湖南冶金职业技术学院袁川来何小宁栏目编辑/罗斌0前言近年来，随着现代电力电子技术的发展，国内外已经研制生产出多种规格型号的智能断路器，如西门子的3WN6和3VF系列、国产的DW45系列、NW45系列等。这些断路器采用了多功能的智能型控制器，具有精确的保护功能和通讯功能，能与计算机联网，实现‘四遥“功能，特别适用于现代自动化配电系统。在发达国家，对智能型配电产品进行二次开发，并应用于低压供配电系统的自动化控制，已经有相当成熟的经验。而在我国，由于缺乏相关的硬件环境和外围接口技术，智能型配电产品的功能并未得到充分的利用，造成了很大程度上的资源浪费。

　　1系统设计依据和背景供电系统的可靠程度、电能的质量和设备运行效率与变压器的工作状态有着重要的关系。对于昼夜负荷增减变化很大或负荷呈周期性变化很大而适宜采用经济运行方式的变电所，应该及时调整投入运行的变压器台数，采取经济运行方式。对变压器运行方式的切换，一般是根据仪表记录的负荷参数或实际投入运行的负载设备，结合经济运行条件，由工作人员作出判断，开出操作票，再通过倒闸操作实现自动或手动切换。这种传统的控制方法有许多不足：一方面，由于变压器并列运行有严格的条件限制，而由人工判断的准确性受到许多客观因素的影响，如仪表本身的误差、读数误差、电器动作误差及工作人员专业水平等一些无法避免的原因，造成不能及时准确地投入或切除变压器，达不到经济运行的目的，甚至因判断失误而出现误操作的现象；另一方面，这种控制模式需要值班人员全程参与，阻碍了无人值守变配电站的发展，使变配电系统难以做到真正的自动化。

　　在变压器的操作过程中，断路器是主要的控制执行元件。

　　传统的控制系统中，只利用了断路器的过载、欠压、短路接地等常规保护功能，而对其智能部分如逻辑判断、选择性保护、参数整定和数据通信等功能都少有利用。理想的智能型断路器一般具有如下功能：内置的单片机芯片能够按照用户程序控制脱扣器的开闭；对短路及接地故障有选择地实现瞬时或延时保护；键盘输入参数值；数字显示整定参数、运行过程中的电气参数；记录线路故障、声光报警和微机通讯等。

　　2系统组成原理2.1系统应满足要求能监测在线变压器和待机变压器的状态及相应保护装置，并判断变压器本身是否符合投切条件，对未达到投切要求的变压器发出报警信号或者自动处理，使之符合条件。

　　/）控制系统对测量参数进行数字化处理，与！：；=中的参数比较，并根据经济运行条件进行逻辑判断，决定是否需要投切变压器。

　　变压器的投入或切除是一个暂态过程，会引起电力系统扰动，而扰动量的大小与开关动作瞬间系统电压的相位有关，控制系统应能根据电路的动态参数选择比较佳开合时间。

　　显示、打印变压器运行参数或报表，查询历史事件。每次操作结束后，系统自动记录操作过程及结果，当操作失败或异常时，应能自动报警并保护现场，然后自动退出操作。

　　2.2硬件部分硬件部分可利用断路器内部的单片机作为下位机即控制单元，外围配置数据采集模块和驱动模块。通过互感器输出信号的采集，反映断路器的各运行参数，自主判断并执行控制命令。在变电站的控制中心设置主控器作为上位机，通过接口实现计算机通讯功能，接收下位机发来的数据等信息，分析和处理各变压器的参数，键盘显示、打印和报警；向脱扣器发出通、断及自动重合闸等控制指令。数据通过交流采样，将现场CT、FT传来的交变电流、电压波形经过高精度的变换器转换成适合控制器采集的小信号，经过整形滤波、采样保持后送入A/D转换成数字信号。目前，市场上已有多种较为成熟的数据采集系统，如研华ADAM-5000/485基于；>-45的分布式数据采集控制系统，具有较完善的数据采集和数据处理功能。该系统需要采集的主要参数有：模拟量：包括主变一次侧和二次侧的三相电压、电流、有功功率、无功功率、频率、变电站内温度、循环油温度等物理，。大众用电2）开关量：包括断路器、隔离开关、开关柜手车、变压器中性点接地开关等位置信号及继电保护自动装置、设备运行工况等状态信号。

　　智能断路器外围硬件结构框图如所示。

　　信号调理数据多路切换取S高位与50H）不等则转相等则取S低位取S低位与51H）不等则转S=S，不需切换S　　主控器的CPU通过多路数据切换电路对各台变压器的参数定时循环采样，将电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数等，与预先输入RAM内的值进行比较，经过判断，如果需要投入或切除变压器且符合投切条件则向断路器发出信号。因变压器的分、合闸有严格的操作规程，系统应能监视和诊断所有运行和待机变压器的状态参数，确定是否符合开合条件。对不满足开合条件的变压器发出报警信号或自动完成投切前的准备，包括按操作程序开出操作票，系统源程序用汇编语言编写。

　　系统软件主要包括：1）系统自检程序；/）系统初始化；7）数据采集程序；4）数据分析和逻辑判断程序；9）程序负载驱动；6）数据查询和显示打印程序。

　　A/D转换器完成一次A/D转换及采样参数与预定值比较的部分源程序如下：选择A/D，并进行全12位转换启动A/D转换查询转换是否结束读取S高8位存入50H令低4位有效读取S低4位存入51H 3结束语本系统充分利用智能型断路器的智能化特点，通过配置合理的外围接口电路和软件设计，对变压器运行状态的自动切换实现了智能控制，提高了供配电系统的自动化水平和系统运行的可靠性，对保证电能质量、提高设备的运行效率有很大的意义，适合无人值守变电站的控制要求。