Återställningskontroller: Nyckel till smarta nätverks pålitlighet

Blixtar, fallna trädgrenar och till och med Mylarballonger räcker för att avbryta strömflödet i elkraftledningar. Därför förebygger elbolag utslag genom att utrusta sina övergående distributionsystem med pålitliga återställningskontroller.

I alla smarta nät miljöer spelar återställningskontroller en viktig roll i att upptäcka och avbryta tillfälliga fel. Även om många kortslutningar i övergående ledningar kan lösa sig själva, bidrar återställare till att förbättra servicekontinuiteten genom att automatiskt återställa strömmen efter ett tillfälligt fel.

Återställningskontroller mäter spänningen och strömmen i växelströmsöverföring på elkraftledningar. När det uppstår en överskott eller fel, öppnas strömbrytare för att innesluta felet och förhindra att det sprider sig över hela nätet - ett fenomen som kallas kaskadefel. När felet orsakas av ett tillfälligt händelse, som blixt, trädgrenar eller ballonger (som nämnts tidigare), kan dessa tillfälligt orsaka att ledningar korsar. Återställningskontrollern fortsätter att övervaka elkraftledningen och, om växelströmsprestandan stabiliserar sig, kommer den att försöka stänga eller "återställa" strömbrytaren. Efter stängning, om hög spänning, hög ström eller ett annat felförhållande upptäcks, kommer strömbrytaren att öppnas igen. Återställare försöker vanligtvis återställa strömbrytaren tre till fem gånger. Tanken är att möjliggöra för nätet att självläka.

Varför är återställningskontroller så viktiga?

Återställningskontroller har flera viktiga egenskaper:

• Mätning av elkraftledningen, inklusive tre spänningar, tre strömmar, en eller två jordningar, och vanligtvis redundans. Högt exakt mätning är avgörande, särskilt för harmoniska mätningar.

• Isolering är obligatorisk. Isolering implementeras normalt både upptreams och nedströms i signalvägen för att säkerställa tillförlitlig systemdrift och skydda elektroniska komponenter. Isolering krävs också innan kommunikationslänkar, och olika isoleringsalternativ behövs ofta.

• Flera strömförsörjningar med både växel- och likströmsinmatningar. Inte oväntat inkluderar systemet en batteri eftersom det måste förbli driftsbart och fortsätta mäta växelströmslinjen även under en strömavbrott.

• Kommunikation är också kritisk för återställningskontroller, eftersom dessa system måste kommunicera med det större nätet för att rapportera händelser. De flesta smarta nät använder trådlös eller strömförbundskommunikation. Enheter som återställningskontroller behåller ofta traditionell seriell kommunikation, som RS-485, vilket konverteras via en gateway eller andra hårdvara till deras valda trådlösa protokoll.

Analog byggblock för återställningskontroller

Att designa en återställningskontroller kräver olika kritiska analoga byggblock. Blockdiagrammet i figur 1 ger endast ett exempel på en design av återställningskontroller. Som du ser finns det flera systemströmförsörjningar, kommunikationsgränssnitt, spänningsövervakning och tillsynscirklar. Hur väljer du rätt komponenter? Hög noggrannhet, brett skydd mot inmatningsspänning, låg energiförbrukning och liten storlek är några viktiga egenskaper att utvärdera för att uppfylla dina designkrav. MAX16126/MAX16127 lastdump/reverse-spänningskyddscirklar är ett exempel på enheter som erbjuder dessa funktioner. 

Med en integrerad laddningspump kontrollerar dessa IC:er två externa back-to-back N-kanal MOSFET:er, vilka stänger av och isolerar den nedströms strömförsörjningen under destruktiva inmatningsförhållanden. De inkluderar en flagga utgång som signalerar under felförhållanden. För reverse-spänningskydd minimerar de externa back-to-back MOSFET:erna spänningsfall och energiförlust under normal drift, vilket överträffar traditionella omvända batteridioder. En annan pålitlig, lågenergi mikroprocessor tillsyn är vår MAX6365-familj, som har backup-batteri och chip-enable gating-funktionalitet. 

MAX6365-tillsynscirkeln, inpackad i en miniatur 8-pin SOT23-hölje, förenklar strömförsörjningstillsyn, batterireservkontroll och minnes-skrivskyddsfunktioner i mikroprocessorsystem. För alltid-aktiv applikationer som återställningskontroller uppfyller den låga stillaståendeströms MAX6766-linjära regulatorn kravet. MAX6766 fungerar från 4V till 72V, levererar upp till 100mA belastningsström och förbrukar bara 31µA stillaståendeström.

Smarta nät ger större effektivitet och tillförlitlighet i strömförsörjning, samtidigt som de förbättrar energiinfrastrukturens motståndskraft. Därför, när du designer din nästa återställningskontroller, tänk på de underliggande teknologierna inuti - de alla spelar en roll i att hålla ljuset på.