低压断路器自动化状态监测系统设计与应用.pdf
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1、:./.低压断路器自动化状态监测系统设计与应用吴 限(甘肃酒钢(集团)宏联自控有限责任公司甘肃 嘉峪关)摘 要:低压断路器作为电力系统重要保护及控制设备其运行安全可靠性对于保障配网安全至关重要 文章针对传统低压断路器不具备通信功能、运行状态可控性差等问题基于断路器智能化技术应用的研究提出了一种基于 的低压断路器自动化状态监测系统设计方案 重点论述了设计目标、其硬件与软件设计及功能的实现系统经过应用验证可对断路器电压、电流、温度等核心工况参数进行实时采集与智能监控同时具备三段电流、单相接地等多种保护功能实现了低压断路器数字化、智能化的设计目标关键词:低压断路器状态监测智能监控中图分类号:文献标识
2、码:文章编号:()(.):.:引 言随着我国经济与电力系统的飞速发展各领域的用电需求及供电规模不断增大智能化低压配电网目前作为直接与用户相连的重要电网其发展趋势已经成为行业关注的焦点 低压断路器作为广泛应用于低压配电系统各馈出线及用电终端控制保护的核心设备其性能及可靠性直接影响着整个配网线路的安全稳定运行 传统低压断路器保护动作时间较长整定值调整困难且不具备通信功能无法实时掌握断路器状态可靠性较差 为满足当前智能化配电网的发展低压断路器应具备可视化、自动化及网络化功能针对上述问题得到对低压断路器监测及智能保护技术进行研究设计了一套基于 芯片控制的低压断路器智能监控系统通过对硬件电路及上位机软件
3、设计实现了对低压断路器的测控、通信及智能保护功能 此系统不仅可对断路器电压电流等运行状态参数进行远程实时监测同时还具备多种保护功能可有效提高低压断路器保护动作精度、运行可靠性及智能化程度对智能配电网发展具有实际应用价值 低压断路器智能监测方案设计.系统功能需求分析为实现对低压断路器的智能监控系统设计关键包括以下三方面:通过可靠通信手段使断路器具备数据远程传输功能通过各类传感装置对断路器工况参数进行采集实时监测断路器运行状态系统应具备三段电流保护、单相接地保护、过压保护等多种断路器保护功能具体功能需求分析如下()断路器分合闸过程监测 系统可对断路器分合闸次数进行统计监测并对分合闸过程中短路电流存
4、在时间及变化过程进行实时采集从而判断断路器机械寿命及健康状态()断路器分合闸电压监测 系统可根据分合闸电压采集值判断是否闭锁分合闸并发出报警信号()综合保护功能 系统为断路器提供短路瞬时保护、短路短延时保护、过载长延时保护、过电压保电力与装备 年第 期(第 卷总第 期)机械研究与应用收稿日期:作者简介:吴 限()男辽宁海城人主要从事高低压电气设备的自动控制及 后台监测设计方面的科研工作护等多种保护功能()“四遥”功能 系统具备上位机远程分合闸控制、电网参数实时计算、断路器运行状态远程监测、断路器参数远程在线修改整定等四遥功能.系统总体设计通过上述系统功能需求分析对低压断路器智能监控系统进行模块
5、化设计系统核心部分为断路器智能控制模块 相比于传统利用辅助开关与继电器控制的机械结构智能控制模块可准确输出断路器分闸、合闸信号通过内置传感设备可对断路器运行参数进行采集并通过通信单元实时将数据上传至远程监控平台实现低压断路器的远程监测与数字化自动控制 系统总体结构如图 所示图 低压断路器智能监测系统总体结构 由图 可知除低压断路器本体外整个系统由断路器智能控制模块及远程监控平台组成 智能控制模块作为系统核心功能部分主要由数据采集、数据通信和智能控制三大基本单元组成 数据采集单元主要由各类传感设备及调理电路组成用于实时采集断路器各类工况参数智能控制单元由 控制器组成通过对数据采集单元所采集的模拟
6、信号进行分析处理与预设整定参数进行对比判断目前线路运行状态并输出分合闸信号对断路器进行远程控制数据通信单元采用 总线与远程监控平台进行通信实现数据远程传输并与远程监控平台进行实时显示与控制 低压断路器智能监控系统设计.系统硬件设计文章采用 型 控制器作为系统下位机智能控制单元下位机通过 总线与监控平台进行通信系统硬件结构如图 所示 ()硬件选型设计智能控制单元作为系统核心运算处理部分其运算速度、存储量及通信功能需满足系统需求 文章选用 型 控制器作为一款 位增强型 其内部集成了 的 存储器及 的 存储器具备 个/接口、个/通道及串行通信接口支持、总线等多种通信方式可满足系统采集与控制需求图 系
7、统硬件结构图()数据采集模块选型设计根据系统监测需求采集数据包括低压断路器 路相电流、断路器 路相电压、断路器 路分合闸线圈电流及断路器温度其中 路电压、电流信号是反应断路器运行状态的关键参数 文章采用电压互感器及电流互感器对三相电压电流进行采集并输出小电压电流信号并可用作控制器监测量及保护量 同时互感器可作为强电与弱电信号的电气隔离从而提高控制模块抗干扰性针对电流测量部分相比于铁芯式电流互感器空心电流互感器在测量范围、线性度及频响范围等方面更具优势且易于数字化 因此文章选用 空心精密型电流互感器进行测量其额定输入电流 额定输出电路.匝数比 线性范围为 测量精度.非线性度可以控制在.内满足断路
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