智能化断路器的开发
产品介绍
智能化断路器的开发
王富东 王家善 邵光庆 苏州大学工学院(215021)
唐春潮 杨正明常熟开关厂(215500)
摘 要 对智能化断路器的开发所涉及的关键技术进行了分析和探讨。介绍一些基本的单元电路和相关技术,如单片机、专用集成电路、集成传感器、电源技术和系统集成化技术等。重点讨论了用于智能化断路器的智能化全功能低压脱扣器的开发,包括主要技术要求,总体结构和功能电路设计等。
叙 词:断路器 智能化 脱扣器 功能电路
Development of Intelligent Circuit B reaker
W A N G Fudong W A N G Jiashan S HA O Guangqi ng
Institute of Technology ,Suzhou University (215021)
TA N G Chunchao YA N G Zhengm i ng
Changshu Switchgear Plant (215500)
Abstract :S ome key technologies concerning the development of intelligent circuit breaker were analyzed and
discussed.S ome basic element circuits and related technologies such as microprocessor ,special integrated circuit ,integrated sensor ,power supply and integrated system technology were introduced.The development of the intelligent release with full functions for intelligent circuit breaker ,including the main specifications ,general construction and the design of function circuits etc were discussed.
K ey w ords :circuit breaker intelligence release function circuit
第一作者王富东,男,1957年生,1990年于浙江大学获博士学位,副教授。
1 引 言
供电网络中的电气开关(包括断路器、转换开
关和接触器),通常情况下用于闭合或断开供应电能的电路,以达到停电、供电和转换电路的目的。当电网出现不正常情况时,例如过载、过压和欠压、短路等,能自动地把负载从电网上断开。因为这些不正常情况将危及操作人员的安全和设备的正常运行,甚至引起人身死亡事故或造成火灾。
配电用断路器主要在低压配电系统中做过载、短路、过压和欠压保护之用,也可用作为电路的不频繁操作。配电用断路器有选择型和非选择型两类。非选择型保护特性较为简单,多用于支路保护。主断路器则要求采用选择型,以满足电路内各种保护电器的选择性断开,把事故区域限制到最小范围。
传统的断路器保护功能是利用了某些物理效
应,通过机械系统的动作来实现的。因而体积较大,效果也不够理想。为了防止用电设备发生故障时影响整个供电线路,以及在供电网络出现异常时损坏用电设备,在传统断路器的基础上逐步开发出更可靠的和具有更多保护功能的断路器。例如,具有短路保护、过流和过热保护、漏电保护、缺相保护等功能的断路器。
随着微电子技术的发展,集成电路的出现大大缩小了普通电子电路的体积,因此出现了以专用集成电路为基础的多功能断路器。这种断路器已经比原有的机械式断路器进了一大步,但仍然不能称之为智能化。
微型计算机技术的发展为电气开关的智能化提供了条件。智能化的电气开关,不仅能够提供普通断路器的各种保护功能,还能够实时显示电路中的各种参数(电流、电压、功率、功率因数等)。各种保护功能的动作参数也可以显示、设定和修
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31—智能化断路器的开发低压电器(2000№2)
改。保护电路动作时的故障参数,可以存储在非易失存储器中以便查询。这些功能只有在采用微处理机以后才能实现。
目前,国外已经开发出了系列化智能断路器。这些智能化断路器的性能大大优于传统的断路器产品。我国在这方面的产品开发还刚刚起步。本文对智能化电气开关的有关技术进行了探讨,并给出一种用于低压电网的智能化断路器的设计开发实例。
2 智能化电气开关的关键技术
2.1 单片机及其应用技术
单片机以其紧凑的结构、丰富的功能而受到
广泛的应用,并成为智能化仪器仪表的核心部件。目前,在研制高性能、高精度、多功能的测量控制仪表时,几乎无一例外地都考虑采用微处理器和单片机。在测量控制仪表中采用单片机技术使之成为智能仪表后,能够解决许多传统仪表不能或不易解决的难题,同时还能够简化控制仪表电路,提高系统的可靠性,降低整机的成本以及加快新产品的开发速度。随着集成电路制造技术的不断提高,单片机的体积越来越小,而功能越来越丰富。新一代的单片机产品,已经将程序ROM 、定时/计数器、串行通讯接口、A/D 转换器、PWM 转换输出、波形发生器、WA TCHDO G 监视器、I 2C 总线接口、更多的I/O 端口和内部RAM 寄存器集成在一起,从而能够适应更加广泛的用途。另一方面,功能简单的单片机则向低功耗和小型化方向发展。采用串行总线的单片机,其外部引脚只有8个。表1所列是一些典型单片机产品的性能参数。2.2 专用集成电路智能化电气开关经常涉及到一些特殊的和复杂的功能。这些功能如果完全由计算机来完成,无疑会加重CPU 的负担,其效果也未必理想。事实上在智能化电气开关出现以前,已经开发出了许多行之有效的专用集成电路,例如漏电保护专用集成电路。采用专用集成电路,不仅能够减轻CPU 的工作负荷,还能够在万一CPU 发生故障时保证可靠的动作,在一定程度上也能够提高系统的响应速度。表1 典型单片机的性能参数型 号
片内ROM
片内
RAM
C/T I/O 中断特殊功能
8031/87514K ×8128245NMOS 8032/87528K ×8256246NMOS 80C51FA/87C51FA 8K ×8
256
3
4
7
PCA 80C51G A/87C51G A 4K ×8128247
A/D ,WDT ,
OFD 80C552/87C5528K ×82563615
A/D ,WDT ,PWM ,I 2C PIC12C5091K ×122561DIP8封装,串行接口80C196KC
16K ×8
488
2
16位CPU
专用集成电路分为两类:一类是实现某种专
用功能的电路,例如漏电保护集成电路、电源专用集成电路、缺相保护集成电路等;另外一类是运算电路,主要是用于电流保护运算(对数、反对数运算)、功率因数运算等。2.3 智能化集成传感器
随着用电保护技术的不断完善,各种保护装置的功能和技术要求也不断地提高。一般情况下,低压断路器要求具有以下的保护功能:①过电压和欠电压保护功能;②三段电流保护功能;③漏电保护功能;④缺相保护功能;⑤其他异常保护功能(瞬时尖峰脉冲、瞬时断电等)。
要完成这些保护功能,就要有相应的各种传感器。这些传感器性能的好坏,直接关系到智能化电气开关的性能。另一方面,传感器要有较高的精度、较宽的动态范围及检测范围,同时又要有较小的体积,输出信号还要便于与智能控制电路接口。这在目前还是较难做到的。受微电子技术的影响,传感器正朝着小型、固态、多功能和集成化的方向发展。如果能够利用最新的技术开发一种集成化的传感器,即将各种电量传感器集成在一起,将能够大大提高其使用性能。更进一步,还可以将微处理器与传感器集成于一体。这可以使智能化电气开关的整体性能提高一个档次。
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2.4 电源技术
智能化电气开关的电路可以有三种供电方式:专用电源供电、蓄电池供电和电流互感器供电,后者也称为自供电。这三种供电方式可以单独使用,也可以配合使用,形成冗余供电系统。前两种供电方式在技术上与一般的微机应用系统没有什么区别。电流互感器供电是断路器所特有的一种供电方式,单独使用时可以省去其他供电电路,而且可以随着电网的接通自动开始工作,是一种理想的供电方式。但电流互感器供电有以下几个问题需要妥善处理:①由于电源能量来源于电流互感器,因此电网电路中电流较小时不足以供电。②,自供电电源的电压也是缓慢上升的。这对于模拟电路不会有问题,而对于微处理机和数字电路,应该有一个可靠的复位电路,才能使其启动并正常工作。③由于电流互感器既要作为电流信号,又要提供电源能量,两者之间必然会产生交叉影响。即智能化电路的工作电流会影响对电网电路电流的检测结果。因此,要有一套补偿与修正的方法。
使用多种供电方式的冗余供电,可以增加系统的电源可靠性。但冗余供电方式需要有一个切换装置。由于智能化电路的工作电流通常都较小,因此切换电路在技术上不难实现。可以直接由微处理器配合专用电源检测电路进行切换控制。
2.5 系统集成化技术
智能化电气开关是以微处理器为核心的机电一体化产品。它包括供电部分(常规供电、电池供电、电流互感器自供电)、传感器、控制部分、调整部分、执行机构以及开关本体。各个组成部分之间相互关联,又相互影响。如何协调与处理好各个组成部分之间的关系,使其既能满足所有的功能要求,又不超出现有技术条件所允许的范围(体积、功耗、可靠性、电磁兼容性等),就是系统集成化技术的主要内容。
智能化电气开关是一类具有较高技术含量的产品。实践表明,产品的技术含量越高,系统集成化技术对其影响和作用也越大。特别是在生产实践中,由于牵涉面大,往往一个部件的问题而影响整机的性能与质量。在现代工业中,系统集成化技术集中体现了基础工业的整体水平。
值得一提的是,目前迅速发展的CAD/CAM 技术对于系统集成化技术有着重要的影响。CAD/CAM技术已经在机械、电子、电工、建筑、美工、服装等领域得到了广泛的应用。CAD技术已经不仅仅是作为一种绘图工具发挥作用,而且能够进行计算、分析、校验和模拟。这些功能不仅能够提高设计效率、减少设计失误,还能够使设计者在设计阶段看到产品的逼真外观,模拟产品的实际运行。从而使参加设计者能够对产品各方面的情况有一个总体的把握。
3 智能化全功能低压脱扣器的开发
CM12Z型智能化脱扣控制器是作者开发的一种全功能型低压配电保护装置,用于配电开关柜中与多种脱扣器配套使用。
3.1 主要技术要求
(1)使用条件。三相四线制线路。工作电压400V,频率50Hz。
(2)保护功能。三段电流保护;过电压、欠电压保护;漏电保护;缺相保护。
(3)显示功能。电压、电流、功率、功率因数显示;设定参数显示;试验电流显示;10次故障记忆与参数显示;故障预报警显示;合闸、分闸状态显示。
(4)精度。电压分辨率1V。在0～1.3倍额定电流范围内精度为3%。
(5)功率显示为kW。功率因数显示分辨率为0.01;故障时间显示分辨率为0.001s。
3.2 总体结构
CM12Z型智能脱扣控制器由开关电源、87C552单片机及其外围电路、信号采样与滤波放大电路、自动量程切换电路、锁相环频率跟踪电路、漏电保护电路、显示与操作面板、功能选择开关、RS2485串行通讯接口和E2PROM存储器所组成。系统的组成与结构框图如图1所列。
由于使用了高性能的87C552单片机,可以对三相四线的电路参数进行独立的实时检测,并根据用户的需要显示有关的电路参数(电压、电流、功率和功率因数等)。该装置具有常规的三段电流热模拟保护功能,以及过压、欠压、漏电和缺相保护功能。可对配电线路或电动机等电器进行有效的和可靠的保护。
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智能化断路器的开发低压电器(2000№2)
图1 智能化断路器原理框图
显示操作面板外观如图2所示。面板数字显
示共分为6组,分别为电流显示(电流)、电压显示(电压)、功率及功率因数显示(功率)、设定参数显示(设定)、试验参数显示(试验)和故障参数显示(检查)。正常运行时若无故障,总是显示电流。
按“功能”键可以切换到其他显示组。
图2 显示操作面板示意图
每组显示又分为若干项。按“选择”键可以在其中进行切换,如下所列。
电流显示:A 相电流,B 相电流,C 相电流,
N 线电流。
电压显示:AB 线电压,B C 线电压,CA 线电压。
功率显示:功率,功率因数。
设定参数显示:长延时电流,长延时时间,短延时电流,短延时时间,瞬动电流。
试验参数显示:A 相电流,B 相电流,C 相电流,N 线电流。
故障参数显示:A 相电流,B 相电流,C 相电流,N 线电流,故障时间。
当前功能状态和选择状态有相应的L ED 指示灯指示。选择指示灯还兼有存储和通讯状态的指示。
3.3 功能电路设计
开关电源直接由380V 电网供电,提供脱扣控制器所需的多组电源。另外,系统还具有备用电源接口。
电流与电压信号经滤波与放大电路处理后,经由多路转换开关,再进行全波整流后送入单片机进行A/D 转换。单片机对采样信号进行处理后得到各个电压、电流的有效值。
自动量程切换电路根据输入信号的大小自动
将A/D 输入端切换至不同的放大信号输出端。
当任何一路电流超过设定值时,比较器输出过量程控制信号,多路转换开关即自动接通较低放大倍数的输出信号。
锁相环频率跟踪电路以电压信号作为基准,对其进行20倍频后送给单片机作为采样定时信号。当交流电频率有漂移时,采样定时信号能够自动跟踪频率的变化,以确保对每个交流电周期采样20次。
功率因数测量电路将电压与电流信号整形后送给单片机,单片机利用定时器T 2自动采样两者的相位差计数,经过换算后即可得到功率因数。
单片机通过上述的采样电路得到各个电路参数后,在显示操作面板上将这些参数显示出来。由于只有单排L ED 数字显示,在同一时刻只能显示一个数值。用户可以通过操作按键选择所显示
的参数。平时则显示最大电流。
单片机还对各路电压和电流信号进行规定的检测。电压过高或过低时发出过压、欠压脱扣信号。当缺相功能有效时,若三相电流不平衡超过设定值,发出缺相脱扣信号,同时对各相电流进行检测,根据设定的参数实施三段式(瞬动、短延时、长延时)电流热模拟保护。
漏电保护电路为独立的硬件检测电路,当发生漏电时该电路送出漏电保护脱扣信号。该电路还有漏电模拟试验输入,以对该电路的有效性进行人工检测。
利用特殊的按键组合与功能选择开关可以给用户提供多种参数的选择:过电压保护点选择、欠电压保护点选择、缺相保护功能是否有效、保护动
(下转第50页)
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1—低压电器(2000№2)智能化断路器的开发
(B 3)1台;0.2级,2000/5电流互感器(CT 1)1只;0.5级,5A 量程电流表1只;0.5级,250V 量程
电压表1只;240mm 2铜导线数米。按图2连接测试。GK 1、GK 2断开,测试装置的X 1、Y 1点分别接在被测一次回路的A 、B 和C 相的X 、Y 点上,通大电流测定。调节调压器使电压表读数从0渐渐上升,同时电流表从0升到所需的电流时,停止调节调压器,通过换算,可得出实际一次回路的通电电流。根据需要选定过电流继电器的整定值,检查继保回路是否动作。用此方法,不但可以检查信号回路、分闸回路的响应情况,而且可以模拟试验时实际通电电流与继保整定值相互匹配情况。
测定方法2(从控制回路着手,见图3)
。
图3 调试测定方法2的接线示意图
选1kVA 调压器(B 4)1台;1kVA (220/6V )
变压器(B 5)1台;0.2级20/5电流互感器(CT 2)1只;0.5级量程5A 的电流表1只;0.5级量程250V 电压表1只;2.5mm 2铜导线数米。按图3
接线测试。 根据需要选定过电流继电器的整定值,把测试装置的X 2、Y 2点分别接在A 、B 和C 相的过电流继电器线圈(LJ )两端,进行测定。调节调压器使电压表读数从0渐渐上升,同时电流表从0升到所需的电流时,停止调节调压器,通过对电流互感器(CT 2)流比的换算,可得出通过线圈的实际电流。用此方法,可以简单地校验实际继保整定值,同时,可以检查信号回路、分闸回路的响应情况。可以看出,此时的预置整定值和实际通过过电流继电器线圈的电流之和是否有误差。
在三相同时通电时,电流互感器的同铭端问题必须加以考虑:试验室继保回路的电流互感器,依附在主回路的三相电源上。因此,同铭端连接是否正确,对继保回路有很大影响。当同铭端相同,主回路三相电源也平衡时,电流互感器零线电流i A +i B +i C =0。当电流互感器的同铭端不相同时,电流互感器零线电流(i A +i B +i C ≠0)约等于2倍相电流,因此,校正电流互感器的同铭端很重要。简单解决的方法:在零线上串一只测量用的电流表,让主回路通电流(电流可小一点,使主回路能承受,电流表能准确读数)数秒,观察零线上是否有电流,判断同铭端是否正确。同铭端必须正确后才能投入继保。
收稿日期:1999207212
(上接第16页)
作延时时间、N 线电流的影响系数:0、100%、200%,等等。
E 2PROM 存储器提供设定参数和10次故障参数的永久性存储,即使在断电后也能长期保存。
RS 2485串行通讯接口提供与其他计算机的通讯手段,可以籍此组成多级监控网络。
4 结束语
尽管微型计算机应用在我国已经相当普及,
但智能化断路器的开发和应用在我国尚处于起步阶段,目前还有许多技术问题需要进一步探讨和解决,产品质量也需要进一步完善与提高。
微型计算机技术的发展正在使越来越多的传
统产品向智能化的方向发展,智能化电气开关只是其中之一。由于智能化电气开关所具有的明显的优点,它将在不久的将来逐步取代传统的开关得到越来越广泛的应用。
参
考
文
献
1 周茂祥主编.低压电器设计手册.北京:机械工业出版
社,1992.2 王信义主编.机电一体化技术手册.北京:机械工业出版社,1996.3 李朝青.单片机原理及接口技术.北京:北京航空航天大学出版社,1994.
4 K laus K osack.低压开关电器和开关设备手册———选用准则与设计指南.胡明忠等译.北京:机械工业出版社,1999.
收稿日期:2000201228
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05—低压电器(2000№2)继电保护电路在试验室的应用
智能断路器的设计方案
智能断路器的设计方案 一． 系统的整体框架 二． 智能断路器各个模块映射的通信协议栈及通信特点 断路器位置 刀闸位置 弹簧状态 合闸控制信号 开关位置信息 分合闸命令 断路器 遥控 储能电机操作电流 刀闸电机操作电流 分闸线圈操作电流 合闸线圈操作电流 开关触头的温升 灭弧室真空度 分闸速度 合闸速度 保 护电流 测量电流 保护电压 测量电压
从图中可以瞧出:MMS映射了全部的A协议集与T协议集,复杂程度最高。但就是该模块主要实现的就是断路器参数的在线检测与远程控制,因此对通信的实时性要求并不高,基本上就是以人的反映时间为准。 GOOSE模块直接映射到了以太网,其目的就是保证分合闸GOOSE报文的快速传递,因此它的特点就是:通信映射简单,但就是实时性要求高,GOOSE报文的时延必须小于2ms。 SMV也直接映射到了以太网,其特点就是:实现简单,但就是实时性要求最高,SMV的时延必须控制在微秒级。 三．具体的实现方案 1.方案一
图中所示为南瑞的开关设备智能装置实现方案。CPU采用Freescale公司高性能32位微处理器,考虑到GOOSE与SMV的强实时性要求,在系统中嵌入Vxworks专业硬实时操作系统。MMS,GOOSE,SMV全部在嵌入式单系统中实现。 其优点就是:结构紧凑,硬件平台比较简单,实现起来相对容易; 缺点就是:①采用专业的实时操作系统直接提高了研发经费,个人觉得仅仅为了满足GOOSE与SMV的实时性而采用Vxworks有点浪费; ②由于该系统只采用了61850定义的逻辑节点进行建模,因此系统在线检测的信息种类相对偏少。应该按照62271-3标准进行建模,个别的检测参数如果在标准中没有对应的数据对象,可以考虑扩展建模。 ③由于CPU的IO口有限,该方案中的电流互感器与电压互感器采样信号只能以QSPI(同步队列串行接口)方式通过CPU的IO口送入CPU中。这种方式下将不可避免的会造成采样值的巨大时延,产生很大的相位偏移。这种 时延在电子式互感器的设计规范中将不可容忍。 2.方案二
ZW32真空断路器使用说明书
1. 概述 ZW32-12 系列户外交流高压真空断路器(以下简称“断路器”)系三相交流50Hz户外高压开关设备，主要用于农网和城网的10kV户外配电系统，作为分、合负荷电流、过载电流及短路电流之用；也可用于其它类似场所。ZW32-12系列户外交流高压真空断路器符合国家GB 1984《交流高压断路器》和国际电工委员会IEC 60056《高压交流断路器》等标准。 2. 型号及含义 3. 使用条件 3.1 正常使用条件 a) 周围空气温度: -40℃～+40℃； b) 海拔高度: 不超过2000m; c) 周围空气可以受到尘埃、烟、腐蚀性气体、蒸汽或盐雾的污染； d) 风速不超过34m/s(相当于圆柱表面上的700Pa)； e) 来自开关设备和控制设备处部的振动或地动是可以忽略的； f) 污秽等级:Ⅲ级。 3.2 特殊使用条件 断路器可以在不同于以上规定的正常使用条件下使用，这时用户的要求应和制造厂家进行协商，并取得一致的意见。 3.3 如超出上述正常使用条件，由用户与制造厂协商。 4. 技术参数 4.1 断路器主要技术参数
4.2 断路器装配调整参数 4.3 CTB弹簧操动机构主要技术参数
4.4 带隔离开关的ZW32户外真空断路器，除满足表1、表2的要求外，隔离开关部分还应满足表4的要求 5. 断路器结构特点 5.1 断路器采用三相支柱式结构，具有开断性能稳定可靠、无燃烧和爆炸危险、免维修、体积小、重量轻和使用寿命长等特点。 5.2 断路器采用全封闭结构，密封性能好，有助于提高防潮、防凝露性能，特别适用于严寒或潮湿地区使用。 5.3 三相支柱及电流互感器采用进口户外环氧树脂固体绝缘，或采用户内环氧树脂外包有机硅橡胶固体绝缘；具有耐高低温、耐紫外线、耐老化等特点。 5.4 操动机构采用小型化弹簧操动机构，储能电机功率小，分合闸能耗低；机构传动采用直动传输方式，零部件数量少，可靠性高。操动机构置于密封的机构箱内，解决了操动机构锈蚀的问题，提高了机构的可靠性。 5.5 断路器的分、合闸操作可采用手动或电动操作及远方遥控操作。可与智能控制器配套实现配电自动化，也可以与重合控制器配合组成自动重合器、分段器。 5.6 断路器可以装设二相或三相电流互感器，供过电流或短路保护用，也可以给智能控制器提供电流采集信号；根据用户要求可加装计量用电流互感器。
高压成套开关设备智能化设计
高压成套开关设备智能化设计 发表时间：2019-03-13T14:28:21.107Z 来源：《电力设备》2018年第27期作者：俞杰 [导读] 摘要：随着智能电网建设的逐步深入，高压开关柜也在不断向智能化方向推进。 （上海广电电气（集团）股份有限公司 201400） 摘要：随着智能电网建设的逐步深入，高压开关柜也在不断向智能化方向推进。目前在国际上处于领先地位的高压开关柜产品具有脱扣回路断线监测、动作时间检测、接触部件检测、弹簧的储能时间检测等功能，综合这些功能就构成了智能化高压开关。结合智能电网、数字变电站、配网自动化等的建设，大力推进开关设备智能化。高压开关柜将会使控制、信号、保护、测量和监视等功能组合起来，使高压开关柜具有连续自监视以及与电站控制系统直接连接等功能，从而实现其中多种功能的任意组合，这些技术将引导未来高压开关技术发展的潮流。 智能型开关柜从形式上可分为配电型、电动机控制型及其它控制功能型。配电型以智能断路器为核心器件，由上位计算机实现对配电回路的遥控、遥测、遥信及遥调，而电动机控制型是以变频器、智能电动机控制器为核心器件，实现电动机起动、运行、停止的优化控制。其它控制型的智能开关柜是以PLC(可编程控制器)为核心的控制型开关柜，完成生产过程中的各类控制功能，也是应用于工业生产过程自动控制发展最有潜力的产品，将PLC技术与传统的开关柜有机结合，是实现对普通型开关柜智能化改造的一种投入少、见效快的有效措施。此外还概述了10kv高压成套开关设备在线测量温度的功能应用到智能开关柜中的相关设计。 关键词：高压成套开关；设备；智能化 前言 在经济领域以及科技领域快速发展的影响下使得我国在高压成套开关设备的智能化得到了相对较大的发展，对于高压成套开关的智能化控制系统来讲其逐渐在电气方面的应用范围得到了扩大。但在具体的应用过程中依然存在一定程度的缺陷，一是集成到智能化一次设备的传感器抗干扰问题。集成到智能一次设备中的各种传感器在高电压强磁场的环境下很容易受干扰。二是智能化设备的可靠性问题。很多一次设备厂家集成二次设备厂家的智能元件到一次设备上，导致部分设备在投运后出现寿命短、维护频繁等现象。三是智能化设备的试验方法和试验标准问题。智能设备(包含智能组件)的检测与试验标准尚未建立，国内缺少智能化装置的权威检测机构。此类型的缺陷将会使其大量的应用受到一定程度的影响，因此应当以原有基础为前提展开对智能化控制系统方面的优化，从而有效的实现现阶段电器设备工作要求。因此本文结合现阶段我国高压成套开关设备智能化控制系统的具体应用进行有效的分析。 一、现阶段高压成套开关设备的发展情况 对于电力输配电系统来讲高压成套开关设备还有与其具有关联性的控制设施的应用有这极为重要的意义，其中主要涉及到了对输配电系统的管控和保护以及信息数据的传输等方面，同时拥有量大以及面广等方面的特征。除此之外，高压成套开关设备系统技术层面将会使得该系统的各环节的性能受到一定程度的影响，一定程度上造成对整体的电力系统的应用的影响，更有可能引起设备的操作人员以及电力设备方面的安全方面的问题。 目前我国的工业产业行业发展相对较快，其中大多数取决于电力设备还有电力生产行业的发展。相关调查研究表明我国逐年增加的发电装机容量的正常速度维持在百分之八左右。通过对该发展趋势的研究可以推断出2020年我国在电力方面的装机容量有可能实现5亿千瓦。但是通过现阶段的具体情况进行分析，我国在电力发展与国际方面的发达国家有这一定差距。所以我国应当有效的应用我国内部的工业方面对高压成套开关设备的社会需求量逐渐的上升的情况进行对高压成套开关设备的智能化控制系统的合理优化，同时把该应用快速的扩展到工业行业中，从而满足电力系统运行还有控制的智能化。 二、关于高压成套开关设应用的重要意义 对于电力输配电系统来讲，高压成套开关设备还有与其有关的控制方面的设备有这相对较为重要的意义，不但可以满足对输配电系统的有效控制还可以满足对输配电系统的良好维护，还可以满足对输配电系统信号的传递以及相关数据的转换等方面，拥有相对较强的作用。除此之外高压成套开关设备的质量将会造成对电力系统的运行状况造成直接性的影响。倘若高压成套开关设备的性能出现问题很有可能造成输配电系统控制的工作人员还有电力设备出现安全性的问题。智能高压开关设备是具有较高性能的开关设备和控制设备，配有电子设备、传感器和执行器，具有监测和诊断功能。电子式互感器是指纯无线压电微声互感器、磁光玻璃互感器等，可有效克服传统电磁式互感器的缺点。主回路温度在线监测应用等，克服开关柜内部无法进行人工巡查测温。 三、关于10KV高压开关柜在线测温方面的分析 （一）对于非接触式的温度的测量技术在10KV高压开关柜中在线测量还有控制系统方面的实现存在一定程度的难度。现阶段在我国电力输配方面，大多数应用采用是XGN/KYN以及SF型的开关柜，设备的里面通常涉及到了断路器设备和CT以及电缆头还有隔离开关等相关的电器零件。并且因为其在电力系统中所起到的关键性作用。开关柜内部众多的接触点由于长期的使用导致高温氧化腐蚀、螺栓松动等原因，特别是断路器与开关柜主触头之间一般都采用插头连接，若长期过载、触头老化，造成接触电阻的增加，而这些发热部件的温度无法实时监测，由此引起设备的过热、甚至出现烧毁等严重事故。通过监测开关柜内接触点温度的运行情况，可有效防止开关柜的火灾发生，因此实行设备运行的温度在线监测是保证开关柜安全运行的重要手段。然而红外测温技术采用的是非接触类型的测温方式，不同的信号还有数据传递的实现存在一定的困难程度，未能有效的展现出其应有的功效。（二）位于10KV高压环境中还有开关柜的里面，对所设有测温装置设备应当展开高压绝缘处理，需要10KV高压开关柜在线测温设备还有相关的控制实施系统拥有相对较高的使用性能，此方面属于高压开关的开关柜测温技术应用方面注重处理的环节。（三）在10KV高压开关柜在线测温装置进行设置的阶段，测温装置相关的设施不能影响电压开关柜本来具有的电气零件的正常运行。（四）对于高压开关柜来讲其在线测温技术设备的装置应当保障其可以符合开关柜内部的外在工作环境。 四、关于高压开关柜无线测温压电微声测温技术的有利条件 现阶段，我国的输配电方面应用较多的测温方式属于红外线测温的形式和无线测温的形式。相对于红外线测温技术与无线测温技术来讲，无线压电微声测温技术的使用较晚，在应用范围来讲相对较窄，目前应用最多的在超高压系统。相比较红外线与无线方式的测温技术有这其特有的应用优势，抗干扰能力强，缺陷是安装不规范电气绝缘有很大问题。最新无线测温压电微声技术实现无线、无源（传感器无需供电）温度监测。对于压电微声技术来讲其属于红外线、无线测温与无线压电微声测温技术的综合性的应用，分散式的测温设备能够直
传统开关柜的智能化改造
传统开关柜的智能化改造 为适应国家建设坚强智能电网的战略部署，结合企业自身发展的需求，公司制定了传统开关柜的智能化改造项目计划。目前，公司的主要产品为传统的高低压开关柜及变压器等电气设备，这些产品技术含量相对较低，随着市场竞争的日益激烈，产品利润率逐年下降，亟待开发出一批适应电力行业发展趋势，技术含量较高的新产品来拓展市场，提高产品附加值，增强企业竞争力。智能开关柜是智能变电站的一个重要设备，在智能电网的建设中具有非常重要的地位，因此，对传统开关柜进行智能化改造既是电力技术发展的趋势，也有非常良好的市场前景。 传统开关柜主要是通过断路器、接触器、热继电器、熔断器、控制继电器、互感器及各种电工仪表（电流表、电压表、功率表、电能表等）组合成的开关控制柜来实现配电、控制、保护、监视等功能。这种传统的开关柜需要配有多种模拟指针仪表及继电器，给生产、储存、维修带来极大小便，并且以人工直接操作为主，无法实现计算机智能管理，对于较为复杂的控制逻辑实现起来比较困难。 智能化开关柜是新一代的机电一体化产品，它是在现有的普通开关柜基础上配置智能型保护控制单元，与新型的智能仪表（测温装置、网络电力仪表、智能配电监控/保护模块等、网络I/O等）进行配合，通过其网络通讯接口与中控计算机系统联网，从而实现对各供配电回路的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、电度量等电参数进行监测以及对断路器的分合状态、故障信息、触头等关键部位的温度信息进行监测，对断路器的分合状态进行控制，配合远程监控软件，从而实现对开关柜的遥测、遥信、遥控、遥调。由此可见，智能化开关柜是智能配电系统发展的基础和关键，是利用了计算机技术、数字处理技术、传感器技术、网络通信技术而构成的集控制、保护、测量和通信于一体的装置。 以高压开关柜为例，目前国内高压开关柜行业通过引进消化吸收外国的先进技术虽有较大发展，但同发达国家相比还有一定的差距，主要表现在将数字技术，在线监测技术、网络技术和通讯技术等智能化手段在于应用于高压开关柜中。如ABB公司采用REF542plus智能型控制保护单元，使开关柜智能化、操作傻瓜化，而我国的高压开关柜目前还达不到这样的先进水平。
弹簧操动机构在真空断路器应用
前言 随着真空断路器的迅速发展,对配套用的操动机构提出了更高的要求。最早用 的电磁操动机构,因合闸电源功率大,投资大,断路器合分速度偏低,逐渐被合闸电源 功率小,输出特性与真空断路器相匹配,机械寿命长的弹簧操动机构所代替。 最早设计的CT8弹簧操动机构专门为少油断路器而设计。经完善改进的 CT10、CT12机构,原理上与CT8相同,结构相似,仍然存在着与真空断路器不相匹配 的缺点。 为了满足真空断路器的需要,提高运行可靠性,根据真空断路器的机械特性要 求,相应研制开发了CT17、CT19类型的弹簧操动机构。CT17和CT19储能原理相同,驱动和脱扣系统相近,只是结构布置两样。现以CT17为例,对真空断路器应用中出 现的问题进行分析,提出解决方案。 二 CT17与CT10弹操机构在真空断路器应用中性能的比较。 CT10是最早期经完善改进用于35kV真空断路器的弹簧操动机构。由于它储 能方式为棘轮结构,运转时承受冲击负荷,这样要求机械强度高,运行噪声大,使用寿 命短。CT17机构吸收了CT10的优点,再储能原理上实现了突破。采用了机械传动 系统中最简捷,性能可靠的齿轮传动方式,已根本上改变了原有的不足。使其传动平稳、噪声低、寿命长、输出特性与真空断路器相匹配。现将二者性能列序比较如下: 1 合闸功 CT10为400J;CT17-35为350~500J,连续可调,能满足不同的断路器对输出功 的要求。 2 机械寿命 CT10为2000次;CT17-35为10000次
3 安装方式 CT10合分电磁铁可自动复位,机械输出轴偏后,机构可以朝任意方向安装。常用的有正装、倒装,适应不同断路器的要求,方便灵活。 4 储能系统 CT10储能系统为棘轮棘爪形式,储能时棘轮棘爪受冲击负荷,振动大,噪声大,易打齿,易磨损。系统效率低,要求功率大,一般为600W。经常储不上能,容易烧损电机。 CT17-35采用齿轮传动,性能平稳,效应提高。储能可靠,噪声低。使用由机动率小,为200W。 5 驱动系统 CT10的驱动系统为单边铰链,受力不对称,不均匀;CT17-35采用对称铰链,受力均匀,效果好,磨损小。 6 脱扣系统 CT10分闸脱扣系统采用半轴搭扣解锁形式。而合闸脱扣系统为圆弧B锁门,合闸脱扣系统环节多,需用的合闸电磁铁能量大,合闸电流不小于9A。合闸控制必须采用接触器。运行用拒合、误合现象时又发生。 CT17-35合分脱扣系统全部采用半轴搭扣解锁形式,合分闸所需功率低,合分闸电磁铁能量小,电流小。合分脱扣系统直接用辅助开关实现,不必另加接触器。合分扣结牢靠,解锁方便,不易发生拒动或误动。 7 辅助开关
智能化断路器的开发
产品介绍 智能化断路器的开发 王富东 王家善 邵光庆 苏州大学工学院(215021) 唐春潮 杨正明常熟开关厂(215500) 摘 要 对智能化断路器的开发所涉及的关键技术进行了分析和探讨。介绍一些基本的单元电路和相关技术,如单片机、专用集成电路、集成传感器、电源技术和系统集成化技术等。重点讨论了用于智能化断路器的智能化全功能低压脱扣器的开发,包括主要技术要求,总体结构和功能电路设计等。 叙 词:断路器 智能化 脱扣器 功能电路 Development of Intelligent Circuit B reaker W A N G Fudong W A N G Jiashan S HA O Guangqi ng Institute of Technology ,Suzhou University (215021) TA N G Chunchao YA N G Zhengm i ng Changshu Switchgear Plant (215500) Abstract :S ome key technologies concerning the development of intelligent circuit breaker were analyzed and discussed.S ome basic element circuits and related technologies such as microprocessor ,special integrated circuit ,integrated sensor ,power supply and integrated system technology were introduced.The development of the intelligent release with full functions for intelligent circuit breaker ,including the main specifications ,general construction and the design of function circuits etc were discussed. K ey w ords :circuit breaker intelligence release function circuit 第一作者王富东,男,1957年生,1990年于浙江大学获博士学位,副教授。 1 引 言 供电网络中的电气开关(包括断路器、转换开 关和接触器),通常情况下用于闭合或断开供应电能的电路,以达到停电、供电和转换电路的目的。当电网出现不正常情况时,例如过载、过压和欠压、短路等,能自动地把负载从电网上断开。因为这些不正常情况将危及操作人员的安全和设备的正常运行,甚至引起人身死亡事故或造成火灾。 配电用断路器主要在低压配电系统中做过载、短路、过压和欠压保护之用,也可用作为电路的不频繁操作。配电用断路器有选择型和非选择型两类。非选择型保护特性较为简单,多用于支路保护。主断路器则要求采用选择型,以满足电路内各种保护电器的选择性断开,把事故区域限制到最小范围。 传统的断路器保护功能是利用了某些物理效 应,通过机械系统的动作来实现的。因而体积较大,效果也不够理想。为了防止用电设备发生故障时影响整个供电线路,以及在供电网络出现异常时损坏用电设备,在传统断路器的基础上逐步开发出更可靠的和具有更多保护功能的断路器。例如,具有短路保护、过流和过热保护、漏电保护、缺相保护等功能的断路器。 随着微电子技术的发展,集成电路的出现大大缩小了普通电子电路的体积,因此出现了以专用集成电路为基础的多功能断路器。这种断路器已经比原有的机械式断路器进了一大步,但仍然不能称之为智能化。 微型计算机技术的发展为电气开关的智能化提供了条件。智能化的电气开关,不仅能够提供普通断路器的各种保护功能,还能够实时显示电路中的各种参数(电流、电压、功率、功率因数等)。各种保护功能的动作参数也可以显示、设定和修 — 31—智能化断路器的开发低压电器(2000№2)
ZW32-12真空断路器详细说明书
ZW32真空断路器说明书，由浙江高耀电气有限公司提供，ZW32真空断路器说明书里面包括了，ZW32真空断路器型号含义和ZW32真空断路器使用条件，ZW32真空断路器参数，ZW32真空断路器，ZW32真空断路器安装尺寸，及ZW32真空断路器动作原理，ZW32真空断路器安装与维护等，如果觉得好或还算全面，可以下给我们评价，这样我们才能力量拿出更好的做品出来分享，谢谢！ ZW32-12型户外柱上高压真空断路器 1. 概述 ZW32-12系列户外交流高压真空断路器(以下简称“断路器”)系三相交流50Hz户外高压开关设备，主要用于农网和城网的10kV户外配电系统，作为分、合负荷电流、过载电流及短路电流之用；也可用于其它类似场所。ZW32-12系列户外交流高压真空断路器符合国家GB 1984《交流高压断路器》和国际电工委员会IEC 60056《高压交流断路器》等标准。 2. 型号及含义
3. 使用条件 正常使用条件 a) 周围空气温度: -40℃～+40℃； b) 海拔高度: 不超过2000m; c) 周围空气可以受到尘埃、烟、腐蚀性气体、蒸汽或盐雾的污染； d) 风速不超过34m/s(相当于圆柱表面上的700Pa)； e) 来自开关设备和控制设备处部的振动或地动是可以忽略的； f) 污秽等级:Ⅲ级。 特殊使用条件 断路器可以在不同于以上规定的正常使用条件下使用，这时用户的要求应和制造厂家进行协商，并取得一致的意见。 如超出上述正常使用条件，由用户与制造厂协商。 4. 技术参数 断路器主要技术参数
断路器装配调整参数 CTB弹簧操动机构主要技术参数
带隔离开关的ZW32户外真空断路器，除满足表1、表2的要求外，隔离开关部分还应满足表4的要求 5. 断路器结构特点 断路器采用三相支柱式结构，具有开断性能稳定可靠、无燃烧和爆炸危险、免维修、体积小、重量轻和使用寿命长等特点。 断路器采用全封闭结构，密封性能好，有助于提高防潮、防凝露性能，特别适用于严寒或潮湿地区使用。 三相支柱及电流互感器采用进口户外环氧树脂固体绝缘，或采用户内环氧树脂外包有机硅橡胶固体绝缘；具有耐高低温、耐紫外线、耐老化等特点。 操动机构采用小型化弹簧操动机构，储能电机功率小，分合闸能耗低；机构传动采用直动传输方式，零部件数量少，可靠性高。操动机构置于密封的机构箱内，解决了操动机构锈蚀的问题，提高了机构的可靠性。
开关设备及其元器件的智能化发展趋势
2012.02. DQGY 61 1 以元器件智能化为基础、开关柜操控智能化的发展 现代开关柜智能操控装置应具备温湿度、电压、电流、有功功率、无功功率等综合电力参数测量及显示功能，人体感应柜内照明功能等，可实现综合自动化系统组网功能。 现代开关柜智能操控装置采用单片机控制，增加了智能化功能，除可显示开关分合状态外，还可判断指出开关手车是处于试验位置与工作位置之间，还是处于柜体之外，增加了语音防误提示功能、数字仪表功能和过热报警等功能。抗干扰能力强：采用独特的抗干扰技术。高可靠性：采用工业级电子元件。寿命长：现代开关柜智能操控装置设计寿命可达30年。量身定做：根据用户不同要求，设计不同的功能组合。同时现代开关柜智能操控装置外观精致，美观、简化、美化了开关柜面板。其次，现代开关柜智能操控装置具备温湿度、电压、电流、有功功率、无功功率等电力参数数字显示，IC卡身份识别功能，用来防止走错带电间隔，人体感应柜内照明功能。结合最新的断路器发展趋势开发新一代的智能操作装置等多项扩展功能[1]。 主要技术指标： （1）断路器状态显示：断路器分、合闸，应为无源触点输入； 断路器合闸时，断路器常开触点闭合，红色模拟条发光；断路器分闸时，断路器常闭触点闭合，绿色模拟条发光。 （2）断路器位置显示：工作位置触点闭合时，显示断路器位于工作位置； 试验位置触点闭合时，显示断路器位于试验位置；手车位于试验位置与工作位置之间时，发光管均不发光，表 示手车已断电。 （3）接地开关位置显示：无源接点输入闭合，显示接地开关合闸；无源接点输入断开，显示接地开关分闸。 （4）高压带电显示部分： LED启辉电压(kV)：额定相电压x0.15-0.65；闭锁启控电压(kV)：额定相电压x0.65；当带电显示器处于无电状态下，闭锁才可解除。解除后，闭锁解除绿色指示灯亮。 （5）温湿度模拟控制功能：可带1-2路温湿度控制；当环境湿度≥90%RH时启动加热；湿度≤75%RH时，退出加热。当环境温度≥40℃时，加热无条件退出；当环境温度≥50℃时，过热报警灯亮；加热器断线时报警灯亮[2]。 抗电磁干扰性能符合IEC255-22的标准规定。 2 现代传感技术的应用 开关设备中互感器分为电流互感器和电压互感器。以往电力系统中作为测量和保护用的互感器普遍使用电磁式的，随着现代电力系统电压的升高和容量的增长，某些复杂的继电保护装置不仅能反映短路电流的大小，还能反映相位和波形，甚至反映电流的突变率，因而使用传统的电磁式互感器已不能满足目前开关设备多功能的需要，这就对现代传感器技术提出了更严格的要求。随着现代光纤技术的发展，基于法拉第旋光效应的光电互感器和光电传感器(OCT)相继出现，日本Nisi-Nagoya电站目前使用的OCT结构[3]。初级线圈环绕在套于母线的环型磁芯上，螺线管与初级线圈产生的磁场方向平行，法拉第传感器沿着螺线管轴线方 摘要：随着科学技术的不断进步，本世纪电气设备将进一步趋向整体化、交叉化、综合化和定量化。这些变化为电气学科的发展提供了有利的环境，推动了开关设备向智能化方向发展。相当多的电气设备智能化程度不断提高，将使供电可靠性提高、监测能力增强、恢复供电加快、运行维护更经济、方便，并能及时、有效、自动地完成各种功能控制，本文从组合电器新技术的应用等方面论述了电气设备智能化的发展趋势。关键词：智能化 开关设备 开关设备及其元器件的智能化发展趋势 常熟中源电力设备有限公司 谈月萍
变电站10kV开关柜智能化改造研究 徐建征
变电站10kV开关柜智能化改造研究徐建征 发表时间：2018-03-14T09:44:58.117Z 来源：《电力设备》2017年第29期作者：徐建征 [导读] 摘要：变电站10k V开关柜是站内的主要设备之一，具有数量众多、投运时间跨度大、生产厂家多等特点，同时也具有开关柜体积小、柜内空间狭窄、故障隐患难以人力观察发现等缺陷。 （国网冀北电力有限公司唐山供电公司河北唐山 063000） 摘要：变电站10k V开关柜是站内的主要设备之一，具有数量众多、投运时间跨度大、生产厂家多等特点，同时也具有开关柜体积小、柜内空间狭窄、故障隐患难以人力观察发现等缺陷。现阶段我国智能电网落地项目越来越多，智能化开关柜也提上日程，但主要限于新建设试点站采购新开关柜的范畴，数量庞大的现存变电站10kV开关柜（以下简称开关柜）智能化改造研究基本处于空白。随着配电自动化的发展，传感技术、光纤、微电子技术、计算机技术及信息技术被广泛应用于配电网络底层的金属封闭开关柜，因此对开关柜的智能化提出了更高的要求—不仅具有检测、监控、保护、通信、远程网络监测等功能，而且能实现感知、记忆、自诊断、自修复等智能化操作。 关键词：变电站；10kV；开关柜；智能化；分析 1导言 随着全球经济的快速增长，以及人们生活物质生活水平的不断提高，用电需求量得到了大幅度的增大，当然对电力系统的安全性、稳定性提出了更高的要求。为了解决以上电力系统发展所面临的巨大挑战，一些发达国家提出了智能电网这一理念，可以说智能电网已成为将来电力系统发展的主流方向，目前我国也正在着力建设智能电网，以满足我国电力市场的快速发展需求。在智能电网建设过程中，智能变电站是最主要的组成部分，它是整个智能电网的“连接桥梁”，智能变电站与传统变电站相比，更安全、可靠、低碳、环保，能很好的解决传统变电站所暴露出的各种弊端，因此，对智能变电站建设相关技术的研究具有一定的经济和社会价值。 2对移开式开关柜活门进行主动驱动方式及主动安全闭锁的智能化改造 现阶段的开关柜静触头安全遮蔽活门，依靠配置在手车室内的一整套摇臂-杠杆运动机构，由手车本体在运动中驱动，手车摇进时通过配合机构分别驱动上、下两件活门向上和向下运动，此时活门打开，动触头进入静触头盒与静触头啮合接通；手车摇出到一定位置时，活门机构与手车本体脱离接触，活门依靠复位弹簧驱动反向运动，恢复到关闭位置。这种复杂的驱动方式，在运行中不断发生故障，有时甚至酿成事故。由于2009年相继发生了两起活门故障导致的开关柜燃弧事故，造成设备和人身伤害，广东电网公司为此于当年召开了专题研讨会并发布了专门的反措要求。现有的活门驱动方式和机构存在以下问题。一是被动操作。活门驱动是由手车进行的，不操作手车，则活门无法运动去配合手车移动到工作位置和检修位置，所以活门是间接被动操作。二是结构复杂，故障率高，活门位置不能自锁。零件多：整套机构包括滚轮、摇臂、推杆、导向杆、弹簧、定位件、活门等，有些还包括与手车的闭锁件；结构分散：这套机构分散布置在手车室内左右两侧，相距800mm-1000mm，左右两侧相互之间无直接联系；要作复杂的变向运动：要将手车的直线运动转化为垂直运动；不能自锁：活门在开启位置不能自锁，要靠驱动机构保持。上述原因容易导致活门故障，例如倾斜、开启不到位、上活门失控下坠，这样极易造成手车不能正常移动，并将损坏手车触头触臂和活门，导致送电或停电操作失败。由于开关柜结构的原因，当活门机构发生故障而又必须完成送电或停电操作时，由于活门无主动驱动的预设机构，操作者将不能在完全遵守安全操作规程的条件下实施人工干预，导致操作人员处于风险之中。例如活门下坠后卡住触头，手车还在工作位置，只能强行解锁手车室门，用绝缘杆推升活门并一直支撑到手车摇出，至少两位操作人员直接处于威胁之下。 3智能化开关柜简介 一是初级智能型—微机保护、个别在线监测功能及通信。二是）基本智能型—电子传感器（电量变化）的应用，控制、操作集成化（设备层），电动操作，在线监测，通信。三是智能型—全面在线监测、统一架构的系统平台及三层网络集成的通信模式，即变电站层与上级调度中心通信，网络层设备间的信息集成和点对点通信，间隔层设备内部各种LED的集成。为此，开关柜的智能化应从以下三个方面考虑。一是开关作为供用电设备（变压器、电机、馈电线等）的基本控制与保护电器，无论控制、保护对象处于何种工作状态均能可靠工作。二是加强对开关柜工作状态的监控（主要是非电量测试），以提高其工作可靠性。三是智能开关柜是电网运行自动化、工厂自动化CFA）、过程控制自动化（PA），智能大厦等自动化系统的组成基础（硬件平台），应保证这些系统的安全、可靠、经济运行。 4对移开式开关柜断路器手车（隔离手车）移动和接地刀操作的智能化改造 现阶段移开式开关柜冷热备用操作和地刀操作，都需要到现场开关柜柜旁进行，在变电站无人值班的大趋势下，经济性和及时性受到很大影响。对断路器手车移动的智能化改造内容，一是在手车的底盘车上进行电动驱动改造，只需简单的加上驱动丝杆的啮合器，现有的所有产品，空间都是足够的，改造后可实现冷热备用转换的遥控操作；二是要求实现原来人工摇进摇出的位置控制和感知智能，这个可以通过位置传感器实现，使手车的工作位置和试验位置受到精确的控制和监测，并且要求与地刀实现联锁与反联锁；三是采用故障导向安全的设计理念：断路器手车在安装和使用中，经常出现丝杆损坏的情况，究其原因，主要是现在是人工操作，到限位后再继续加力摇动，必然损坏，导致手车无法使用，进行智能化改造，不仅能在手车到位时由位置开关控制自动停止，而且要求电动驱动机构具有过力矩保护功能，防止位置开关失效造成断路器底盘车的损坏，推荐使用滚珠式扭矩限制器实现过力矩保护，价廉且可靠耐用。 5运动部件动作过程和操作结果的可视化 现阶段开关柜内部，包括隔离刀闸操作、地刀操作、手车插头移动、活门的运动情况，依靠人工柜旁观察，它们的实际位置，则依靠位置触点和人工现场观察确定，现场情况如何，只有现场的人才清楚，对调度人员和遥控操作人员来说，存在不小的风险。而由于移开式开关柜的结构原因，活门的位置在现场也是无法观察的，这就对操作者造成了风险。进行改造的基本要求，一是简单，只需简单地在开关柜内安装普通的摄像机，就可实现相关情况的可视化；二是适应柜内环境，采用具有红外功能的产品；三是图像能在现场显示和压缩上传到综合自动化系统，实现遥视。可视化改造后，可取代采用活门检查手车检查活门运动的方式，以实际实时状况取代模拟检查，同时实时图像上传可为调度及监督人员提供操作现场信息，有需要时重点监测部位采用高清可变焦技术观察细节。 6结论 变电站现有的10kV开关柜智能化改造，是智能化设备和技术的具体应用，符合智能化设备的技术发展方向，是提高电网设备智能化水平的有效途径。改造内容包括移开式开关柜活门主动驱动方式及主动安全闭锁方式改造取代被动方式，重点部位在线测温取代人工现场测温，运动部件动作过程和操作结果的可视化取代人工柜旁观察，远程进行断路器/隔离手车冷热备用电动操作和地刀电动操作取代人工柜旁
真空断路器在电力系统中的应用与分析
真空断路器在电力系统中的应用与分析 摘要：本文简述了真空断路器的工作原理和主要结构以及其所具有的特点。通过对真空断路器在变电站现场实用性的分析找出优缺点及应用中易出现的故障和处理方法，为真空断路器的运行和检修提供了依据。 关键字：变压器,高压断路器,断路器,真空断路器 1概述 在电力系统中变电站上的变压器、线路等元件，由于检修改变运行方式发生故障的需将它们接入或退出，因而进行一些操作。例如，在正常情况下要能可靠地接通和开断电路，在改变运行方式时，要能灵活地进行切换操作，在电路发生故障情况下，能迅速切除故障电流，把事故限制在局部地区并使未故障部分继续运行，以提高电力系统的可靠性。在检修设备时停电和隔离带电部分，保证工作人员的安全等，为完成以上这些操作在电力系统变电站上必须装一些开关电器。它是电力系统的重要设备之一，其中断路器的任务最为重要、地位最重要，其结构也最为复杂，特别是高压断路器尤为重要。 高压断路器是用来在正常情况下接通和断开电路且在故障情况下能自动迅速开断故障电流的开关设备。所以，对它的基本要求是：在各种情况下应具有足够的开断能力，尽可能短的动作时间和高度的工作可靠性。断路器最重要的任务就是熄灭电弧，所以各种断路器都有不同结构的灭弧装置，它在很大程度上影响断路器的灭弧性能。根据断路器所采用的灭弧介质及作用原理，断路器可分为以下几种类型：油断路器、压缩空气断路器、SF6断路器、真空断路器、自产气断路器和磁吹断路器，其中真空断路器是近年来研制的一种新型断路器，在10KV 变电设备中广泛应用着，真空断路器是以真空作为灭弧介质和绝缘介质，本文对真空断路器进行介绍和分析。来源：大比特半导体器件网2真空断路器的工作原理和主要结构及特点 2.1真空断路器的工作原理 真空断路器的工作原理是：当动、静触头在操作机构的作用下分闸时，触头间产生电弧，触头表面在高温下挥发出蒸汽，由于触头设计为特殊形状，在电流通过时产生一磁场，电弧在此磁场作用下沿触头表面切线方向快速运动，在金属圆筒（屏蔽罩）上凝结了部分金属蒸汽，电弧在自然过零时就熄灭了，触头间的介质强度又迅速恢复起来。 2.2真空断路器的构成 真空断路器的主要结构由真空灭弧室、操作机构和绝缘支撑件基架等组成。来源：大比特半导体器件网 2.2.1真空灭弧室
一体式组合型真空断路器
简介|江阴宝光（三工位真空断路器） 三工位真空断路器集真空断路器、隔离开关、接地开关于一体.相比传统高压固定式开关柜XGN2或XGN66、KYN28等等，在成套厂内需要分别单独安装隔离开关、真空断路器、接地开关，安装调试机械联锁，工艺复杂、耗工时大、对工人技术要求高，使用该产品后，配多功能真空断路器，开关本体具有隔离工位、断路器工位，接地工位更加集成化、系统化，安装简单、快捷、方便、可靠。 江阴宝光从事户内外高压真空断路器：10KV、24KV、35KV、40.5KV规格齐全。宝光作为中压户内和户外开关产品的研发和制造专家，早在6多年前公司就开始着力于研究高可靠性智能化真空断路
器领域。通过对配网智能化理论、真空开断技术及绝缘技术的深入研究，在市场上推出了使用更方便、体积更紧凑、重量更轻、性能更可靠的断路器产品，重合器产品，广泛地应用于全国各地，为江阴宝光电气在中压开关制造领域奠定了领导地位。 三工位真空断路器符合GBl804、DL403、GBll022等标准的规定，无论是在正常使用条件还是在故障条件(特别是短路情况)下，只要在断路器的技术参数范围内，它就可以保证安全、可靠的运行于相应电压等级的电网中。
主要符合以下国家标准： 开关部分：GB1984 《高压交流断路器》GB/T11022-1999 《高压开关设备控制和设备标准的共同技术条件》 控制终端部分：GB/T726-2000《继电器及装置基本试验方法》GB/T17626-1998
《电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群搞扰度试验》（江阴宝光真空断路器型号） AB-3S-12/630-20 ZW20-12F/630-20
新一代智能化断路器与物联网技术的融合
新一代智能化断路器与物联网技术的融合 摘要：智能变电站相关新技术的大量应用，改变了常规变电站信息交互的方式----以光缆和软件逻辑代替继电保护二次回路，以二次系统配置文件描述二次设备连接关系。这样的改变使得智能变电站对从业人员的缺陷分析处理能力提出了更多 样化的要求，改变了原有的缺陷分析处理思路和工作习惯。随着物联网技术的逐 渐成熟以及智能断路器功能的进一步完善，融合物联网技术使得传统配电系统得 到进一步的革新。本文主要分析了新一代智能化断路器与物联网技术的融合策略。 关键字：智能化；断路器；物联网技术；融合 新一代智能化变电站三大突破主要表现在集成优化设计技术突破，智能设备 制造与检测技术突破和模块化建设技术突破。随着互联网的普及和通信技术的发展，在互联网基础上延伸和扩展的物联网开始应用。在新一代智能化断路器推出后，促进了断路器与物联网的融合，使其智能功能得到进一步的拓展。新一代智 能化断路器与物联网的融合既体现了智能化断路器数字化全新功能的优势，又为 用户提供了极具高性价比和功能优越的整体解决方案，为智能化配电系统的发展 趋势开辟了全新的思路。 1新一代智能化变电站三大突破 1.1集成优化设计技术突破 首先，考虑整体集成设计，引领设备制造厂家实现功能集成和技术创新。其次，优化电气主接线、总平面布局、结构紧凑和减少占地面积。最后，优化电气 设备选型和配置，形成“智能化和集成化”选型原则。 1.2智能设备制造与检测技术突破 2013 年底，6 座变电站投运前期，国家电网公司完成了19类107种型号设备的研制和单机检测工作。研制完成了“传感器 + 智能组件”的智能一次设备、集成 式隔离断路器、高度精密电子式互感器、集成式无功补偿设备。实现了一次设备 与智能组件一体化设计制造和集成联调；二次设备制定了新一代信息流方案，研 制了通用一体化业务平台，提高了系统可扩展性，增加工程集成调试环节，减少 现场接线与调试工作，提高了工程建设效率。 1.3模块化建设技术突破 新一代智能变电站采用工厂预制结构的建筑物结构，预制舱式二次设备，实 现最大化工厂加工，最小化现场施工，预制舱采用双列屏柜布局、单列屏柜布局 和二次前接线装置，实现了结构紧凑；采用预制电缆盒预制光缆，实现设备之间 标准化连接和一、二次设备连接的“即插即用”的原则。 2新一代智能化变电站核心技术 新一代智能变电站涉及多个学科理论和多领域技术，是一项系统工程、一项 重大集成创新工作，决定了必须采用“顶层设计”的方法构建规划与实践之间的蓝图。通过顶层设计制定了变电站的战略规划，顶层设计是以需求为导向，根据需 求确定总体目标；然后需要找到实现总体目标的关键环节及突破点，分析影响关 键环节的敏感因素；最终落实到实现总体目标的近远期概念设计方案。新一代智 能变电站总体思路坚持“设计为龙头、科研为支撑、设备为关键、建设为基础” 的工作思路，高效推进新一代智能变电站建设工作。 2.1变压器智能化技术 使用智能组件与变压器本体结合，电子式互感器与套管成套安装，实现测量 数字化和功能一体化特征。尤其是传感器应运在检测方面，如：油中溶解气体传
zw7真空断路器说明书-zw7-40.5-35kv高压真空断路器说明书说明书
ZW7-40.5 户外高压真空断路器 产品使用说明书 陕西泰开高压开关制造有限公司 陕西泰开高压开关制造有限公司（简称“泰开高压开关”）是一家专业从事高压真空开关及相关 高压产品的研发、生产及销售于一体的重点高新技术企业，高压电器设备骨干企业，从事高压电 力设备生产已有三十余年，拥有宽敞的净化生产区，拥有先进的生产设备和完善的高压试验、检 测设施，以其优越的性能、技术、精湛的工艺、可靠的质量、优质的服务赢得了广大用户的赞誉， 并跟多家合资企业、外资企业建立了长期稳定的合作伙伴关系，我厂专业生产 内外高压断路器，永磁真空断路器，智能、预付费、小型化、双电源、看门狗等真空断路器，六 氟化硫断 路器，负荷开关，隔离开关，高压熔断器，避雷器，变压器，高低压成套，电缆分支箱， 充气柜，自动化设备电器等高低压电器。自创建以来一直本着“服务至上“的经营宗旨。不折不 扣做好售前，售中，售后，服 12-40.5KV 户
务各处细节之点，本顾客之所想，为在电气行业中而努力奋斗不止。 1 概述 ZW7-40.5 型户外高压真空断路器采用了独特设计的分体式极柱和高可靠性的操作机构。该装置主要应用于中压架空线电网，作为分、合负荷电流、过载电流、短路电流之用。 极高的可靠性 在整个寿命期间完全免维护 具有高机械寿命和电寿命整机体积小，重量轻，便于安装 1.1 使用条件 周围空气温度：-30 ℃～+60℃；海拔高度：不超过3000 米；风速不超过34m/s ；来自开关设备和控制设备外部的振动或地动是可以忽略的；污秽等级：℃级； 储存温度-40 ℃～+85℃。 1.2 技术参数
2 断路器结构及工作原理 ZW7-40.5 型户外高压真空断路器主要由集成极柱、电流互感器、操动机构及箱体组成。该型号断路器为小型化设计，外壳采用优质钢箱体。电流互感器可根据用户需要选择。
智能电器答案(仅供参考)
电器智能化 1.1 简述智能电器元件与智能开关设备的结构组成。 答：智能电器元件与智能开关设备都由一次开关元件及其智能监控器组成； 1.2 智能电器元件与智能开关设备在结构和工作原理是上有什么区别？ 答：智能电器元件与智能开关设备在结构上都由一次开关元件和智能监控器组成，从物理结构上看，智能电器元件的监控器总是与一次开关集成一个整体。工作原理上的区别：智能电器元件是具有自动监测和识别开关电气工作状态及故障类型，并能根据识别的结果发出不同的操作信息，实现操动机构智能操作的电器元件；智能开关设备 不仅有开关设备二次系统的测量、保护和控制功能，还能记录并现场显示设备各种运行状态及事件的历史数据，并通过数字通信向系统控制中心传送各类现场参数，接受系统控制中心远程操作与管理。 1.3 智能电器的主要特点是什么？ 答： 1.现场参量处理数字化 2.电器设备的多功能化 3.电器设备的网路化 4.真实现实分布式管理与控制 5.可以组成 真正全开放式系统 1.4 智能电器在电力系统自动化中的作用是什么？主要用在那些方面？ 答：电力系统自动化是保证电力发、输、配、供、用各环节安全性和可靠性，提高电网效率，降低运行成本，保证供电质量的基本措施。主要运用于发电厂和各类分布式变电站自动化、低压配电网自动化及其电能质量管理。 1.5 试述智能电器监控器在硬件和软件设计方面的发展趋势？ 答：专用集成控制芯片的开发与推广应用，是智能电器监控器硬件结构发展的最佳也是最具有应用价值的途径之一；软件设计采用:1. 模块化、层次化设计;2.嵌入式系统软件设计发法的应用 3.采用 C 语言与汇编语言混合编程 1.6 什么是电器智能化网络？电器智能化网络有那些基本类型？ 答: 采用现场总线和数字通信网络技术，由系统后台管理设备和现场智能电器组成的网络就称为电器智能化网络。电器智能化网络基本类型可分为两个层次： 1.现场设备网络层 2.局域网络层 1.7为什么说电器元件的智能化将会影响其他工作机理和设计思想的变革？ 答：电器智能化和智能电器是传统电器学科与现代电子技术、微机控制技术、现代传感器技术、数字通信 及计算机通信网络技术相互融合的产物，是传统电器科学的一个新的发展方向，他不仅改变了传统电力开 关设备的系统运行方式，而且影响到传统开关电器的工作机理和设计方法。所以说电器元件的智能化将会影响其他工 作机理和设计思想的变革。 第二章 2.1说明智能电器中一次设备的功能。 答：智能电器的一次设备通过对电路的接通和分断操作，完成电能传输、分配与供给，并对电力系统及各类用电负载 的运行进行保护与控制。 2.2 智能电器常用的一次开关元件有哪些？它们实现操作智能控制的条件是什么？答：智能电器常用的一次开关元件有：断路器、接触器、负荷开关、隔离开关和接地开关等；智能电器一次开关元件的操动机构必须由电能进行操作控制。 2.3 断路器有哪几种操动机构？试分析各种操动机构实现智能控制的可行性。 答：有传统断路器操动机构和永磁式机构。传统的断路器操动机构都带有机械扣锁，一旦完成合闸操作，机构即被锁定，使断路器保持在闭合位置，分段时采用脱扣器解扣，其操作可用手动或用电磁装置控制；永磁操动机构综合利用电磁铁与永磁铁产生的磁力实现断路器的合、分闸操动及闭合、断开的状态保持，通过调节电磁铁线圈电压，可以方便的改变机械部分的出力特性和运动速度，以适应断路器合、分闸过程的特性要求，更便于实现断路器操作的智能控制。