淺談智能化斷路器的發展

張鳴帥 吳雪龍 申任邦

摘要：對智能化斷路器的技術難點進行了探討，指出智能化斷路器是高壓領域智能化發展方向。

關鍵詞：智能化斷路器；智能控制單元；高壓斷路器

中圖分類號：TM561 文獻標識碼： A

前言：

智能化電器設備除滿足常規電器設備的原有功能外，其功能主要表現為：應具有靈敏準確地獲取周圍大量信息的感知功能。隨著電力系統控制方式數字化進程的發展應用以及電力系統綜合自動化的廣泛應用，對系統可視化、自動化、網絡化、實時化、精確化的要求越來越高，相應地對應用面積廣、網絡結構復雜、操作較頻繁、故障率高的低壓斷路器也就提出了更高的要求，傳統斷路器根本無法滿足現代電力系統綜合自動化的需要。智能化技術的應用于是成了低壓斷路器的一個重要發展應用方向。

1.智能化斷路器的簡介

智能化斷路器綜合了現代高電壓零飛弧技術、電子技術、電氣自動化技術、網絡通信技術、計算機及其軟件技術等，采用模塊化結構，完全突破了傳統斷路器的許多不足，集保護、測量、監控于一體。除了具備過載、過流、速斷、漏電、接地等常規控制、保護、報警、整定功能外，同時還具備人機對話顯示、存儲、記憶、邏輯分析、判斷和選擇以及網絡通信等功能。能夠實時地顯示溫度、電流、電壓、功率因數、有功、無功等各種特征參數并進行故障參數、類型的儲存，具有自診斷能力，從而為運行維護人員進行相應的信息查詢和故障判斷處理提供現場的實際運行資料，為系統運行方式的優化奠定了基礎。

2.智能型高壓電器有關問題的探討斷路器智能技術不僅是概念上的轉變和理論上的發展，而且是在眾多領域中技術上的突破，它的實現必然會應用一些新技術、新材料、新工藝，不斷提高產品的檔次和技術含量，但是在這個過程中，核心的問題是信息的采樣傳輸與控制系統，這些領域中，有的技術相對成熟，有的尚處于開發研制與試運行階段，需要一個不斷總結提高和完善的階段，具體以下幾方面: 2.1 信號處理技術。對有些技術來說，獲得監測信號只是第一步，必須進行故障診斷才能作出判斷、決策。如局部放電監測所得復雜信號需要進行故障診斷才能實現故障分類、故障定位、預期壽命估計等； 用機械振動法監測斷路器機械狀態也需對獲取信號作處理才能正確辨識； 目前對于斷路器電弧狀態的研究，也是從電弧電壓入手，通過軟件的處理實現對電弧狀態的診斷。2.2 傳感技術。局部放電、高壓導體測溫、高壓側電流和電壓的測量技術，特別是目前正在開發研制的光電流、電壓傳感技術等難度較大的傳感技術；微機技術。開發出成功的智能化軟件是微機技術的關鍵。而軟件系統中，主程序則是核心程序。主程序首先完成單片機和外圍接口芯片的初始化；之后，主程序不斷檢測并顯示斷路器的工作狀態，隨時準備應上位機的要求與之通信，傳遞有關的控制和狀態信息。

2.3 一般來說，電子設備的使用壽命遠低于高壓電器設備本身的壽命，這是一個矛盾。解決的辦法有:提高電子設備的可靠性，這可以從設計、制造及適當改善運行條件幾方面著手； 采用綜合判斷； 應有自檢功能；對于相同功能的部件，采用模塊化設計，以降低成本增加備用量，達到總體上提高電子設備的可靠性。2.4 目前，對高壓斷路器智能化經濟問題的考慮，總是偏重對智能化需要而購置的設備的價格；其次，再包括減少維修次數節約的經費和減少一次事故所節約的費用。按理說，這是很不夠的。比如，由于實現了斷路器的受控操作，斷路器的開斷容量可以減少，是否能選擇開斷容量小一些的斷路器？操作過電壓的倍數下降了，設備的絕緣水平能否下降？再者，由于智能化斷路器科技含量高、技術先進、可靠性高而受到用戶的青睞，在競爭中中標而獲利，這些潛在的經濟效益能不能考慮。總的來看，無論是研究開發機構、制造廠商還是使用單位，把目標瞄準智能化斷路器不失為明智之舉。當前在計算機等設備不斷降價的情況下，監測設備價格也不斷降低。這種趨勢還會繼續下去。但無論如何，仍要相當經費。如日本三菱公司在97國際電力設備及技術展覽會上顯示的GIS監測設備包括局部放電等約10項內容的裝置，價格不超過GIS本身的1/10。這比幾年前聽到的1/3要便宜不少。如采用國產設備還會便宜得多。國外也十分關心監測技術的經濟問題，并作出了不少經濟分析。如有用下列公式作為采用監測設備的條件:C

斷路器智能化是一項更新換代的工作，它涉及到很多領域的技術進步和創新發展，如傳感技術、微電子技術、計算機技術、信息技術以及斷路器本身及操動機構等方面，需要更多的投入和開發。但是，可以展望，隨著智能化進程上的難題一個一個地被破解，性能優越的智能化斷路器終將會在不久的將來登堂入室，為人們所熟悉和喜愛。世界上先進的工業國家都看好在電力系統中高壓領域智能化高壓電器的發展前景和潛在的效益，加大了研究的投入和開發的力度，比較典型的有ABB公司推出的CAT，具有人工智能技術的斷路器，如前面所討論的，在一定程度上實現了對斷路器的受控操作；ABB公司推出的光電式電流傳感器和電壓傳感器在高壓領域中替代了傳統的電磁式電流互感器和電壓互感器，解決了智能化高壓電器設備中傳感技術的難題。目前，已經大量應用的信號數字化傳輸技術大大緩解了信號傳播中干擾的影響程度等，這些高新技術的應用都為智能化斷路器技術的發展創造了良好的條件。對高壓斷路器智能化經濟問題的考慮，總是偏重對智能化需要而購置的設備的價格；其次，再包括減少維修次數節約的經費和減少一次事故所節約的費用。按理說，這是很不夠的。當前，世界上先進的工業國家都看好在電力系統中高壓領域智能化高壓電器的發展前景和潛在的效益，加大了研究的投入和開發的力度，比較典型的有ABB公司推出的CAT，具有人工智能技術的斷路器，如前面所討論的，在一定程度上實現了對斷路器的受控操作；ABB公司推出的光電式電流傳感器和電壓傳感器在高壓領域中替代了傳統的電磁式電流互感器和電壓互感器，解決了智能化高壓電器設備中傳感技術的難題。目前，已經大量應用的信號數字化傳輸技術大大緩解了信號傳播中干擾的影響程度等，這些高新技術的應用都為智能化斷路器技術的發展創造了良好的條件。

參考文獻:

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