智能斷路器的特點與工作模式
來源：平源電力科技有限公司
發(fā)布時間：2020-11-17
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IEC62063標(biāo)準(zhǔn)對智能斷路器設(shè)備的定義：“具有較高性能的斷路器和控制設(shè)備，配有電子設(shè)備、傳感器和執(zhí)行器，還具有附加功能，尤其是在線監(jiān)視和診斷方面。”
1.監(jiān)測控制回路特點
以微電子、計算機技術(shù)和新型傳感器建立新的斷路器二次系統(tǒng)，實現(xiàn)斷路器的智能化，使其具有按電壓波形調(diào)節(jié)通斷角度，精確控制通斷過程時間和滅弧室工況。電力電子裝置取代傳統(tǒng)的機械操動機構(gòu)，使斷路器動作性能大大提高。
二次系統(tǒng)通過有效地監(jiān)視斷路器運行狀態(tài)，可以動態(tài)評估斷路器壽命，分析故障遮斷能力，實現(xiàn)斷路器運行監(jiān)視，進(jìn)行壽命周期評估和失效率評估，提高斷路器的可用率。主要的監(jiān)視環(huán)節(jié)有：①統(tǒng)計動作次數(shù)。②統(tǒng)計斷口開斷電流值。③監(jiān)視通斷線圈電流波形，判斷故障。④監(jiān)視滅弧室內(nèi)絕緣介質(zhì)的壓力、溫度及密度等。⑤監(jiān)視觸頭通斷速度和操動機構(gòu)狀態(tài)。
新型微控制器(DSP)的廣泛使用，使得上述功能的實現(xiàn)和完善成為可能。
2.數(shù)據(jù)通信回路特點
數(shù)字化變電站背景下的斷路器智能化使得斷路器線圈動作方式發(fā)生了根本變化。傳統(tǒng)斷路器動作信號由二次電纜傳遞至斷路器控制箱，而智能化斷路器的控制信號依據(jù)IEC61850規(guī)約中的GOOSE通信協(xié)議，以通信報文形式通過變電站二次通信光纜傳遞至斷路器的智能控制器，不僅節(jié)省大量電纜而且其可靠性和實時性都得到極大提高。
3.斷路器基本工作模式
如圖所示，智能斷路器的基本工作模式為：當(dāng)系統(tǒng)故障由繼電保護裝置發(fā)出斷開信號或由操作人員發(fā)出操作信號后，首先啟動智能識別模塊，判斷當(dāng)前狀態(tài)即斷路器所處的工作條件，對調(diào)節(jié)裝置發(fā)出不同的定量控制信息而自動調(diào)整相關(guān)參數(shù)，以獲得與當(dāng)前系統(tǒng)工作狀態(tài)相適應(yīng)的運動特性，然后使斷路器動作。其核心在于根據(jù)監(jiān)測到的不同故障電流自動選擇操動機構(gòu)參數(shù)及滅弧室預(yù)先規(guī)定的工作條件，電流小時低速斷開，電流大時高速斷開，以獲得電氣和機械性能上的最佳斷開效果。
智能化斷路器研究存在的問題
智能化斷路器雖有眾多優(yōu)良的性能，但也面臨著許多亟待改善的問題。
首先，由傳統(tǒng)的機械化操動機構(gòu)向電子化操動機構(gòu)的轉(zhuǎn)變，使控制回路可靠性面臨著電子器件易老化和強電磁干擾的考驗。復(fù)雜電子設(shè)備使用壽命與一次設(shè)備使用壽命的不匹配將嚴(yán)重影響智能斷路器的發(fā)展。所以，斷路器動作方式的根本性改變使眾多生產(chǎn)廠家在開發(fā)智能斷路器產(chǎn)品時是極其謹(jǐn)慎的。
其次，復(fù)雜的智能控制器必將使智能化斷路器的生產(chǎn)成本大大提高，這也阻礙了該類產(chǎn)品的推廣普及。絕緣監(jiān)測設(shè)備在智能化斷路器中占有重要地位，但其開發(fā)和生產(chǎn)成本居高不下。
斷路器智能化是一項更新?lián)Q代的工作，它涉及到很多領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步和創(chuàng)新發(fā)展，如傳感器技術(shù)、計算機技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)和電磁兼容技術(shù)等，需要更多的投入和開發(fā)。
結(jié)束語
智能斷路器已將計量、控制及通信等功能融于一體，使電力設(shè)備的模塊化、系統(tǒng)化成為可能。微控制器技術(shù)的不斷發(fā)展又為智能斷路器功能的多樣化，可靠性的提高，性能優(yōu)化提供了技術(shù)保障。智能斷路器的技術(shù)發(fā)展主要有如下幾個趨勢：①新型傳感器向更靈敏、小型化方向發(fā)展，微處理器向大存儲容量、外設(shè)集成化發(fā)展，將為智能斷路器性能的優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。②總線技術(shù)應(yīng)用于智能斷路器，采用串行通信方式實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備與主控制器進(jìn)行雙向通信，提高傳輸?shù)男畔⒘俊⑿畔鬏數(shù)木?，從而提高系統(tǒng)的性能及可靠性。③采用新的更完善的通信協(xié)議，向著標(biāo)準(zhǔn)化、開放性發(fā)展的同時，更要注重互聯(lián)性網(wǎng)絡(luò)接口的產(chǎn)品，產(chǎn)品間的通用性。④智能斷路器朝功能全面化方向發(fā)展。如監(jiān)控電網(wǎng)的諧波分量、功率因數(shù)和波形畸變等，而且能記錄電網(wǎng)的波形變化，實時觀測電網(wǎng)的工作情況等等。⑤將人工智能技術(shù)用于智能斷路器可以提高智能控制器的精確度。
