郭明華

摘要：智能化系統(tǒng)能使電網(wǎng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行，并且在一定程度上提高了用電的質(zhì)量，因此，電氣一次設(shè)備智能化的基礎(chǔ)是智能化斷路器。本文從智能化斷路器的基本原則和技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行探討，從而對(duì)10kv智能化斷路器的研究及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：智能化斷路器;10KV配電線;發(fā)展趨勢(shì)

經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)電力的依賴性逐漸增強(qiáng)。供電企業(yè)的供電可靠性標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格。在國(guó)內(nèi)的配電網(wǎng)進(jìn)步比較緩慢，大多數(shù)還停留在單輻射型的配電線路，這種情況下，如果出現(xiàn)單點(diǎn)故障，就極容易出現(xiàn)大范圍的停電，以致供電的可靠性會(huì)很低。

1.智能化斷路器簡(jiǎn)述

智能化斷路器是一種新型斷路器二次系統(tǒng)，是由現(xiàn)代微電子數(shù)字技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)、新型傳感器、信息傳輸技術(shù)等組成。智能化斷路器的主要特點(diǎn)是電力電子技術(shù)和數(shù)字化控制裝置共同的組成控制單元，對(duì)常規(guī)輔助開關(guān)和繼電器組成的控制回路進(jìn)行替代，使操動(dòng)機(jī)構(gòu)的可控操動(dòng)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，從而使機(jī)械系統(tǒng)的可靠性在一定程度上大大地提高。新型傳感器和數(shù)字化控制裝置相互配合，對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行獨(dú)立采集，可以自動(dòng)識(shí)別斷路器的工作情況，并能對(duì)斷路器的操動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，斷路器的工作狀態(tài)可以自動(dòng)進(jìn)行記錄并顯示出來(lái)。不僅如此，還可以對(duì)設(shè)備缺陷和故障進(jìn)行檢測(cè)，設(shè)備的某些缺陷變成故障之前會(huì)發(fā)出警告的信號(hào)，信號(hào)發(fā)出后及時(shí)采取措施進(jìn)行處理，以此避免事故的發(fā)生[1]。

智能化斷路器采用其智能控制單元，通過微處理機(jī)作為核心部件，綜合應(yīng)用多種現(xiàn)代技術(shù)，包括有傳感技術(shù)、光感轉(zhuǎn)換技術(shù)、數(shù)字控制技術(shù)、微電子技術(shù)和信息技術(shù)等。模塊化結(jié)構(gòu)的使用彌補(bǔ)了傳統(tǒng)斷路器的一些不足之處。智能化斷路器具有人機(jī)對(duì)話的顯示功能，可以在保護(hù)方面、測(cè)量方面和監(jiān)控方面集合為一體。智能化斷路器還有存儲(chǔ)、記憶、邏輯分析、判斷和選擇、以及網(wǎng)絡(luò)通信等功能。智能化斷路器還具備比較完善的在線機(jī)械特性的檢測(cè)功能，對(duì)分合閘電磁鐵和儲(chǔ)能電極電流波形進(jìn)行測(cè)量，還可以對(duì)溫升進(jìn)行測(cè)量。智能化斷路器根據(jù)這些功能對(duì)機(jī)構(gòu)的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)、診斷、報(bào)警、通信、數(shù)據(jù)記錄等，以此對(duì)斷路器系統(tǒng)的智能化進(jìn)行提高[2]。

2.智能化電氣設(shè)備的功能

2.1智能化電氣設(shè)備的基本功能

（1）智能化電氣設(shè)備要具有獲取大量信息的感知功能;

（2）智能化電氣設(shè)備要具有信息的處理能力;

（3）智能化電氣設(shè)備要具有判斷能力，并能夠?qū)μ幚斫Y(jié)果的再生信息進(jìn)行有效的實(shí)施功能;

2.2智能化斷路器的工作原理

智能化斷路器具有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和傳感裝置，其工作原理是傳感器的功能可以探明氣體密度，通過對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和能量變化的監(jiān)控，以此對(duì)機(jī)構(gòu)狀態(tài)進(jìn)行反映。氣體密度傳感器所發(fā)出來(lái)的信號(hào)能夠連續(xù)地進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并對(duì)趨勢(shì)的走向以及檢測(cè)的極限值進(jìn)行有效的確定。與此同時(shí)，在此基礎(chǔ)之上，對(duì)常規(guī)SF6氣體的鎖定和報(bào)警功能進(jìn)行有效的實(shí)現(xiàn)。在運(yùn)動(dòng)傳感器和能量傳感器的共同幫助下，操作機(jī)構(gòu)的狀態(tài)是可以對(duì)監(jiān)控進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的。除此之外，上述傳感器所發(fā)出的信號(hào)可以同時(shí)運(yùn)用在常規(guī)的位置進(jìn)行指示以及對(duì)電動(dòng)機(jī)的相應(yīng)控制。若還有需要，在基本系統(tǒng)中增加傳感器的數(shù)量，根據(jù)周圍溫度測(cè)試結(jié)果得知，應(yīng)該對(duì)狀態(tài)變化作出更為準(zhǔn)確的評(píng)估處理。一些系統(tǒng)不具有串行接口和高層面的系統(tǒng)，采用時(shí)間記錄的方法對(duì)其變化趨勢(shì)的預(yù)測(cè)效果比較好，而附加的電流電壓傳感器可以對(duì)斷路器設(shè)備功能進(jìn)行優(yōu)化基礎(chǔ)的實(shí)現(xiàn)。

3.智能化斷路器在配電線的應(yīng)用

3.1重要用戶端及分線路混合配電線路

重要用戶及分支線路的混合型配合電線路可以保證重要用戶供電的可靠性，裝設(shè)一般采用的是方向性的分界開關(guān)。如果分支線路出現(xiàn)了單相接地的事故，分界開關(guān)會(huì)跳閘，而相對(duì)應(yīng)的變電站斷路器則不會(huì)有所行動(dòng)，配電線路不會(huì)斷電，以此來(lái)保證重要用戶的供電可靠性和連續(xù)性;如果相關(guān)線路出現(xiàn)短路的故障時(shí)，分界開關(guān)線路對(duì)電壓進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)到電壓為零時(shí)則會(huì)分閘，這時(shí)變電站斷路器會(huì)重合，而配電線路中沒有事故的部分就可以正常進(jìn)行送電[3]。

3.2主干線帶多分支配電線路

電網(wǎng)和電壓的等級(jí)在持續(xù)簡(jiǎn)化，當(dāng)下的各類變電站設(shè)計(jì)一般使用的是10kv雙繞組變壓器進(jìn)行供電，而這種變電站設(shè)計(jì)會(huì)出現(xiàn)主干線路帶多分支線路供電的相應(yīng)配電線路。此線路裝置采用方向性分界開關(guān)，這種方向性分界開關(guān)能夠很好的對(duì)停電范圍進(jìn)行有效的降低，從而提高供電的可靠性。如果分支線路出現(xiàn)單向接地事故，分界開關(guān)會(huì)跳閘，這樣能夠和接地分支進(jìn)行切除，而變電站相關(guān)的斷路器不會(huì)有所動(dòng)作，沒有接地的分支和主干線線路就不會(huì)出現(xiàn)停電的現(xiàn)象，從而使接地選線有所避免，并且保證了非事故部分連續(xù)性的正常供電。如果分支2出現(xiàn)了事故，則相應(yīng)的分界開關(guān)2能夠檢測(cè)出相應(yīng)的電流，這種情況就會(huì)啟動(dòng)過流閉鎖，于此同時(shí)，變電器的斷路器會(huì)跳閘，在分界開關(guān)2對(duì)線路電壓檢測(cè)，電壓為零時(shí)就會(huì)分閘。在分界開關(guān)1、3、4位置上，沒有出現(xiàn)事故電流記憶，因此并不會(huì)有所動(dòng)作。而變電站相關(guān)的斷路器則會(huì)重合成功，配電線路沒有事故發(fā)生的部分則可以繼續(xù)供電。

4.智能化斷路器新技術(shù)部件及特點(diǎn)

4.1先進(jìn)的傳感器技術(shù)

在智能化斷路器的機(jī)構(gòu)上安裝先進(jìn)并且成熟的特制位移傳感器和專用的信號(hào)處理單元，機(jī)械特性可以通過在線監(jiān)測(cè)功能，利用高精度的霍爾傳感器對(duì)分合閘線圈電流和分閘線圈電流以及儲(chǔ)能電機(jī)的電流進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)。利用遠(yuǎn)動(dòng)傳感器和能量傳感器對(duì)斷路器行程和合分速度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)彈簧機(jī)構(gòu)的彈簧壓縮狀態(tài)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及鎖扣部分進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在斷路器獨(dú)臂上安裝六只溫度監(jiān)測(cè)單元，溫度監(jiān)測(cè)單元由三個(gè)模塊構(gòu)成，分別是懸浮取電CT、溫度測(cè)量電路、無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)送模塊。傳感器將信息轉(zhuǎn)換成被識(shí)別處理的信號(hào)，利用先進(jìn)的無(wú)線通訊技術(shù)使高壓和信號(hào)進(jìn)行隔離和傳輸，有效利用固有的絕緣性和抗電磁場(chǎng)干擾性將信息的變化及時(shí)準(zhǔn)確并且靈敏的傳送到斷路器面板上的顯示器中。

4.2電動(dòng)板塊

斷路器采用的是專用電機(jī)、離合器和齒輪對(duì)底盤車進(jìn)出進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，于此同時(shí)手動(dòng)和電動(dòng)操作都適用。斷路器的接線模塊采用集成式的線路板，電動(dòng)模塊和接線模塊要布置在底盤車的車架內(nèi)，這樣才能與底盤車構(gòu)成一個(gè)整體，從而方便安裝和維護(hù)、維修。集成式的線路板配有標(biāo)準(zhǔn)的RS485接口，從而對(duì)斷路器電動(dòng)進(jìn)車或者推車進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。而控制器具有過載離合的功能，控制器還能保護(hù)手動(dòng)的功能，因此，控制器的安全性能比較高。

4.3斷路器的智能監(jiān)控系統(tǒng)

開關(guān)設(shè)備的綜合監(jiān)測(cè)裝置主要以ARM作為核心，此裝置采用的是有限級(jí)中斷服務(wù)機(jī)制，從而提高了其控制的實(shí)時(shí)性。開關(guān)設(shè)備的綜合監(jiān)測(cè)裝置以燃弧孤電流的大小及燃弧時(shí)間的長(zhǎng)短作為標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)每一次的開斷電流大小和次數(shù)進(jìn)行分析，以此對(duì)觸頭電磨損程度和磨損量進(jìn)行推斷，對(duì)分合閘機(jī)械波形進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)分合閘電的磁鐵、儲(chǔ)能電機(jī)電流的波形及在線溫度的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，以此對(duì)斷路器的狀態(tài)進(jìn)行診斷，得出的結(jié)果有斷路器的每個(gè)環(huán)節(jié)正常與否，絕緣的狀態(tài)是否屬于良好，如果斷路器的狀態(tài)出現(xiàn)異常情況，可以立即報(bào)警和作出相關(guān)處理。

結(jié)束語(yǔ)：

10kv配電網(wǎng)是和用戶密切相關(guān)的，10kv配電線連接著每一個(gè)用戶，而且呈現(xiàn)點(diǎn)多線長(zhǎng)覆蓋面廣的趨勢(shì)，其運(yùn)行環(huán)境非常的復(fù)雜。10kv配電線運(yùn)行的水平對(duì)供電可靠性是有著直接影響的。因此，智能斷路器要積極的推廣新型的技術(shù)和新設(shè)備進(jìn)行使用，以此對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)全面發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行滿足，從而使用電用戶的用電可靠性有所提高。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊艷玲.智能斷路器在10kV農(nóng)配網(wǎng)線路中應(yīng)用分析[J].科技資訊，2019，17（23）：2.

[2]張志偉，張志慧，陶志強(qiáng).10kV智能斷路器的FTU故障原因分析[J].農(nóng)村電工，2020，28（2）：1.

[3]孔德亮.智能斷路器在10kV線路中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2019（2）：1.