低压断路器自动化与智能化分析

王维川

摘要：低压断路器作为低压配电系统中最重要的控制与保护元件，它的自动化和智能化程度，决定着电器设备的智能化程度。随着计算机单片机技术的发展及应用，低压断路器在接通、分断、保护、安全、维护等方面的性能与采用热磁式技术的低压断路器相比，有了显著变化。现就低压断路器自动化与智能化做一个简要的分析。

关键词：电力系统；低压断路器；智能化；安全保护

Abstract: the low voltage circuit breaker as low voltage distribution system is the most important control and protection components, its automation and the level of intelligence, decided the electrical equipment of intelligence. Along with the computer technology and the development of single chip microcomputer application, low voltage circuit breaker in the connected, points break, protection, safety, maintenance, and other aspects of the performance and the thermal magnet technology compared low voltage circuit breaker, a significant change. Low voltage circuit breaker is automatic and intelligent do a brief analysis.

Key words: electric power system; Low voltage circuit breaker; Intelligent; Safety protection

中图分类号： TM7文献标识码：A 文章编号：

一、市场断路器现状分析

塑壳式断路器，在配电系统中起着支路保护的功能。既要保证分支路用电可靠，以要保证整个配电系统运行安全。该系列产品量大面广，加工制造工艺相对要求较高，大批量生产的稳定性能较好地反映制造厂低压电器的制造水平。目前正泰MCCB产品热磁式断路器的销售占比例较大，主要靠热双金和磁系统动作实现各种保护功能，越来越难以满足配电系统的可靠性、准确性、安全性的要求，无法实现通信组网。正泰电器推出一种全新的NM8系列智能型塑壳断路器，采用转动式双断点灭弧系统，体积小，分断能力高。以较少的壳架覆盖全系列产品，是当前国内外较先进的产品。该系列产品除具有传统MCCB的全部功能外，增加了通信功能，故障记忆等功能。提高了保护精度，使配电网系统更加可靠、安全、准确。其保护特性和分断指标接近万能式断路器，但因采用限流技术实际分断短路电流较低，若实现选择性保护有一些关键技术尚需解决。

万能式斷路器分为：经济型、标准型、智能型三个档次经济型ACB：不具有选择性保护功能，结构简单、维修方便，分断能力较低，飞弧距离较大，价格便宜，主要用于维修更换市场。根据近年市场统计分析，每年销量正逐步下降，并有快速下降趋势，如DW1 6系列产品。标准型ACB：具有三段保护功能、选择性保护功能，分断能力基本能满足低压配电网的要求，正面快速操作，分固定式、抽屉式（DW15-630及以下）安装，产品性价比较高。近年来销量增长主要集中在1600A~6300A电流规格，1600A以下电流规格相对稳定，增幅不大。如DW15、DW17等系列产品。智能型ACB：带有各种保护功能脱扣器，其中智能控制器，带有内置开放式通讯协议，通过标准RS485接口，与适配器连接，可实现Modbus协议与TCP/IP协议的转换，实现计算机网络通信。分断能力高(Icu＝Ics＝50kA~125kA)，零飞弧、小型化、结构模块化，附件齐全，产品本体采用整体塑料结构，外形美观。近年来该系列ACB正是迅速增长趋势，如NA1、NA8系列产品。从电网发展与应用的角度看，ACB并不一定需要所有产品都追求高性能，而是根据不同电网的需求，负载性质来选择不同档次的产品，可以预测在今后相当长的时间内，将同时存在经济型、标准型和智能型三个档次产品。

二、智能电网的发展趋势

随着现代电力科技的迅猛发展，国外知名公司从二十世纪末到二十一世纪初，陆续推出了新型ACB和MCCB，并不断完善和扩展，无论在主要技术性能、产品结构、新技术应用等方面都有重大突破和创新。德国西门子最为突出，其可通信的低压电器，已可组成十分庞大的工业制系统，电力配电监控系统和楼宇自动化系统；三菱公司开发的MDU系列断路器，可直接实现电力能源监控网络系统、设备监控网络系统等。随着智能电网在国内外引起的研究热点，低压电器的“智能化”和“可通信”最终将向智能电网方向发展，形成智能电网的低压用户端产业。

智能电网的目标是实现电网运行的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全，智能电网的低压用户端同样具有可靠、安全、经济、高效等特点，要打造智能电网离不开作为电网基础的低压配电系统与低压电器元件的智能化和可通信，其起到控制与保护作用的核心器件包括万能式断路器、塑壳断路器等，这些器件的智能化和可通信自然成了低压电器产业发展的趋势。鉴于国际知名公司对华策略的调整、新一轮资产重组和资源整合等，将对我国低压电器行业的产业结构调整和未来发展产生不容低估的影响。随着智能电网的兴起，中高档低压电器将朝智能电网的方向靠拢，将逐步形成智能电网的低压端产业，成为低压电器产业新的增长点。

三、低压电器的创新研究

根据产业状况和技术状况的发展分析，要建立具有人才优势，协同开发的研发模式，打造充分发挥企业综合优势，广泛吸纳社会资源，多学科深层系统集成的共性技术研究平台，重点研究具有前瞻性和创新性的科研项目，具体如下：

建立关键零部件制造基地关键零部件的质量，直接影响着低压电器的总体质量和可靠性。在产业高度集群化的低压电器产业中，低压电器的零部件往往由上游厂家提供。各上游厂家提供的零部件良莠不齐，零部件生产厂家不愿意在提高零部件质量上大力投入，仅利用价格竞争，质量越来越差。因此，建立关键零部件制造基地势在必行，同时，加大有提升潜力的供应商的帮扶力度，使其管理能力、技术质量保证能力及加工设备等满足公司要求。

低压电器计算机辅助设计软件的开发低压电器计算机辅助设计和仿真，就犹如建筑设计CAD、电路设计CAD和仿真，是低压电器设计的利器。但是，由于低压电器计算机辅助设计针对性强，低压电器设计的模型多和非线性特征，设计复杂，一次性投入大等因素，低压电器计算机辅助设计和仿真方面仍处于原始的初级阶段，缺乏系统的软件。因此，低压电器计算机辅助设计，二次开发各系统的软件，培养专业人才，是组成低压电器产品研发体系的重要部分。

四、智能测控技术研究

通信技术及电器通信相关标准的研究，通信技术的研究主要在通信标准和通信媒介方面。通信标准方面：将重点研究用户终端设备的通信标准，即智能低压电器双向通信相关标准，该标准能够实现产品性能与通信要求有机结合，以使产品具有较好的互操作性。广域测控技术是实现电网安全自愈最根本的手段，其通过实时同步采集广域电网的运行信息动态地对电网进行实时监控，及时发现扰动并采取相应的对策，变被动处理为主动抑制事故发生，重点研究具有远程测控终端（RTU）功能的低压电器。研究万能式断路器能达到Icu=Ics=Icw的新技术，实现全选择性保护；塑壳断路器分断时的限流性能与选择性保护技术，使塑壳断路器既有良好的限流特性，又能实现选择性保护。低压断路器智能化与可通信技术研究完善与扩展，低压断路器的智能化功能，在多种总线并存情况下，通过采用通信适配器的方式，实现通信功能。将保护、测量、故障预警、自治断、监控、能量管理等功能集中于一体，实现强有力的全面的高效电能管理。