新型热电磁混合式脱扣器关键问题与断路器网络化选择性保护研究

In recent years, building a smart grid has become a hot spot in the world and the world's future development goals of the future grid. In 2009, china also officially launched smart grid development plan. In view of the important role of distribution apparatus in the power grid, miniature circuit breaker, MCB, intelligent is urgent need. Because of the size limit, the existing intelligent method is difficult to apply MCB. This study presents an intelligent solution for MCB and explores the selective protection of intelligent low voltage distribution systems from a system perspective. The study focuses on three aspects: 1. A thermoelectric overload detection method is proposed to explore a new way for overload protection of intelligent MCB. 2. The idea of controllable electromagnetic releases is put forward to realize three-stage protection on MCB, which can realize full selective protection and zone selective interlock, ZSI, protection. 3. The concept of automatic setting and full range ZSI protection for multi-level power distribution system based on power line carrier is proposed In order to explore a new method for selective protection of intelligent circuit breakers under network conditions. MCB is widely used, so its intellectualization is of great significance to smart grid. The scientific problems involved in this project will be of a important reference value for related research.

近年来，构建智能电网已成为世界瞩目的热点，是世界各国未来电网的共同发展方向，我国也于2009年正式启动智能电网发展计划。鉴于配电电器在电网中的重要作用，小型断路器智能化已迫在眉睫。限于体积制约，现有智能脱扣器难以适用小型断路器。本项研究提出了一种适合小型断路器智能化的解决方案，并从系统的角度对智能低压配电系统的选择性保护进行研究。研究着重三个方面：1.提出了热电式脱扣器结构，为小型智能断路器过载保护探索一条途径；2.提出了可控电磁脱扣器的设计思想，旨在小型断路器上实现三段保护，便于实现全选择性保护和区域选择性联锁保护；3.提出了基于电源线载波的多层级配电系统中保护特性智能配置和全范围ZSI保护的设计理念，对网络化条件下智能断路器选择性保护进行研究。MCB使用量大面广，其智能化对智能电网意义重大。研究中涉及到的科学问题对相关研究有重要的参考价值。

随着智能电网的发展，小型断路器智能化已迫在眉睫。由于小型断路器体积小，其智能化一直受到制约。本项目针对小型断路器智能化过程中需要解决的几个问题进行了深入研究，提出的几个方法对于小型断路器智能化和智能断路器小型化具有现实意义。. 本项目研究主要围绕着三个方面展开。电热式电流测量方法,双绕组可控电磁脱扣器和网络化配电系统保护策略。. 热电式电流测量方法研究。主要研究了测量腔的结构，通过研究发现利用小型断路器内部双金属片原有的测量腔，可以解决测量腔问题，不需要单独设计，这对于减小体积非常重要。此外推导了数学模型，建立了依据温升快速测量电流的递推算法，这是热电式电流测量方法能够进入实用的关键一步。接着又研究了初始温升不为零的电流计算方法，这对于脱扣后快速恢复供电以及重复短时过载的电流计算很有意义。最终研究了环境温度对这种测量方法的影响。研究结果表明这种方法是可行的，但是这种方法对模型参数比较敏感。. 双绕组可控电磁脱扣器研究。目前小型断路器作为上级断路器使用的情况比较常见，针对交流电流脱扣器的特点，提出了在现有脱扣器电磁系统基础上增加一个可控的绕组，实现了在附加的控制绕组短路和开路情况下，可以获得两个脱扣值，进而获得了短路短延时和短路瞬动两个保护特性。这非常有利于小型断路器的特性配合和后备保护。研究表明这种方法可行。. 网络化配电系统保护特性配合研究。目前上下级断路器的配合主要是靠各自的保护特性进行配合，相互之间没有联系。这种配合方式是不可靠的,时常会发生越级跳跳闸和拒动等问题。多层级断路器组成网络，上下级信息互通，可以解决保护特性自动配合和全范围的区域联锁保护。. 三项研究都已完成。其成果可以推广到热继电器和MCCB等电器中，成果的应用将会给小型断路器智能化带来可能性也为小型配电系统智能化提供解决方案。研究目标和预期成果基本达成。