《智能电网系统中低压电器发展》由会员分享，可在线阅读，更多相关《智能电网系统中低压电器发展（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、摘要：介绍了智能电网与智能电器的基本特征及相互关系;讲述了智能电器在智能电网中的 地位;深入分析了智能电网给低压电器发展带来的机遇及涉及的相关新技术。0引言早期的低压电器主要用于接通和断开电路。随着电力系统容量逐渐增大，电气负载种类 不断扩展，低压电器功能和种类也不断增加，逐渐形成 配电电器、控制电器和终端电 器三大类产品。每一类产品又有多种低压电器，它们在电力系统中各自承担着不同的功 能。随着电子技术、通信技术、现场总线技术在低压电器中应用，低压电器具有可通 信并逐步向网络化、智能化发展。智能电网的发展，给低压电器又提出了新的要求。本 文重点探讨智能电网与智能电器的关系以及目前我国智能电网发
2、展现状与动向。1智能电网与智能电器1. 1智能电器的发展我国第一个智能低压电器研发工作始于20世纪80年代后期，上海电器科学研究所根据 国外万能式断路器发展动向，提出了开发智能型万能式断路器的设想。1990年，合上 海人 民电器 联厂、遵义长征九厂向原机械工业部申报国家重点于 企业技术开发项 目，1991年正式立项。该项目立项建议书和可行性分析报告中提出了智能型万能式断路 器具有以下基本特征。(1) 保护功能齐全。万能式断路器作为低压配电系统主保护开关，具有很高分断能力，其 主要功能是配电与保护。保护功能主要是系统过电流保护，并具有过载长延时、短路短 延时和短路瞬动三段选择性保护功能，此外还具
3、有欠压保护等。智能型万能式断路器的 脱扣器采用微处理器使其保护功能大大扩展，凡是配电系统可能出现的故障(如接地故 障、断相、三相不平衡、相序等)均能实现有效的保护。(2) 电参数测量与显示功能。电能测量系统中电压、电流、功率因素、有功、无功功 率等。(3) 外部故障记录与显示。原有万能式断路器在线路发生故障跳闸后，很难辨别故障类 型及给故障排除带来困难，甚至出现故障未故障地点，排除重新合闸断路器，使故障 进一步扩大的情况屡有发生。智能型断路器能正确记录故障类型及短路电流值，给维护人 员迅速排除故障提供了方便，能有效防止上述情况发生。(4) 内部故障自诊断和报警功能。智能断路“设置了看门狗”线路
4、，可周 器具有强 大的功能，期性不间断检查智能脱扣器线路工作状况，一旦 发现不正常，立即发出报 警，便于维护人员及时维修或更换，确保了智能化断路器可靠工作。(5) 很多智能化断路器还带有出线端温升预警功能，一旦出现断路器出线端温升偏高或接 近最高允许温度，断路器立即发出警报。维护人员应检查是断路器出线端接触不可靠 (往往由连接以便及时螺母没有拧紧造成)还是由过载引起，排除故障，确保配电系 统安全运行。其中，300 A主回路为3 6 6 2台3 200 A并联组合而成。该产品投放市场后，由于其高 性能和高可靠深受用户欢迎。DW45系 列断路器目前年产量已超过20万台，是我国低 压电器发展史上推广
5、最成功的产品。由于DW45大DW17、DW15系列断路器产量逐 使 量推广，ME、DW45系列万能式断路器在配电步下降。目前，系统中运行的产品 已超过100万台。实际使用表明，智能化断路器使用可靠。与智能化万能式断路器同时开发的智能化电器产品有智能化塑壳断路器。该项目于1991 年1995年样品鉴定。由于该产品仅2 000 A底立项，一个规格，且作为大电流塑壳断路 器由于短时耐受电流不高，很多场合不能作为配电系统主保护开关和分路保护开关，所 以推广应用不多。从20世纪90年代开始，又相继开发了智能智能型交流接触器、智能型控制与保护开 关电器、型电动机保护器、智能型软起动器、智能型双电源自动转换
6、开关等产品，中 国第三代低压电器主要由于低压配电产品已经具有智能化功能。但是，系统没有通信功 能和网络化，使智能型低压电器众多智能化功能并没有发挥应有的作用。随着计算机技 术、通信技术、自动化控制技术在低压配电和控制系统中应用，这些系统开始采用现场 总线实现网络化。采用现场总线技术后，使低压配电、控制系统变得简洁，特别是低压 控制系统采用现场总线技术后，节省了大量电缆和二次控制线。虽然采用可通信低压电器 使电器成本有所上升，由于电缆和二次线的大量减少，使低压控制系统总成本反而下降， 而且采用现场总线网络化系统使低压控制系统简洁，且设计、安装、使用、维后，护 方便，特别是系统更改与改造比较方便，
7、深受用户欢迎。1. 2智能电网与智能电器的关系智能电网的概念其实很早就有专家提出，只。自从美国总统奥巴马提出在美国是没有被 重视建设智能电网设想后，立即引起了全世界的关注。目前，关于智能电网的概念与含 义，各国根据本国电网特点及发展需要有不同的提法。中国的智能电网建设由国家电网 公司统一规划、统一标准、统一实施。国家电网公司根据中国电网特点，提出了构建 以特高压为核心的坚强电网，并提出了智 能电网的基本含义是物理电网加信息化。电网是由发电、输电、变电、配电、用电5大部每一部分都由相应的电器设备组成。 从 分组成，电器设备及系统角度看，智能电网应具备以下基本特征。(1) 电网5大组成部分应各自形
8、成5个网络5系统，个网络系统应采用开放、标准化、 先进的通信协议，5个网络能实现无缝链接，且使整个电、。网通信简洁快捷高 效(2) 智能电网中5大部分主要电气设备应是高性能、高可靠性、智能化。到目前为止， 国内外 低压电器标准上还没有对低压电器智能化进行定义。但是，智能化低压电器这一 说法已经被低压电器相关人员和部门所接受。目前，智能化低压电器基本含义是保护与 控制功能齐全，兼有测量、故障报警记录、系统运行监控、电能使用管理等功能。不同国家实现智能电网侧重点各不相同，但 输 变 配智能电网有一个共同点：建立一条 从发、用到用户端的电能生产与消费的产业链，其最终80%以上电能通过 体现 价值在用
9、户端。据统计，用户端低压电器设备传输，并最终消耗终端电器设备上。作为用户端中起保护和控制作用的核心电器一设备一一低压电器，处于智能电网链的最 低层。智能化低压电器的性能、功能、可靠性直接影响到智能电网的性能与可靠性。它 是构建智能电网的重要组成部分，也是构建智能电网的重要基础。因此，智能化低压电 器在智能电网中有着不可替代的地位与作用。2智能电网对低压电器发展的影响2. 1全新的理念和要求(1) 智能电网将采用统一平台与标准，新一代低压电器必须从系统角度发展，从而为低压 电。器发展带来全新的理念。智能电网要求用户端采用统一、标准化产品，使目前分散、重复在各自自动化系统、监 控系统、电能管理系统
10、、在线监测装置中的测量、保护、控制等各类智能电器能在新 的统一标准的技术支持系统中逐步集成、整合，最终实现各种技术的高度融合，使各类 智能电器功能得到充分发挥。(2) 智能电网坚强、自愈、互动、优化等要求新一代智能电器对电网故障具有早期预警 与快速安全恢复和自愈功能。根据智能电网要求构成的智能电网系统，采用现代通信技术和测量技术实现系统的寿命管 故障快速定位、系统运行监控、电能质量监控理，等。智能电器信号采集实现数字化， 既保证采样速率和良好的准确度，便于通过数据分析进行故障早期评估与预警；通过网 络监控器快速定位故障点，通过网络重新构架，优化网络运行以及故障隔离，非故障 区自动恢复供电，实现
11、电网快速恢复和自愈。(3) 智能电网应用新能源系统，提高电能效 率，电网质量等方面对低压电器提出了新的 要求。为此，需要开发适用于这些系统的具有特定功能和性能要求的低压电器。对低压电器提出 了更多、更高的要求，传统低压电器将面临延伸和扩展，包括这些新能源系统控制设 备，大容量真空电特别要求的低压断路器、过电压保护装置及系器，统等。(4) 智能电网将打破传统的生产、消费模式，形成生产与消费双向互动的服务体系。为 此，需要具有双向通信、双向计量能源管理网络化的低压电器及系统的支撑，它将进 一步促进低压电器向网络化方向快速发展。二十年电力检测设备生产专业电力钢设备围决方案提供商对低压断路器提出的新要
12、求2. 2. 1 (1)智能电网配电系统中万能式断路器将扮演更为重要的“角色”它不再是单一的过 电流保而是将测、检、控、保、管5大功能集中、整合于一体的综合性、功 能开关电器设备。多测上系统各类参数测量、显示；检：内、外部故障检测、报警、显示、开关 运行状态、寿命检测与显示;控：根据配电系统运行状态，运行参数，由内、外部 故障情况，系统运行要求，发出各种指；保：具有配电系统各类故障保护 功能。令管：系统能量管理(配电系统电能使用控制在开关自身运行状况、寿命 管理等，并最佳状态)，确保配电系统运行可靠性。(2) 智能电网对低压断路器故障检测、处理、保护提出了全新的概念。检测，智能电 网中低压断路
13、器应具有故障快速检测与鉴别的能力；处理，对各 类故障迅速做出报警、分断、或其他并作出相关显示;保护，快速区域联控制指令， 锁、故障区隔离、故障排除后系统自愈和自动恢复功能。(3) 各类智能型低压电器功能取舍，性能协调，配合等。(4) 分布式新能源系统接入后，对低压断路器出现电能双向传输，因此，对低压断路器 过电流保护也提出了新的要求。新能源系统特定环境，环境温度、如振动、雷击、工作电压等对低 压断路器提出了新的要求。2. 2. 2对控制电器提出的新要求低压控制电器主要包括交流接触器、 热继电 电子式过载继电器(电子式电动机保护 器)、器、起动器、控制与保护开关电器、软起动器、控制电路电器。限于
14、篇幅，本 文重点介绍对交流接触器、电子式电动保护器、起动器等产品的整体要求。(1) 交流接触器、电动机保护器、起动器结构上必须考虑模块化、组合化要求，便于 发展相应的组合电器。(2) 具有双向通信功能及相关参数测量功能。(3) 具有较为完善的电动机各类故障检测、预警与保护功能(4) 起动器使用寿命指示、预警与管理功能。3智能电网与智能电器发展相关新技术3. 1低压电器智能化技术(1) 各类低压电器根据其低压配电、控制系统中地位与作用应具有哪些智能化功能？如何 实现这些功能。(2) 智能化低压电器标准研究与制定；智能化功能测试设备、测试方法研究。(3) 智能化低压电器集成技术研究；多种智 能化电
15、器集成时对不同低压电器智能化功能舍 取;多种功能重叠时相互协调与配合研究。智能化低压电器可靠性(包括EMC技术)研究。3. 2智能电器可通信技术智能化低压电器强大功能要充分发挥，必须依赖于低压配电与控制系统网络化。为此，对 低 压电器提出了可通信要求。为了满足网络化要求，又将涉及一系列技术的研究。(1) 网络化电器与系统标准化研究： 适合具有国际先进水平的智能电器和智能配电网 络、开放式通信协议标准制订;适合我国发展需要的低压电器通信规约研究与制订； 可通信低压电器通用技术要求研究:智能配电网络配套附件标准研究与编制。(2) 高、中、低压配电系统无缝链接技术研究。(3) 智能网络系统配套附件研
16、究与开发。(4) 智能网络系统典型方案与整体解决方案研究。(5) 可通信电器试验方法研究及相关检测设备研制并建立相应试验基地。3. 3智能配电系统过电流保护新技术当配电系统发生非正常过电流时，低压电器应及时断开。为了使故障停电限制在最小范 围，低压电器应有选择性断开，即故障级保护电器迅 速切除故障电路，上级保护电器不 跳闸，这对智能电网尤为重要。但是，目前低压配电系统过电流保护存在以下问题：(1) 选择性保护没有覆盖整个配电系统，目前终端配电系统基本上没有选择性保护。(2) 过电流选择性保护局限在一定电流范围内，只有在短路电流小于上级断路器短延时整 定范围内才能实现选择性保护。(3) 实现选择性保护时间较长，一般在1s左右。不仅提高了低压断路器短时耐受电流要 求，而且对低压
