低壓斷路器的智能化發(fā)展

浙江正泰電器股份有限公司 蕭紅衛(wèi)

隨著國民經濟快速增長，電網高速發(fā)展，對電力系統(tǒng)的可靠性和自動化要求越來越高，無論是發(fā)電、輸電、配電還是用電，都提出了監(jiān)測、控制、保護等方面的自動化和智能化的要求。

低壓斷路器作為低壓配電系統(tǒng)中最重要的控制與保護元件，它的自動化和智能化程度決定著電器設備的智能化程度。隨著計算機單片機技術的發(fā)展及應用，低壓斷路器在接通、分斷、保護、安全、維護等方面的性能與采用熱磁式技術的低壓斷路器相比有了顯著變化。一個低壓電器制造廠萬能式斷路器、塑殼式斷路器的技術水平、產量、質量在一定程度上代表著其在行業(yè)中的地位。且低壓斷路器產值占低壓電器總產值的50%以上。

一、萬能式斷路器現狀

正泰在產的萬能式斷路器分為：經濟型、標準型、智能型三個檔次

經濟型ACB：不具有選擇性保護功能，結構簡單、維修方便，分斷能力較低，飛弧距離較大，價格便宜，主要用于維修更換市場。根據近年市場統(tǒng)計分析，每年銷量正逐步下降，并有快速下降趨勢，如DW16系列產品。

標準型ACB：具有三段保護功能、選擇性保護功能，分斷能力基本能滿足低壓配電網的要求，正面快速操作，分固定式、抽屜式（DW15-630及以下）安裝，產品性價比較高。近年來銷量增長主要集中在1600A～6300A電流規(guī)格，1600A以下電流規(guī)格相對穩(wěn)定，增幅不大。如DW15、DW17等系列產品。

智能型ACB：帶有各種保護功能脫扣器，其中智能控制器，帶有內置開放式通訊協(xié)議，通過標準RS485接口，與適配器連接，可實現Modbus協(xié)議與TCP/IP協(xié)議的轉換，實現計算機網絡通信。分斷能力高(Icu＝Ics＝50kA～125kA)，零飛弧、小型化、結構模塊化，附件齊全，產品本體采用整體塑料結構，外形美觀。近年來該系列ACB正是迅速增長趨勢，如NA1、NA8系列產品。

從電網發(fā)展與應用的角度看，ACB并不一定需要所有產品都追求高性能，而是根據不同電網的需求，負載性質來選擇不同檔次的產品，可以預測在今后相當長的時間內，將同時存在經濟型、標準型和智能型三個檔次產品。但隨著我國智能電網建設步伐的不斷加快，三個檔次產品生命周期會加快（3～5年內）角色轉換。

二、塑殼式斷路器現狀

在配電系統(tǒng)中作為支路保護功能為主的塑殼斷路器既要保證分支路用電可靠，以要保證整個配電系統(tǒng)運行安全。該系列產品量大面廣，加工制造工藝相對要求較高，大批量生產的穩(wěn)定性能較好地反映制造廠低壓電器的制造水平。

正泰目前MCCB產品熱磁式斷路器的銷售占比較大，其主要靠熱雙金和磁系統(tǒng)動作實現各種保護功能，越來越難以滿足配電系統(tǒng)的可靠性、準確性、安全性的要求，無法實現通信組網。

正泰電器于2005年推出一種全新的NM8系列智能型塑殼斷路器，采用轉動式雙斷點滅弧系統(tǒng)，體積小，分斷能力高。以較少的殼架覆蓋全系列產品，是當前國內外較先進的產品。該系列產品除具有傳統(tǒng)MCCB的全部功能外，增加了通信功能（Prfibus Modbus通信協(xié)議），故障記憶等功能。提高了保護精度，使配電網系統(tǒng)更加可靠、安全、準確。其保護特性和分斷指標接近萬能式斷路器，但因采用限流技術實際分斷短路電流較低，若實現選擇性保護有一些關鍵技術尚需解決。

三、重點開展的創(chuàng)新活動：

國外各大知名公司從二十世紀末到二十一世紀初，陸續(xù)推出新型ACB和MCCB，并不斷完善和擴展，無論在主要技術性能、產品結構、新技術應用等方面都有重大突破和創(chuàng)新。其中以德國西門子最為突出，其可通信的低壓電器，已可組成十分龐大的工業(yè)制系統(tǒng)，電力配電監(jiān)控系統(tǒng)和樓宇自動化系統(tǒng)；三菱公司開發(fā)的MDU系列斷路器，可直接實現電力能源監(jiān)控網絡系統(tǒng)、設備監(jiān)控網絡系統(tǒng)等。

隨著智能電網在國內外引起的研究熱點，低壓電器的“智能化”和“可通信”最終將向智能電網方向發(fā)展，形成智能電網的低壓用戶端產業(yè)。智能電網的目標是實現電網運行的可靠、安全、經濟、高效、環(huán)境友好和使用安全，智能電網的低壓用戶端同樣具有可靠、安全、經濟、高效等特點，要打造智能電網離不開作為電網基礎的低壓配電系統(tǒng)與低壓電器元件的智能化和可通信，其起到控制與保護作用的核心器件包括萬能式斷路器、塑殼斷路器等，這些器件的智能化和可通信自然成了低壓電器產業(yè)發(fā)展的趨勢。

鑒于國際知名公司在我國擴張速度的加快及對華策略的調整、新一輪資產重組和資源整合等，將對我國低壓電器行業(yè)的產業(yè)結構調整和未來發(fā)展產生不容低估的影響。隨著智能電網的興起，我公司的高檔、中高檔低壓電器將朝智能電網的方向靠攏，將逐步形成智能電網的低壓端產業(yè)，成為低壓電器產業(yè)新的增長點。

根據我公司產業(yè)狀況和技術狀況的發(fā)展分析，正著手建立具有人才優(yōu)勢，協(xié)同開發(fā)的研發(fā)模式，打造充分發(fā)揮公司綜合優(yōu)勢，廣泛吸納社會資源，多學科深層系統(tǒng)集成的共性技術研究平臺，重點研究具有前瞻性和創(chuàng)新性的科研項目，具體如下：

1、建立關鍵零部件制造基地

關鍵零部件的質量直接影響著低壓電器的總體質量和可靠性。在產業(yè)高度集群化的低壓電器產業(yè)中，低壓電器的零部件往往由上游廠家提供。各上游廠家提供的零部件良莠不齊，零部件生產廠家不愿意在提高零部件質量上大力投入，僅利用價格競爭，質量越來越差。因此，建立關鍵零部件制造基地勢在必行，同時，加大有提升潛力的供應商的幫扶力度，使其管理能力、技術質量保證能力及加工設備等滿足公司要求。

2、低壓電器計算機輔助設計軟件的開發(fā)

低壓電器計算機輔助設計和仿真，就猶如建筑設計CAD、電路設計CAD和仿真，是低壓電器設計的利器。但是，由于低壓電器計算機輔助設計針對性強，低壓電器設計的模型多和非線性特征，設計復雜，一次性投入大等因素，低壓電器計算機輔助設計和仿真方面仍處于原始的初級階段，缺乏系統(tǒng)的軟件。因此，低壓電器計算機輔助設計，二次開發(fā)各系統(tǒng)的軟件，培養(yǎng)專業(yè)人才，是組成低壓電器產品研發(fā)體系的重要部分。

3、低壓電器制造過程中檢測設備的開發(fā)

低壓電器制造過程中檢測設備的檢測效率和精度，是保證低壓電器產品的質量和可靠性的關鍵因素。通過研制低壓電器用智能化檢測設備，進行產品的可靠性篩選，建立相關數據庫，進行低壓電器產品的優(yōu)化設計，從而達到提高低壓電器產品質量的目的。

4、智能電網用低壓電器關鍵技術研究

智能電網用低壓配電設備、低壓用戶端電器，將是低壓電器將來的主要發(fā)展方向，因此通過項目的形式，研究其關鍵技術意義重大。

1）通信技術及電器級通信相關標準的研究

通信技術的研究主要在通信標準和通信媒介方面。通信標準方面：將重點研究用電側用戶終端設備的通信標準，即智能低壓電器雙向通信相關標準，該標準能夠實現產品性能與通信要求有機結合，以使產品具有較好的互操作性。通信媒介方面：通信媒介的選擇除了傳統(tǒng)的光纖高速網絡外，在用戶端更注重電力載波和無線通訊技術。

2）廣域測控技術

廣域測控技術是實現電網安全自愈最根本的手段，其通過實時同步采集廣域電網的運行信息動態(tài)地對電網進行實時監(jiān)控，及時發(fā)現擾動并采取相應的對策，變被動處理為主動抑制事故發(fā)生，重點研究具有遠程測控終端（RTU）功能的低壓電器。

3）區(qū)域聯(lián)鎖與選擇性保護技術

研究低壓斷路器區(qū)域聯(lián)鎖、區(qū)域選擇性聯(lián)鎖技術，提高選擇性保護可靠性，縮短選擇性保護時間，消除低壓斷路器越級跳閘現象。

研究萬能式斷路器能達到Icu=Ics=Icw的新技術，實現全選擇性保護；塑殼斷路器分斷時的限流性能與選擇性保護技術，使塑殼斷路器既有良好的限流特性，又能實現選擇性保護。

研究從電源出線端到負載側的多層次選擇性保護技術，尤其是在選擇性保護的層次擴大上：重點解決

（1）檢測故障的時間要短；

（2）送出邏輯等待信號要快，能讓上級的多個斷路器同時閉鎖。

（3）低壓斷路器智能化與可通信技術研究

完善與擴展低壓斷路器的智能化功能，在多種總線并存情況下，通過采用通信適配器的方式，實現通信功能。將保護、測量、故障預警、自治斷、監(jiān)控、能量管理等功能集中于一體。

實現強有力的全面的電能管理，可以實時監(jiān)測能源損耗，提高電力質量，并可根據用戶情況制訂配電系統(tǒng)管理和維護計劃，使配電系統(tǒng)更加節(jié)能和高效。