智能化断路器的开发 _知识百科

供电网络中的电气开关（包括断路器、转换开关和接触器），通常情况下用于闭合或断开供应电能的电路，以达到停电、供电和转换电路的目的。
当电网出现不正常情况时，例如过载、过压和欠压、短路等，能自动地把负载从电网上断开。因为这些不正常情况将危及操作人员的安全和设备的正常运行，甚至引起人身死亡事故或造成火灾。
配电用断路器主要在低压配电系统中做过载、短路、过压和欠压保护之用，也可用作为电路的不频繁操作。配电用断路器有选择型和非选择型两类。非选择型保护特性较为简单，多用于支路保护。主断路器则要求采用选择型，以满足电路内各种保护电器的选择性断开，把事故区域限制到最小范围。
传统的断路器保护功能是利用了某些物理效应，通过机械系统的动作来实现的。因而体积较大，效果也不够理想。为了防止用电设备发生故障时影响整个供电线路，以及在供电网络出现异常时损坏用电设备，在传统断路器的基础上逐步开发出更可靠的和具有更多保护功能的断路器。
例如，具有短路保护、过流和过热保护、漏电保护、缺相保护等功能的断路器。
随着微电子技术的发展，集成电路的出现大大缩小了普通电子电路的体积，因此出现了以专用集成电路为基础的多功能断路器。这种断路器已经比原有的机械式断路器进了一大步，但仍然不能称之为智能化。
微型计算机技术的发展为电气开关的智能化提供了条件。智能化的电气开关，不仅能够提供普通断路器的各种保护功能，还能够实时显示电路中的各种参数（电流、电压、功率、功率因数等）。
各种保护功能的动作参数也可以显示、设定和修改。保护电路动作时的故障参数，可以存储在非易失存储器中以便查询。这些功能只有在采用微处理机以后才能实现。
目前，国外已经开发出了系列化智能断路器。
这些智能化断路器的性能大大优于传统的断路器产品。我国在这方面的产品开发还刚刚起步。本文对智能化电气开关的有关技术进行了探讨，并给出一种用于低压电网的智能化断路器的设计开发实例。
2智能化电气开关的关键技术2.1单片机及其应用技术单片机以其紧凑的结构、丰富的功能而受到广泛的应用，并成为智能化仪器仪表的核心部件。目前，在研制高性能、高精度、多功能的测量控制仪表时，几乎无一例外地都考虑采用微处理器和单片机。在测量控制仪表中采用单片机技术使之成为智能仪表后，能够解决许多传统仪表不能或不易解决的难题，同时还能够简化控制仪表电路，提高系统的可靠性，降低整机的成本以及加快新产品的开发速度。随着集成电路制造技术的不断提高，单片机的体积越来越小，而功能越来越丰富。新一代的单片机产品，已经将程序ROM、定时/计数器、串行通讯接口、A/D转换器、PWM转换输出、波形发生器、WATCHDOG监视器、I2C总线接口、更多的I/O端口和内部RAM寄存器集成在一起，从而能够适应更加广泛的用途。另一方面，功能简单的单片机则向低功耗和小型化方向发展。采用串行总线的单片机，其外部引脚只有8个。表1所列是一些典型单片机产品的性能参数。
2.2专用集成电路智能化电气开关经常涉及到一些特殊的和复杂的功能。这些功能如果完全由计算机来完成，无疑会加重CPU的负担，其效果也未必理想。事实上在智能化电气开关出现以前，已经开发出了许多行之有效的专用集成电路，例如漏电保护专用集成电路。采用专用集成电路，不仅能够减轻CPU的工作负荷，还能够在万一CPU发生故障时保证可靠的动作，在一定程度上也能够提高系统的响应速度。