智能型断路器是我国配电自动化发展的基础

1 概述

智能型断路器是把微处理机技术、网络技术和信息通信技术与现代机电一体化集成在一起的高新技术产品，其主要特征是内置智能脱扣器。目前，随着我国现代化配电工业的迅速发展，智能断路器的应用有逐年增长的趋势。目前在配电自动化系统中应用较为广泛的产品有西门子公司的3WN系列产品、ABB公司的F系列产品及国产的CWI系列产品。由智能断路器构成的智能型开关柜与现场总线技术及上位机构成的自动化配电系统具有功能强、系统完善、可靠性更高、编程简易、控制简便、通信协议开放等特点。研制、应用和推广智能型断路器及其相适应的现场总线技术是我国配电自动化发展的基础，也是适应我国现代化配电工业发展的需求。

2 智能型断路器

　　智能型断路器的核心技术是智能脱扣器，它是利用微处理机芯片，对各极电流分对采样，把各电路信号转换成对应的数字量，用软件模拟电流的发热效应，并应用存储器积累电流的“电能量”。当积累量超过设定能量时，微处理器发出控制指令，控制相应的硬件动作，实现各种保护功能，其主要功能有三段过电流保护，欠压、接地保护及智能控制功能。

　　2.1 三段过电流保护

　　该功能包括过载长延时、短路短延时、短路瞬时和接地故障延时保护功能。过载长延时保护整定范围为1.05～1.3倍的额定电流。为了使电网中的保护功能匹配，过载长延时的时间调整范围为15s～480s，短路短延时保护整定范围为1.3～10倍额定电流，其时间调整范围为0.1s～0.4s。短路短延时保护一般在大于10倍额定电流，接地保护功能的整定范围在0.2～0.8倍的额定电流，接地延时故障时间整定范围为0.1s～0.4s。这些时间的调整可以实现主开关与各级分支开关之间保护的配合，以提高系统的可靠性和缩小系统的故障范围。

　　2.2 通信功能

　　具有标准的RS—485接口电路，可与上位计算机机型数据交换，并可接受上位机命令，由上位机进行遥控操作，也可由上位机对断路器的设备参数和保护定值进行遥调，向上位机传送断路器的工作参数、故障参数，以实现上位机对断路器运行的系统遥测。

　　2.3 显示及故障记忆功能

　　在断路器运行时，适时显示主电路电流，故障发生时显示其保护特性规定的区段，并在分断后锁存故障，显示故障电流。在整定时，显示整定区段的电流、时间及区段类别，试验时显示试验电流、延时时间、试验指示及动作区段。

　　2.4 MCR功能

　　具有低倍数故障电流瞬时分段功能，即断路器在合闸时遇到短路短延时故障电流时，能立即转为瞬时分闸。

　　2.5 其它功能

　　智能断路器还具有自诊断功能及热模拟功能，为断路器自检及自试验建立完备的手段。

3 现场总线技术

　　现场总线技术的基础是一种全数字化双向多站的通信系统，其以数字信号代模拟信号，在3C技术的基础上大量现场检测与控制信息就地采集、就地处理、就地使用，许多控制功能从控制室移到现场设备，使得一大批数字化、智能化的高新技术产品应运而生。由于现场总线的应用，使得由其构成的自动化控制系统具有高性能及高可靠性。由其构成的网络系统把带有通信接口的智能设备与主计算机连接起来。在配电系统应用现场总线枝术构成的分布式配电自动化系统，可提高系统的可靠性，实现系统数据的集中处理、监控、分析及优化调度。通信网络的通信介质可用光纤、同轴电缆及屏蔽双绞线。目前在配电系统应用较广泛的是屏蔽双绞线，其硬件接口为标准的RS—485接口，网络接口为一点对多点的由上位机主呼的主从网结构，通信方式为广播应答方式、半双工型，系统的通信协议向着标准化、开放性发展。

[$page]　　目前国际上应用较为广泛的现场总线协议有Profibus总线、基金会总线、CANbus总线。而在统一协议的同时，更注重于开发互联性的网络接口产品，以增强各公司产品的通用性，是今后现场总线技术发展的方向。基于我国现场总线技术处于发展起步阶段，并因我国应用的智能设备是以引进为主导地位，使得配电系统应用的现场总线在今后几年内将不得不面对几种现场总线，给这项技术的应用和推广带来一定影响，为此移植和开发具有自主知识产权的现场总线，是今后我国从事现场总线技术研究、开发和推广应用工作的重点。根据我国目前现场总线技术应用的实况及国家政策扶植的现场总线类型，本文对具有代表性的现场总线简介如下：

3.1 Profibus现场总线

　　1987年德国联邦科技部集中了Siemens等13家公司的5个研究所成立了一个专门委员会开始制定Profibus，1991年4月完成制定工作，由于各方面性能比较好，在DIN19245中发表，对其进行论述，从而正式成为德国现场总线的国家标准。1994年推出PA(Process Automation)通过总线供电，提供本质安全。Profibus在欧洲市场占有率为41％，德国占有率为43％，在各国工业控制方面应用也很广泛，并有其独特的技术优势。Profibus是一种不依赖厂家的开放式现场总线标准，采用Profibus标准系统后，不同厂商所生产的设备不需对其接口进行特别调整就可通信。Profibus为主从结构；可方便地构成集中式、集散式和分布式控制系统。