电力系统的低压断路器自动化与智能化分析
摘要：随着现代电力电子技术的飞速发展，我国供电系统的规模越来越大，我国供电企业对电网供电系统的稳定性要求越来越高，这就对我国目前的电力系统的自动化、智能化程度要求越来越高。实际电力网络运行中，低压断路器是发电、输电、配电等环节中最为重要的电子控制元件之一。本文主要分析了我国低压断路器行业的发展现状，进而分析了我国电力系统断路器自动化与智能化应用情况。
关键词：电力系统；自动化；智能化；安全防护
1 我国低压断路器行业发展现状
随着我国电力事业的蓬勃发展，使得对供电线路的安全性和稳定性要求越来越高，进而出现了各种功能的自动化、智能化电力系统保护装置，并且得到了电力企业的广泛应用，取得了很好的效果。这些智能化的保护装置主要基于电路上的电流或功率超过一定的限度时，自动切断电源来达到保护下级负载及供电线路的目的。低压断路器是电力系统中最重要的开关电器设备之一，主要用于线路的接通、分断和对系统中各种故障进行保护，从其性能、功用、适用性这几个方面来区分，大致可分为万能式低压断路器和塑壳式低压断路器。智能式低压断路器即智能控制器更为精确、及时，故在电力系统上得到了广泛的应用。
随着用电系统的规模和等级不断扩大，电力网络系统的结构和运行方式日趋复杂，传统的低压断路器的简单功能已无法满足系统的可靠性、安全性和实时性要求。为了改进传统低压断路器的缺陷，满足现代电力系统网络的需求，各大电力设备制造企业设计出来以专用集成电路为基础的智能型低压断路器。这种断路器器较电磁式断路器器具有功耗低、重量轻、体积小等优点，易于构成较复杂的保护装置，但抗干扰能力差，电子元件的质量，焊接的效果将直接影响到装置的动作特性和可靠性。
当前，智能化已是低压断路器的一个重要发展方向。智能型断路器的“大脑”，即断路器内的智能控制器，采用微处理器为核心，具有显示、三段保护、试验、负载监控、故障诊断等功能。为了满足市场需求及提高产品竞争力，要求智能化控制器性能优良、价格合理、保护功能完善。为了提高断路器工作的可靠性，完善保护功能，降低功耗，节约能源，断路器的保护由电子式向数字智能化的方向发展。随着计算机、微处理器、光纤传导技术、传感器技术和数字处理技术的迅速发展和应用，出现了带微处理器的智能控制电器，使得断路器的智能化得以实现。智能型断路器不仅能够提供传统断路器的各种保护和控制功能，还具有保护的多样性和可选择性：能够实时显示电路中的各种参数(电流、电压、功率、功率因数、触头磨损率、不平衡率等)，也可以设定和修改各种保护功能的动作参数。保护电路动作时的故障参数，可以存储在非易失性存储器中以便查询。若干个智能断路器通过网络可组成智能配电系统，实现遥测、遥控和遥调等功能。
2智能断路器的功能特点及发展现状
智能型低压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。
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