Automaty ponownego zamykania: Klucz do niezawodności inteligentnej sieci elektrycznej

Pioruny uderzenia piorunów gałęzie drzew czy nawet baloniki Mylar są wystarczające, aby przerwać przepływ prądu w linii energetycznej. Dlatego przedsiębiorstwa energetyczne zapobiegają awariom, wyposażając swoje nadziemne systemy dystrybucji w niezawodne kontrolery recloserów.

W każdym środowisku inteligentnej sieci elektrycznej, kontrolery recloserów odgrywają kluczową rolę w wykrywaniu i przerywaniu przejściowych uszkodzeń. Choć wiele krótkich zwarć na liniach nadziemnych może się samoczynnie rozwiązać, recloserzy pomagają poprawić ciągłość dostaw, automatycznie przywracając zasilanie po chwilowym uszkodzeniu.

Kontrolery recloserów czują napięcie i prąd przesyłania prądu przemiennego w liniach energetycznych. Gdy wystąpi przypływ lub uszkodzenie, relacje mocy otwierają się, aby powstrzymać uszkodzenie i zapobiec jego rozprzestrzenianiu się na całej sieci — zjawisku znanemu jako kaskadowa awaria. Gdy uszkodzenie jest spowodowane przejściowym zdarzeniem, takim jak piorun, gałąź drzewa lub balon (jak wspomniano wcześniej), każde z nich może tymczasowo spowodować krzyżowanie się linii. Kontroler reclosera kontynuuje monitorowanie linii energetycznej i, jeśli wydajność prądu przemiennego stabilizuje się, będzie próbował zamknąć lub „reclose” relację. Po zamknięciu, jeśli zostanie wykryte wysokie napięcie, wysoki prąd lub inne warunki uszkodzenia, relacja ponownie się otworzy. Recloserzy zwykle próbują zamknąć relację trzy do pięciu razy. Idea polega na umożliwieniu sieci samoleczenia.

Dlaczego kontrolery recloserów są tak ważne?

Kontrolery recloserów mają kilka kluczowych cech:

• Czucie linii energetycznej, w tym trzy napięcia, trzy prądy, jedno lub dwa uziemienia, i zwykle redundancja. Wysoka dokładność jest niezbędna, szczególnie dla pomiarów harmonicznych.

• Izolacja jest obowiązkowa. Izolacja jest zwykle implementowana zarówno w górnej, jak i dolnej części łańcucha sygnałowego, aby zapewnić niezawodne działanie systemu i ochronę komponentów elektronicznych. Izolacja jest również wymagana przed linkami komunikacyjnymi, a często potrzebne są różne opcje izolacji.

• Wiele zasilaczy z wejściami AC i DC. Nie dziwi, że system zawiera baterię, ponieważ musi pozostawać w działaniu i kontynuować czucie linii AC nawet podczas awarii zasilania.

• Komunikacja jest również kluczowa dla kontrolerów recloserów, ponieważ te systemy muszą komunikować się z większą siecią, aby zgłaszać zdarzenia. Większość inteligentnych sieci używa sieci komunikacji bezprzewodowej lub przez linię zasilającą. Jednostki takie jak kontrolery recloserów często zachowują tradycyjną komunikację szeregową, taką jak RS-485, która jest konwertowana za pomocą bramy lub innego sprzętu na wybrany protokół bezprzewodowy.

Analogowe bloki budulcowe dla kontrolerów recloserów

Projektowanie kontrolera reclosera wymaga różnych kluczowych analogowych bloków budulcowych. Schemat blokowy pokazany na Rysunku 1 przedstawia tylko jeden przykład projektu kontrolera reclosera. Jak można zauważyć, istnieje wiele zasilaczy systemowych, interfejsów komunikacyjnych, monitorowania napięcia i obwodów nadzorczych. Jak wybrać odpowiednie komponenty? Wysoka dokładność, szeroki zakres ochrony napięcia wejściowego, niska zużycie mocy i mały rozmiar to niektóre z ważnych cech do oceny, aby spełnić wymagania projektowe. Obwody ochrony przeciwko przeciążeniom i odwróconemu napięciu MAX16126/MAX16127 to przykład urządzeń, które oferują te cechy. 

Zintegrowany pompą ładunku, te UK sterują dwoma zewnętrznymi N-channel MOSFETami ustawionymi tyłem do siebie, które wyłączone i izolują zasilacz po stronie wyjściowej w przypadku destrukcyjnych warunków wejściowych. Obejmują one wyjście flagi, które sygnalizuje podczas warunków awaryjnych. Dla ochrony przed odwróconym napięciem, zewnętrzne N-channel MOSFETy minimalizują spadek napięcia i straty mocy podczas normalnej pracy, wyprzedzając tradycyjne diody z odwróconym baterią. Inny niezawodny, niskomocy nadzorca mikroprocesora to nasza rodzina MAX6365, która oferuje funkcje zasilania baterią zapasową i sterowania chip-enable. 

Nadzorca obwodów MAX6365, umieszczony w miniaturze 8-pin SOT23, upraszcza funkcje nadzoru zasilania, sterowania zasilaniem baterią zapasową i ochrony pamięci w systemach mikroprocesorowych. Dla aplikacji stale włączonych, takich jak kontrolery recloserów, niskoprądny regulator liniowy MAX6766 spełnia wymagania. MAX6766 działa od 4V do 72V, dostarczając do 100mA prądu obciążenia, a zużywa tylko 31µA prądu własnego.

Inteligentne sieci przynoszą większą efektywność i niezawodność w dostawie energii, jednocześnie wzmacniając odporność infrastruktury energetycznej. Dlatego, gdy projektujesz kolejny kontroler reclosera, pamiętaj o podstawowych technologiach w środku — wszystkie one odgrywają rolę w utrzymaniu światła.