探討山區10kV智能化斷路器的研究及發展趨勢

郭明華

摘要：智能化系統能使電網安全穩定的運行，并且在一定程度上提高了用電的質量，因此，電氣一次設備智能化的基礎是智能化斷路器。本文從智能化斷路器的基本原則和技術特點進行探討，從而對10kv智能化斷路器的研究及發展趨勢進行分析。

關鍵詞：智能化斷路器;10KV配電線;發展趨勢

經濟的快速發展，人們對電力的依賴性逐漸增強。供電企業的供電可靠性標準更加嚴格。在國內的配電網進步比較緩慢，大多數還停留在單輻射型的配電線路，這種情況下，如果出現單點故障，就極容易出現大范圍的停電，以致供電的可靠性會很低。

1.智能化斷路器簡述

智能化斷路器是一種新型斷路器二次系統，是由現代微電子數字技術、自動化控制技術、新型傳感器、信息傳輸技術等組成。智能化斷路器的主要特點是電力電子技術和數字化控制裝置共同的組成控制單元，對常規輔助開關和繼電器組成的控制回路進行替代，使操動機構的可控操動進行實現，從而使機械系統的可靠性在一定程度上大大地提高。新型傳感器和數字化控制裝置相互配合，對運行數據進行獨立采集，可以自動識別斷路器的工作情況，并能對斷路器的操動機構進行自動調整，斷路器的工作狀態可以自動進行記錄并顯示出來。不僅如此，還可以對設備缺陷和故障進行檢測，設備的某些缺陷變成故障之前會發出警告的信號，信號發出后及時采取措施進行處理，以此避免事故的發生[1]。

智能化斷路器采用其智能控制單元，通過微處理機作為核心部件，綜合應用多種現代技術，包括有傳感技術、光感轉換技術、數字控制技術、微電子技術和信息技術等。模塊化結構的使用彌補了傳統斷路器的一些不足之處。智能化斷路器具有人機對話的顯示功能，可以在保護方面、測量方面和監控方面集合為一體。智能化斷路器還有存儲、記憶、邏輯分析、判斷和選擇、以及網絡通信等功能。智能化斷路器還具備比較完善的在線機械特性的檢測功能，對分合閘電磁鐵和儲能電極電流波形進行測量，還可以對溫升進行測量。智能化斷路器根據這些功能對機構的狀態進行檢測、診斷、報警、通信、數據記錄等，以此對斷路器系統的智能化進行提高[2]。

2.智能化電氣設備的功能

2.1智能化電氣設備的基本功能

（1）智能化電氣設備要具有獲取大量信息的感知功能;

（2）智能化電氣設備要具有信息的處理能力;

（3）智能化電氣設備要具有判斷能力，并能夠對處理結果的再生信息進行有效的實施功能;

2.2智能化斷路器的工作原理

智能化斷路器具有計算機系統和傳感裝置，其工作原理是傳感器的功能可以探明氣體密度，通過對其進行運動和能量變化的監控，以此對機構狀態進行反映。氣體密度傳感器所發出來的信號能夠連續地進行監測，并對趨勢的走向以及檢測的極限值進行有效的確定。與此同時，在此基礎之上，對常規SF6氣體的鎖定和報警功能進行有效的實現。在運動傳感器和能量傳感器的共同幫助下，操作機構的狀態是可以對監控進行實現的。除此之外，上述傳感器所發出的信號可以同時運用在常規的位置進行指示以及對電動機的相應控制。若還有需要，在基本系統中增加傳感器的數量，根據周圍溫度測試結果得知，應該對狀態變化作出更為準確的評估處理。一些系統不具有串行接口和高層面的系統，采用時間記錄的方法對其變化趨勢的預測效果比較好，而附加的電流電壓傳感器可以對斷路器設備功能進行優化基礎的實現。

3.智能化斷路器在配電線的應用

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，裝設一般采用的是方向性的分界開關。如果分支線路出現了單相接地的事故，分界開關會跳閘，而相對應的變電站斷路器則不會有所行動，配電線路不會斷電，以此來保證重要用戶的供電可靠性和連續性;如果相關線路出現短路的故障時，分界開關線路對電壓進行檢測，檢測到電壓為零時則會分閘，這時變電站斷路器會重合，而配電線路中沒有事故的部分就可以正常進行送電[3]。

3.2主干線帶多分支配電線路

電網和電壓的等級在持續簡化，當下的各類變電站設計一般使用的是10kv雙繞組變壓器進行供電，而這種變電站設計會出現主干線路帶多分支線路供電的相應配電線路。此線路裝置采用方向性分界開關，這種方向性分界開關能夠很好的對停電范圍進行有效的降低，從而提高供電的可靠性。如果分支線路出現單向接地事故，分界開關會跳閘，這樣能夠和接地分支進行切除，而變電站相關的斷路器不會有所動作，沒有接地的分支和主干線線路就不會出現停電的現象，從而使接地選線有所避免，并且保證了非事故部分連續性的正常供電。如果分支2出現了事故，則相應的分界開關2能夠檢測出相應的電流，這種情況就會啟動過流閉鎖，于此同時，變電器的斷路器會跳閘，在分界開關2對線路電壓檢測，電壓為零時就會分閘。在分界開關1、3、4位置上，沒有出現事故電流記憶，因此并不會有所動作。而變電站相關的斷路器則會重合成功，配電線路沒有事故發生的部分則可以繼續供電。

4.智能化斷路器新技術部件及特點

4.1先進的傳感器技術

在智能化斷路器的機構上安裝先進并且成熟的特制位移傳感器和專用的信號處理單元，機械特性可以通過在線監測功能，利用高精度的霍爾傳感器對分合閘線圈電流和分閘線圈電流以及儲能電機的電流進行相關檢測。利用遠動傳感器和能量傳感器對斷路器行程和合分速度進行監測，對彈簧機構的彈簧壓縮狀態和傳動機構及鎖扣部分進行監測。在斷路器獨臂上安裝六只溫度監測單元，溫度監測單元由三個模塊構成，分別是懸浮取電CT、溫度測量電路、無線數據發送模塊。傳感器將信息轉換成被識別處理的信號，利用先進的無線通訊技術使高壓和信號進行隔離和傳輸，有效利用固有的絕緣性和抗電磁場干擾性將信息的變化及時準確并且靈敏的傳送到斷路器面板上的顯示器中。

4.2電動板塊

斷路器采用的是專用電機、離合器和齒輪對底盤車進出進行實現，于此同時手動和電動操作都適用。斷路器的接線模塊采用集成式的線路板，電動模塊和接線模塊要布置在底盤車的車架內，這樣才能與底盤車構成一個整體，從而方便安裝和維護、維修。集成式的線路板配有標準的RS485接口，從而對斷路器電動進車或者推車進行實現。而控制器具有過載離合的功能，控制器還能保護手動的功能，因此，控制器的安全性能比較高。

4.3斷路器的智能監控系統

開關設備的綜合監測裝置主要以ARM作為核心，此裝置采用的是有限級中斷服務機制，從而提高了其控制的實時性。開關設備的綜合監測裝置以燃弧孤電流的大小及燃弧時間的長短作為標準，根據每一次的開斷電流大小和次數進行分析，以此對觸頭電磨損程度和磨損量進行推斷，對分合閘機械波形進行檢測，對分合閘電的磁鐵、儲能電機電流的波形及在線溫度的實時狀態進行檢測，以此對斷路器的狀態進行診斷，得出的結果有斷路器的每個環節正常與否，絕緣的狀態是否屬于良好，如果斷路器的狀態出現異常情況，可以立即報警和作出相關處理。

結束語：

10kv配電網是和用戶密切相關的，10kv配電線連接著每一個用戶，而且呈現點多線長覆蓋面廣的趨勢，其運行環境非常的復雜。10kv配電線運行的水平對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和新設備進行使用，以此對社會經濟全面發展的標準和要求進行滿足，從而使用電用戶的用電可靠性有所提高。

參考文獻：

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

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

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