智能配网中智能断路器的应用

智能配网中智能断路器的应用
摘要：智能断路器是一种新型电气设备，其主要功能是保护和控制低压配电网络，智能
断路器是指安装于室外电气设备上的智能断路器，比如常见的室外电线塔等，智能断路器的
出现和应用，使低压配电网络的安全性得到了明显的提升。

关键词：智能断路器；应用
一、智能断路器性能优势
智能设备主要表现为对大量信息的敏感和准确的访问能力、处理信息的能力、处理结果的思维能力、简易性。

用来分配电能和保护线路及电源设备免受过载、
欠电压、短路和单相接地等故障的危害。

智能控制器采用先进DSP芯片，进行电
流信号、电压信号处理和控制，目前利用互联网进行通讯，通过Wi-Fi 与云端的
高效无线通讯，实现智能化远程维护、移动巡检、空中升级；通过手机或其他移
动终端方便地对断路器进行高效管理和运行监控。

真正实现了数智化操作，有效
优化了传统断路器的性能。

它和普通的开关相比不仅功能多，在使用的过程中安的前提且美观工整。

其优越性主要
体现在：线路出现故障时，智能断路器可正确的通断，有效的将故障线路进行了隔离。

其有
效的减少停电的范围，提高线路供电的可靠性。

再次，智能断路器可以将线路中出现的故障
及时准确的反馈给电力工作人员，这时他们可以对线路进行及时有目的的维修，减少停电的
时间，进而将对人们造成的损失减少到最小。

最后通过智能断路器的作用可以实现对于配电
网络的监测和控制，并达到“四遥”的功能。

二、现有的智能断路器所具备的主要功能。

智能控制单元是断路器智能控制的核心。

以微处理器为核心部件，主要包括
了遥测功能、遥控功能、保护功能、事件顺序记录、设备自诊断及自恢复功能、
后备电源功能和通信功能等。

通过传感技术、光电转换技术、数字控制技术、微
电子技术和信息技术的综合应用，完成断路器的智能化操作。

实现断路器的智能
化操作。

其中，遥测功能终端具备采集永磁机构中的储能电容电压功能，遥控功
能可通过PDA等工具实现数据交换，保护功能具有独立的时间定值、电流定值和
控制定值等，事件顺序记录可以按照装置后的时间顺序记录；设备自诊断及自恢
复功能有助于线路故障的自动诊断和资助修复，后备电源功能可支持故障后8小
时正常用电；通信功能可以有效的实现数据的采集和转发目的。

针对性采用某一
算法，并驱动执行机构进行状态调整，实现最佳运行。

一是实现远程主机通信。

根据主机的要求，控制单元通过信息传输接口将断
路器的断开记录发送给上位计算机。

上位机信道信息传输网络传输操作命令、保
护参数、开启重合闸模式。

二是能实现自动调节操作。

它是控制单元的核心功能。

在识别断路器的工作
状态的基础上，自动确定与操作机构相对应的调节量并自行调节。

三是可以实现工作状态自动识别。

在准确识别断路器工作状态的前提下，对
负载电流进行了划分，并对短路电流、过载电流、小电容电流和小电感电流进行
了划分。

四是能显示记录的工作状态。

在故障的情况下，每次中断时记录断路器，也
应记录断路电流的大小、短路电流的变化过程和拒动的信息。

断路器的断开电流
也可以用来指示断路器触头的冲蚀。

三、配电网线路中智能断路器的应用
选定智能断路器的安装位置，一般需遵循以下几个原则：（1）重要负荷集
中区应优先保证独立分段，条件允许时采用多电源供电。

（2）在设备、负荷密
集区安装智能断路器。

为了尽可能的缩小停电范围，应在线路上根据负荷密度均
衡的安装智能断路器。

因为过长的线路会导致负荷密度过大，从而发生故障的可
能性、故障排查难度都会增加，在线路的合适位置加装断路器，可以有效的缩小
故障范围，缩短故障消除时间。

（3）在城树木绿化密集且邻近线路、房地产开
发施工及交通车辆较多易误碰杆塔等区域的故障率较高，故将智能断路器安装这
些位置，能有效地隔离故障点。

（4）故障数据统计：在环境因素的基础上，整
理近几年的故障线路数据，对多次故障的线路优先考虑加装。

（5）根据设备运
行记录选择：目前在线监测技术已经比较广泛的应用在了配电网系统中，各供电
企业建立起了设备的历史记录，将巡视或试验得出的结果记录在设备历史记录中。

选择智能断路器的安装位置时，可以将设备运行记录中的运行情况、破旧程度、
故障率等作为参考依据。

（6）线路敷设方式：在抗干扰性能方面，电缆线路优
于绝缘架空线，户内环网柜优于户外环网柜，箱式变电站优于台架变压器，绝缘
架空线优于架空裸导线。

所以，敷设方式将直接影响故障率。

所以要着重考虑在
架空线路、户外环网柜和台架变压器之前安装智能断路器。

四、智能断路器保护定值管理
第一，开关保护定值的效果要达到故障区域自动隔离。

当支线发生单相接地、相间短路
故障时，根据电流保护阶梯式保护时限和过流三段反时限特性，以及零序电流的变化，智能
断路器先于变电站出线保护开关跳闸，自动隔离故障线路，变电站出线、干线分段开关及其
它分支线路开关不因故障发生而跳闸引起停电。

干线故障时，也不会引起变电站跳闸和上一
级干线分段开关跳闸。

环网线路根据环网方法不同，进行调整。

快速恢复非故障区域供电。

在辐射型配电网络中，若分支线路保护越级引起干线跳闸，或干线越级导致前一级干线跳闸，则可通过检压重合闸方式，延时和次数的不同进行自愈。

达到主干线先重合，合闸闭锁，成
功后分支开关检有压而合闸，若故障则分闸闭锁的效果。

第二，开关保护定值的设定原则。

一是主干分段开关采用阶梯式电流保护。

从时间上、电流值上配合。

主干断路器3～5个较宜，开关时间值调整一致（多分段开关时局部几个开关合一设定）或级差调整为大于等于
150ms。

二是分支线路配合前一级分段开关的定值，电流值的设定可根据负荷情况按照躲过
负荷启动电流和两相末端短路值来设定，过流时间上等于或小于分段开关值，速断要小于分
段开关值。

三是计算出来的定值要保证低于变电站出线开关的定值。

四是要根据配网管理系
统的潮流以及负荷分布进行实时调整。

三、智能断路器的未来发展中有待完善的问题
3.1关键技术问题的完善
3.1.1局部放电、高压导体测温和高压侧的测量，尤其是在光学电流和电压
传感技术的应用中，还有待进一步改进。

3.1.2智能软件是微机技术的关键。

主程序需要连续检测和显示断路器的工
作状态，并与主机发送相关的控制和状态信息。

因此，智能软件技术的成熟需要
及时进行测试。

3.1.3系统中的工频和高次谐波、高电场引起的电晕和污闪也产生电磁辐射，两个控制回路中的开关电源和大功率电磁铁将通过不同的方式耦合到两个系统，
并感应电路中的电流，并对操作机构的控制进行测试。

由于智能断路器的信号传
输和控制系统的低电压和信号传输电平，压力水平较低，外部电磁干扰很容易使
其失效或损坏。

3.1.4获得监测信号仅仅是第一步。

为了进行准确的判断和决策，必须运用
信号处理技术进行故障诊断，以实现故障分类、故障定位、预期寿命等信息的判定。

采用机械振动法对断路器的机械状态进行监测，并对采集信号进行正确识别。

这种信号处理的可靠性需要进一步考虑。

3.2智能断路器的寿命问题的解决
由于电子设备的使用寿命低于高压电气设备本身的寿命，因此采用模块化设计，通过降低成本和增加准备量的措施，并在完善的自检功能的基础上做出综合
判断，从而提高了智能断路器的可靠性和使用寿命。

结束语：智能断路器设备具有智能感知、判断、执行功能，可智能监测开关
状态和评估寿命，并对电网和环境友好，具有广阔的应用前景和巨大的社会经济
效益潜力，在某些方面，还存在着不足，许多关键技术还不完善，有些应用还不
成熟，并存在寿命短、成本高的实际问题。

因此有必要加强研究和积极交流，让
智能断路器设备在配电网自动化建设过程中发挥更大、更有效的作用。