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智能断路器的特点与工作模式

来源:中国工业电器网  点击:次  时间:2012/10/19 9:53:42
    


 IEC62063 标准对智能断路器设备的定义:“具有较高性能的断路器和控制设备,配有电子设备、传感器和执行器,还具有附加功能,尤其是在线监视和诊断方面。”

  1. 监测控制回路特点

  以微电子、计算机技术和新型传感器建立新的断路器二次系统,实现断路器的智能化,使其具有按电压波形调节通断角度,精确控制通断过程时间和灭弧室工况。电力电子装置取代传统的机械操动机构,使断路器动作性能大大提高。
二次系统通过有效地监视断路器运行状态,可以动态评估断路器寿命,分析故障遮断能力,实现断路器运行监视,进行寿命周期评估和失效率评估,提高断路器的可用率。主要的监视环节有:①统计动作次数。②统计断口开断电流值。③监视通断线圈电流波形,判断故障。④监视灭弧室内绝缘介质的压力、温度及密度等。⑤监视触头通断速度和操动机构状态。

  新型微控制器(DSP)的广泛使用,使得上述功能的实现和完善成为可能。

  2. 数据通信回路特点

  数字化变电站背景下的断路器智能化使得断路器线圈动作方式发生了根本变化。传统断路器动作信号由二次电缆传递至断路器控制箱,而智能化断路器的控制信号依据IEC61850 规约中的GOOSE 通信协议,以通信报文形式通过变电站二次通信光缆传递至断路器的智能控制器,不仅节省大量电缆而且其可靠性和实时性都得到极大提高。

  3. 断路器基本工作模式

  如图所示,智能断路器的基本工作模式为:当系统故障由继电保护装置发出断开信号或由操作人员发出操作信号后,首先启动智能识别模块,判断当前状态即断路器所处的工作条件,对调节装置发出不同的定量控制信息而自动调整相关参数,以获得与当前系统工作状态相适应的运动特性,然后使断路器动作。其核心在于根据监测到的不同故障电流自动选择操动机构参数及灭弧室预先规定的工作条件,电流小时低速断开,电流大时高速断开,以获得电气和机械性能上的最佳断开效果。

  智能化断路器研究存在的问题

  智能化断路器虽有众多优良的性能,但也面临着许多亟待改善的问题。

  首先,由传统的机械化操动机构向电子化操动机构的转变,使控制回路可靠性面临着电子器件易老化和强电磁干扰的考验。复杂电子设备使用寿命与一次设备使用寿命的不匹配将严重影响智能断路器的发展。所以,断路器动作方式的根本性改变使众多生产厂家在开发智能断路器产品时是极其谨慎的。

  其次,复杂的智能控制器必将使智能化断路器的生产成本大大提高,这也阻碍了该类产品的推广普及。绝缘监测设备在智能化断路器中占有重要地位,但其开发和生产成本居高不下。

  断路器智能化是一项更新换代的工作,它涉及到很多领域的技术进步和创新发展,如传感器技术、计算机技术、微电子技术、信息技术和电磁兼容技术等,需要更多的投入和开发。

  结束语

  智能断路器已将计量、控制及通信等功能融于一体,使电力设备的模块化、系统化成为可能。微控制器技术的不断发展又为智能断路器功能的多样化,可靠性的提高,性能优化提供了技术保障。智能断路器的技术发展主要有如下几个趋势:①新型传感器向更灵敏、小型化方向发展,微处理器向大存储容量、外设集成化发展,将为智能断路器性能的优化奠定基础。②总线技术应用于智能断路器,采用串行通信方式实现现场设备与主控制器进行双向通信,提高传输的信息量、信息传输的精度,从而提高系统的性能及可靠性。③采用新的更完善的通信协议,向着标准化、开放性发展的同时,更要注重互联性网络接口的产品,产品间的通用性。④智能断路器朝功能全面化方向发展。如监控电网的谐波分量、功率因数和波形畸变等,而且能记录电网的波形变化,实时观测电网的工作情况等等。⑤将人工智能技术用于智能断路器可以提高智能控制器的精确度。

 

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