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1、2006/9(C) 张沛超 智能断路器张沛超 智能断路器1 定义定义2 主要优点主要优点3 典型系统典型系统4 数字接口数字接口数字式变电站数字式变电站智能断路器智能断路器张沛超张沛超 上海交通大学电气工程系上海交通大学电气工程系 2006/9(C) 张沛超 智能断路器张沛超 智能断路器1 定义定义2 主要优点主要优点3 典型系统典型系统4 数字接口数字接口数字式变电站数字式变电站SF6 断路器断路器? CIGRE对SF6断路器的可靠性调查结果表 明，72%的故障是由断路器的二次设备、 机械缺陷引起的。CIGRE对SF6断路器的可靠性调查结果表 明，72%的故障是由断路器的二次设备、 机械缺陷
2、引起的。2006/9(C) 张沛超 智能断路器张沛超 智能断路器1 定义定义2 主要优点主要优点3 典型系统典型系统4 数字接口数字接口数字式变电站数字式变电站智能断路器智能断路器? 高压断路器二次技术的发展趋势是用微电子、计算 机技术和新型传感器建立新的断路器二次系统，开 发具有智能化操作功能的断路器。高压断路器二次技术的发展趋势是用微电子、计算 机技术和新型传感器建立新的断路器二次系统，开 发具有智能化操作功能的断路器。1.1. 由电力电子技术、数字化控制装置组成执行单元由电力电子技术、数字化控制装置组成执行单元，代替 常规机械结构的辅助开关和辅助继电器。可按电压波形 控制跳、合闸角度，精
3、确控制跳、合闸过程的时间，减 少瞬时过电压幅值。，代替 常规机械结构的辅助开关和辅助继电器。可按电压波形 控制跳、合闸角度，精确控制跳、合闸过程的时间，减 少瞬时过电压幅值。2.2. 断路器操作所需的各种信息由装在断路器设备内的数字 化控制装置直接处理，使断路器操作所需的各种信息由装在断路器设备内的数字 化控制装置直接处理，使断路器装置能独立地执行其当 地功能断路器装置能独立地执行其当 地功能，而不依赖于变电站级的控制系统。，而不依赖于变电站级的控制系统。3.3. 新型传感器与数字化控制装置相配合，独立采集运行数 据，新型传感器与数字化控制装置相配合，独立采集运行数 据，可检测设备缺陷和故障可
4、检测设备缺陷和故障，在缺陷变为故障之前发出 报警信号，以便采取措施避免事故发生。，在缺陷变为故障之前发出 报警信号，以便采取措施避免事故发生。4.4. 断路器具有数字化接口，可收发GOOSE消息以实现开关控 制。断路器具有数字化接口，可收发GOOSE消息以实现开关控 制。2006/9(C) 张沛超 智能断路器张沛超 智能断路器1 定义定义2 主要优点主要优点3 典型系统典型系统4 数字接口数字接口数字式变电站数字式变电站智能断路器智能断路器? 智能操作断路器是在现有断路器的基础上 引入智能控制单元，它由数据采集、智能 识别和调节装置3个基本模块构成。智能操作断路器是在现有断路器的基础上 引入智
5、能控制单元，它由数据采集、智能 识别和调节装置3个基本模块构成。2006/9(C) 张沛超 智能断路器张沛超 智能断路器1 定义定义2 主要优点主要优点3 典型系统典型系统4 数字接口数字接口数字式变电站数字式变电站智能断路器的技术基础智能断路器的技术基础? 基于基于微机、电力电子技术和新型传感器微机、电力电子技术和新型传感器 （电子互感器、光学互感器）建立新的断 路器二次系统；（电子互感器、光学互感器）建立新的断 路器二次系统；? 基于IEC 61850，保护和控制命令可以通 过光纤网络实现与断路器操作机构的基于IEC 61850，保护和控制命令可以通 过光纤网络实现与断路器操作机构的数字
6、化接口数字 化接口。这些技术使得变电站的过程层也 得以数字化，以太网构成全变电站的神经 中枢。这些技术使得变电站的过程层也 得以数字化，以太网构成全变电站的神经 中枢。2006/9(C) 张沛超 智能断路器张沛超 智能断路器1 定义定义2 主要优点主要优点3 典型系统典型系统4 数字接口数字接口数字式变电站数字式变电站示例示例?光纤电流传感器安装在电压为145KV的断路器上光纤电流传感器安装在电压为145KV的断路器上2006/9(C) 张沛超 智能断路器张沛超 智能断路器1 定义定义2 主要优点主要优点3 典型系统典型系统4 数字接口数字接口数字式变电站数字式变电站智能操作的优越性智能操作的
7、优越性1.1. 使断路器实际操作大多是在较低速度下开断使断路器实际操作大多是在较低速度下开断，从而减小断路器 开断时的冲击力和机械磨损，不仅可减少机械故障和提高可靠 性，还能提高断路器的操作使用寿命，在工程上有较大的经济 效益和社会效益；，从而减小断路器 开断时的冲击力和机械磨损，不仅可减少机械故障和提高可靠 性，还能提高断路器的操作使用寿命，在工程上有较大的经济 效益和社会效益；2.2. 有可能改变目前的试探性自动重合闸的工作方式，而成为有可能改变目前的试探性自动重合闸的工作方式，而成为自适 应自动重合闸自适 应自动重合闸，即做到在短路故障开断后，如故障仍存在，则 会拒绝重合，只有当故障消除
8、后才能重合；，即做到在短路故障开断后，如故障仍存在，则 会拒绝重合，只有当故障消除后才能重合；3.3. 实现实现定相合闸定相合闸，降低合闸操作过电压，取消合闸电阻，进一步 提高可靠性；，降低合闸操作过电压，取消合闸电阻，进一步 提高可靠性；4.4. 实现实现选相分闸选相分闸，控制实际燃弧时间，使断路器起弧时间控制在 最有利于燃弧的相位角，不受系统燃弧时差要求的限制，从而 提高断路器实际开断能力；，控制实际燃弧时间，使断路器起弧时间控制在 最有利于燃弧的相位角，不受系统燃弧时差要求的限制，从而 提高断路器实际开断能力；5.5. 实现实现集成开关设备集成开关设备，从而实现紧凑型变电站。，从而实现紧
9、凑型变电站。2006/9(C) 张沛超 智能断路器张沛超 智能断路器1 定义定义2 主要优点主要优点3 典型系统典型系统4 数字接口数字接口数字式变电站数字式变电站集成开关设备（系统）集成开关设备（系统）? 智能断路器技术的进一步发展就是将非常 规互感器、间隔内的隔离开关、接地开关 等一次设备及其相应控制装置有机地组合 和集成到智能断路器内，这种集成装置可 称为智能开关系统。智能断路器技术的进一步发展就是将非常 规互感器、间隔内的隔离开关、接地开关 等一次设备及其相应控制装置有机地组合 和集成到智能断路器内，这种集成装置可 称为智能开关系统。2006/9(C) 张沛超 智能断路器张沛超 智能断
10、路器1 定义定义2 主要优点主要优点3 典型系统典型系统4 数字接口数字接口数字式变电站数字式变电站智能断路器：智能断路器：PASS? ABB：插接式开关系统PASS(Plug&Switch System)。 PASS采用了智能化传感器技术和微处理技 术，通过数字通信实现对设备的在线监测、 诊断、过程监视和站内计算机监控。通过智 能软件分析可确定出设备的运行状况。PASS 中安装了电子式互感器ABB：插接式开关系统PASS(Plug&Switch System)。 PASS采用了智能化传感器技术和微处理技 术，通过数字通信实现对设备的在线监测、 诊断、过程监视和站内计算机监控。通过智 能软件分
11、析可确定出设备的运行状况。PASS 中安装了电子式互感器。通过高速现场总线 传送数字化的电流电压信号。通过高速现场总线 传送数字化的电流电压信号。? 全部采用智能化PASS开关的澳大利亚的 275kV Blackwall变电站和Braemar变电站已 分别于1999年和2000年投入了运行。全部采用智能化PASS开关的澳大利亚的 275kV Blackwall变电站和Braemar变电站已 分别于1999年和2000年投入了运行。2006/9(C) 张沛超 智能断路器张沛超 智能断路器1 定义定义2 主要优点主要优点3 典型系统典型系统4 数字接口数字接口数字式变电站数字式变电站智能断路器：智
12、能断路器：MITS? 三菱：MITS智能化开关产品（Mitsubishi Information Technology Switchgear） MITS以无铁芯电流互感器和分压式电压互感三菱：MITS智能化开关产品（Mitsubishi Information Technology Switchgear） MITS以无铁芯电流互感器和分压式电压互感 器器取代了常规电流互感器和电压互感器，配 合使用同步相位控制器和复合传感器，可以 实现智能化变电站的全数字化要求。取代了常规电流互感器和电压互感器，配 合使用同步相位控制器和复合传感器，可以 实现智能化变电站的全数字化要求。? 三菱公司在广东500
13、kV西江变电站部分间隔 安装了MITS系统，由南瑞继保、北京四方提 供配套的二次保护控制设备，进行运行试 验。三菱公司在广东500kV西江变电站部分间隔 安装了MITS系统，由南瑞继保、北京四方提 供配套的二次保护控制设备，进行运行试 验。2006/9(C) 张沛超 智能断路器张沛超 智能断路器1 定义定义2 主要优点主要优点3 典型系统典型系统4 数字接口数字接口数字式变电站数字式变电站智能断路器：智能断路器：HIS? SIEMENS：HIS(Highly Integrated Switchgear) 类似于ABB的PASS，但未采用电子式互感 器。在断路器智能化方面，采用了智能模块 对断路
14、器的相关参数进行监视，并通过高速 现场总线传输到变电站层作进一步的分析。SIEMENS：HIS(Highly Integrated Switchgear) 类似于ABB的PASS，但未采用电子式互感 器。在断路器智能化方面，采用了智能模块 对断路器的相关参数进行监视，并通过高速 现场总线传输到变电站层作进一步的分析。2006/9(C) 张沛超 智能断路器张沛超 智能断路器1 定义定义2 主要优点主要优点3 典型系统典型系统4 数字接口数字接口数字式变电站数字式变电站智能断路器：国内情况智能断路器：国内情况? 国内制造商也开始了智能断路器技术的研 究，平顶山天鹰集团的ZF11-252KV GIS
15、，状 态监控系统集成了传感器技术、PLC技术、 计算机技术、监测技术、网络技术以及通讯 技术等，实现对GIS产品内部电器元件、特 别是对其中断路器及其操作机构部分的状态 监测，通过对其内部多种状态参数的采集和 结果的分析处理，完成状态信息和分析结果 的显示以及相应的控制操作，已在云南大关 变应用。国内制造商也开始了智能断路器技术的研 究，平顶山天鹰集团的ZF11-252KV GIS，状 态监控系统集成了传感器技术、PLC技术、 计算机技术、监测技术、网络技术以及通讯 技术等，实现对GIS产品内部电器元件、特 别是对其中断路器及其操作机构部分的状态 监测，通过对其内部多种状态参数的采集和 结果的
16、分析处理，完成状态信息和分析结果 的显示以及相应的控制操作，已在云南大关 变应用。? 南瑞PCS-9820A智能控制装置和CZX-12R1型 操作继电器可组成智能断路器操作系统。南瑞PCS-9820A智能控制装置和CZX-12R1型 操作继电器可组成智能断路器操作系统。2006/9(C) 张沛超 智能断路器张沛超 智能断路器1 定义定义2 主要优点主要优点3 典型系统典型系统4 数字接口数字接口数字式变电站数字式变电站数字接口数字接口合并单元合并单元合并单元保护交换机母线过程总线线路2006/9(C) 张沛超 智能断路器张沛超 智能断路器1 定义定义2 主要优点主要优点3 典型系统典型系统4 数字接口数字接口数字式变电站数字式变电站小结小结? 智能操作的核心是断路器能够根据其工作条
