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智能化真空斷路器的構成是什麼及它的工作原理發布時間:2019-03-28 14:52:12 | 來源:浙江誠高高壓電氣有限公司

真空斷路器智能化技術的構成及其工作原理:


智能化斷路器中智能化技術的應用核心是集保護、測量、監控於一體的多功能脫扣器, 它主要由微處理器單元、信號檢測采集單元、開關量輸入單元、顯示和鍵盤單元、執行輸出單元、通信接口、電源等幾個部分組成。

其各部分的工作原理如下:


1、真空斷路器微處理器單元:


單片機以其高性價比和可靠性成為智能化斷路器智能控製係統的首選。微處理器單元由高性能的自帶A/D 轉換、看門狗監視器、I2C 串行總線和高速輸入輸出通道、通訊接口和標準的JTAG 程序燒寫口的單片機及其外圍電子電路組成。配以優化的軟件, 組成的單片機控製係統所需外圍元件少, 使得設計簡單, 布線方便, 而且在穩定性和抗幹擾能力上都有極大的提高。


2、真空斷路器信號檢測采集單元:


信號檢測采集單元作為智能化斷路器十分重要的組成部分, 要求有高的轉換精度、靈敏度、可靠性、頻率響應、測量範圍以及抗幹擾能力, 以便微處理單元能夠作出精確的判斷處理。


3、真空斷路器開關量輸入單元:


為了滿足控製邏輯的需要, 單片機內部具有的高速輸入通道(HSI)和高速輸出通道(HSO),可以很方便地用於開關量的輸入與輸出, 便於上位機的監視和操作控製。開關量的輸入主要是斷路器的輔助接點狀態, 經過光電隔離可以很方便地輸入CPU 中,以此判斷斷路器的狀態。


4、真空斷路器顯示和鍵盤單元:


在智能化設備中, 不僅要實現自動控製, 還要能把相關信息傳遞給操作運行人員, 還要能夠接受外部輸入並做出響應。良好的用戶界麵是人機對話所不可缺少的, 靈活的鍵盤管理及直觀的信息顯示給用戶提供了極大的便利。通過液晶屏或發光管能夠適時顯示各種狀態和負載的參數值及故障電流、故障類型和保護動作、試驗整定情況, 結合按鍵還可以進行保護的整定、預警值的設定、開關的試驗和各種功能的檢測。


5、真空斷路器執行輸出單元:


智能化斷路器的執行元件為一個帶永久磁鐵的磁通變換器, 其特點是體積小, 功耗低, 脫扣力大。正常工作時永久磁鐵使動靜鐵芯保持吸合。來自互感器的過載、短路、接地等故障信號, 按預先設計好的保護特性要求, 經微處理器單元處理後, 發出一定寬度的跳閘脈衝(負方波脈衝)送到磁通變換器的線圈,產生反向磁場, 抵消永久磁通, 動鐵芯釋放產生的機械能量推動斷路器的脫扣器使斷路器分斷, 其脫扣執行電路如圖2 所示


6、真空斷路器通信接口:


智能化斷路器所帶的串行通信接口, 可將智能化斷路器連接到現場總線, 將配電係統組成一局域網,一台計算機作為主站,若幹帶通訊接口的智能斷路器組成從站。斷路器編號、分合閘狀態、各種設定值、運行電流、電壓、故障電流、動作時間及故障狀態等多種參數進行網絡傳輸, 實現與係統上位管理機或控製調度中心計算機間的信息交換, 接收上位機或遠方調度控製中心的數據上傳要求, 完成對現場設備的遠方監控和遙測、遙訊、遙調、遙控功能。


7、真空斷路器電源:


智能化斷路器采用雙電源供電方式, 隻要其中任何一路電源正常工作, 均可可靠地給多功能脫扣器供電。一路電源為自生電源, 用速飽和鐵芯電流互感器從主電路感應獲得電源。另一路電源為輔助電源, 以“或”的方式由外部提供,它不僅在主電源不能工作時提供電源, 還可在主電路停電或斷路器投入運行前對控製器進行參數整定、功能檢查、試驗、狀態顯示、通信以及在斷路器故障分斷後能保持各種狀態指示及故障檢查, 以維持其正常工作和各種顯示。


8、真空斷路器智能脫扣器的軟件設計:


軟件設計主要分為兩個部分, 主程序和中斷程序。主程序包括故障處理、鍵盤處理、顯示處理、通信處理等子程序 中斷程序包括定時器中斷、鍵盤中斷、通訊中斷等。


9、真空斷路器的抗幹擾措施:


由於斷路器工作在較為惡劣的電磁環境中, 強幹擾會使係統監控程序失控, 脫離正常的執行順序,甚至發出錯誤的控製信號, 造成斷路器的誤動作。因此脫扣器的抗幹擾性能在很大程度上決定了斷路器能否正常工作和其動作的準確性與可靠性。為了保證係統工作可靠性, 智能化斷路器常采用軟、硬件相結合的抗幹擾技術。在硬件設計中采用電源濾波技術、屏蔽技術、隔離技術、接地技術、合理布線、貼片封裝、並做好防潮和絕緣、硬件看門狗等措施 在軟件設計上采用數字濾波技術、軟件陷阱、空指令、對稱檢測法、限幅檢測法、小波分析和FFT 的改進算法、軟件看門狗等技術, 從而保證了智能斷路器的可靠、準確分合閘, 避免了因係統自身故障而引起的不能開斷或誤動作的情況發生。


10、真空斷路器保護的設置:


智能化斷路器為了滿足現場實際的需要, 設置了過載長延時、短路短延時、短路瞬時和接地等四段保護功能。其中瞬時保護是一種特殊的保護方式, 為了提高了可靠性, 它不需要對有效值進行比較, 而是采用即采即比的方式, 一旦發現某幾個采樣點連續超過規定的門檻, 立即讓係統發出脫扣信號, 使斷路器跳閘, 以防止過大的短路電流對係統設備造成破壞。智能化斷路器的保護定值設置極為方便, 可根據用戶的要求,在現場進行整定,定值設定完後還可在顯示裝置上顯示出整定曲線, 使單一的動作特性有可能做到一種保護功能多種動作特性, 保護功能更加完善可靠。各保護功能的動作電流和動作時間值可由鍵盤及編碼器預先設置, 並將這些數值輸送給微處理器單元的內部存儲器存儲起來。當主回路發生各種故障時, 如故障電流、電壓達到或超過設定值時, CPU 經過運算判斷比較後輸給驅動電路一個動作信號, 使斷路器跳閘切斷故障電路, 從而保護係統的正常運行。


11、結束語:


隨著高性能、低價格芯片和大規模可編程邏輯器件以及軟件技術的不斷發展應用, 智能化斷路器在保護的多樣性、判斷準確性和抗幹擾性、自診斷能力和實時通訊及顯示等方麵都會有極大的改進。特別是大規模可編程邏輯器件和高速數字信號處理器的應用以及新型的電壓電流變換器或智能化斷路器特種芯片的研製成功將會使智能化斷路器的應用產生一個質的飛躍, 使應用麵積廣、網絡結構複雜的低壓電氣係統綜合自動化再上一個台階。

誠高高壓真空斷路器

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