Automatiskt Lukker: Nøkkelen til Smart Grids Reliabilitet

Lynnedslag, falt tregren og selv Mylar-ballonger kan være nok til å forstyrre strømflyten i kraftledninger. Derfor forebygger kraftselskaper utrykk ved å utruste sine overhengende distribusjonssystemer med pålitelige rekloserkontrollere.

I ethvert smart grid-miljø spiller rekloserkontrollere en viktig rolle i å oppdage og avbryte midlertidige feil. Selv om mange kortslutninger i overhengende ledninger kan løse seg selv, hjelper reklosere med å forbedre tjenestens kontinuitet ved automatisk gjenoppretting av strømmen etter en midlertidig feil.

Rekloserkontrollere måler spenningen og strømmen i AC-overføring på kraftledninger. Når det skjer en støt eller en feil, åpner strømreléer for å begrense feilen og forhindre at den sprer seg over hele nettet – et fenomen kjent som kaskadefeil. Når feilen er forårsaket av en midlertidig hendelse – som lynnedslag, tregrene eller ballonger (som nevnt tidligere) – kan noen av disse midlertidig føre til at ledningene krysser hverandre. Rekloserkontrolleren fortsetter å overvåke kraftledningen, og hvis AC-ytelsen stabiliserer seg, vil den prøve å lukke eller "reklose" reléen. Etter at den er lukket, hvis høy spenning, høy strøm eller en annen feilsituasjon oppdages, vil reléen åpnes igjen. Reklosere prøver vanligvis å reklose reléen tre til fem ganger. Tanken er å gjøre det mulig for nettet å selvhelbrede.

Hvorfor er rekloserkontrollere så viktige?

Rekloserkontrollere har flere nøkkelfunksjoner:

• Måling av kraftledningen, inkludert tre spenninger, tre strømmer, én eller to jordforbindelser, og vanligvis redundans. Høy nøyaktighet er essensiell, spesielt for harmoniske målinger.

• Isolasjon er obligatorisk. Isolasjon implementeres typisk både oppestrøms og nedstrøms i signalstrengen for å sikre pålitelig systemoperasjon og beskytte elektroniske komponenter. Isolasjon kreves også før kommunikasjonslenker, og ulike isolasjonsalternativer er ofte nødvendige.

• Flere strømforsyninger med både AC- og DC-innganger. Ikke overraskende inkluderer systemet en batteri, da det må forbli operativt og fortsette å måle AC-ledningen selv under strømtap.

• Kommunikasjon er også kritisk for rekloserkontrollere, da disse systemene må kommunisere med det større nettet for å rapportere hendelser. De fleste smart grids bruker trådløse eller kraftledningskommunikasjonsnettverk. Enheter som rekloserkontrollere beholder ofte tradisjonell seriell kommunikasjon, som RS-485, som konverteres via en gateway eller annen hardvare til valgt trådløs protokoll.

Analog byggeblokker for rekloserkontrollere

Design av en rekloserkontroller krever ulike kritiske analoge byggeblokker. Blokkdiagrammet vist i figur 1 gir bare ett eksempel på et rekloserkontrollerdesign. Som du kan se, er det flere systemstrømforsyninger, kommunikasjonsgrensesnitt, spenningsovervåking og overvåkningskretser. Hvordan velger du de riktige komponentene? Høy nøyaktighet, bred inngangsspenningsbeskyttelsesområde, lav strømforbruk og liten størrelse er noen viktige egenskaper å evaluere for å møte dine designkrav. MAX16126/MAX16127 last-dump/reverse-spenningsbeskyttelseskretser er et eksempel på enheter som gir disse funksjonene. 

Med en integrert ladepumpe kontrollerer disse IC-ene to eksterne back-to-back N-kanal MOSFET-er, som slår av og isolerer nedstrøms strømforsyningen under destruktive inngangsbetingelser. De inkluderer en flaggutdata som signaliserer under feiltilstander. For reversspenningsbeskyttelse, minimerer de eksterne back-to-back MOSFET-ene spenningsfall og effektforlust under normal drift, noe som overgår tradisjonelle revers-batteridioder. En annen pålitelig, lav-strøm mikroprosessorkontroller er vår MAX6365-familie, som inneholder bakgrunnsbatteri- og chip-enable-gating-funksjonalitet. 

MAX6365 overvåkningskrets, plassert i en miniatur 8-pin SOT23-pakke, forenkler strømovervåking, batteribakgrunnskontroll og minneverdit beskyttelse i mikroprosessorsystemer. For alltid-aktiv applikasjoner som rekloserkontrollere, oppfyller den lav quiescent-strøm MAX6766 lineær regulator kravene. MAX6766 opererer fra 4V til 72V, leverer opp til 100mA laststrøm, og forbruker bare 31µA quiescent-strøm.

Smart grids bringer større effektivitet og pålitelighet til strømlevering, samtidig som de øker motstandsdyktigheten til strøminfrastrukturen. Derfor, når du designer din neste rekloserkontroller, husk på de underliggende teknologiene inni – de spiller alle en rolle i å holde lyset på.