智能設備

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智能設備(intelligent device)

目錄

什麼是智能設備

  智能設備是傳統電氣設備與電腦技術、數據處理技術、控制理論、感測器技術、網路通信技術、電力電子技術等相結合的產物。

智能設備涉及的關鍵技術[1]

  智能設備主要包括兩方面的關鍵內容:自我檢測是智能設備的基礎;自我診斷是智能設備的核心。其所涉及到的關鍵技術主要有以下幾個方面。

  1.檢測與感測技術

  智能電網首先必須具備靈敏準確的感知功能,這是實現智能化功能的前提。智能設備二次電路已全部有智能監控單元取代,所需功率比傳統設備大大降低,不再需要互感器輸出較高的功率。因此,在智能設備中電量測量越來越多的應用羅柯夫斯基(Rogowski)電流感測器、霍爾電流/電壓感測器、光學電流/電壓感測器等新型電量感測器,而近年來非電量感測器在檢測溫度、油色譜、sF氣體含量等參數上,尤其是在變壓器、電抗器的安全運行中發揮了越來越大的作用。

  光學電流互感器(Optical Current Transformer,OCT)和光學電壓互感器(Optical Potential Transformer,OPT)是近年發展比較快的一類新型電量感測器,它也是目前電氣工程領域前沿研究課題之一。現在很多國家已研製出可用於測量高達500kV電壓的系列光學電壓互感器,但其穩定性和可靠性還存在相當大的問題。

  因羅氏線圈本身和被測電流迴路沒有電路的聯繫,而是通過電磁場耦合,且鐵心沒有飽和問題,測量範圍寬,甚至可以測量含有大的直流分量的瞬態電流,因此羅氏線圈將在智能電網尤其是智能配電網領域發揮越來越大的作用。

  2.通訊技術

  信息化與自動化的實現離不開網路和通信技術的發展,網路與通信技術是智能設備控制系統中不可缺少的內容。現有的變電站內通信一般是依靠現場匯流排完成的,它通過連接運行現場各設備,實現現場設備和上級變電站綜合自動化系統間信息傳輸

  現場匯流排是用於現場儀錶與控制系統和控制室之間的一種全分散、全數字化、智能、雙向、互聯、多變數、多點、多站的通信網路,具有開放性、互可操作性與互用性、現場設備的智能化與功能自治性、系統結構的高度分散性以及對現場環境的適應性等鮮明技術特點。它的結構特點打破了傳統一對一的設備連接,可直接在現場完成,實現分散控制。同時,為了實現現場設備的“即插即用”,IEC61850通過面向對象、面嚮應用開放的自我描述,對數據對象統一建模,使用分層的思路,採用與網路獨立的抽象通信服務介面對電力系統的配置進行管理,加強了設備間的互動性。

  匯流排技術及數字化通信網路技術的應用,可以把現場輸、配電設備和用電設備通過智能設備連接成類似電腦通信網路的系統,實現對設備運行、用電質量、供電質量及供電系統的智能化、自動化管理,滿足智能電網的需求。

  3.自診斷技術

  功能完備的智能設備必須具備靈敏準確的感知功能、正確的思維與判斷功能以及行之有效的執行功能。感知功能是感測器的任務,思維和判斷則是控制器的功能,其主要技術就是自診斷技術。目前自診斷技術的研究主要集中在專家系統模糊邏輯控制人工神經網路以及其它人工智慧方法。

  眾多自診斷技術其一致性在於模仿人在操作控制過程中的思維和邏輯推理,這也是設備實現智能化最為關鍵的步驟,直接決定了設備智能化程度的高低。目前,最具影響的就是專家系統,其在醫療方面已經取得了顯著的成果。

  專家系統的主體是一個基於知識的電腦程式系統,其內部具有某個領域中大量專家水平的知識和經驗,能夠利用人類專家的知識和解決問題的方法來解決該領域的問題J。其最具有吸引力、也是難度頗大的領域之一就是專家控制。專家控制可以看成是對一個“控制專家”在解決控制問題或進行控制操作時的思路、方法、經驗、策略的模擬。

  4.電磁兼容技術

  智能設備是傳統電氣設備與電腦技術、數據處理技術、控制理論、感測器技術、網路通信技術、電力電子技術等相結合的產物。因此,從本質上說是一種機電一體化設備,是一個“弱電”和“強電”相混合的系統,這也致使其電磁兼容性越來越成為系統設計、製造、調試中需要考慮的重要問題。

  電力系統本身就是一個強大的電磁干擾源,在正常和異常狀態下都會產生多種形式的電磁干擾。例如開關操作、短路電流故障等產生的電磁暫態過程;供電網的電壓波動、電壓突降和中斷、電力系統諧波等。電磁干擾的抑制主要可採用抑制干擾源和切斷傳播途徑等方法引。

智能設備的應用模式[2]

  智能設備的應用模主要有兩種:單機工作模式和聯網工作模式。

  (1)聯網工作模式:智能設備作為網路應用的終端出現,在工作時,接收到最終用戶的操作請求後,將其轉化為交易消息(報文,包),通過電腦網路向伺服器(或前置機)傳遞用戶的交易請求,並接收來自伺服器(或前置機)的應答信息,根據應答信息或是否超時決定後續操作。另外,智能設備也可接受來自伺服器(或前置機)的管理信息,並依據該信息主動上報設備狀態等信息。例如ATM的工作方式即為聯網模式。

  (2)單機工作模式:這種方式中,智能設備不通過網路與其他電腦系統相連,而是獨立的分佈在不同的場地上,主要提供局部場地的服務功能,例如,政府部門的辦事指南查詢終端。

相關條目

參考文獻

  1. 石延輝,李澍森等.智能設備的發展現狀分析及前景展望[D].電氣開關.2010.4
  2. 李軍利,卜曉燕.智能設備的原理與開發技術[D].延安大學學報:自然科學版.2004.2
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