智能化断路器介绍及其工作原理分析

　　1 媒介

　　低压断路器作为电力供配电体系中广泛应用的重要控制电器, 除了要能正常分合相干体系额定电流外, 还要在相干体系故障时能快速有选择性地靠得住分断相干体系短路故障电流,且不克不及出现越级跳闸或拒动现象。

　　特别是跟着电力体系控制方法数字化过程的成长应用以及电力体系综合主动化的广泛应用, 对体系可视化、主动化、收集化、及时化、精确化的请求越来越高, 响应地对应用面积广、收集构造复杂、操作较频繁、故障率高的低压断路器也就提出了更高的请求, 传统断路器根本无法知足现代电力体系综合主动化的须要。智能化技巧的应用于是成了低压断路器的一个重要成长应用偏向。

　　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巧、电子技巧、电气主动化技巧、收集通信技巧、计算机及其软件技巧等, 采取模块化构造, 完全冲破了传统断路器的很多不足, 集保护、测量、监控于一体。除了具备过载、过流、速断、漏电、接地等惯例控制、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、断定和选择以及收集通信等功能。可以或许及时地显示温度、电流、电压、功率因数、有功、无功等各类特点参数并进行故障参数、类型的储存,具有自诊断才能, 从智能真空断路器的主要技术参数 真空断路器的参数，大致可划分为选用参数和运行参数两个方面。前者供用户设计选型时使用；后者则是断路器本身的机械特性或运动特性，为运行、调整的技术指标而为运行保护人员进行响应的信息查询和故障断定处理供给现场的实际运行材料, 为体系运行方法的优化奠定了基本。经由过程其所具备的收集通信技巧可以使多台智能化断路器实现与中心控制计算机双向通信, 构成智能化的供配电体系, 实现“四遥”功能, 为无人化站所和实现区域联锁、远方监控、运方调剂等创造须要的设备技巧保障。

　　3 断路器智能化技巧的构成及其工作道理

　　智能化断路器中智能化技巧的应用核心是集保护、测量、监控于一体的多功能脱扣器, 它重要由微处理器单位、旌旗灯号检测采集单位、开关量输入单位、显示和键盘单位、履行输出单位、通信接口、电源等几个部分构成。如图1 所示。

　　其各部分的工作道理如下:

　　3.1 微处理器单位

　　单片机以其高性价比和靠得住性成为智能化断路器智能控制体系的首选。微处理器单位由高机能的自带A/D 转换、看门狗监督器、I2C 串行总线和高速输入输出通道、通信接口和标准的JTAG 法度榜样烧写口的单片机及其外围电子电路构成。配以优化的软件, 构成的单片机控制体系所需外围元件少, 使得设计简单, 布线便利, 并且在稳定性和抗干扰才能上都有极年夜的进步。

　　各交换量分别经旌旗灯号输入回路、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 经由过程调用法度榜样存储器( EPROM) 中的法度榜样对采集的数据进行计算, 其计算成果与存放在电可擦存储器( E2PROM)中的符定值进行比较, 作出响应的故障断定处理。再经由过程输入输出端口( I/O) 将处理旌旗灯号送到响应外设( 旌旗灯号与出口) 发出报警旌旗灯号, 或履行跳闸。微处理单位除了要完成全部体系的测量、保护、逻辑等功能外, 还具有自我故障诊断和监察的才能,当断路器本身产生故障或情况温度跨越许可范围时, 能发出响应的旌旗灯号显示或报警, 同时从新起动。自诊断的项目重要有EPROM掉足、A/D 转换掉足、情况超温、CT 断线、跳闸线圈断线、断真空断路器ZW32是3～10kV，50Hz三相交流系统中的户内配电装置，可供工矿企业、发电厂、变电站中作为电器设备的保护和控制之用，特别适用于要求无油化、少检修及频繁操作的使用场所，断路器可配置在中置柜、双层柜、固定柜中作为控制和保护高压电气设备用路器拒动及触头保护。微处理单位的自诊断功能不仅年夜年夜进步了断路器的运行靠得住性, 更给后期维修、故障断定工作供给了极年夜的便利。

　　3.2 旌旗灯号检测采集单位

　　旌旗灯号检测采集单位作为智能化断路器十分重要的构成部分, 请求有高的转换精度、灵敏度、靠得住性、频率响应、测量范围以及抗干扰才能, 以便微处理单位可以或许作出精确的断定处理。是以, 旌旗灯号检测采集单位将保护旌旗灯号和测量旌旗灯号分别取自不合类型的电流互感器, 以知足保护和测量的请求。在测量年夜电流( 短路电流) 时根本上都采取线性度好、精确度高的空心电流互感器进行保护旌旗灯号的检测; 而小电流及电参数的检测则采取铁芯互感器; 测量和保护用的电压旌旗灯号则由电压互感器获得。上述旌旗灯号经由旌旗灯号处理电路后, 便能将主回路中的电压及电流旌旗灯号线性的转换为数字电路和单片机可处理的电平旌旗灯号,经单片机分析断定后发出旌旗灯号或控制断路器的动作。

　　根据电流、电压的采样值,还可应用不合的算法计算出响应的电压、电流的有效值、有功功率、无功功率、频率、功率因数、电能等参数, 实现各类表计功能, 对降低成本, 简化布线, 进步低压配电的靠得住性年夜有益处。

　　3.3 开关量输入单位

　　为了知足控制逻辑的须要, 单片机内部具有的高速输入通道(HSI)和高速输出通道(HSO),可以很便利地用于开关量的输入与输出, 便于上位机的监督和操作控制。开关量的输入主如果断路器的帮助接点状况, 经由光电隔离可以很便利地输入CPU 中,以此断定断路器的状况。

　　3.4 显示和键盘单位

　　在智能化设备中, 不仅要实现主动控制, 还要能把相干信息传递给操作运行人员, 还要可以或许接收外部输入并做出响应。优胜的用户界面是人机对话所弗成缺氨赡, 灵活的键盘治理及直不雅的信息显示给用户供给了极年夜的便利。经由过程液晶屏或发光管可以或许合时显示各类状况和负载的参数值及故障电流、故障类型和保护动作、实验整定情况, 结合按键还可以进行保护的符定、预警值的设定、开关的实验和各类功能的检测。3.5 履行输出单位

　　智能化断路器的履行元件为一个带永远磁铁的磁通变换器, 其特点是体积小, 功耗低, 脱扣力年夜。正常工作时永远磁铁使动静铁芯保持吸合。来自互感器的过载、短路、接地等故障旌旗灯号, 按预先设计好的保护特点请求, 经微处理器单位处理后, 发出必定宽度的跳闸脉冲(负方波脉冲)送到磁通变换器的线圈,产生反向磁场, 抵消永远磁通, 动铁芯释放产生的机械能量推动断路器的脱扣器使断路器分断, 其脱扣履行电路如图2 所示

　　3.6 通信接口

　　智能化断路器所带的串行通信接口, 可将智能化断路器连接到现场总线, 将配电体系构成一局域网,一台计算机作为主站,若干带通信接口的智能断路器构成从站。断路器编号、分合闸状况、各类设定值、运行电流、电压、故障电流、动作时光及故障状况等多种参数进行收集传输, 实现与体系上位治理机或控制调剂中间计算机间的信息交换, 接收上位机或远方调剂控制中间的数据上传请求, 完成对现场设备的远方监控和遥测、遥讯、遥调、遥控功能。

　　3.7 电源

　　智能化断路器采取双电源供电方法, 只要个中任何一路电源正常工作, 均可靠得住地给多功能脱扣器供电。一路电源为自生电源, 用速饱和铁芯电流互感器从主电路感应获得电源。另一路电源为帮助电源, 以“或”的方法由外部供给,它不仅在主电源不克不及工作时供给电源, 还可在主电路停电或断路器投入运行前对控制器进行参数整定、功能检查、实验、状况显示、通信以及在断路器故障分断后能保持各类状况指导及故障检查, 以保持其正常工作和各类显示。