智能化斷路器的開發 _知識百科

供電網絡中的電氣開關（包括斷路器、轉換開關和接觸器），通常情況下用于閉合或斷開供應電能的電路，以達到停電、供電和轉換電路的目的。
當電網出現不正常情況時，例如過載、過壓和欠壓、短路等，能自動地把負載從電網上斷開。因為這些不正常情況將危及操作人員的安全和設備的正常運行，甚至引起人身死亡事故或造成火災。
配電用斷路器主要在低壓配電系統中做過載、短路、過壓和欠壓保護之用，也可用作為電路的不頻繁操作。配電用斷路器有選擇型和非選擇型兩類。非選擇型保護特性較為簡單，多用于支路保護。主斷路器則要求采用選擇型，以滿足電路內各種保護電器的選擇性斷開，把事故區域限制到最小范圍。
傳統的斷路器保護功能是利用了某些物理效應，通過機械系統的動作來實現的。因而體積較大，效果也不夠理想。為了防止用電設備發生故障時影響整個供電線路，以及在供電網絡出現異常時損壞用電設備，在傳統斷路器的基礎上逐步開發出更可靠的和具有更多保護功能的斷路器。
例如，具有短路保護、過流和過熱保護、漏電保護、缺相保護等功能的斷路器。
隨著微電子技術的發展，集成電路的出現大大縮小了普通電子電路的體積，因此出現了以專用集成電路為基礎的多功能斷路器。這種斷路器已經比原有的機械式斷路器進了一大步，但仍然不能稱之為智能化。
微型計算機技術的發展為電氣開關的智能化提供了條件。智能化的電氣開關，不僅能夠提供普通斷路器的各種保護功能，還能夠實時顯示電路中的各種參數（電流、電壓、功率、功率因數等）。
各種保護功能的動作參數也可以顯示、設定和修改。保護電路動作時的故障參數，可以存儲在非易失存儲器中以便查詢。這些功能只有在采用微處理機以后才能實現。
目前，國外已經開發出了系列化智能斷路器。
這些智能化斷路器的性能大大優于傳統的斷路器產品。我國在這方面的產品開發還剛剛起步。本文對智能化電氣開關的有關技術進行了探討，并給出一種用于低壓電網的智能化斷路器的設計開發實例。
2智能化電氣開關的關鍵技術2.1單片機及其應用技術單片機以其緊湊的結構、豐富的功能而受到廣泛的應用，并成為智能化儀器儀表的核心部件。目前，在研制高性能、高精度、多功能的測量控制儀表時，幾乎無一例外地都考慮采用微處理器和單片機。在測量控制儀表中采用單片機技術使之成為智能儀表后，能夠解決許多傳統儀表不能或不易解決的難題，同時還能夠簡化控制儀表電路，提高系統的可靠性，降低整機的成本以及加快新產品的開發速度。隨著集成電路制造技術的不斷提高，單片機的體積越來越小，而功能越來越豐富。新一代的單片機產品，已經將程序ROM、定時/計數器、串行通訊接口、A/D轉換器、PWM轉換輸出、波形發生器、WATCHDOG監視器、I2C總線接口、更多的I/O端口和內部RAM寄存器集成在一起，從而能夠適應更加廣泛的用途。另一方面，功能簡單的單片機則向低功耗和小型化方向發展。采用串行總線的單片機，其外部引腳只有8個。表1所列是一些典型單片機產品的性能參數。
2.2專用集成電路智能化電氣開關經常涉及到一些特殊的和復雜的功能。這些功能如果完全由計算機來完成，無疑會加重CPU的負擔，其效果也未必理想。事實上在智能化電氣開關出現以前，已經開發出了許多行之有效的專用集成電路，例如漏電保護專用集成電路。采用專用集成電路，不僅能夠減輕CPU的工作負荷，還能夠在萬一CPU發生故障時保證可靠的動作，在一定程度上也能夠提高系統的響應速度。