智能環(huán)網(wǎng)成套柜電氣設(shè)備技術(shù)：

必須具備電氣參數(shù)靈敏準確的感知功能、系統(tǒng)故障的判斷功能、安全可靠執(zhí)行結(jié)構(gòu)的操控功能。智能設(shè)備是一種高度自動化的機電一體化設(shè)備。

自我檢測是智能設(shè)備的基礎(chǔ);

自我診斷是智能設(shè)備的核心。

在新一代信息技術(shù)與制造業(yè)的融合促動下，成套電氣自動化高端制造裝備向智能化方向發(fā)展。

電氣成套高端裝備是以高新技術(shù)為引領(lǐng)，決定電氣裝備制造業(yè)整體競爭力的高附加值裝備。構(gòu)建電網(wǎng)裝備制造創(chuàng)新機構(gòu)，并通過先進智能制造裝備相關(guān)項目的研發(fā)。制造創(chuàng)新數(shù)字化控制裝備，大力推進智能機器、增強現(xiàn)實可靠性、重點關(guān)注先進控制系統(tǒng)、輔助和柔性機器人控制系統(tǒng)等領(lǐng)域。

國家兩大電網(wǎng)公司都啟動了自適應成套自動化裝備制造項目，旨在預先研究智能電氣制造裝備和技術(shù)，以實現(xiàn)大型復雜電網(wǎng)系統(tǒng)下研制裝備智能化。提出發(fā)展智能一體化裝備制造。已成為高端智能電氣開關(guān)制造裝備發(fā)展的潮流。

一、電氣成套智能裝備

1）電氣成套智能裝備，指電網(wǎng)電氣設(shè)備在傳統(tǒng)的功能中加裝電子儀表，是的電氣設(shè)備具有狀態(tài)感知、數(shù)據(jù)分析、遠程控制功能的電氣裝備，是先進制造技術(shù)、信息技術(shù)和智能技術(shù)的集成和深度融合的新型裝備，主要是研發(fā)先進的智能化控制系統(tǒng)。

2）電氣成套智能裝備功能強大、操作簡便；幫助分析電網(wǎng)故障特征，指出運行調(diào)整策略。智能化的成套裝備處于生產(chǎn)系統(tǒng)的關(guān)鍵工序環(huán)節(jié)，其停機及故障對整個生產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生很大的影響。智能設(shè)備的復雜程度和精密程度很高，都帶有計算機程序控制系統(tǒng)。傳統(tǒng)的基于機械設(shè)備而形成的維修方法和維護經(jīng)驗，已完全不適合這類設(shè)備。智能裝備新增智能系統(tǒng)的維護工作，包括智能裝備運行數(shù)據(jù)的定期備份及恢復，控制計算機的軟件運行和維護。

3）、智能裝備的制造業(yè)（機器人、數(shù)控機床、服務機器人、其他自動化裝備），工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)（機器視覺、傳感器、RFID、工業(yè)以太網(wǎng)）、工業(yè)軟件（ERP/MES/DCS等）有機結(jié)合的自動化系統(tǒng)集成及生產(chǎn)線集成等。

4）、基于智能裝備制造領(lǐng)域的成熟性與壟斷性，產(chǎn)品性能差異化、設(shè)備成套系統(tǒng)化是企業(yè)追求技術(shù)優(yōu)勢增長及市場規(guī)模擴張最為常見的模式。創(chuàng)新企業(yè)更加重視依托其核心技術(shù)產(chǎn)品，特定應用領(lǐng)域的定制化解決方案。

二、電氣成套智能裝備技術(shù)發(fā)展趨勢

1、信息技術(shù)深度應用

信息技術(shù)深度應用促進了生產(chǎn)與效率提高和管理模式創(chuàng)新。信息技術(shù)與傳統(tǒng)制造技術(shù)相結(jié)合使制造過程的數(shù)字化、自動化和智能化得以快速發(fā)展，制造過程的虛擬驗證、并行工程、精益生產(chǎn)及敏捷制造等有效的生產(chǎn)模式得到廣泛認同。

以計算機及強大軟件為技術(shù)支撐的虛擬制造技術(shù)在電氣裝備制造企業(yè)得到廣泛應用，通過對工藝流程、生產(chǎn)線進行三維動態(tài)仿真模擬、優(yōu)化及工藝可行性分析，確定工藝參數(shù)，提高運行的可靠性和效率。

2、精細制造是產(chǎn)品性能提升的重要保障。

精密鑄造技術(shù)、精密塑性成形技術(shù)、精密連接技術(shù)等零件毛坯制造技術(shù)不斷向近凈成形趨近。開關(guān)機械機構(gòu)切削加工精度、質(zhì)量、工藝穩(wěn)定性要求不斷提升，并以高速、強力切削和主動測量、自動補償以及快裝、快調(diào)、快進為主要特點，高效多品種的柔性生產(chǎn)方式得到廣泛應用。

3、創(chuàng)新技術(shù)與裝備是汽車制造技術(shù)發(fā)展驅(qū)動力。

新材料（超強超韌鋼、變密度的金屬、高強超輕的復合材料等）技術(shù)迅猛發(fā)展，增材制造（3D打印）、復合加工（光機電）等新工藝方法不斷涌現(xiàn)，電氣開關(guān)制造裝備的柔性化、智能化和可重構(gòu)性，給制造產(chǎn)線上滿足個性化市場需求和提高產(chǎn)品競爭力提供了技術(shù)與裝備的支撐。

4、綠色制造是社會發(fā)展的必然要求

通過綠色的設(shè)計、工藝、材料、設(shè)備、生產(chǎn)過程、包裝和管理等生產(chǎn)綠色產(chǎn)品，報廢產(chǎn)品經(jīng)綠色處理后可回收、可再制造利用，直接減少制造全過程對環(huán)境的負面影響，同時使原材料和能源的利用效率達到最高。以新能源的應用、節(jié)材（高強度鋼板冷沖壓技術(shù)、激光拼焊技術(shù)、近凈成形鑄鍛技術(shù)、輕量化等）、節(jié)能環(huán)保（干式切削加工技術(shù)、涂裝緊湊型工藝及零排放技術(shù)、清潔化鑄鍛技術(shù)等）為代表的綠色制造是電氣裝備制造技術(shù)的發(fā)展方向。

三、智能設(shè)備技術(shù)特征

1智能設(shè)備的特性

兩方面的因素，正推動著生產(chǎn)制造設(shè)備的創(chuàng)新：一是生產(chǎn)制造產(chǎn)品的個性化與復雜性，另外一個則是對生產(chǎn)能力和質(zhì)量不斷增長的需求。

一般來說，智能設(shè)備有五個特點：

1）. 靈活性：設(shè)備和裝置制造商，不再生產(chǎn)設(shè)計單一用途的設(shè)備。它們轉(zhuǎn)而生產(chǎn)制造靈活的、多用途設(shè)備，可以滿足當今生產(chǎn)制造的需求：比如更小體積、客戶定制的產(chǎn)品，以適應高度集成產(chǎn)品的趨勢，從而可以將不同功能整合到一個設(shè)備中。

2）. 自主運行：現(xiàn)代設(shè)備的運行，比以往任何時候都具有更多的自主性。

3）. 診斷：智能設(shè)備，還能預防以及校正由諸如原材料工況的改變、機械部件的磨損等原因造成的過程錯誤。利用大量的網(wǎng)絡(luò)傳感器，智能設(shè)備可以獲得過程狀態(tài)、設(shè)備狀態(tài)、機器環(huán)境等方面的信息。這會改善運行，提高質(zhì)量水平。

4）. 自適應改進：隨著時間的推進，通過數(shù)據(jù)挖掘，借助仿真模型或者使用面向特定應用的學習算法，設(shè)備系統(tǒng)可以改善運行性能。

5）. 通訊：設(shè)備可以與其它自動化系統(tǒng)交換信息，為更高層的控制系統(tǒng)提供狀態(tài)信息。這就使得智慧工廠和自動化生產(chǎn)線能夠自動調(diào)節(jié)，以便適應不斷變化的工況，平衡設(shè)備間的工作負荷，在設(shè)備發(fā)生故障前通知維護人員。

2、設(shè)計方法和挑戰(zhàn)

現(xiàn)代設(shè)備控制系統(tǒng)，充分利用環(huán)境、過程數(shù)據(jù)信息、以及設(shè)備參數(shù)，來適應不斷變化的工況，執(zhí)行實際上已經(jīng)不再是單純的重復性工作。傳感器和測量技術(shù)在其中扮演的角色日益重要，因為它使設(shè)備制造商生產(chǎn)的設(shè)備，能夠了解周圍的環(huán)境，執(zhí)行實時的過程檢測，確保關(guān)鍵機械設(shè)備部件處于健康狀態(tài)，并利用這些信息來實現(xiàn)自適應控制。

這就要求控制系統(tǒng)，能夠集成傳感器數(shù)據(jù)，實時收集并利用來自于多個傳感器的信息，同時還能并行運行高速控制回路。具有工業(yè)級耐用性的高性能嵌入式系統(tǒng)，通過模塊化的輸入/輸出(I/O)設(shè)備，提供直接的傳感器連接。現(xiàn)在，領(lǐng)先的設(shè)備制造商開始使用集成了實時處理器和可編程硬件的多樣性計算架構(gòu)，以滿足最嚴格的應用需求。

為了應對當今生產(chǎn)制造的需求，設(shè)備制造商必須設(shè)計高度模塊化的系統(tǒng)，來滿足客戶定制需求或者在不同的生產(chǎn)工藝過程中進行現(xiàn)場改造，或者產(chǎn)品的改變。模塊化的生產(chǎn)方式，幫助原始設(shè)備制造商（OEM）開發(fā)出可復用的部件，這樣在整個產(chǎn)品線上都可以使用這些部件，簡化了常備產(chǎn)品的集成，還改變了OEM廠商完成其系統(tǒng)設(shè)計的方式。

機械系統(tǒng)的模塊化，需要反映在控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中。與傳統(tǒng)的使用單一系統(tǒng)架構(gòu)不同，現(xiàn)代設(shè)備基于控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。需要配置無縫通訊的基礎(chǔ)設(shè)施，以便處理時序要求嚴格的數(shù)據(jù)、低優(yōu)先等級的數(shù)據(jù)、狀態(tài)信息以及監(jiān)控系統(tǒng)的通訊。

分布式協(xié)作設(shè)備控制系統(tǒng)，通過增加適應性、不斷提升的運行自主化、診斷和自適應改善，使得進一步增加產(chǎn)量成為可能。

3、設(shè)備的差異化

領(lǐng)先的設(shè)備制造商，通過采用不同的關(guān)鍵技術(shù)，來使其產(chǎn)品具有差異化特性，例如:

多個控制系統(tǒng)和多樣化計算架構(gòu)的整合；

提供信號分析工具、高速控制回路、算法工具的軟硬件平臺；仿真和建模工具；網(wǎng)絡(luò)和通訊功能；

以軟件為中心的設(shè)計方法，有助于應對系統(tǒng)不斷增加的復雜性。

4、智能的控制系統(tǒng)

現(xiàn)代設(shè)備使用分布式協(xié)同控制和模塊化的方法。它們所包括的智能子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，可以聯(lián)合執(zhí)行設(shè)備的自動化任務，與工廠層面的更高級控制系統(tǒng)進行通訊，使得智能工廠成為可能。為了使系統(tǒng)具有適應性和擴展性，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也需要體現(xiàn)這種模塊化。需要借助工業(yè)通訊協(xié)議，來實現(xiàn)子系統(tǒng)之間的相互連接，確保時間和同步性。

向以軟件為中心的設(shè)計方法和編程工具（該編程工具提供了一種能力，利用同一種設(shè)計工具，可以實現(xiàn)多種不同的自動化任務）的過渡，使得客戶能夠在控制軟件中體現(xiàn)機械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化。簡單的系統(tǒng)，仍然可以利用傳統(tǒng)的與分布式I/O連接的單主控制器概念，現(xiàn)代的設(shè)備利用具有分層結(jié)構(gòu)的控制架構(gòu)，在這種架構(gòu)中，更高層級的控制器與從控制器連接，由從控制器來執(zhí)行清晰定義的自動化運行。

傳統(tǒng)的可編程邏輯控制器（PLC），仍然扮演著重要的角色，尤其是在執(zhí)行邏輯或安全功能的時候。但是現(xiàn)代設(shè)備控制系統(tǒng)，加入了嵌入式控制和監(jiān)視系統(tǒng)，來實現(xiàn)先進控制、機器視覺和運動控制功能，或者設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測。除了與主控制器的連接，智能子系統(tǒng)通常還能與處在同一層級的系統(tǒng)交互，以觸發(fā)或同步任務，從而實現(xiàn)諸如高性能、視覺導引運動或基于位置的觸發(fā)和數(shù)據(jù)采集等功能。

設(shè)備制造商所面臨的最大挑戰(zhàn)，是嵌入式技術(shù)的應用。由于上市時間緊、競爭殘酷，驗證客戶定制的嵌入式硬件開發(fā)過程的時間和人員就受到限制。很多情況下，員工中甚至沒有嵌入式工程師，而是將這部分工作外包出去。

利用擴展模塊實現(xiàn)運動控制、機器視覺、控制設(shè)計和仿真、設(shè)備預測和狀態(tài)監(jiān)測特性以及對I/O硬件和通訊協(xié)議的廣泛支持，設(shè)備制造商可以強化開發(fā)工具鏈，進一步優(yōu)化設(shè)計流程。智能設(shè)備控制系統(tǒng)的硬件選擇，可能是一個令人生畏的任務。

系統(tǒng)工程部門經(jīng)常需要在易于使用、低風險的黑盒解決方案與客戶定制系統(tǒng)的性能與價格方面的收益作平衡，這樣就可以使其具有差異化的特性，正是這些差異化，會決定其產(chǎn)品在市場上的成功或失敗。設(shè)計團隊在舒適區(qū)域內(nèi)，傾向于使用他們比較熟悉的傳統(tǒng)方案，但是這往往會限制其將不同的智能方案增加到設(shè)備中的能力，而客戶定制方案則一般會推動設(shè)計團隊離開其舒適區(qū)域。

嵌入式系統(tǒng)設(shè)計人員，可以將微處理器和現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）整合到一個異構(gòu)計算架構(gòu)中。

5、異構(gòu)計算架構(gòu)

隨著設(shè)備控制應用復雜性的增加，硬件架構(gòu)和嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計工具必須隨之改進，以便應對不斷增加的嚴格要求，同時還要減少設(shè)計時間。以前，很多嵌入式系統(tǒng)只有一個CPU，所以系統(tǒng)設(shè)計人員必須依賴CPU時鐘速率的提升，向多核系統(tǒng)轉(zhuǎn)移以及其它方面革新，以期實現(xiàn)復雜應用所要求的處理能力。

現(xiàn)在，更多的系統(tǒng)設(shè)計人員，開始向具有多個不同處理單元的計算架構(gòu)轉(zhuǎn)移，以便在計算能力、延遲、靈活性、費用和其它因素之間實現(xiàn)最佳的平衡。異構(gòu)計算架構(gòu)具有上述優(yōu)點，使得在先進設(shè)備應用中使用高性能嵌入式系統(tǒng)成為可能。

縮短設(shè)計周期、設(shè)計具有更多功能、更復雜設(shè)備的需求，已經(jīng)徹底的改變了設(shè)計方法。設(shè)計工具能夠提供前所未有的靈活性和速度。前幾年只能用于高端研究工作的算法和工具，現(xiàn)在已經(jīng)逐步應用于工業(yè)市場領(lǐng)域，而且在軟硬件設(shè)計中，其功能也在不斷增加。

四、智能環(huán)網(wǎng)成套柜

立絡(luò)電氣核心技術(shù)是在不斷“試錯”過程中的積累經(jīng)驗教訓。

公司在智能裝備制造和創(chuàng)新能力的增長過程中，企業(yè)不斷積累自主研發(fā)經(jīng)驗的經(jīng)歷，不僅是通向“顛覆性創(chuàng)新”的必由之路，更是學習、吸收外部技術(shù)和知識的最佳方式。

所謂“核心技術(shù)”是一種記錄研發(fā)過程中“試錯”數(shù)據(jù)的經(jīng)驗性知識管理體系，它以獲得并保持市場份額為目的、以既有產(chǎn)品開發(fā)平臺為依托、以試驗試制活動為積累手段，并以汲取內(nèi)外部資源作為產(chǎn)品的改進策略。

智能環(huán)網(wǎng)柜主要有2 種不同的名稱：

10kV-20kV SF6全絕緣斷路器柜自動化成套設(shè)備

10kV-20kV SF6全絕緣四回智能環(huán)網(wǎng)成套柜

2種開關(guān)操作結(jié)構(gòu) 負荷開關(guān)和斷路器型

1、增加了成套開關(guān)的功能，如一二次設(shè)備整體融合等，使操作變得極為簡單。

2、縮短了產(chǎn)品生產(chǎn)周期，優(yōu)化的配件供應鏈鏈。通過裝備出廠檢驗流程簡化，提高裝備參數(shù)定位精度和操作定位精度。

3、能夠在工廠設(shè)計出不同功能的定制樣品，省去了現(xiàn)場調(diào)試安裝時間，從而減少了設(shè)備的整體故障率。

4、由于機械結(jié)構(gòu)變得簡單了，可以更有利于提高成套裝備的模塊化裝配工藝水平。

5、成套設(shè)備可以按照不同的功能聯(lián)系進行二次組合，結(jié)構(gòu)設(shè)計實現(xiàn)典型化模塊，更利于實施模塊化設(shè)計及制造。

6、模擬仿真實驗

（1）、仿真環(huán)境搭建

開發(fā)環(huán)境：開發(fā)環(huán)境是程序手專門用于開發(fā)的服務器配置，可以根據(jù)規(guī)模需要能比較隨意搭配， 為了開發(fā)調(diào)試方便，一般打開全部錯誤報告記錄。

測試環(huán)境：是克隆一份生產(chǎn)環(huán)境的配置，一個程序在測試環(huán)境工作不正常，那么肯定不能把它發(fā)布到生產(chǎn)機上。

生產(chǎn)環(huán)境：是指正式提供對外服務的，一般會關(guān)掉錯誤報告，打開錯誤日志。可以理解為包含所有的功能的環(huán)境，任何項目所使用的環(huán)境都以這個為基礎(chǔ)，然后根據(jù)客戶的個性化需求來做調(diào)整或者修改。

三個環(huán)境也可以說是系統(tǒng)開發(fā)的三個階段：開發(fā)->測試->上線，其中生產(chǎn)環(huán)境也就是通常說的真實環(huán)境。

UserAcceptance Test用戶滿意環(huán)境：指用戶接受度測試 即驗收測試，所以UAT環(huán)境主要是用來作為客戶體驗的環(huán)境。

仿真環(huán)境：顧名思義是和真正使用的環(huán)境一樣的環(huán)境（即已經(jīng)出售給客戶的系統(tǒng)所在環(huán)境，也成為商用環(huán)境），所有的配置，頁面展示等都應該和商家正在使用的一樣，差別只在環(huán)境的性能方面。

1）仿真過程的重要性；

2）仿真流程；

3）仿真平臺的搭建

4）測試用例的設(shè)計

5）仿真過程的重要性；

6）仿真流程；

7）仿真平臺的搭建

8）測試用例的設(shè)計

《百度》 環(huán)境仿真試驗 (environment simulation test) 模仿各種環(huán)境因素作用的試驗。主要用于研究各種環(huán)境因素對材料、元件、結(jié)構(gòu)、機械、設(shè)備和人員等的影響。它在生產(chǎn)和科學研究中有廣泛的應用，是提高產(chǎn)品在惡劣環(huán)境和特殊環(huán)境下工作可靠性的重要手段，又是人類進行科學研究、科學探索有開發(fā)所不可缺少的工具。

環(huán)境因素包括自然的和人為的兩類。

1、自然環(huán)境指地球（地面、地下、水面、水下、大氣）和空間（星際空間與天體）自然形成的環(huán)境；

2、人為環(huán)境指人工形成的環(huán)境。環(huán)境仿真試驗模仿的環(huán)境因素主要有極端壓力（真空、高壓）、 磁場、電場。

（1）、環(huán)境仿真試驗就是在上述的一種或幾種模仿的環(huán)境因素下進行試驗。環(huán)境仿真是半實物仿真系統(tǒng)和人在回路仿真系統(tǒng)的重要組成部分。半實物仿真系統(tǒng)中的環(huán)境仿真為傳感器、探測器提供信息，人在回路仿真系統(tǒng)中的環(huán)境仿真為參與者提供視覺、聽覺、觸覺（力反饋）、運動等感覺。

（2）、摸擬信號發(fā)生器研制

模擬器可模擬真實目標信號的環(huán)境噪聲等信息，電力通道信號間具有幅度差、相位差和時間差。電網(wǎng)數(shù)據(jù)信號發(fā)生器真實模擬電網(wǎng)各種信號包括故障信號。滿足在智能電網(wǎng)控制系統(tǒng)研發(fā)、維護階段的系統(tǒng)測試需求，大大地縮短了智能環(huán)網(wǎng)成套柜的研發(fā)周期，使其能很快發(fā)揮作用。對于已使用的智能環(huán)網(wǎng)成套柜，模擬信號發(fā)生器可對其進行定期測試維護，以便提前發(fā)現(xiàn)可能存在的故障。