴充性好，維護也方便，使低壓配電系統(tǒng)實施智能化更容易，控制系統(tǒng)人機界面更友好。(2)低壓電器元件的小型化和高性能、智能化低壓電器元件的小型化和智能化將刺激低壓開關柜的功能化和模塊化傾向，低壓成套開關設備將進一步組合化、緊湊化和小型化。低壓電器元件的技術進步造就低壓配電系統(tǒng)的配電單元的功能化和模塊化；低壓配電系統(tǒng)將具有完全的開放性和廣泛的適應性，它的組建就如按功能進行模塊化組合一樣容易。低壓配電系統(tǒng)的智能化促進低壓配電單元的標準化、功能化、通用化和模塊化。新一代智能型功能模塊單元的智能化程度更高，功能更強大，技術性能更好。(3)數字監(jiān)控系統(tǒng)在智能化成套開關設備中的應用數字監(jiān)控

12、系統(tǒng)能給企業(yè)直觀的、優(yōu)化的管理模式，提高設備的工作效益，降低生產成本，減少維修費用，因而在國外到得了廣泛的使用。數字監(jiān)控系統(tǒng)分為三個層面：第一個層面為基礎層；第二個層面為數據交換層；第三個層面為管理和控制層。數字監(jiān)控系統(tǒng)基礎層為安裝于低壓成套開關設備中的每一條主電路的各類不同功能的模塊，它的任務是提供設備的保護和控制、數據采集、故障判別等。基礎層的功能模塊在整個系統(tǒng)中是數量最多、功能種類最多的重要單元。數據交換層是數據貯存、處理和交換之處。管理控制層的主控機通過數據總線實時地調用基礎層所有的功能模塊的數據，并下達指令來控制各個功能模塊，所以它起到上傳下達信息的作用。在數據交換層中還可以進行數據

13、邏輯處理，實現設備工藝流程的自動控制。專業(yè)工程師還可以利用個人計算機來監(jiān)控設備的運行情況。管理控制層為全系統(tǒng)的最高管理指揮層面，利用主控機可以控制全系統(tǒng)或各個工藝流程設備的運行或停止。適時地監(jiān)視系統(tǒng)的運行狀態(tài)，建立設備的歷史檔案，制定最佳運行方案，提高設備效率，降低生產成本。根據不同企業(yè)的性質和要求，每個層面的內容和功能都會有差異。但基礎的功能模塊是標準化的，它只有數量上的變化。國外一些低壓開關柜制造商開發(fā)的智能模塊具有測量、保護、控制、顯示、通訊諸功能，安裝于抽屜柜的抽屜上或門上，其外形尺寸與安裝方式與一般的有觸點控制板一樣，所以傳統(tǒng)的操作控制方式如果要改變成智能化的控制方式在結構上不需要任

14、何變動。半個世紀以來，雖然低壓開關電器的基本原理并未有根本性的變革，但其主要性能指標至少提高了2個數量級，體積還縮小了一半以上。低壓成套開關設備性能隨之提高，體積縮小了約2/3?？梢姷蛪洪_關電器的進步對于低壓成套開關設備的決定性影響。過去的事實說明了這一點，今后的發(fā)展還將更進一步說明這一點，對于低壓成套開關設備的智能化的影響更如此。五、低壓智能化成套設備的發(fā)展前景我國低壓成套開關設備的研究和開發(fā)起步比較晚，但在巨大的市場需求刺激下，“智能化”這一課題已成為國內科研機構和制造單位的競相開發(fā)的熱門領域。從國外產品來看，智能型開關柜向著以下幾個方面發(fā)展：1）功能更強、可靠性更高、系統(tǒng)更完善；2）應用

15、更靈活、控制更簡便、編程更容易3）通訊協議的開放性更強。有實力的企業(yè)應融會各專業(yè)技術人才，集思廣益，結合我國產品市場，設計開發(fā)具有本企業(yè)技術特色的產品，具有本企業(yè)專利技術的產品，具有前瞻性高技術含量的產品，以產品特色贏得產品市場，這是企業(yè)生產經營長遠發(fā)展的目標和根本方向。六、小結在成套電器技術這門課上，我們學到了很多關于低壓開關設備、高壓開關設備、配電自動化的知識，更加具體專業(yè)化的了解了開關設備。智能型開關柜革命性地改變了傳統(tǒng)開關柜的概念；具有多功能、數字化、網絡化、智能化、結構緊湊、易于維護等特點，它可以滿足電力工業(yè)未來的需求，具有預防事故發(fā)生、強化企業(yè)內部能源考核、減少設備維護和檢修時間、實現數據資源共享等諸多優(yōu)點，為企事業(yè)單位的現代化管理提供了堅實、可靠的基礎，“一次投資，終身受益”，真正保證用戶的投資利益不受損害。智能