Herstelbare schakelaarcontrollers: Sleutel tot betrouwbaarheid van slimme netwerken

Bliksemslagen, gevallen boomtakken en zelfs Mylar ballonnen zijn genoeg om de stroom op elektriciteitsleidingen te onderbreken. Daarom voorkomen energiebedrijven storingen door hun bovengrondse distributiesystemen uit te rusten met betrouwbare reclosercontrollers.

In elke slimme netwerkomgeving spelen reclosercontrollers een cruciale rol bij het detecteren en onderbreken van tijdelijke storingen. Hoewel veel korte sluitingen op bovengrondse leidingen zichzelf kunnen herstellen, helpen reclosers de dienstcontinuïteit te verbeteren door de stroom automatisch na een tijdelijke storing te herstellen.

Reclosercontrollers meten de spanning en stroom van wisselspanning op elektriciteitsleidingen. Wanneer er een piek of storing optreedt, openen de stroomrelais om de storing te beheersen en te voorkomen dat deze zich over het hele netwerk verspreidt - een fenomeen bekend als cascading failure. Wanneer de storing wordt veroorzaakt door een tijdelijk evenement - zoals bliksem, boomtakken of ballonnen (zoals eerder vermeld) - kunnen deze tijdelijk leidingen laten kruisen. De reclosercontroller blijft de elektriciteitslijn monitoren en zal, indien de wisselspanningsprestaties stabiliseren, proberen het relais te sluiten of "reclosen". Na het sluiten, als hoge spanning, hoge stroom of een andere storing wordt gedetecteerd, zal het relais opnieuw openen. Reclosers proberen meestal drie tot vijf keer het relais te reclosen. Het idee is om het netwerk in staat te stellen zichzelf te genezen.

Waarom zijn reclosercontrollers zo belangrijk?

Reclosercontrollers hebben verschillende sleutelfuncties:

• Het meten van de elektriciteitslijn, inclusief drie spanningen, drie stromen, één of twee aardingen, en meestal redundantie. Hoog nauwkeurigheid is essentieel, vooral voor harmonische metingen.

• Isolatie is verplicht. Isolatie wordt meestal zowel stroomopwaarts als stroomafwaarts in de signaalverwerkingsketen geïmplementeerd om een betrouwbare systeemoperatie te garanderen en elektronische componenten te beschermen. Isolatie is ook vereist voor communicatieverbindingen, en vaak zijn verschillende isolatieopties nodig.

• Meerdere voedingsspanningen met zowel wissel- als gelijkspanningsingangen. Niet verrassend, bevat het systeem een accu omdat het tijdens een stroomonderbreking operationeel moet blijven en de wisselspanningslijn moet blijven meten.

• Communicatie is ook cruciaal voor reclosercontrollers, omdat deze systemen moeten communiceren met het grotere netwerk om gebeurtenissen te melden. De meeste slimme netwerken gebruiken draadloze of elektriciteitslijncommunicatienetwerken. Eenheden zoals reclosercontrollers behouden vaak traditionele seriële communicatie, zoals RS-485, die via een gateway of andere hardware wordt omgezet naar het gekozen draadloze protocol.

Analoge bouwstenen voor reclosercontrollers

Het ontwerpen van een reclosercontroller vereist diverse cruciale analoge bouwstenen. Het blokschema in figuur 1 geeft slechts één voorbeeld van een reclosercontrollerontwerp. Zoals u kunt zien, zijn er meerdere systeemvoedingen, communicatieinterfaces, spanningbewaking en supervisiecircuit. Hoe selecteer je de juiste componenten? Hoog nauwkeurigheid, breed ingangsspanningsbeschermingsbereik, lage stroomverbruik en kleine afmetingen zijn enkele belangrijke kenmerken om te evalueren om aan uw ontwerpeisen te voldoen. De MAX16126/MAX16127 load-dump/reverse-voltage beschermingsschakelingen zijn voorbeelden van apparaten die deze eigenschappen bieden. 

Met een geïntegreerde laadpomp regelen deze IC's twee externe back-to-back N-kanaal MOSFETs, die de stroomafwaartse voeding uitschakelen en isoleren onder destructieve ingangscondities. Ze bevatten een flag-uitgang die tijdens storingen signaleert. Voor reverse-voltage bescherming minimaliseren de externe back-to-back MOSFETs de spanningdaling en vermogensverlies tijdens normale bedrijfsomstandigheden, waarmee ze traditionele reverse-battery dioden overtreffen. Een ander betrouwbaar, laagverbruik microprocessor supervisor is onze MAX6365 familie, die backup batterij en chip-enable gating functionaliteit heeft. 

De MAX6365 supervisory circuit, gehuisvest in een minieme 8-pin SOT23 behuizing, vereenvoudigt voedingsbewaking, batterijback-up controle en geheugen write-protection functies in microprocessorsystemen. Voor altijd-aan toepassingen zoals reclosercontrollers, voldoet de laag quiescent-stroom MAX6766 lineaire regulator aan de eis. De MAX6766 werkt van 4V tot 72V, levert tot 100mA belastingstroom en verbruikt slechts 31µA quiescent stroom.

Slimme netwerken brengen grotere efficiëntie en betrouwbaarheid in de energielevering, terwijl ze ook de veerkracht van de energieinfrastructuur versterken. Daarom, wanneer u uw volgende reclosercontroller ontwerpt, houd dan rekening met de onderliggende technologieën binnenin - ze spelen allemaal een rol in het licht brandend houden.