智能化技术在低压断路器上的应用

1、概述

随着电力技术的高速发展和供电规模的日益扩大,系统的网络结构和运行方式日趋复杂,对电源的可靠性、安全性及供电质量也都提出了更高的要求,相应地对系统设备的操作简便性和安全性以及可靠性也提出了新的要求。低压断路器作为电力供配电系统中广泛使用的主要控制电器,除了要能正常分合相关系统额定电流外,还要在相关系统故障时能快速有选择性地可靠分断相关系统短路故障电流,且不能出现越级跳闸或拒动现象。

特别是随着电力系统控制方式数字化进程的发展应用以及电力系统综合自动化的广泛应用,对系统可视化、自动化、网络化、实时化、精确化的要求越来越高, 相应地对应用面积广、网络结构复杂、操作较频繁、故障率高的低压断路器也就提出了更高的要求,传统断路器根本无法满足现代电力系统综合自动化的需要。智能化技术的应用于是成了低压断路器的一个重要发展应用方向。

2、智能化断路器的简介

智能化断路器综合了现代高电压零飞弧技术、电子技术、电气自动化技术、网络通信技术、计算机及其软件技术等,采用模块化结构,完全突破了传统断路器的许多不足,集保护、测量、监控于一体。除了具备过载、过流、速断、漏电、接地等常规控制、保护、报警、整定功能外,同时还具备人机对话显示、存储、记忆、逻辑分析、判断和选择以及网络通信等功能。能够实时地显示温度、电流、电压、功率因数、有功、无功等各种特征参数并进行故障参数、类型的储存,具有自诊断能力,从而为运行维护人员进行相应的信息查询和故障判断处理提供现场的实际运行资料,为系统运行方式的优化奠定了基础。通过其所具备的网络通信技术可以使多台智能化断路器实现与中央控制计算机双向通讯,构成智能化的供配电系统,实现“四遥”功能,为无人化站所和实现区域联锁、远方监控、运方调整等创造必要的设备技术保障。

3、断路器智能化技术的构成及其工作原理

智能化断路器中智能化技术的应用核心是集保护、测量、监控于一体的多功能脱扣器,它主要由微处理器单元、信号检测采集单元、开关量输入单元、显示和键盘单元、执行输出单元、通信接口、电源等几个部分组成。

3.1、微处理器单元

单片机以其高性价比和可靠性成为智能化断路器智能控制系统的首选。微处理器单元由高性能的自带A/D 转换、看门狗监视器、I2C串行总线和高速输入输出通道、通讯接口和标准的JTAG程序烧写口的单片机及其外围电子电路组成。配以优化的软件,组成的单片机控制系统所需外围元件少,使得设计简单,布线方便,而且在稳定性和抗干扰能力上都有极大的提高。

各交流量分别经信号输入回路、低通滤波器送到CPU控制的多路开关,经模数转换后, 由DB 数据总线送到数据存储器（ RAM）。CPU 通过调用程序存储器（EPROM） 中的程序对采集的数据进行计算,其计算结果与存放在电可擦存储器（E2PROM）中的整定值进行比较, 作出相应的故障判断处理。再通过输入输出端口（I/O）将处理信号送到相应外设（信号与出口）发出报警信号,或执行跳闸。微处理单元除了要完成整个系统的测量、保护、逻辑等功能外,还具有自我故障诊断和监察的能力,当断路器本身发生故障或环境温度超过允许范围时,能发出相应的信号显示或报警,同时重新起动。自诊断的项目主要有EPROM出错、A/D 转换出错、环境超温、CT断线、跳闸线圈断线、断路器拒动及触头维护。微处理单元的自诊断功能不仅大大提高了断路器的运行可靠性,更给后期维修、故障判断工作提供了极大的方便。

3.2

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