2024年2月20日发(作者：)
丝 建 ・圜 探讨・ ＣＰＳ作为集控制与保护为一体的多功能电 Ｎｏ．５ Ｖｏ１．３ ｆＳｅｒｉａｌ Ｎｏ．２９）２０１２ 达了ＣＰＳ研发计划，开始研发国内的ＣＰＳ产品。 器，其功能特性主要体现为以下几点： （１）故障连续运行能力。ＣＰＳ具有较高的 短路分断能力，代表性企业的典型ＣＰＳ产品的额 定运行短路分断能力， 都可高达５０ ｋＡ，大大限 制了短路电流对系统带来的危害。更为重要的 是，ＣＰＳ可在分断短路电流后无需维护即可投入 从２００６年之后，国内各企业大力发展ＣＰＳ技 术，专利申请量也随之有较大幅度的增长。从 专利申请的专利权情况来看，施耐德电器工业 公司、上海电科电器科技有限公司、苏州万龙电 气集团股份有限公司、浙江中凯科技股份有限 公司、江苏凯隆电器有限公司，这几家企业的专 使用，具有连续运行能力。这是由分离元器件构 利申请量占到总数的３／４以上。从专利申请的 成的配电系统难以达到的。 （２）方便的保护整定参数设定。集控制与 保护功能于一体的ＣＰＳ，其热脱扣和磁脱扣的过 流保护整定电流值都可以直接在主体面板进行 调整，克服了断路器出厂后短路保护整定电流值 无法更改的缺点，且具有反时限、定时限和瞬时 三段保护特性，保护范围更为广泛。 （３）操作频率高，使用寿命长。一般机械寿 命可达５００～１ ０００万次；ＡＣ ３８０ Ｖ下，使用类型为 ＡＣ一４３（笼型感应电动机）的电寿命达１２０～１５０ 万次。 （４）零部件少。与传统分离元器件组合应 用的配电系统相比，使用ＣＰＳ产品的配电系统， 从电源进线端到负载侧，连接点大大减少，直接 降低了系统的故障点，可靠性更高，同时也节约 了铜材，达到了节能节材的目的。 ２从专利技术分析ＣＰＳ的技术发展 ２．１专利数据 科研活动的成果可以以专利技术的形式体 现，企业的核心关键技术或代表该领域发展方 向、趋势的技术，通常会通过申请专利来保持企 业的技术竞争力和市场垄断。通过专利文献则 可以了解该领域最新动态和最新科研技术信息。 所以，专利在一定程度上反映了某领域的领先技 术，并可远观其发展趋势。 运用上海电器科学研究院的“低压电器专 利数据库平台”，对自２００２年以来涉及ＣＰＳ技 术的专利进行了分析。从专利申请的时间来 看，主要集中在２００６年之后，这是因为国内在 ９０年代前，ＣＰＳ技术还处于空缺状态。为了跟 踪国外技术的发展，国家在“八五”期间正式下 类型来看，近ｌ０年来，与ＣＰＳ技术相关的专利 共有１１３项，其中，发明４２项，实用新型４３项， 外观２８项。从近２／３的专利为实用新型和外 观的申请中可以看出，现在的企业技术发展战 略比较注重新产品专利，希望通过申请尽快获 得保护，抢占市场先机。 ２．２ ＣＰＳ专利技术分析 通过对近几年专利的技术分析不难看出， ＣＰＳ的技术正朝着多功能、模块化、高性能、低功 耗、智能化、高控制精度的方向发展，不但功能上 越来越完善，各种保护方式呈现多样化，而且设 计应用也更为人性化，进而可以符合更高要求、 更实用的市场需求。 ２．２．１ 节能节材 节能降耗是可持续发展的必然选择。企业 推行产品的节能改进，可以降低能耗，节约企业 成本。ＣＰＳ产品的研发趋势也朝着节能、节材的 方向发展。 ＣＰＳ在工作状态下，由于其电磁线圈直接外 接交流电源而存在的涡流损耗和功率损耗，使电 磁系统产生温升，使用寿命缩短。现有技术通过 改变ＣＰＳ电磁线圈两端的控制电压，高压直流起 动，并由低压直流控制电磁线圈的正常运行状 态，减少电磁系统中的损耗，从而降低温升，实现 了长时间、低功耗运行，使用寿命延长。 也有通过在ＣＰＳ基座设置永磁驱动机构及 与之相适应的控制电路，使电磁线圈不用长时间 通电工作而高效节能，线圈不发热，实现了节能 的目的。 上海电科电器有限公司提出的“控制与保护 开关电器操作机构”专利（专利号为 ２０１０２０２９９２９２．０）则是通过减少操作机构的零部 ・５９．
围丝 建煎 Ｎｏ．５ Ｖｏ１．３ ｉ［Ｓｅｔｉａｌ Ｎｏ．２９）２０１２ ・探讨・ 件数量、简化加工工艺，达到节能、节材的目的。 ２．２．２模块化 题。针对这些缺陷，上海电科电器有限公司的专 利号为２０１０１０２５８７８１．６的发明专利，提出了一种 市场上现有ＣＰＳ内部的各个组件通常用传 统的导线形成通路，这样的连接会导致各个组件 多功能电路，包括微处理器电路、信号采样及处 理电路、短路检测电路、脱扣电磁铁驱动电路、控 运行的可靠性降低。更重要的是，在这种连接情 制电器铁驱动电路以及为上述电路提供电源的 电源转换电路。该多功能电路能够快速地输出 控制和保护信号，且抗干扰能力强。此外，通过 增加控制电压反馈电路，对电磁驱动电路实现反 况下，各个组件属于统一的整体，无法进行单独 的组件升级和损坏替换，往往是坏掉其中一个组 件，就需要整体替换。为了解决以上不足，现有 技术采用了模块化设计，为方便装配的单个模块 组合。 施耐德电器工业公司申请的“开关装置的控制 与保护模块”的发明专利（专利号为０２８２２７６４．６），控 制与保护装置是可互换地连接到连接件基座的可 拆卸模块，并通过在电磁铁控制与脱扣磁铁控制 之间安装伺服装置来提高操作安全性，保证了对 于同样的基座，可以允许配置不同额定值的保护 模块。该专利可使用户更方便地实施控制，使基 座与各模块之间的连接也更为可靠。 苏州万龙电气集团股份有限公司早在２００９年 申请的“一种模块化集成式控制与保护开关电器” 的实用新型专利（专利号为２００９２００４６０１０．３），提 出一种ＣＰＳ模块盒体，内外接插有独立式的单个 模块，有保护模块、控制模块、电源模块、主电路触 头系统模块及其他模块等。各个模块设有即插即 用接口，通过不同模块间的组合，实现电动机回路 的起动操作控制及短路、过载等故障保护。这种 独立的结构设计，即插即用的接口，便于安装卸 取，很好地解决了传统的ＣＰＳ由于为一个整体器 件，无法进行单独组件的损坏替换的问题。 在模块化的同时，也寻求小型化的突破，通 过采用交、直流可互换的模块化结构磁系统、脱 扣器、通信模块、辅助触头模块等，根据需要有选 择地接人线路，各模块间进行统一的连接锁定， 使锁定结构简化，占用体积小，实现ＣＰＳ产品小 型化，且接线线路简单，使其整体结构更为紧凑。 ２．２．３基于嵌入式电子技术的应用 随着电子技术的不断发展，许多单纯利用电 磁技术实现的功能正逐步被电子技术替代。目 前，国内一部分ＣＰＳ采用双金属片的热磁保护方 式，存在保护功能少、动作不稳定、精度差的问 ・６０・ 馈控制，保证了控制的可靠性。 ２．２．４美观小巧 外观专利申请占总申请量的１／３，主要申请 保护的为ＣＰＳ的操作机构外观、隔离器模块以及 其他新型辅助模块的外观。整体的ＣＰＳ体积更 为小巧，结构更为人性化，更注重安全性，易于安 装及操作，外型也更为美观。 ３ 结语 如今，各家电器厂商所研制的ＣＰＳ，大都通 过对产品的结构，特别是操作机构、保护模块和 电磁系统的改进，并配以各种功能的辅助模块， 来更好地实现对低压配电系统的控制、保护、通 信、远程操控监控等功能，不断提升ＣＰＳ产品的 技术和应用水平。 作为低压电器产品中较为理想的元器件， ＣＰＳ并没有像断路器和接触器得到突飞猛进的 发展，相关技术还不是很成熟，在智能化和嵌人 式现场总线技术方面还有很大的发展空间。 ［１］ 曾萍，胡景泰，朱文灏，等．智能化控制与保护开关 电器的现状与发展［Ｊ］．低压电器，２０１０（２２）： １－４． ［２］胡景泰．智能化控制与保护开关电器（ＣＰＳ）［Ｊ］． 电气时代，２００４（８）：６４・６６． ［３］ 陈德桂．控制与保护开关电器的进展［Ｊ］．低压电 器，２００８（９）：１－４． 收稿日期：２０１２—０５—３０ （下转第６７页）
丝 建 ・豳 专题讲座・ Ｎｏ．５ Ｖｏ１．３ ｆＳｅｒｉａｌ Ｎｏ．２９）２０１２ 控制手／自动方式的选择是在变频器上解决的， 在变频器的控制面板上可进行“远方”或“就地” 也小，所以此时的风压差开关的动作设定值小于 表３中阻力值的２倍。 控制模式的设定。当设置为“就地”时，对变频器 的操作直接在控制面板上进行，多用于空调系统 风量调试及风机维修；当设置为“远方”时，则由 监控系统进行控制。 ⑥风压差开关。在选择风压差开关时，要注 意使其性能指标满足变风量系统运行的要求。 因为系统运行在最小风量时，风机两端的压差也 为最小值，否则，系统在最小风量运行时，可能出 现风压差开关不动作的情况。系统调试时，应在 系统为最小风量运行状态，调节风压差开关的动 ［１］ 程大章．智能建筑楼宇自控系统［Ｍ］．北京：中国 建筑工业出版社。２００５． ［２］ 龙惟定，程大章．智能化大楼的建筑设备［Ｍ］．北 京：中国建筑工业出版社，２０００． ［３］ 程大章．智能建筑理论与工程实践［Ｍ］．北京：机 械工业出版社。２００９． 作值。用于过滤器积尘状态监测开关动作值的 设定，要考虑变风量系统的运行特点，因在同样 积尘状态下，系统运行在小风量下的过滤器阻力 收稿日期：２０１１—０９—２７ （２０１２年第６期待续） Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｌｅｃｔｕｒｅ ２ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｏｂｊｅｃｔ ｏｆ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ＣＨＥＮＧ Ｄａｚｈａｎｇ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔｏｎｇｊｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００９２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｂｊｅｃｔ ｏｆ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ．Ｔｏ ｍａｓｔｅｒ ｔｈｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ，ｄｅｓｉｇｎｅｒｓ ｍｕｓｔ ｈａｖｅ ｔｈｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ．Ｔｈｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｓｙｓｔｅｍ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｗａｔｅｒ，ｈｅａｔｉｎｇ，ａｉｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ，ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｏｗｅｒ，ｌｉｇｈｔｉｎｇ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ ｓｙｓｔｅｍ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂｕｉｌｄｉｎｇ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ；ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｂｊｅｃｔ；ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ；ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ； ａｉｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ （上接第６０页） Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ ｆｒｏｍ Ｐａｔｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｘＵ ｊｉｎｇｔｉｎｇ （Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ａｐｐａｒａｔｕｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００６３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ｍａｉｎ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ （ＣＰＳ）ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ ｂｙ ｔｈｏｒｏｕｇｈ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｐａｔｅｎｔｓ ｔｈａｔ ａｒｅ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ＣＰＳ ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｔｅｎ ｙｅａｒｓ ｗａｓ ｇｉｖｅｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ（ＣＰＳ）；ｌｏｗ ｖｏｌｔａｇｅ ｐｏｗｅｒ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ；ｌｏｗ ｖｏｌｔａｇｅ ａｐｐｒａｔｕｓ；ｐａｔｅｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ．６７－
