智能低压断路器的研发及应用张伟--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

智能低压断路器的研发及应用张伟

发表时间：2020/7/21 来源：《电力设备》2020年第8期作者：张伟吕素

[导读] 摘要：随着现代化建设的发展，电力系统智能化水平也在同步提升。

        (国网山东省电力公司菏泽供电公司山东菏泽 274000)
        摘要：随着现代化建设的发展，电力系统智能化水平也在同步提升。目前低压智能断路器已广泛应用于我国低压配电系统，其具备短路、过电压、过负载等多种智能保护功能，保护动作迅速、精确。本文主要研究低压智能断路器在运行过程中常见故障，分析故障类型，总结故障原因等，为运维检修人员进行缺陷消除、精益治理等工作提供技术支撑，及时消除设备故障，降低故障带来的损失。
        关键词：智能设备；低压断路器
        引言
        作为低压配电网中的关键设备，低压断路器起着保护和电力分配的作用。按照保护装置类型可以分为热磁式和电子式断路器，根据保护功能可以分为电流保护断路器和漏电及电流保护断路器。其现状与存在的问题如下:1）热磁式断路器仅具有两段式保护，保护参数难以准确设置，需要级差保护的场合不能方便设置。故障发生时，容易越级跳闸，停电范围扩大。2）热磁式断路器在线路出现过载故障保护后，需要经过时间冷却后才能重新合闸，在环境温度较高的场合，无法快速恢复供电。3）电子式断路器目前还无法满足低压配电网络节点的要求，通信功能受制于现场条件，目前仍无大范围推广使用。4）低压断路器的测量功能不足，对于电压、电流、电量以及温度不能精确测量。外置式互感器及二次设备在现场大量使用，增加了台区建设成本和维护成本。5）低压断路器通信接口及通信规约不统一，设备布线调试周期长，通信不可靠。6）由于市场竞争激烈，一味低价促销导致目前的低压断路器产品质量参差不齐，低档化严重。
        1概述
        随着社会生产水平的提高，电力系统运行稳定性和供电可靠性需求也日益增长。随着我国电网覆盖的范围越来越广，传统的配电系统运行和维护措施已经无法满足电力系统发展的要求。供配电设备作为用电的基础设施，仅仅依靠传统的安全检测手段，事后检修和预先设定周期性定期检修都已不能满足现代化用电安全和用电质量。因此，大力促进电网智能化建设，以提高电力的可靠性、城乡供电能力及供电安全水平势在必行。配电设备的在线监测及状态检修是配电网智能化的重要组成部分。在线监测即是通过在配电设备上装设各种检测仪表对配电设备的运行状况进行实时、连续的自动检测，通过软件对监测数据进行分析处理诊断，最终做出检修意见。
        2智能低压断路器的研发及应用
        2.1更全面的感知才是智能化的数据基础
        测量电流、电压可以用来保护和提高精度，还可以实现等同于多功能表的功能。低压断路器本身内部结构紧凑，剩余空间不规则等因素限制了测量互感器的内置，但是随着新材料的发展以及加工工艺水平的提升，使得测量互感器内置成为可能。高精度测量互感器加上精密采样电阻以及信号处理电路，让智能断路器可以实现0.2s级的电能测量。同时还可以计算出有功功率、无功功率、总功率、需用功率、功率因数、频率、电量和电压，电流2～32次谐波、电流谐波总畸变率、电压2～32次谐波以及电压谐波总畸变率等。智能开关除了上述参量的高精度测量功能，还具备断路器状态检测，实现了分闸、合闸及脱扣三状态全面感知。在保护中提及的母线测温功能，可在20～150℃范围内误差做到±1℃。
        2.2更便捷的组网才是智能化快速发展的催化剂
        组网的便捷体现在两个方面，一是免接或者少接通信线，即便捷安装；二是免调试或者少调试，即便捷调试。免接或者少接通信线会用到微功率无线通信，或者电力线载波通信方式。几种通信方式有着各自的优势和特点：电力线载波适合长距离通信，有网随电通的特点，同时，依靠通信网络和电力网络共用的特点，还可以在一定程度上理顺电力拓扑结构；微功率无线通信作为电力载波通信的补充，在电力线上干扰信号对载波信号影响严重的场合下，电压设备通过无线通信。在该局域网内增加边缘计算器，可实现边缘控制。如果通信地址唯一，数据模型明确，那么便可实现系统集成商或者电力成套公司的通信免调试工作。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

万物互联的时代已经开启，借助于IPv6技术，可以给电力物联网的每个节点划分一个唯一地址，而数据模型各断路器厂商又是明确的，因此随着电力物联网的发展，通信调试工作必然越来越方便。
        3低压智能断路器运行检查与维护
        3.1低压智能断路器的运行检查
        断路器在日常运行中主要的检查包括：负荷电流是否符合断路器的额定值；灭弧栅有无破损和松动现象，是否出现因为触头接触不良而发生的放电声响；失压脱扣线圈有无过热现象和异常声音；辅助触点有无烧蚀的现象；各个零部件连接线的接触处有无过热现象；信号运行指示灯与电路分、合状态是否相符。
        3.2低压智能断路器的运行维护
        低压智能断路器的运行维护包括：在使用过程中各个转动的部件间应该定期注入润滑油；定期维护清除表面灰尘，保持断路器的绝缘水平；发生短路故障后及时检查灭弧栅烧损是否严重、触头接触是否良好、灭弧壁是否破裂；在购进新断路器后，必须检查产品是否完好无损、外露金属件是否生锈、是否出现因运输和保管不当造成产品有缺陷，如有上述现象，产品无法使用，应立即与供应厂家联系。
        3.3智能低压断路器的通信方式
        作为低压配电网络的重要设备，低压断路器的通信方式比较单一，以RS485通信为主。这种通信方式的优点是通信稳定可靠，通信成功率较高。但其缺点也很明显，部署调试以及运行维护的成本较高。新一代智能断路器的通信功能为实现数据交互的实时性、准确性和安全性等特点，通信功能必须具备高效率、高带宽、高可靠和低功耗等性能特点。1）高效率：低压断路器在现场数量多，一个低压台区低压断路器之间的距离最大可达500m。快速高效的组网是首要考虑因素。2）高带宽：由于配电台区终端低压设备数量多，智能配变终端与低压设备交互频繁，传输的数据量将是非常庞大的，对通信传输有较高的要求，在高速传输的同时有着高带宽的需求。3）高可靠：通信电路集成于低压断路器内部应具有耐高温、耐湿和防尘；通信电路还应能抵抗噪声、电磁和雷电等干扰，保持稳定运行以及数据的不间断性和准确性；在低压断路器发生跳闸时，应能抵抗事故所产生的瞬间强电磁干扰。4）低功耗：支撑低压断路器停电上报业务需求，满足停电期间告警信息上报。5）低压电力线宽带载波（LVPLC）通信是利用低压电力配电线（380/220V用户线）作为信息传输媒介进行数据传输的一种特殊通信方式。①低压电力线宽带载波路由合理，通道建设投资相对较低。②低压电力线宽带载波通道带宽较宽，传输速率较高，比窄带载波性能更优良。③传输频段不受限，带宽范围内频段自适应。④受外界电力网络干扰小，低压电力线载波干扰频段限制在1MHz以下，而低压电力线宽带载波是建立在1MHz以上带宽的，低压宽带电力载波的基本频带为1～20MHz，扩展频带为3～100MHz，即可有效避免对外界的干扰。
        结语
        低压智能断路器结构紧凑、体积小，具备短路、过负载以及接地等多种智能保护，保护动作精确，供电安全可靠，因此在3KV以下电压等级中得到了广泛应用。智能断路器作为广泛使用的低压总开关，要求我们要不断进行学习和深入研究，提高分析故障、消除故障的能力，以便在以后的实际工作中能够及时正确处理产生的各种故障，保证单位正常安全生产。
        参考文献：
        [1]何瑞华.我国智能低压配电系统发展现状与趋势Ⅱ].现代建筑电气，2015，6（11）：1-6
        [2]胡志广.配电设备在线状态监测及评价[M].北京：中国电力出版社，2016.
        [3]刘顺桂，黄超，朱正国，等.智能配电系统的关键技术与系统结构分析[J].电子设计工程，2015，（10）：93-95.
        [4]葛亮.智能配电网自愈控制技术[M].北京：中国电力出版社，2016.
        [5]NouredineHadjsaid，陶顺.有源智能配电网[M].北京：中国电力出版社，2012.