電力斷路器：無線會(huì)取代有線嗎?

斷路器普遍應(yīng)用在電力場所，目前主流的還是傳統(tǒng)斷路器，通過485、ModBus等有線方式通信，但隨著泛在物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展跟電力系統(tǒng)整體的智能化改造，無線通信是否會(huì)取代當(dāng)前有線方案？本文與您一起探討。

斷路器簡介斷路器想必大家都不陌生，斷路器是指能夠關(guān)合、承載和開斷正常回路條件下的電流并能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)關(guān)合、承載和開斷異常回路條件下的電流的開關(guān)裝置，被普遍應(yīng)用在各類電力場所中。斷路器根據(jù)在電力系統(tǒng)中作用包括兩個(gè)：

微型斷路器：屬于終端電器，用于線路末端，對有關(guān)電路和用電設(shè)備進(jìn)行配電、保護(hù)、控制、指示信號、計(jì)量等作用;

框架斷路器（萬能式斷路器）、塑殼斷路器（空氣開關(guān)）：屬于配電電器，用于電網(wǎng)輸配電的低壓側(cè)。用于電流的流通、分?jǐn)啵茉诰€路或用電設(shè)備發(fā)生短路、過載、 欠壓等故障時(shí)切斷電路，從而起到對線路和設(shè)備的保護(hù)作用。

我國低壓電器行業(yè)經(jīng)歷四次產(chǎn)品迭代，已形成完整生產(chǎn)體系。我國低壓電器行業(yè)經(jīng)歷了 60 年左右的發(fā)展，從修配、仿制再到自主研發(fā)，已經(jīng)迭代了四代產(chǎn)品。

一代：產(chǎn)品種類單一，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)尺寸大且產(chǎn)品性能不穩(wěn)定，目前已強(qiáng)制淘汰;

二代：產(chǎn)品種類增多，產(chǎn)品體積縮小，性能得到改良，并完善了保護(hù)特性，目前少量產(chǎn)品生產(chǎn);

三代：性能再度完善，并引入現(xiàn)場總線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化和可通信，目前是行業(yè)主流應(yīng)用產(chǎn)品;

四代：智能化特征更加凸顯，并具備了小型化、高可靠、綠色環(huán)保、節(jié)能與節(jié)材等特點(diǎn)，正陸續(xù)推向市場。

近年來隨著開放式現(xiàn)場總線技術(shù)的進(jìn)步及廣泛應(yīng)用，使低壓配電與控制系統(tǒng)、終端用電系統(tǒng)在向智能化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，智能配電系統(tǒng)未來有望成為市場的主流。

主流斷路器方案簡介

當(dāng)前主流第三代斷路器總線形式包括RS-485和CAN總線兩種形式，RS-485通信接口實(shí)現(xiàn)智能節(jié)點(diǎn)與監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間的串行連接;Modbus通訊協(xié)議制定了消息域格局和內(nèi)容的公共格式，為智能節(jié)點(diǎn)與監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間提供通信規(guī)約。

以RS-485為例，整體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)為主設(shè)備采用PC機(jī)，從設(shè)備是各種斷路器，簡單框圖如下：所有設(shè)備均有線連接，設(shè)備信息在后臺PC機(jī)上顯示數(shù)據(jù)，可遠(yuǎn)端查看單獨(dú)設(shè)備、狀態(tài)查詢的信息，并且能夠遠(yuǎn)端控制斷路器的工作情況。

圖1 塑殼斷路器管理框圖

斷路器未來發(fā)展趨勢

隨著智能物聯(lián)的必然發(fā)展趨勢下，對配套電力設(shè)備技術(shù)有了更高的要求，RS-485/CAN總線等有線形式將存在布線難，運(yùn)維成本高的問題，并且隨著無線通訊形式的穩(wěn)定性提升，未來斷路器會(huì)基于傳統(tǒng)方式還采用無線（4G，藍(lán)牙）等方式傳輸，可以保證每臺設(shè)備的狀態(tài)可以實(shí)時(shí)上傳到后臺或者云端，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，在后續(xù)維護(hù)管理上更加方便，而且在某些不方便布線的場所更能夠靈活的應(yīng)用，具體如下所示。

圖2 無線斷路器配網(wǎng)架構(gòu)

ZLG斷路器通訊方案

1、有線傳輸方案

致遠(yuǎn)電子面向智能斷路器的RS-485/CAN總線隔離需求提供滿足對應(yīng)需求的解決方案，當(dāng)前智能斷路器對于隔離RS-485/CAN需求包括兩方面：成本優(yōu)化與集成度小型化。

為滿足行業(yè)用戶的高性價(jià)比最求，致遠(yuǎn)電子可為用戶提供P系列電源模塊內(nèi)部的主控電源IC ZLG1002與配套變壓器FG0505-1，進(jìn)而搭建總線隔離RS-485/CAN電路。

圖3 ZLG1002電源IC

圖4 FG0505-1變壓器套片

圖5 ZLG1002+FG0505-1應(yīng)用電路圖

毫瓦級靜態(tài)電流，極低的靜態(tài)功耗;

85%轉(zhuǎn)換效率，有效降低電源溫升;

支持短路自恢復(fù)，為用戶降低失效風(fēng)險(xiǎn);

-40℃～105℃，超寬工作溫度范圍。

為滿足行業(yè)用戶的集成度小型化最求，致遠(yuǎn)電子可為用戶提供SM系列全隔離RS-485/CAN收發(fā)芯片，產(chǎn)品體積小巧，單芯片即可實(shí)現(xiàn)隔離RS-485/CAN。

圖6 SM系列隔離RS-485/CAN收發(fā)芯片

2、無線傳輸方案

面向智能斷路器的無線化需求，致遠(yuǎn)電子可為行業(yè)用戶提供無線藍(lán)牙模塊BT11P31，模塊主從一體，模塊互聯(lián)支持主從機(jī)雙待，用戶可以通過指令進(jìn)行掃描或者直接連接從機(jī)設(shè)備，也可以通過指令打開廣播，等待主機(jī)連接，脫離手機(jī)實(shí)現(xiàn)設(shè)備與設(shè)備之間的互聯(lián)互通。

主要特點(diǎn)

藍(lán)牙版本：兼容BLE4．0/4．2/5．0

發(fā)射功率：-30dBm～2dBm可調(diào)

接收靈敏度：-93dBm@1Mbps、-90dBm@2Mbps

睡眠電流：8μA～10μA

傳輸速率：凈荷數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達(dá)11．5kB/s

數(shù)據(jù)加密：支持AES-128，ECC加密引擎

審核編輯 ：李倩