探讨山区10kV智能化断路器的研究及发展趋势

郭明华

摘要：智能化系统能使电网安全稳定的运行，并且在一定程度上提高了用电的质量，因此，电气一次设备智能化的基础是智能化断路器。本文从智能化断路器的基本原则和技术特点进行探讨，从而对10kv智能化断路器的研究及发展趋势进行分析。

关键词：智能化断路器;10KV配电线;发展趋势

经济的快速发展，人们对电力的依赖性逐渐增强。供电企业的供电可靠性标准更加严格。在国内的配电网进步比较缓慢，大多数还停留在单辐射型的配电线路，这种情况下，如果出现单点故障，就极容易出现大范围的停电，以致供电的可靠性会很低。

1.智能化断路器简述

智能化断路器是一种新型断路器二次系统，是由现代微电子数字技术、自动化控制技术、新型传感器、信息传输技术等组成。智能化断路器的主要特点是电力电子技术和数字化控制装置共同的组成控制单元，对常规辅助开关和继电器组成的控制回路进行替代，使操动机构的可控操动进行实现，从而使机械系统的可靠性在一定程度上大大地提高。新型传感器和数字化控制装置相互配合，对运行数据进行独立采集，可以自动识别断路器的工作情况，并能对断路器的操动机构进行自动调整，断路器的工作状态可以自动进行记录并显示出来。不仅如此，还可以对设备缺陷和故障进行检测，设备的某些缺陷变成故障之前会发出警告的信号，信号发出后及时采取措施进行处理，以此避免事故的发生[1]。

智能化断路器采用其智能控制单元，通过微处理机作为核心部件，综合应用多种现代技术，包括有传感技术、光感转换技术、数字控制技术、微电子技术和信息技术等。模块化结构的使用弥补了传统断路器的一些不足之处。智能化断路器具有人机对话的显示功能，可以在保护方面、测量方面和监控方面集合为一体。智能化断路器还有存储、记忆、逻辑分析、判断和选择、以及网络通信等功能。智能化断路器还具备比较完善的在线机械特性的检测功能，对分合闸电磁铁和储能电极电流波形进行测量，还可以对温升进行测量。智能化断路器根据这些功能对机构的状态进行检测、诊断、报警、通信、数据记录等，以此对断路器系统的智能化进行提高[2]。

2.智能化电气设备的功能

2.1智能化电气设备的基本功能

（1）智能化电气设备要具有获取大量信息的感知功能;

（2）智能化电气设备要具有信息的处理能力;

（3）智能化电气设备要具有判断能力，并能够对处理结果的再生信息进行有效的实施功能;

2.2智能化断路器的工作原理

智能化断路器具有计算机系统和传感装置，其工作原理是传感器的功能可以探明气体密度，通过对其进行运动和能量变化的监控，以此对机构状态进行反映。气体密度传感器所发出来的信号能够连续地进行监测，并对趋势的走向以及检测的极限值进行有效的确定。与此同时，在此基础之上，对常规SF6气体的锁定和报警功能进行有效的实现。在运动传感器和能量传感器的共同帮助下，操作机构的状态是可以对监控进行实现的。除此之外，上述传感器所发出的信号可以同时运用在常规的位置进行指示以及对电动机的相应控制。若还有需要，在基本系统中增加传感器的数量，根据周围温度测试结果得知，应该对状态变化作出更为准确的评估处理。一些系统不具有串行接口和高层面的系统，采用时间记录的方法对其变化趋势的预测效果比较好，而附加的电流电压传感器可以对断路器设备功能进行优化基础的实现。

3.智能化断路器在配电线的应用

3.1重要用户端及分线路混合配电线路

重要用户及分支线路的混合型配合电线路可以保证重要用户供电的可靠性，装设一般采用的是方向性的分界开关。如果分支线路出现了单相接地的事故，分界开关会跳闸，而相对应的变电站断路器则不会有所行动，配电线路不会断电，以此来保证重要用户的供电可靠性和连续性;如果相关线路出现短路的故障时，分界开关线路对电压进行检测，检测到电压为零时则会分闸，这时变电站断路器会重合，而配电线路中没有事故的部分就可以正常进行送电[3]。

3.2主干线带多分支配电线路

电网和电压的等级在持续简化，当下的各类变电站设计一般使用的是10kv双绕组变压器进行供电，而这种变电站设计会出现主干线路带多分支线路供电的相应配电线路。此线路装置采用方向性分界开关，这种方向性分界开关能够很好的对停电范围进行有效的降低，从而提高供电的可靠性。如果分支线路出现单向接地事故，分界开关会跳闸，这样能够和接地分支进行切除，而变电站相关的断路器不会有所动作，没有接地的分支和主干线线路就不会出现停电的现象，从而使接地选线有所避免，并且保证了非事故部分连续性的正常供电。如果分支2出现了事故，则相应的分界开关2能够检测出相应的电流，这种情况就会启动过流闭锁，于此同时，变电器的断路器会跳闸，在分界开关2对线路电压检测，电压为零时就会分闸。在分界开关1、3、4位置上，没有出现事故电流记忆，因此并不会有所动作。而变电站相关的断路器则会重合成功，配电线路没有事故发生的部分则可以继续供电。

4.智能化断路器新技术部件及特点

4.1先进的传感器技术

在智能化断路器的机构上安装先进并且成熟的特制位移传感器和专用的信号处理单元，机械特性可以通过在线监测功能，利用高精度的霍尔传感器对分合闸线圈电流和分闸线圈电流以及储能电机的电流进行相关检测。利用远动传感器和能量传感器对断路器行程和合分速度进行监测，对弹簧机构的弹簧压缩状态和传动机构及锁扣部分进行监测。在断路器独臂上安装六只温度监测单元，温度监测单元由三个模块构成，分别是悬浮取电CT、温度测量电路、无线数据发送模块。传感器将信息转换成被识别处理的信号，利用先进的无线通讯技术使高压和信号进行隔离和传输，有效利用固有的绝缘性和抗电磁场干扰性将信息的变化及时准确并且灵敏的传送到断路器面板上的显示器中。

4.2电动板块

断路器采用的是专用电机、离合器和齿轮对底盘车进出进行实现，于此同时手动和电动操作都适用。断路器的接线模块采用集成式的线路板，电动模块和接线模块要布置在底盘车的车架内，这样才能与底盘车构成一个整体，从而方便安装和维护、维修。集成式的线路板配有标准的RS485接口，从而对断路器电动进车或者推车进行实现。而控制器具有过载离合的功能，控制器还能保护手动的功能，因此，控制器的安全性能比较高。

4.3断路器的智能监控系统

开关设备的综合监测装置主要以ARM作为核心，此装置采用的是有限级中断服务机制，从而提高了其控制的实时性。开关设备的综合监测装置以燃弧孤电流的大小及燃弧时间的长短作为标准，根据每一次的开断电流大小和次数进行分析，以此對触头电磨损程度和磨损量进行推断，对分合闸机械波形进行检测，对分合闸电的磁铁、储能电机电流的波形及在线温度的实时状态进行检测，以此对断路器的状态进行诊断，得出的结果有断路器的每个环节正常与否，绝缘的状态是否属于良好，如果断路器的状态出现异常情况，可以立即报警和作出相关处理。

结束语：

10kv配电网是和用户密切相关的，10kv配电线连接着每一个用户，而且呈现点多线长覆盖面广的趋势，其运行环境非常的复杂。10kv配电线运行的水平对供电可靠性是有着直接影响的。因此，智能断路器要积极的推广新型的技术和新设备进行使用，以此对社会经济全面发展的标准和要求进行满足，从而使用电用户的用电可靠性有所提高。

参考文献：

[1]杨艳玲.智能断路器在10kV农配网线路中应用分析[J].科技资讯，2019，17（23）：2.

[2]张志伟，张志慧，陶志强.10kV智能断路器的FTU故障原因分析[J].农村电工，2020，28（2）：1.

[3]孔德亮.智能断路器在10kV线路中的应用[J].电子技术与软件工程，2019（2）：1.