发布时间 : 星期一 文章低压断路器智能化控制技术研究更新完毕开始阅读
构成综合自动化系统。采用新的工作原理及具有良好特性的新型电流和电压互感器，对保护、控制单元来讲，电流互感器、电压互感器是提供电流与电压信息的，传统的电磁式电流、电压互感器由于体积大及铁芯的饱和特性已经不能满足智能化高压电器要求，因此使用罗柯夫斯基(Rogowski)线圈测量电流，电阻电压分压器测量电压。
智能控制器具有两个显著的特点：一是可靠性高。控制器在正常运行时，不断进行自检，一旦保护装置本身出现故障，可以立即检出。而一般传统继电保护是没有这种功能的。二是灵活及性能优良。微机保护技术的原理是测量、计算和逻辑判断，即将检测出的电气量与动作量整定值比较，超过整定值发出动作信号。所以只要研究出适当的算法，CPU就能迅速计算出相应的电气量，完成功能不同的保护，如馈线保护、变压器保护或电容器保护。
1．2．1 基本结构及保护功能
断路器的结构比较复杂，一般由触头系统、灭弧装置、脱扣装置和操动机构等四部
分组成。智能断路器中的智能控制器，是断路器中技术含量最高的部分，对断路器性能的影响也最大。断路器的结构原理如图l.l所示。断路器的触头系统包括主触头和辅助触头。主触头接在主电路中，辅助触头接在控制电路中。主触头中通过的电流很大，它应能通断负载电流和分断短路电流。电路发生短路时，短路电流比额定电流大得多，此时断路器要能分断电路，必须有很强的灭弧能力。触头断开时产生的电弧，受电弧电流产生的磁场作用，被吸入灭弧罩中，分割成一段一段的短弧。由于短弧电压低、热量小，所以能很快散热灭弧，切断电路。断路器有一套较为复杂的自动脱扣装置和传动杠杆。所以能在发生短路等故障时自动跳闸，切断电源，起到保护作用。脱扣装置有以下四种：过电流脱扣器、热过载脱扣器、欠电压脱扣器、分励脱扣器。另外，断路器必须具有自由脱扣机构。它的作用是在上述任一种脱扣器动作到脱扣状态后，均能使触头与操动机构失去联系，即使这时再推动操动机构，合闸力也不能传到触头，使得断路器无法合闸。这就可以避免电路故障状态时合闸引起的危害。
1一主接点；2一弹簧： 3一接点拉钩；4一动作拉钩； 5一电磁脱扣器；6一失压脱扣器；7一双金属片；8一热元件： 9一杠杆；l0一衔铁； 11一弹簧
图1．1断路器的基本结构
1．2．2 断路器的主要技术参数
1． 分断能力
分断能力是指在规定条件下能够可靠接通和分断的短路电流值。对配电用选择型断路器要求有尽量高的延时通断能力，最好是与瞬时极限通断能力相等。选择断路器时必须考虑电路可能出现的最大短路电流，再根据断路器的技术数据进行选用。 2． 限流能力
限流式断路器(分断时间短得足以使短路电流达到其预期峰值前分断的断路器)和快速断路器(直流断路器，含义同限流式)要求有较高的限流能力，一般要求限流系数(极限接通和分断能力时限流系数为
，在0.3～O.6之间。为了达
到较高的限流能力，要求限流电器的固有动作时间小于3ms。 3． 动作时间
从电路出现短路的瞬间至触头分离、电弧熄灭、电路完全分断所需的全部时间。限流式和快速断路器一般小于20ms。 4． 使用寿命
在正常负载条件下，断路器应能保证在操作规定的次数(即使用寿命)内不需更换零部件。一般断路器的寿命根据容量不同在2000～20000次之间。 5． 保护特性
断路器的过电流保护特性，可用各种过电流情况与开关动作时间的关系曲线来描述。断路器的保护特性必须与被保护对象(如电动机、电缆等)的允许发热特性相匹配。
第三节 智能断路器的功能特点及发展现状
1．3．1 智能断路器的功能特点
智能断路器的主要特点是在传统的断路器基础上充分应用了微电子技术、计算机技
术以及网络通讯等新技术，具有较高的性能和可靠性。其主要功能特点表现如下：
(1) 保护功能多样化
传统断路器普遍采用双金属片热继电器作为过载保护，甩电磁快速脱扣器作为短路保护来构成长延时、瞬动两段保护，实现保护功能的一体化较难。智能型断路器除了可同时具备长延时、短延时、瞬动的三段保护外，还具有断相、不平衡保护、接地保护、漏电保护和负载监控、温度检测、预报警等功能，而且可做到一种保护功能多种保护。脱扣具有数字量脱扣和模拟量脱扣两种脱扣方式，提高了系统的可靠性。 (2) 选择性强
智能型断路器由于采用微处理器，惯性小、速度快，其保护的选择性、灵活性及重复误差都很好，加之它的各种保护功能和特性可以宽范围调节，因此可任意选择动作特性和保护功能，实现级联保护协调，实施区域选择性联锁和良好的级间协调配合。 (3) 人机界面和通讯功能
智能型断路器具有良好的人机界面，既能从操作者那里得到各种控制命令和控制参数(通过键盘、开关、按钮等实现)，又能通过连续巡回检测对各种保护特性、运行参数、故障信息等进行直观显示(通过信号灯、数码管等实现)，还可与上位机联网实现双相通讯，实施遥测、遥信、遥控和遥调。人机对话功能强，操作人员易于掌握，有利于避免误动作的发生。 (4) 显示和记忆功能
智能型断路器能显示三相电压、电流、功率因数、频率、有功功率、动作时间、分断次数以及预示寿命等，能将故障信息储存，如故障类型，故障电流值，动作时间，故障时间等，有助于工作人员做出正确的分析和判断，减少线路维修时间。 (5) 故障自诊断、预警与试验功能
智能型断路器可对构成断路器的电子元器件的工作状态进行自诊断，如触头磨损率、CT断线等，当出现故障时可发出警报并使断路器分断。通过预警功能，操作人员可以及时处理电网的异常情况。微处理器能进行“脱扣”与“非脱扣”两种方式试验，利用模拟信号进行长延时、短延时、瞬动整定值的试验，还可进行在线试验。智能型控制器还能够模拟热积累具有热记忆功能。
l．3．2 国内外的现状及发展趋势
(1) 国内外的发展现状
早期的断路器保护功能是利用了某些物理效应，通过机械系统的动作来实现的，因