断路器智能控制器设计及实现

断路器智能控制器设计及实现

摘要：断路器用于监控电源，保护电源电网系统的，当电网系统的负荷在一个设定的时间内持续超载时便发出拉闸脱扣命令，断路器的机械执行机构立即拉闸切断电源从而保护电源电网系统。其实保险丝也是这样的，一个极短暂的脉冲式的超载是不可能熔断保险丝的，只有当负荷在一定时间内持续超载时，才会被熔断。断路器与保险丝不同之处在于它的“智能”性，负荷的阈值不是固定不变，而是可以设定的；允许负荷持续超载的时间也是可以设定的。除此之外，智能断路器还有其它一些智能功能。

关键词：断路器电网超载脱扣

Abstract：The breaker is used to protect the electric power grid system by controlling the power supply. As the electric power grid system is overloaded continuously within a set period of time, it will give a detaching command so that the mechanical actuator of the breaker will act immediately to cut off the power supply and hence protect the electric power grid system. It works the same way as a fuse. It is not possible to blow a fuse with a very short pulse like overload. Only when the overload lasts a certain period, can the fuse be blown. However the breaker differs from a fuse because of its intelligence. The overload threshold is not fixed, which can be set. We can also set the overload time that the system allows. Besides, the intelligent breaker has some other intelligent functions.

Keywords: breaker, electric power grid, overload, detaching

1．概述

断路器的智能功能是靠它的智能控制器来实现的。智能控制器通过采集三相电源的电压、电流信号，自动监测电网系统的负荷是否持续超载。三相电压信号经其各自的电压互感器（即变压器）变换成小信号的电压信号，经模拟电路调整成一定带宽，一定动态范围的电压信号送AD采样。三相电流、中线电流、接地电流信号，经其各自的电流互感器变换成电压形式，经模拟电路调整成一定带宽，一定动态范围的信号送AD采样。每隔一定时间监测三相电流、中线电流、接地电流有无超载。若超载了，即对其作倒计时；倒计时时间到即发出脱扣拉闸信号。

断路器关键的性能要求是：快速、可靠。快速——当负荷“超载超时”时必须立即实现脱扣拉闸，从发现“超载超时”开始至拉闸的时间误差不超过±40ms；可靠——不该脱扣拉闸的绝对不可发生脱扣的误动作，该脱扣拉闸的必须及时脱扣拉闸，绝对不可延误。否则，会造成用户电源电网或电器设备损坏而承担赔偿责任。

2 智能控制器设计

智能控制器，配用万能式断路器，壳架电流设计为4000A，额定电流具体有多个规格。智能控制器具有长延时、短延时、瞬时、接地故障等四段任意组合的保护功能；电动机断相、MCR、越限跳闸、负载监控保护功能；以及谐波分析、分断脱扣前的波形录制、功率因数测量、电度表、通信等各项功能。断路器极限短路分断能力为75KA。

2.1 功能设计

2.1.1 过载长延时保护

过载长延时保护输入电流范围为0.4～1.0倍整定电流或关闭长延时保护，整定时间值15～480秒，对于配电网、发电机、电动机的脱扣保护动作特性有所差异。此外，过载长延时保护具有热记忆功能。

2.1.2 短路短延时保护

短路短延时保护输入电流范围为1～15倍整定电流或关闭短延时保护，当电网电流小于0.9倍的整定电流时，智能控制器不发脱扣保护命令，当电网电流大于1.1倍的整定电流时，智能控制器发脱扣保护命令。短路短延时保护的延时时间整定为0.1～0.4秒，脱扣时间精度±40ms。

2.1.3 短路瞬时保护

短路瞬时保护输入电流范围为1倍整定电流～最大75KA，或关闭短延时保护，当电网电流小于0.85倍的整定电流时，智能控制器不发脱扣保护命令，当电网电流大于1.15

倍的整定电流时，智能控制器发脱扣保护命令。短路瞬时保护脱扣时间精度<50ms。