管瑞良 殷建強(qiáng)

（常熟開(kāi)關(guān)制造有限公司（原常熟開(kāi)關(guān)廠），江蘇 常熟 215500）

常熟開(kāi)關(guān)制造有限公司經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，在致力于顧客滿(mǎn)意度方面不斷擴(kuò)大產(chǎn)品的系列品種，提供高性能、高可靠的產(chǎn)品。目前公司開(kāi)發(fā)的CW3系列、CM5Z-iP產(chǎn)品引領(lǐng)了行業(yè)第4代斷路器發(fā)展的新潮流，在智能化方面配合成套設(shè)備、智能監(jiān)控系統(tǒng)給用戶(hù)提供了三位一體的智能配電系統(tǒng)解決方案。

1 保護(hù)技術(shù)新發(fā)展

隨著電網(wǎng)的建設(shè)發(fā)展，對(duì)配電大容量、高分?jǐn)嚯娏鞯囊笠苍絹?lái)越高，發(fā)展了大容量的CW3-7400系列框架斷路器，高分?jǐn)嘈阅艿腃M5系列塑殼斷路器（其690V分?jǐn)嘀笜?biāo)達(dá)到了40kA）。CW3系列框架斷路器還實(shí)現(xiàn)了Icu=Ics=Icw全電流選擇性保護(hù)。其次，為了適用IT系統(tǒng)，如石化行業(yè)的鉆井、打油機(jī)設(shè)備、造紙、化工等惡劣環(huán)境和有較長(zhǎng)的使用壽命要求的使用場(chǎng)合，發(fā)展了CW3V系列低壓真空斷路器，是傳統(tǒng)框架斷路器操作機(jī)構(gòu)和真空開(kāi)斷技術(shù)的完美結(jié)合，其觸頭滅弧系統(tǒng)采用真空滅弧介質(zhì)的專(zhuān)用真空滅弧室，目前額定電流從 40～3200A，最高工作電壓達(dá)1140V，分?jǐn)嗄芰_(dá)40kA/1140V，而且CW3V系列低壓真空斷路器具有較高的電氣壽命（15000次）和機(jī)械壽命（15000次）、更多的運(yùn)行短路分?jǐn)啻螖?shù)、滅弧能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，能真正實(shí)現(xiàn)零飛弧，并且真空滅弧室在使用壽命范圍內(nèi)無(wú)需檢修。

在上述產(chǎn)品的發(fā)展中，關(guān)鍵的智能脫扣器也得到了極大的提高，由于是雙線圈技術(shù)的大量應(yīng)用，并從框架斷路器擴(kuò)展到了智能型塑殼斷路器，如CM5Z系列塑殼斷路器就同時(shí)采用了能量互感器與測(cè)量互感器，使智能電器實(shí)現(xiàn)了各項(xiàng)性能的極大飛躍。電子脫扣器的保護(hù)功能更全面，除具有長(zhǎng)延時(shí)、短延時(shí)、瞬時(shí)三段保護(hù)外，而且通過(guò)IDMTL功能優(yōu)化了過(guò)負(fù)荷保護(hù)及與高壓熔絲等配合，還具有不平衡保護(hù)、堵轉(zhuǎn)保護(hù)、低載保護(hù)、長(zhǎng)啟動(dòng)保護(hù)功能等。智能斷路器通過(guò)采用數(shù)字化保護(hù)技術(shù)可提供 ZSI區(qū)域選擇性保護(hù)，防止越級(jí)跳閘，縮小了斷電范圍，縮短了斷路器分?jǐn)鄷r(shí)間，對(duì)提高線路和設(shè)備壽命，降低投資成本，提高供電可靠性具有積極意義。

為了適應(yīng)新能源市場(chǎng)的需求，現(xiàn)在直流型斷路器也得到了大力發(fā)展，發(fā)展了CM3系列直流型塑殼斷路器和CW3系列直流型框架斷路器。CM3系列直流型塑殼斷路器可滿(mǎn)足小型配電箱、光伏匯流箱、逆變器等成套裝置的安裝要求，外形及安裝尺寸與同殼架的CM3系列交流型塑殼斷路器相同，方便用戶(hù)選用。CW3系列直流型框架斷路器除了基本的短路瞬時(shí)保護(hù)外，用戶(hù)還可以選配基于數(shù)字隔離技術(shù)的低壓直流綜合保護(hù)器，配套直流斷路器應(yīng)用到光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電為主的新能源和電力牽引、港口與起重等低壓直流輸配電領(lǐng)域中有效地保護(hù)負(fù)載，具有選擇性保護(hù)，并且方便用戶(hù)聯(lián)網(wǎng)控制進(jìn)行遠(yuǎn)程管理。

工業(yè)電氣設(shè)備和家用電器的多樣化、普及化使電器電源中含有脈動(dòng)直流成份越來(lái)越多，它們可以使電流波形產(chǎn)生缺損，當(dāng)發(fā)生對(duì)地泄漏電流時(shí)可能會(huì)使普通的AC型剩余電流保護(hù)斷路器拒動(dòng)，從而無(wú)法有效保護(hù)人身及線路安全。因此，對(duì)突加或緩慢上升的剩余脈沖直流電流也能起保護(hù)作用的A型剩余電流保護(hù)斷路器的推廣顯得相當(dāng)重要，A型剩余電流保護(hù)斷路器必將具有廣闊的市場(chǎng)前景。因此，發(fā)展了可以實(shí)現(xiàn)剩余脈沖直流電流檢測(cè)與保護(hù)的CM1L/2L及CW3-E37系列剩余電流保護(hù)斷路器，滿(mǎn)足了市場(chǎng)需求。

2 監(jiān)測(cè)技術(shù)新發(fā)展

近年來(lái)隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展與新能源的興起，對(duì)智能低壓電器提出了新的要求。智能電網(wǎng)要求用戶(hù)端采用統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，使各類(lèi)智能低壓電器能在新的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)支持系統(tǒng)中逐步集成、整合，最終實(shí)現(xiàn)各種技術(shù)的高度融合，將測(cè)、檢、控、保、管5大功能集中、整合于一體，成為綜合性、多功能的開(kāi)關(guān)電器設(shè)備。目前大多數(shù)的塑殼斷路器一般只提供過(guò)電流檢測(cè)保護(hù)，但隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展和深入，對(duì)用戶(hù)端低壓電器提出了新的要求，如智能型斷路器還兼有監(jiān)測(cè)的功能，其中的智能脫扣器除了實(shí)現(xiàn)電流測(cè)量及三段保護(hù)功能外，還呈現(xiàn)附帶電壓、功率測(cè)量、諧波分析，以及其他的運(yùn)行管理、維護(hù)功能等。

目前 CW3系列框架斷路器的各相電流測(cè)量精度達(dá)±1.5%、電壓測(cè)量精度達(dá)±0.5%，而且還具有需用電流、功率、需用功率、功率因子、頻率、電能、電流和電壓2～31各次諧波含有率、電流和電壓諧波總畸變率、基波電壓、基波電流、基波功率等測(cè)量功能。其中CM5Z-iP系列塑殼斷路器型智能脫扣器也采用了雙線圈技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了 RMS測(cè)量保護(hù)技術(shù)，自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)頻率變化，各相電流測(cè)量精度達(dá)±1.5%、電壓精度±0.5%。通過(guò)采用瞬時(shí)有功、無(wú)功計(jì)算方式，確保在各種非純正弦波形條件下功率測(cè)量的準(zhǔn)確性，可測(cè)量有功功率 P、無(wú)有功功率 Q、視在功率S、功率因素PF及電能測(cè)量，測(cè)量精度達(dá)±2.5%，滿(mǎn)足內(nèi)部計(jì)量要求。此外，智能斷路器還提供了需量管理和諧波測(cè)量功能，可測(cè)量各相電流需用值及有功功率、無(wú)功功率需用值、視在功率需用值，對(duì)電流電壓的諧波畸變程度進(jìn)行定量評(píng)估，包括各相的基波電流或電壓值、基波有功功率、基波無(wú)功功率、基波視在功率、各相電流電壓值的總諧波畸變THD與thd值、諧波含有率測(cè)量。通過(guò)使用高性能的智能化斷路器，可以有效監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的電能消耗和實(shí)現(xiàn)能源的最佳配置，從而提高利用效率達(dá)到節(jié)能減排目的。

3 網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)新發(fā)展

智能低壓電器產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)化已是技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。目前國(guó)際上較有影響力的總線標(biāo)準(zhǔn)有40余種，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)領(lǐng)域使用最多的有 Modbus、Profibus、DeviceNet、CAN等。根據(jù)低壓電器產(chǎn)品和低壓配電與控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，總體來(lái)說(shuō) Modbus總線因通信協(xié)議簡(jiǎn)潔，便于使用者掌握，已成為在低壓電器事實(shí)上的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。Profibus、DeviceNet總線雖然通信速率相對(duì)較高，但因協(xié)議復(fù)雜，技術(shù)開(kāi)放性差等因素在國(guó)內(nèi)使用相對(duì)較少，而CAN總線因傳輸可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，支持節(jié)點(diǎn)多等特點(diǎn)，近年來(lái)在工控領(lǐng)域也得到了一定的應(yīng)用。

目前，多數(shù)廠商的低壓斷路器一般通過(guò)MODBUS現(xiàn)場(chǎng)總線和協(xié)議轉(zhuǎn)換器來(lái)實(shí)現(xiàn)配電監(jiān)控系統(tǒng)不同的通信協(xié)議要求，滿(mǎn)足了絕大部分的應(yīng)用，但這種應(yīng)用方式存在較多的缺點(diǎn)，如使用成本高、通信速度下降、使用不方便等。在某些場(chǎng)所，用戶(hù)對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)性要求較高，隨著電子元器件的發(fā)展和芯片性能的提高，使得設(shè)計(jì)集成多種總線接口于一體的通信模塊成為可能，因此在 CW3系列智能型斷路器上開(kāi)發(fā)出了基于內(nèi)部總線的一體化協(xié)議通信模塊，通過(guò)內(nèi)部總線與斷路器控制器實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)交換，并進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換后發(fā)送給上位機(jī)，或者接收上位機(jī)的命令并完成與斷路器控制器的數(shù)據(jù)交換。采用基于內(nèi)部總線的一體化協(xié)議通信模塊的斷路器，可通過(guò)選裝不同的通信模塊來(lái)支持不同的通信協(xié)議，提高了模塊化和應(yīng)用的靈活性，并且較原來(lái)使用協(xié)議轉(zhuǎn)換器連接不同協(xié)議的現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)據(jù)響應(yīng)速度更快，大幅提高了通信系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，而且對(duì)于用戶(hù)來(lái)說(shuō)無(wú)需購(gòu)買(mǎi)協(xié)議轉(zhuǎn)換器，節(jié)省了成本，接線也更加簡(jiǎn)單、方便。用戶(hù)通過(guò)基于內(nèi)部總線的一體化通信模塊可以使斷路器控制器以 Modbus、Profibus、CAN或者DeviceNet協(xié)議中的任一種協(xié)議和上位機(jī)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)“四遙”功能，提高了斷路器集成度，實(shí)現(xiàn)高速、雙向、實(shí)時(shí)的通信要求，更好地適應(yīng)了市場(chǎng)需求，符合智能電網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)。

4 診斷技術(shù)新發(fā)展

隨著智能低壓電器的發(fā)展，人們對(duì)快速定位電器故障、事件查詢(xún)等要求也越來(lái)越迫切。為此，CW及CM系列斷路器發(fā)展了各種智能化診斷技術(shù)，最新的功能例如有：①分勵(lì)脫扣器、合閘電磁鐵、欠電壓脫扣器、貯能電機(jī)斷線監(jiān)測(cè)功能，智能脫扣器可在線監(jiān)測(cè)上述電器附件的線圈是否斷線，當(dāng)發(fā)生斷線故障時(shí)可通過(guò)智能脫扣器查詢(xún)具體發(fā)生故障的附件；②通過(guò)智能脫扣器可以查詢(xún)最近的故障脫扣記錄，便于進(jìn)行故障分析和處理；③通過(guò)智能脫扣器或上位機(jī)能獲得在輔助電源供電期間或復(fù)位以后的歷史記錄，提供斷路器運(yùn)行過(guò)程中的最大/最小電流、最大/最小電壓、功率因數(shù)最大/最小值、頻率最大/最小值、峰值需用功率、需用最大電流值等；④通過(guò)計(jì)數(shù)器輸出，智能脫扣器或上位機(jī)能獲得在輔助電源供電期間或復(fù)位以后的累計(jì)合分次數(shù)。

除了上述方式，現(xiàn)在智能斷路器產(chǎn)品還可通過(guò)豐富的附件實(shí)現(xiàn)智能診斷、事件查詢(xún)功能，例如：①通過(guò)便攜可靠的測(cè)試工具給斷路器輸入信號(hào)，在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)斷路器進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)斷路器動(dòng)作特性進(jìn)行測(cè)試；②通過(guò)短信通知模塊能夠以短信的形式將報(bào)警信息通知值班人員；③通過(guò)FCX3智能配電監(jiān)控器，與可通信斷路器組網(wǎng)后不僅能顯示各種電氣參數(shù)、歷史數(shù)據(jù)等功能，還能進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控、配置，并具有以太網(wǎng)和短消息通知功能；④通過(guò)FWB1溫度報(bào)警模塊，能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)低壓電器的關(guān)鍵連接處的溫度，并實(shí)現(xiàn)溫度設(shè)定及報(bào)警輸出；⑤通過(guò) CJSY-1B型多功能失壓計(jì)時(shí)器能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)計(jì)量回路工作狀態(tài)情況，并根據(jù)出現(xiàn)的故障類(lèi)型或異?，F(xiàn)象進(jìn)行判斷、記錄及進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警。

5 結(jié)論

以上簡(jiǎn)要介紹了智能型斷路器各種新技術(shù)的發(fā)展，主要體現(xiàn)了智能型斷路器相關(guān)保護(hù)功能更全面、更可靠，并大幅提高了分?jǐn)嗄芰Γ划a(chǎn)品測(cè)量更加完善，精度進(jìn)一步提高，塑殼斷路器也實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)質(zhì)量監(jiān)測(cè)；通信功能實(shí)時(shí)性提高，實(shí)現(xiàn)了各種協(xié)議一體化通信；具備快速準(zhǔn)確的智能故障診斷技術(shù)等特點(diǎn)。智能型斷路器更符合智能電網(wǎng)的要求，智能化、高性能、高可靠的設(shè)計(jì)理念滿(mǎn)足了電器智能化的發(fā)展要求，如CW3、CM5系列智能型斷路器具備以上特點(diǎn)，也較好地滿(mǎn)足了智能電網(wǎng)的要求。智能型斷路器正面臨新的發(fā)展時(shí)期，智能電網(wǎng)也進(jìn)入全面建設(shè)期，智能型斷路器有著美好的發(fā)展前景，常熟開(kāi)關(guān)制造有限公司將緊緊抓住歷史賦予我們的良好機(jī)遇，以市場(chǎng)為導(dǎo)向，以滿(mǎn)足客戶(hù)需求為前提，深入開(kāi)展智能型斷路器各種關(guān)鍵技術(shù)的研究，繼續(xù)引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展的新潮流。