电力断路器通讯形式的未来，无线会取代有线吗?

• 微型断路器：属于终端电器，用于线路末端，对有关电路和用电设备进行配电、保护、控制、指示信号、计量等作用；
  
• 框架断路器（万能式断路器）、塑壳断路器（空气开关）：属于配电电器，用于电网输配电的低压侧。用于电流的流通、分断，能在线路或用电设备发生短路、过载、 欠压等故障时切断电路，从而起到对线路和设备的保护作用。

图1  断路器

• 一代：产品种类单一，产品结构尺寸大且产品性能不稳定，目前已强制淘汰；
  
• 二代：产品种类增多，产品体积缩小，性能得到改良，并完善了保护特性，目前少量产品生产；
  
• 三代：性能再度完善，并引入现场总线技术，实现网络化和可通信，目前是行业主流应用产品；
  
• 四代：智能化特征更加凸显，并具备了小型化、高可靠、绿色环保、节能与节材等特点，正陆续推向市场。
  

近年来随着开放式现场总线技术的进步及广泛应用，使低压配电与控制系统、终端用电系统在向智能化、网络化发展，智能配电系统未来有望成为市场的主流。
主流断路器方案简介
当前主流第三代断路器总线形式包括RS-485和CAN总线两种形式，RS-485通信接口实现智能节点与监控计算机之间的串行连接；Modbus通讯协议制定了消息域格局和内容的公共格式，为智能节点与监控计算机之间提供通信规约。
以RS-485为例，整体网络架构为主设备采用PC机，从设备是各种断路器，简单框图如下：所有设备均有线连接，设备信息在后台PC机上显示数据，可远端查看单独设备、状态查询的信息，并且能够远端控制断路器的工作情况。

图2  塑壳断路器管理框图

断路器未来发展趋势

随着智能物联的必然发展趋势下，对配套电力设备技术有了更高的要求，RS-485/CAN总线等有线形式将存在布线难，运维成本高的问题，并且随着无线通讯形式的稳定性提升，未来断路器会基于传统方式还采用无线（4G，蓝牙）等方式传输，可以保证每台设备的状态可以实时上传到后台或者云端，可以实时监控设备的运行状态，在后续维护管理上更加方便，而且在某些不方便布线的场所更能够灵活的应用，具体如下所示。

图3  无线断路器配网架构

ZLG断路器通讯方案

1、有线传输方案
致远电子面向智能断路器的RS-485/CAN总线隔离需求提供满足对应需求的解决方案，当前智能断路器对于隔离RS-485/CAN需求包括两方面：成本优化与集成度小型化。
为满足行业用户的高性价比最求，致远电子可为用户提供P系列电源模块内部的主控电源IC ZLG1002与配套变压器FG0505-1，进而搭建总线隔离RS-485/CAN电路。

图4  ZLG1002电源IC

图5  FG0505-1变压器套片

图6  ZLG1002 FG0505-1应用电路图

• 毫瓦级静态电流，极低的静态功耗；
  
• 85%转换效率，有效降低电源温升；
  
• 支持短路自恢复，为用户降低失效风险；
  
• -40℃~105℃，超宽工作温度范围。
  

为满足行业用户的集成度小型化最求，致远电子可为用户提供SM系列全隔离RS-485/CAN收发芯片，产品体积小巧，单芯片即可实现隔离RS-485/CAN。

图7 SM系列隔离RS-485/CAN收发芯片

2、无线传输方案
面向智能断路器的无线化需求，致远电子可为行业用户提供无线蓝牙模块BT11P31，模块主从一体，模块互联支持主从机双待，用户可以通过指令进行扫描或者直接连接从机设备，也可以通过指令打开广播，等待主机连接，脱离手机实现设备与设备之间的互联互通。

主要特点

• 蓝牙版本：兼容BLE4.0/4.2/5.0
  
• 发射功率：-30dBm~2dBm可调
  
• 接收灵敏度：-93dBm@1Mbps、-90dBm@2Mbps
  
• 睡眠电流：8μA~10μA
  
• 传输速率：净荷数据传输速率最高可达11.5kB/s
  
• 数据加密：支持AES-128，ECC加密引擎