微處理機(jī)和計(jì)算機(jī)技術(shù)引入電器設(shè)備，使電器設(shè)備具有智能化功能，另使開關(guān)電器，包括智能化斷路器和智能化電動機(jī)控制器實(shí)現(xiàn)與中央控制計(jì)算機(jī)雙向通訊。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，配電系統(tǒng)和電動機(jī)控制中心已形成了智能化監(jiān)控、保護(hù)與信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

　　智能化斷路器與電動機(jī)控制器是開關(guān)柜和電動機(jī)控制中心實(shí)現(xiàn)智能化主要電器元件。微處理器引入斷路器，首先使斷路器保護(hù)功能大大增強(qiáng)。諸如：它三段保護(hù)特性中短延時(shí)可設(shè)置成I2t特性，以使與后一級保護(hù)更好匹配；接保護(hù)可實(shí)現(xiàn)選擇性，對斷續(xù)電弧接故障可帶記憶功能。

　　目前自動化控制中使用大量軟起動器、電力電子調(diào)速裝置和不間斷電源等，這些裝置都會使配電系統(tǒng)產(chǎn)生高次諧波，而模擬式電子脫扣器一般反映故障電流峰值，電源高次諧波會造成斷路器誤動作。而帶微處理器智能化斷路器中央處理單元能準(zhǔn)確反映負(fù)載電流真實(shí)有效值(RMS值)，它采樣和保持電路能消除輸入信號中高次諧波，能避免高次諧波造成誤動作。

　　智能化過載繼電器與傳統(tǒng)雙金屬熱繼電器相比，具有一系列優(yōu)點(diǎn)，它能保護(hù)多種起動條件電動機(jī)，具有很高動作可靠性。它可保護(hù)電動機(jī)過載與斷相，并可保護(hù)接、三相不平衡、反相或低電流等。智能化電動機(jī)保護(hù)繼電器基礎(chǔ)上進(jìn)一步開發(fā)智能電動機(jī)控制器，兼有監(jiān)控、保護(hù)和通訊功能。

　　由智能電器單元與中央控制計(jì)算機(jī)組成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與傳統(tǒng)配電系統(tǒng)與電動機(jī)控制中心相比有以下優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)中央計(jì)算機(jī)集中控制，提高了配電系統(tǒng)自動化程度；使配電、控制系統(tǒng)調(diào)度和維護(hù)達(dá)到新水平。采用數(shù)字化新型監(jiān)控元件，使配電系統(tǒng)和控制中心向上提供信息量大幅度增加；監(jiān)控元件和傳統(tǒng)指示和指令電器相比較，接線簡單、便于安裝，提高了工作可靠性；可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，減少信息重復(fù)和信息通道。

　　2可通訊電器與信息電器

　　網(wǎng)絡(luò)通訊發(fā)展，要求用戶和設(shè)備之間開放性和兼容，制定一個(gè)統(tǒng)一通行協(xié)議是亟待解決一個(gè)關(guān)鍵問題。目前由智能化電器與中央計(jì)算機(jī)接口構(gòu)成自動化通訊網(wǎng)絡(luò)正從集中式控制向分布式控制發(fā)展?，F(xiàn)場總線技術(shù)出現(xiàn)，為構(gòu)造分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)提供條件，它即插即用，擴(kuò)充性好，維護(hù)方便，目前這種技術(shù)成為國內(nèi)外關(guān)注焦點(diǎn)。

　　現(xiàn)場總線是連接智能化現(xiàn)場設(shè)備和控制室之間全數(shù)字化、開放雙向局部通信網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)場總線種類很多，比較有影響有：CAN、Lonworks和Profibus等。它們各有特點(diǎn)和優(yōu)勢，不同領(lǐng)域有不同應(yīng)用價(jià)值。但也正是現(xiàn)場總線技術(shù)多種多樣和通訊標(biāo)準(zhǔn)，給這種技術(shù)發(fā)展帶來不利影響。目前國際電工委員會和現(xiàn)場總線基金會正致力于現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，我國有些單位也做這方面工作，我們把基于現(xiàn)場總線技術(shù)，具有通信功能電器稱為可通訊電器。

　　目前現(xiàn)場總線技術(shù)正向上下兩端延伸，其上端和企業(yè)網(wǎng)絡(luò)主干Ethernet、Intranet和Internet等通訊，其下端延伸到工業(yè)控制現(xiàn)場區(qū)域。這方面有西門子公司AS接口和羅克威爾公司Devicenet兩種總線系統(tǒng)，這兩種總線應(yīng)用于低層區(qū)域，是一種低成本通信連接，它把工業(yè)控制用傳感器和執(zhí)行器，包括限位開關(guān)，光電傳感器，電動機(jī)起動器、按鈕指示燈、多功能繼電器等簡單控制元件作為從設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)，與作為主設(shè)備控制計(jì)算機(jī)或可編程邏輯控制器(PLC)進(jìn)行通信。

　　傳統(tǒng)繼電器、接觸器控制系統(tǒng)觸點(diǎn)轉(zhuǎn)換信息變成二進(jìn)制數(shù)字信息串行接口和尋址進(jìn)行通信，這使傳統(tǒng)控制元件也有了革命性變革，例如西門子AS總線系統(tǒng)中應(yīng)用Logo多功能繼電器實(shí)際上是一個(gè)小型PLC，它能起延時(shí)、閂鎖、記數(shù)器和脈沖繼電器等功能。

　　使智能電器進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)信息化，是使智能電器現(xiàn)場級實(shí)現(xiàn)Internet/Intranet功能，其技術(shù)核心是實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議。把TCP/IP協(xié)議嵌入到智能電器ROM中，使信號收發(fā)都以TCP/IP方式進(jìn)行，進(jìn)一步發(fā)展智能電器信息化功能。利用Internet/In-tranet功能，對現(xiàn)場智能電器進(jìn)行遠(yuǎn)程線控制、編程和組態(tài)等，這使智能化電器進(jìn)入了信息電器新時(shí)代。

　　3智能脫扣器

　　脫扣器定義是隨其功能不斷變化。早期，脫扣器可定義為大于額定電流值過電流(故障電流)流通時(shí)使操作機(jī)構(gòu)脫扣跳閘，達(dá)到使斷路器自動分閘機(jī)構(gòu)。而過電壓、欠電壓脫扣器、分勵(lì)脫扣器發(fā)展，特別是現(xiàn)脫扣器智能化、可通訊化發(fā)展，脫扣器功能是越來越強(qiáng)，附加功能也越來越多。上面簡單定義顯然已不符合實(shí)際情況。

　　現(xiàn)，我們把能使斷路器實(shí)現(xiàn)對電氣設(shè)備免受過載、短路、欠電壓、過電壓等故障危害各種保護(hù)功能機(jī)構(gòu)統(tǒng)稱為脫扣器。而具備電路參數(shù)檢測和信號處理則稱為電子式脫扣器；配置微處理器系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)通信化稱為智能型脫扣器。

　　3.1脫扣器現(xiàn)狀

　　脫扣器是斷路器發(fā)展而發(fā)展。我國90年代前脫扣器產(chǎn)品以電磁式和熱式為主，有少量電子式和智能化脫扣器產(chǎn)品。而國外脫扣器電子化和智能化研究和制造方面則走前面，現(xiàn)大約領(lǐng)先我國5～10年。

　　智能化脫扣器能使斷路器具有更強(qiáng)大功能。我國新研制開發(fā)DW45系列等產(chǎn)品脫扣器已具有與工控機(jī)、PLC等通訊功能，能提供開關(guān)狀態(tài)、三相電流、電壓、功率因數(shù)、有功功率等參數(shù)。通信化方面，各國都比較重視采用比較成熟現(xiàn)場總線技術(shù)。我國當(dāng)前主要采用FCS現(xiàn)場總線系統(tǒng)。

　　智能化脫扣器可實(shí)現(xiàn)過電流，電壓和分勵(lì)等傳統(tǒng)脫扣器功能。硬件上，微處理器模塊、輔助功能模塊和執(zhí)行單元都可以是相同，對電流和電信號處理、顯示等不同，可以軟件設(shè)計(jì)里實(shí)現(xiàn)。另外，過電流保護(hù)功能需要配置過電流信號檢測單元，而電壓保護(hù)則需配置電源、整波濾波、穩(wěn)壓、欠壓延時(shí)等單元，分勵(lì)功能只須增加一個(gè)開關(guān)即可。

　　3.2智能脫扣器發(fā)展趨勢

　　國內(nèi)外電器廠商已推向市場新產(chǎn)品和研究動態(tài)來看，智能脫扣器具有以下發(fā)展趨勢：

　　3.2.1智能化脫扣器產(chǎn)品化：即將智能脫扣器做成相對斷路器獨(dú)立通用性產(chǎn)品，使其使用范圍限于某種斷路器，脫扣器檢測和維修也會相對簡單。以前斷路器產(chǎn)品測試必須斷路器整個(gè)設(shè)備裝配完成后才能進(jìn)行，而脫扣器產(chǎn)品化以后，其測試可以獨(dú)立于斷路器進(jìn)行，這使整個(gè)斷路器測試程序大為簡化，而測試時(shí)間也大為減少。

　　3.2.2脫扣器電子化：半導(dǎo)體集成技術(shù)，微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)迅猛發(fā)展，智能脫扣器控制能力越來越強(qiáng)，將從常規(guī)電壓、電流、功率等電參數(shù)智能化檢測與控制，發(fā)展到對諸如觸頭材料磨損量，滅弧室溫升等非電參數(shù)檢測與控制等方面。

　　智能化和可通信化：智能化與電子化最大區(qū)別就是其采用了微處理器。具有應(yīng)用軟件，這樣硬件不變情況下具備較大適用性和升級能力，可通信化是脫扣器產(chǎn)品中加入相關(guān)檢測、判斷和通信等芯片或電路，使脫扣器各種狀態(tài)和工作參數(shù)能較好傳輸媒質(zhì)(如現(xiàn)場總線、串口線等)與線路上其它電氣設(shè)備進(jìn)行信息交流，以適應(yīng)當(dāng)前電氣設(shè)備智能化及網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展趨勢，而采用現(xiàn)場總線則使技術(shù)上有了較統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，也使脫扣器測試、檢測和維修等有了更多參考數(shù)據(jù)。電氣產(chǎn)品檢測、工作電路集成化芯片化也是當(dāng)前趨勢。

　　我國，脫扣器可通信化具體要求可體現(xiàn)為“四遙”—遙測、遙控、遙訊和遙調(diào)，這距離網(wǎng)絡(luò)化能力還有很大差距，但比較符合我國科研水平和經(jīng)濟(jì)水平。

　　3.2.4模塊化，通用性：模塊結(jié)構(gòu)給產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造及市場適應(yīng)能力帶來了許多好處，諸如降低產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和新產(chǎn)品開發(fā)復(fù)雜性，增強(qiáng)了功能擴(kuò)展，使維護(hù)方便，產(chǎn)品市場應(yīng)變能力強(qiáng)等。模塊化設(shè)計(jì)及尺寸、零件等具有通用性，生產(chǎn)者設(shè)計(jì)、制造和技術(shù)繼承等方面，用戶使用、維修中作用及重要性，當(dāng)前都已為多數(shù)人所認(rèn)識。

　　另外，提高脫扣器高可靠性、高穩(wěn)定性，操作方便與安全方面也是其發(fā)展主流趨勢。對我國產(chǎn)品，材料和加工工藝，產(chǎn)品外觀和整體布局也是值注意方面。

　　智能脫扣器具有以上這些功能和特點(diǎn)，可以同一臺斷路器上實(shí)現(xiàn)多種功能，使單一動作特性有可能做到一種保護(hù)功能多種動作特性；另可使斷路器實(shí)現(xiàn)與中央控制計(jì)算機(jī)雙向通訊，構(gòu)成智能化監(jiān)控、保護(hù)、信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，使斷路器從基本保護(hù)功能發(fā)展到智能化保護(hù)功能。4智能電器關(guān)鍵技術(shù)

　　4.1檢測和傳感技術(shù)

　　線路上電參數(shù)測量時(shí)，電壓通常用電壓傳感器(變壓器)，而電流常用電流傳感器(電流互感器)，后者有實(shí)心和空心之分，兩者各有利弊。采用實(shí)心電流互感器小電流時(shí)線性度雖好，但大電流時(shí)鐵心易于飽和，線性度差，測量范圍?。徊捎每招碾娏骰ジ衅?，線性度好，測量范圍廣，但小電流時(shí)，信號較小，測量誤差大。要提高小電流測量精度，必須改變互感器線圈匝數(shù)，增加互感副邊輸出信號。小電流時(shí)，若副邊輸出信號過大，大電流時(shí)則信號難以采樣，破壞電路正常工作。，要提高小電流時(shí)測量精度，同時(shí)兼顧電流測量范圍，實(shí)現(xiàn)全范圍電流精度測量。

另外，信號檢測單元采用適當(dāng)傳感器后，還應(yīng)采取各種信號放大器對電信號進(jìn)行適當(dāng)放大，采取噪聲濾波器進(jìn)行噪聲濾波等電路。此外，需要考慮因素還有很多，如輸入輸出特性、靈敏度、頻率響應(yīng)、時(shí)間常數(shù)、溫度系數(shù)、測量范圍等，是實(shí)現(xiàn)電器產(chǎn)品智能化關(guān)鍵技術(shù)之一。

　　4.2微處理器及其接口技術(shù)

　　4.2.1對微處理器基本要求是具有硬件通用化、應(yīng)用靈活化、記憶、計(jì)算、查表能力，指令系統(tǒng)適合實(shí)時(shí)控制、執(zhí)行速度快等一系列優(yōu)點(diǎn)，這是智能化電器核心。目前微處理器已形成多系列、多品種局面，我國當(dāng)前用較多是MCS—51系列，有10多種型號。

　　4.2.2接口技術(shù)指微處理器與外圍設(shè)備之間聯(lián)系技術(shù)，即包括硬件，也包括軟件技術(shù)。接口電路多種多樣，常用有微處理器通用接口，鍵盤、顯示器接口、打印機(jī)接口，A/D、D/A接口等。

　　4.3應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)技術(shù)

　　可以說軟件是智能元件靈魂，微處理器與數(shù)字電路本質(zhì)區(qū)別就它具有軟件系統(tǒng)，很多硬件電路能實(shí)現(xiàn)，軟件也能做到，硬件電路設(shè)計(jì)時(shí)，可以考慮用軟件來部分或全部實(shí)現(xiàn)。

　　脫扣器工作特點(diǎn)，快速反映對其工作性能作用不言而喻，加強(qiáng)傳感器技術(shù)研究前提下，采用先進(jìn)算法也是很有必要。，能夠早期檢測增加短路電流值，僅檢測現(xiàn)電流值是不夠，必須能夠預(yù)測電流變化趨勢。可以觀察相電流一階或多階導(dǎo)數(shù)di(t)/dt獲，即對所預(yù)測情況實(shí)際電流i(t)和它導(dǎo)數(shù)之間聯(lián)系進(jìn)行跟蹤。這也需要先進(jìn)復(fù)雜算法。

　　4.4抗干擾技術(shù)

　　智能化電器發(fā)展，使電磁兼容性EMC變成越來越重要問題。EMC要求包括兩種含義：要求智能電器使用場合工作時(shí)，不受外界電磁干擾而引起誤動作；而另要求電器操作產(chǎn)生電磁場不干擾附近電子設(shè)備。目前國外對智能化電器和機(jī)電一體化產(chǎn)品EMC問題非常重視，電磁干擾會引起這類系統(tǒng)失靈而誤動作，會造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。智能化電器和其保護(hù)、監(jiān)控系統(tǒng)把敏感數(shù)字電器元件處于強(qiáng)電流及高電壓電磁場中，使這些設(shè)備電磁抗干擾能力設(shè)備設(shè)計(jì)和運(yùn)行中已成為不可忽視因素，國外智能化電器及其系統(tǒng)設(shè)計(jì)初始階段即制定嚴(yán)格電磁兼容控制與管理計(jì)劃。該計(jì)劃主要包括產(chǎn)品或系統(tǒng)EMC分析，制定EMC設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)、設(shè)計(jì)計(jì)劃、標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)施計(jì)劃與測試方法等，并把這一計(jì)劃作為產(chǎn)品或系統(tǒng)設(shè)計(jì)重要一環(huán)，EMC分析和設(shè)計(jì)是達(dá)到EMC技術(shù)要求關(guān)鍵工作，包括分析電子線路輻射程度及抗干擾能力以及系統(tǒng)集成電磁兼容性能；EMC設(shè)計(jì)包括電磁屏蔽、接、導(dǎo)線間距確定，以及考慮印刷電路板布線之間電磁耦合等。目前高頻電磁場數(shù)字分析和計(jì)算機(jī)硬件發(fā)展，采用現(xiàn)代仿真技術(shù)取代傳統(tǒng)測試方法和經(jīng)驗(yàn)分析方法，已EMC分析中起到越來越大作用。

　　電子電器干擾來自各方面，有電氣干擾，環(huán)境溫度變化以及氣壓、振動、時(shí)間等各種因素，其中電氣干擾是各類干擾中主要因素。干擾各種線路侵入微處理器系統(tǒng)，也以場形式從空間侵入微機(jī)系統(tǒng)，供電線路是電網(wǎng)中各種浪涌電壓入侵主要途徑?？垢蓴_有硬件抗干擾、軟件抗干擾，也有軟硬件相結(jié)合措施。硬件抗干擾具有效率高優(yōu)點(diǎn)，但要增加系統(tǒng)投資和設(shè)備體積；軟件抗干擾有投資低優(yōu)點(diǎn)，但要降低系統(tǒng)效率，分析干擾源及干擾波傳播途徑，合理選擇抗干擾措施是智能化電器產(chǎn)品設(shè)計(jì)和應(yīng)用重要內(nèi)容。

　　4.5可靠性技術(shù)

　　電子產(chǎn)品可靠性涉及范圍很廣，諸如元器件可靠性、技術(shù)設(shè)計(jì)、工藝水平和技術(shù)管理等共同決定了電子產(chǎn)品可靠性指標(biāo)。提高產(chǎn)品可靠性，必須掌握產(chǎn)品失效規(guī)律，對產(chǎn)品失效規(guī)律進(jìn)行全面了解，才能采取有效措施來提高產(chǎn)品可靠性。智能化電器產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)基本功能基礎(chǔ)上，還要實(shí)現(xiàn)很實(shí)用輔助功能上。具體輔助功能如下：

　　1)電流電壓顯示功能；

　　2)對脫扣器各種參數(shù)整定功能；

　　3)試驗(yàn)功能；自診斷功能；

　　4)通訊接口功能；

　　5)遠(yuǎn)端監(jiān)控和診斷功能；

　　6)負(fù)載監(jiān)控功能；

　　7)模擬功能等。

　　綜上所述，智能電器具有更強(qiáng)大功能，而智能電器發(fā)展趨勢是依靠微處理器運(yùn)算能力，較好實(shí)現(xiàn)智能電器功能，參數(shù)檢測和信號處理單元進(jìn)行相應(yīng)參數(shù)設(shè)置，一個(gè)智能電器就可實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)意義上幾個(gè)電器產(chǎn)品功能。

　　多功能化是智能化產(chǎn)品特點(diǎn)，而可通信化也是智能化電器一個(gè)重要發(fā)展方向。具備通用通訊接口，采用標(biāo)準(zhǔn)化通信協(xié)議使其計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成監(jiān)控、保護(hù)與信息網(wǎng)絡(luò)，使智能電器現(xiàn)場級實(shí)現(xiàn)In-ternet/Intranet功能。