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摘要：低压断路器是低压配电系统中最为重要的电器开关设备之一，对供电系统与配电系统的正常运行与安全供电起着关键性的作用。低压断路器的控制器是配合其完成对电力系统的控制、保护和监测工作，以保证当系统出现故障时，能够快速的切断系统中的故障部分或中断整个系统的供电，以保证电力系统的安全。
关键词：智能；低压断路器；应用
1智能断路器的特点
智能断路器主要特点是由电力电子技术、数字化控制装置组成执行单元，代替常规机械结构的辅助开关和辅助继电器。新型传感器与数字化控制装置相配合，独立采集运行数据，可检测设备缺陷和故障，在缺陷变为故障前发出报警信号，以便采取措施避免事故发生。智能断路器实现电子操动，变机械储能为电容储能，变机械传动为变频器经电机直接驱动，机械系统可靠性提高。智能断路器用于控制和保护低压配电网络。智能断路器一般安装在低压配电DW45万能式断路器柜中，作主开关起总保护作用。DW45万能式断路器，技术性能已达到了国际上同类型产品的先进水平。智能断路器机构位于断路器正面，机构采用五连杆的自由脱扣器机构，并设计成贮能形式。智能断路器在使用过程中，机构总是处于预贮能位置，只要断路器一接到合闸命令，断路器就能立即瞬时闭合。由预贮能的释放按钮或合闸电磁铁完成。电动传动机构自成一体，贮能轴与主轴之间通过凹凸形楔口活动联结，装拆方便。
2智能低压断路器的设计原理
凯帆开关的新型高精度测量智能塑壳断路器采用了一二次融合思路，保护和测量独立设计。新型智能塑壳断路器由断路器本体、保护模块、保护互感器、测量模块、电流测量互感器、电压调理模块和电流调理模块构成。保护模块负责完成与保护相关的数据采集，实时计算和监测断路器状态。测量模块负责电压、电流采集计算，以及电量、谐波、功率和功率因数等电参量的实时计算。
保护电流互感器磁芯采用了硅钢叠压的处理。由于电流保护的范围较大，一般到5倍左右，电流互感器产生了部分饱和现象。反应出来的一二次电流曲线为非线性的特点，需要根据保护互感器的二次电流输出特性，采用二次曲线拟合方式对保护互感器进行校正。具体公式如下
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其中，X为一次侧电流值，Y为修正后的二次侧电流值，a、b和c为二次曲线参数。曲线拟合法可以对被测电流信号进行较为精确地修正，扩大保护的范围，为电力线路的保护提供可靠的检测信号。
由于塑壳断路器内部空间有限，电流测量互感器设计受到严格的结构尺寸限制，在互感器磁芯材料选择上选择饱和磁感强度大、磁导率高的铁基纳米晶材料缩小互感器的尺寸。纳米晶材料为一种新型软磁材料，具有饱和磁感应强度高、量程宽、精度高、工作温度范围宽及频率特性稳定的特点。
独立的测量电流互感器加上高集成度的测量电路使得塑壳断路器这类线路保护设备在保持原有产品尺寸的前提下，具备了测量能力。测量及显示通信电路具有独立于保护电路的电源供电回路，使塑壳断路器的可靠性得到提升。
3智能断路脱扣器的软件设计和保护的设置
断路器的智能化在于运行状态的实时监测、精确的分断、智能化控制和信息传输网络化。随着电力电子技术和自动控制理论的广泛应用，计算机和网络通信技术的迅速发展，以及传感器技术和人工智能的深入研究和综合应用，智能断路器的功能得到了很大的扩展和提高。
智能断路器脱扣器的软件设计主要分为主程序和中断程序两部分。主程序包括故障处理、键盘处理、显示处理、通信处理等，子程序中断程序包括定时器中断、键盘中断、通信中断等。
单片机对工频电流信号进行采样，采用基于小波分析和FFT的改进算法计算电流有效值，提高了采样精度，满足了系统对高精度延时保护的要求。小波算法在采样过程中检测到可疑信号点后，用FFT算法判断有效值。如果不超过阈值，则可疑信号点无效。回到小波算法，继续搜索可疑信号点。如果有效值超过阈值，则认为可疑点有效，并根据保护条件输出相应信号。多功能脱扣器的实时控制采用定时器中断方式。瞬时故障判断为最优先中断，短延时、长延时、接地故障为次优中断，关键操作为低电平中断。对各相电流依次采样，并与之前的数据进行比较，保存较大的数据。然后计算最大相电流并与瞬时整定电流值进行比较，判断是否发生瞬时故障。当按键关闭时，产生中断请求，I/0响应中断，执行中断服务程序，扫描按键，识别键盘上close键的键号并进行相应处理。此时，还要消除按键抖动引起的误操作，避免同一按键一次出现多个处理错误。采用双键闭锁的键盘工作方式，消除了上述误操作。如果在抖动周期中按下两个键，则认为它们同时被按下。只有最后释放的钥匙关闭。根据计算出的密钥数，执行相应的程序，实现脱扣器的各种操作和保护功能。
由于断路器工作在一个相对恶劣的电磁环境中，强烈的干扰会使系统监控程序失控，脱离正常的执行顺序，甚至发出错误的控制信号，导致断路器失灵。因此，脱扣器的抗干扰性能在很大程度上决定了断路器能否正常工作及其动作的准确性和可靠性。为了保证系统的可靠性，智能断路器常采用软硬件相结合的抗干扰技术。在硬件设计上，电源滤波技术、屏蔽技术、隔离技术、接地技术、合理布线、芯片封装，并做好防潮绝缘、硬件看门狗等措施；在软件设计上，采用数字滤波技术、软件陷阱、空命令、对称检测方法，采用了极限检测法、小波分析和FFT改进算法、软件看门狗技术。从而保证了智能断路器的可靠、准确分闸，避免了因系统本身故障而导致的不能断开或误操作的情况。
为了满足现场实际需要，智能断路器具有过载长延时、短路短延时、短路瞬时和接地四种保护功能。瞬时保护是一种特殊的保护方法。为了提高可靠性，不需要比较有效值，而是采用“立即抽样”的方法。一旦有几个采样点连续超过规定的阈值，系统将发出跳闸信号，使断路器跳闸，以防止短路电流过大而损坏系统设备。
3智能断路器的应用
3.1智能断路器强化了线路故障研判能力
全面感知的智能断路器对于线路故障具有强大的研判能力，可对线路的电流短路、过载、漏电、电压失压、过压、缺相、闪变、接线超温、谐波、人为分闸、手动脱扣、远程分闸和试验跳闸等诸多故障进线研判。通过拓扑关系，快速定位故障点，缩短了故障抢修时间。
智能断路器强化了设备自身管理能力。全面感知的智能断路器加强了自诊断能力。对于断路器的线路板温度、电子元件故障、断路器本体寿命以及自身运行时间实时统计，这些信息通过配变终端进行采集。经过主站计算可以得到资产净值和资产折损率，精确评估当前设备的状态、设备健康情况，形成体系，提前有序制定设备维护、更换计划。
3.2智能断路器强化了线路异常的监测能力
具有精确测量能力的断路器通过对配电网络分支节点的电压、电流和电量的实时监测，通过边侧配变终端的计算，实现了线路拓扑对异常变动的实时感知能力。低压台区拓扑的变更、窃电行为的实施，破坏了之前拓扑结构中的能量守恒，形成异常事件。线路异常事件精确定位并实时上报主站，形成派工单，进行线路异常点的排查。
结论
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]牛广君.低压智能断路器保护参数整定思路及原则[J].山西冶金,2019,38(06):84-85.
[2]滕晓龙.低压柜断路器的选型[J].江西建材,2019(21):220+225.