0 引言

　　電器在國民經濟的各部門和國防領域均占有非常重要的位置，起著不可或缺的作用。電器的主要發展趨勢是高性能、高可靠、小型化、電子化、數字化、組合化、集成化、多功能化、智能化及可通信化/網絡化，其核心是智能化和網絡化。隨著現代信息電子技術、電力電子技術、微機控制技術、現代傳感器技術、數字通信技術及計算機網絡技術的多學科交叉和融合，電器逐漸向智能化發展，出現了各種智能電器。

　　1 智能電器定義及組成

　　1.1 智能電器的定義

　　關于智能電器的定義或闡釋已有很多，如：智能電器是指能自動適應電網、環境及控制要求的變化，始終處于最佳運行工況的電器。這里從構成智能電器的核心部件及其功能出發， 給出智能電器的定義：智能電器是以微控制器/微處理器為核心，除具有傳統電器的切換、控制、保護、檢測、變換和調節功能外，還具有顯示、外部故障和內部故障診斷與記憶、運算與處理以及與外界通信等功能的電子裝置。

　　智能電器的核心部件為微控制器/微處理器，與傳統電器相比，智能電器的功能有“質”的飛躍；智能電器是電子裝置，而傳統電器是電氣設備。具有現場總線接口以實現可通信/網絡化是現代智能電器的重要特征和主要發展趨勢。

　　1.2 智能電器的組成

　　圖1 給出了典型智能電器的組成。由圖1 可見，典型智能電器的輸入可以是電壓信號、電流信號(模擬信號)，也可以是數字信號，(對于非電輸入信號須轉換成電信號)；模擬信號經變換器和調理電路變換、處理后送給A/D 轉換器，數字信號一般須經過隔離、處理后再送給微控制器/微處理器；微控制器/微處理器是智能電器的核心部件(如上所述)；為實現人機交互，須有鍵盤電路、打印接口電路、顯示與報警電路，這些電路受人機接口管理單元的管理/控制；為實現外部故障和內部故障的記憶或事件記錄功能須有時鐘電路(一般應有電池備用供電，圖中未畫出)；電平信號、觸點信號/動作信號均為由微控制器/微處理器控制的輸出數字信號；RS232/RS485 總線接口是簡單的串行通信接口，也是多數智能電器配置的信息交換接口，現場總線接口是通過總線控制器和總線收發器提供的，總線控制器和總線收發器之間一般有光電隔離電路(圖中未畫出)。

　　有些微控制器/微處理器中集成了A/D 轉換器、大容量的RAM、ROM 乃至總線控制器，則此時圖1 框圖可得到簡化；當人機交互功能比較強大時， 圖1 的人機接口管理單元即為一個單獨的微控制器/微處理器(這也是智能電器的一種比較典型的配置)，此時該微控制器/微處理器也可能會承擔現場總線通信任務。

　　2 智能電器現狀及發展趨勢

　　根據國內外電器產品和研究動態來看，智能電器具有以下發展趨勢：

　　2．1 智能電器產品化：將智能電器制成相對獨立的通用性產品，使其適用范圍不僅限于開關、保護作用。20 世紀末,國際上一些著名的大公司基于CPU 技術不斷進步和發展,紛紛推出新一代的智能型可通信的低壓斷路器,比如施耐德公司的M、MT 開關,西門子公司的3WL/3VL斷路器,ABB 公司的F、Emax 等系列低壓斷路器。西門子公司推出的新一代斷路器SENTRON WL/VL 較以前產品有了很大的提高。特別是在網絡連接方面,具有Profibus-DP、Cubicle BUS、以太網、RS-232C 等多種總線接口(Cubicle BUS 為斷路器內部數據總線)。西門子通過模塊化結構和內部數據總線使SENTRON 可以方便靈活地配置和減少內部接線。施耐德公司的Masterpct 系列斷路器支持Modbus 和BatiBUS,同時還提供用于連接Profibus 和以太網的外置網絡模塊。

　　2．2 智能電器電子化：隨著半導體集成技術、微電子和計算機技術的迅猛發展，智能電器的控制能力越來越強，將從常規的電壓、電流、功率等電參數的智能化監測與控制方面， 發展到對諸如觸頭材料磨損、滅弧室溫升等非參數的監測Lj 控制等方面。

[$page]　　2．3 智能和通信化：電器中采用微處理器，從而具有應用軟件，這樣在硬件不變的情況下具備較大的適用性和升級能力，在電器中加入相關的監測、判斷和通信等芯片或電路，使電器的各種狀態和工作參數能通過傳輸媒質(如現場總線、串口線等)與線路的其他電器設備進行信息交流，以適應當前電器設備智能及網絡化的發展趨勢。目前一些主要斷路器廠商雖然尚未在自己的產品中支持以太網技術,但都為用戶提供連接以太網的解決方案,大多采用協議轉接方法對以太網進行支持。西門子公司主推Profibus 現場總線,斷路器產品通過通信模塊連接至Profibus 總線,然后通過Profibus 網絡的主站連接至以太網。斷路器附件BDA(斷路器數據適配器)則起到遠程/就地調校工作,不用于現場監控通信場合。施耐德公司通過EGX 或CM4000+ECC 實現Modbus協議與TCP/IP 協議的轉換。

　　在我國，電器通信的要求可體現為遙測、遙控、遙訊和遙調，這距離網絡化還有很大的差距。我國低壓斷路器的可通信技術這幾年也有了長足的發展,以上海電器科學研究所(集團)有限公司為主的研究機構正致力于現場總線技術的研究和開發。常熟開關制造有限公司成功地運用Modbus、Profibus、DeviceNet等總線技術實現了低壓CW