Automatiske Genåbner Kontroller: Nøgle til Smart Grids Reliabilitet

Lynnedslag lightning nedfaldne trægren og endda Mylar-balloner er nok til at afbryde strømstrømmen i elektriske ledninger. Derfor forebygger energiselskaber afbrydelser ved at udruste deres overgrunds fordelingsystemer med pålidelige genlukningskontroller.

I ethvert smart grid-miljø spiller genlukningskontroller en afgørende rolle i detektion og afbrydelse af kortvarige fejl. Selvom mange kortslutninger på overgrundsledninger kan løse sig selv, hjælper genlukninger med at forbedre servicekontinuiteten ved automatisk at genskabe strøm efter et kortvarigt fejltilfælde.

Genlukningskontroller registrerer spændingen og strømmen i AC-transmission på strømledninger. Når der opstår en spændingsstigning eller en fejl, åbner strømrelæ for at indeslutte fejlen og forhindre, at den spredes over hele nettet - et fænomen kendt som kaskadende fejl. Når fejlen skyldes et kortvarigt begivenhed - såsom lynnedslag, trægren eller balloner (som nævnt tidligere) - kan enhver af disse midlertidigt forårsage, at ledninger krydser hinanden. Genlukningskontrolleren fortsætter med at overvåge strømledningen, og hvis AC-ydeevnen stabiliserer sig, vil den forsøge at lukke eller "genlukke" relæet. Efter lukning, hvis høj spænding, høj strøm eller en anden fejltilstand registreres, vil relæet åbne igen. Genlukninger forsøger typisk at genlukke relæet tre til fem gange. Ideen er at give nettet mulighed for at selvhèle.

Hvorfor er genlukningskontroller så vigtige?

Genlukningskontroller har flere nøglegenskaber:

• Registrering af strømledningen, herunder tre spændinger, tre strømme, en eller to jordforbindelser, og normalt redundancy. Høj præcision er afgørende, især for harmonimålinger.

• Isolation er obligatorisk. Isolation implementeres normalt både upstream og downstream i signalstrømmen for at sikre pålidelig systemoperation og beskytte elektroniske komponenter. Isolation kræves også før kommunikationsforbindelser, og forskellige isolationsoptioner er ofte nødvendige.

• Flere strømforsyninger med både AC- og DC-input. Uoverraskende inkluderer systemet en batteri, da det skal forblive i drift og fortsætte med at registrere AC-ledningen, selv under en strømafbrydelse.

• Kommunikation er også afgørende for genlukningskontroller, da disse systemer skal kommunikere med det større net for at rapportere hændelser. De fleste smart grids bruger trådløse eller strømledningskommunikationsnetværk. Enheder som genlukningskontroller bevarer ofte traditionelle serielle kommunikationer, såsom RS-485, som konverteres via en gateway eller anden hardware til deres valgte trådløse protokol.

Analog byggesten for genlukningskontroller

Design af en genlukningskontroller kræver forskellige kritiske analog byggesten. Blokdiagrammet vist i figur 1 giver kun ét eksempel på et design af en genlukningskontroller. Som man kan se, findes der flere systemstrømforsyninger, kommunikationsgrænseflader, spændingsovervågning og overvågningskredsløb. Hvordan vælger du de rigtige komponenter? Høj præcision, bred inputspændingsbeskyttelsesområde, lav strømforbrug og lille størrelse er nogle vigtige egenskaber, der skal evalueres for at møde dine designkrav. MAX16126/MAX16127 belastningsdump/reverse-spændingsbeskyttelseskredsløb er et eksempel på enheder, der leverer disse funktioner. 

Med en integreret charge pump kontrollerer disse IC'er to eksterne back-to-back N-kanal MOSFET'er, der slukker og isolerer den downstream strømforsyning under destruktive inputforhold. De inkluderer en flag output, der signalerer under fejltilstande. For reverse-spændingsbeskyttelse minimerer de eksterne back-to-back MOSFET'er spændingsfald og strømtab under normale driftsforhold, hvilket overstiger traditionelle omvendte batteridioder. En anden pålidelig, lavstrøm mikroprocessor overvåger er vores MAX6365 familie, der har backup-batteri og chip-enable gating funktionalitet. 

MAX6365 overvågningskredsløb, der er husholdt i en miniature 8-pin SOT23 pakke, forenkler strømovervågning, batteri-backup kontrol og hukommelsesskrivbeskyttelsesfunktioner i mikroprocessorsystemer. For always-on applikationer som genlukningskontroller, opfylder den lav quiescent-strøm MAX6766 lineær regulator kravene. MAX6766 fungerer fra 4V til 72V, leverer op til 100mA laststrøm, og forbruger kun 31µA quiescent-strøm.

Smart grids bringer større effektivitet og pålidelighed til strømforsyning, samtidig med at de øger robustheden af strøminfrastrukturen. Derfor, når du designer din næste genlukningskontroller, husk på de underliggende teknologier indeni - de spiller alle en rolle i at holde lyset tændt.