Автоматические выключатели-включатели: ключ к надежности умных сетей

Удары молнии, упавшие ветки деревьев и даже фольгированные шары могут прервать ток на линиях электропередач. Поэтому энергетические компании предотвращают отключения, оснащая свои воздушные распределительные системы надежными контроллерами реклоузеров.

В любой среде интеллектуальной сети контроллеры реклоузеров играют ключевую роль в обнаружении и прерывании кратковременных повреждений. Хотя многие короткие замыкания на воздушных линиях могут разрешиться самостоятельно, реклоузеры помогают улучшить непрерывность обслуживания, автоматически восстанавливая подачу электроэнергии после кратковременного сбоя.

Контроллеры реклоузеров измеряют напряжение и ток переменного тока на линиях электропередач. При возникновении скачка или повреждения реле питания открываются, чтобы ограничить повреждение и предотвратить его распространение по всей сети — это явление известно как каскадный отказ. Когда повреждение вызвано кратковременным событием, таким как молния, ветки деревьев или шары (как упоминалось ранее), любое из этих явлений может временно вызвать перекрытие линий. Контроллер реклоузера продолжает мониторинг линии электропередачи, и если параметры переменного тока стабилизируются, он попытается закрыть или "перезакрыть" реле. После закрытия, если обнаруживаются высокое напряжение, высокий ток или другое повреждение, реле снова открывается. Реклоузеры обычно пытаются перезакрыть реле три-пять раз. Цель состоит в том, чтобы позволить сети самовосстановиться.

Почему контроллеры реклоузеров так важны?

Контроллеры реклоузеров имеют несколько ключевых особенностей:

• Измерение линии электропередачи, включая три напряжения, три тока, одну или две заземления, и, как правило, резервирование. Высокая точность необходима, особенно для измерений гармоник.

• Изоляция обязательна. Изоляция обычно реализуется как выше, так и ниже по цепи сигналов, чтобы обеспечить надежную работу системы и защиту электронных компонентов. Изоляция также требуется перед коммуникационными связями, и часто требуются различные варианты изоляции.

• Несколько источников питания с входами как постоянного, так и переменного тока. Неудивительно, что система включает аккумулятор, поскольку она должна оставаться в рабочем состоянии и продолжать измерять линию переменного тока даже во время отключения электроэнергии.

• Коммуникация также критически важна для контроллеров реклоузеров, так как эти системы должны сообщаться с более крупной сетью, чтобы сообщать о событиях. Большинство интеллектуальных сетей используют беспроводные или сети связи по линиям электропередачи. Устройства, такие как контроллеры реклоузеров, часто все еще сохраняют традиционную последовательную коммуникацию, такую как RS-485, которая преобразуется через шлюз или другое оборудование в выбранный беспроводной протокол.

Аналоговые блоки для контроллеров реклоузеров

Проектирование контроллера реклоузера требует различных критических аналоговых блоков. Блок-схема, показанная на рисунке 1, представляет только один пример дизайна контроллера реклоузера. Как видно, есть несколько системных источников питания, интерфейсов связи, контроль напряжения и супервизорные цепи. Как выбрать правильные компоненты? Высокая точность, широкий диапазон защиты входного напряжения, низкое потребление энергии и малый размер — это некоторые важные характеристики, которые следует оценить, чтобы удовлетворить требования вашего дизайна. MAX16126/MAX16127 — это пример устройств, предоставляющих эти функции. 

С интегрированным зарядным насосом эти ИС управляют двумя внешними N-канальными MOSFET, расположенными встречно, которые выключаются и изолируют источник питания нижнего уровня при разрушительных условиях входа. Они включают выход сигнализации, который активируется при возникновении неисправностей. Для защиты от обратного напряжения внешние встречно расположенные MOSFET минимизируют падение напряжения и потери мощности в нормальном режиме работы, превосходя традиционные диоды обратного включения. Другой надежный, низкопотребляющий микропроцессорный супервизор — наша серия MAX6365, которая включает функции управления резервным аккумулятором и управлением разрешением чипа. 

Супервизорная схема MAX6365, размещенная в миниатюрном корпусе SOT23 на 8 выводов, упрощает функции контроля питания, управления резервным аккумулятором и защиты записи памяти в микропроцессорных системах. Для постоянно работающих приложений, таких как контроллеры реклоузеров, линейный регулятор MAX6766 с низким потреблением покоя соответствует требованиям. MAX6766 работает при напряжении от 4 В до 72 В, обеспечивает нагрузочный ток до 100 мА и потребляет всего 31 мкА покоя.

Интеллектуальные сети приносят большую эффективность и надежность в доставке электроэнергии, а также повышают устойчивость инфраструктуры энергоснабжения. Поэтому, когда вы проектируете свой следующий контроллер реклоузера, помните о базовых технологиях внутри них — все они играют роль в поддержании подачи электроэнергии.