引言
供电可靠性是衡量配电系统运行水平的重要指标，可靠的供电对于居民生活和工商业发展都具有重要意义。随着我国对配电系统建设的重视，我国的配电自动化水平得到很大程度的提高，配电网的经济性和可靠性进一步提升，但仍有分电气设备的自动化水平需要增强。结合我国目前配电网发展的现状，在己有电力设备基础上，增加配电网保护、监测和控制设施，提高电气设备的自动化水平和配电系统的自动化程度，是提高我国配电系统可靠性的有效方式。
建设智能化、数字化电网是未来我国电网的发展目标。越来越多的智能变电站已建成，智能变电站配置了各种用于远程监控的在线监测装置，与此同时，传统变电站中正更多地运用智能化运维技术，从而逐渐向智能化电网迈进。
目前我国农村地区电网大量使用了带自动重合闸的漏电断路器,采用自动机械化原理,在原低压断路器基础上增加合闸机构、电子控制线路使之具备重合闸功能，对于供电的连续性有积极的意义。随着智能电网建设的需要，作为终端电器的断路器迫切需要增加交流参数测量功能，便于系统进行用电大数据分析；物联网的发展迫切需要断路器具备通讯功能，但市场上现有的各种断路器仍无法满足现今我国电网建设的需求。
1.低压断路器
断路器是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流并能在规定的时间内关合、承载和开断异常回路条件下的电流的开关装置。断路器按其使用范围分为高压断路器与低压断路器，高低压界线划分比较模糊，一般将3kV以上的称为高压电器。
断路器可用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护，当它们发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路，其功能相当于熔断器式开关与过欠热继电器等的组合。而且在分断故障电流后一般不需要变更零部件。
低压断路器又被称为自动开关，具有在欠压、过载、短路等非正常电路条件下通断电流的能力。低压断路器上通常安装有欠压脱扣器，失压脱扣器可以在检测到配电系统电压突然大幅度下降时断开，失压脱扣器的存在使得低压断路器具有一定的保护配电网的功能。我国的配电系统中使用的低压断路器虽然安装有欠压脱扣器，但在故障清除、电压恢复后，断路器不能自动闭合。这就要求供电公司的工作人员在每次断路器跳闸后都需要到现场进行合闸操作，延长了停电时间，降低了配电系统的可靠性。
2.国内外研究现状
断路器电动机驱动技术是将伺服电动机直接与高压断路器传动轴连接，直接驱动断路器动触头分合闸操作。配有电动操动机构的高压断路器产品，ABB公司已有成套产品（LTB-D系列72.5-17kV单相操动或者三相机械联动断路器）投放市场。ABB公司从2000年起应用于单相操作和三相操作鼓形绝缘子式断路器、罐式断路器、PASS紧凑型开关设备、GIS及发电机断路器。截至2005年，已有100多台配电动机操动机构的高压断路器在瑞典、丹麦、意大利、澳大利、新西兰和阿根廷等17个国家投入使用。2007年，泰国购买了一台ABB生产的配电动机操动机构的高压断路器，这是亚洲应用的第一台电动机驱动高压断路器。
长期以来，我国的电力工业取得了飞速的发展，但电力建设主要集中在发侧和输电侧，配电网的建设没有得到足够的重视，使得我国的配网自动化水平较低，陈旧的配电网络暴露出越来越多的不足，我国的配网自动化建设和运用远远落后于欧美发达国家，不利于经济和社会发展。与此同时，考虑到我国配电网当前的现实状况，配电网的建设不能一蹴而就，大量正在使用当中的较为落后的配电设备不可能在短时间内实现全部更新，因此需要根据不同地区配电自动化建设的实际情况，进行经济合理的改造和升级，逐步提高我国的配电自动化水平及供电可靠性。
国内目前对40.5kV电压等级电动机驱动断路器开展研究，126kV及更高电压等级可供应用的电动机尚处于研究阶段，只是在电动机模型仿真、三相永磁同步电动机直接驱动断路器技术方面进行了基础技术的前期调研和研究工作（大多在高校开展），研究成果均处于试验阶段，国内尚无进入工程实际生产应用的案例。
3.配电台区设备管理问題
配电台区运行和维护工作任务繁重，工作量大，电网工作人员既需要对变压器、线路等配电设备进行运行维护与管理，又需要在电网出现停电事故时及时恢复供电，确保用户用电的可靠性。在各项配电网运维工作中，配电系统故障后的恢复供电是配电工作的重点，也是薄弱点。在我国的配电系统中，低压总开关的断路器通常安装有失压（欠压）脱扣器，当电网出现欠压或失压情况时，欠压脱扣器的动作、断路器跳闸，用户的电力供应被切断，避免了故障对用户和配电系统的各类电气设备的冲击，从而为用户和配电系统提供一定的保护。
在配电网的实际运行过程中，绝大多数变压器在因为各类故障跳闸、或误跳闸后并不能及时完成合闸操作。这主要是因为部分配电变压器的断路器安装有失压脱扣器。即使变压器己经恢复供电，但失压脱扣器动作以后，断路器断开，断路器无法自动闭合，所以仍无法给用户供电，这就需要电网工作人员到现场合闸送电。因此，对于没有人员值守的变压器，其恢复供电的时间会较长，且大部分时间消耗在去现场合闸送电的路上，既降低了供电的可靠性，又增加了电网工作人员的工作量。
4.手自一体合闸装置的原理
目前我国现有的手自一体合闸装置存在成本高、寿命短、等缺陷，电动操作机构几乎占据了断路器表面的大部分面积而且高度较高，将造成带电动操作机构的断路器体积大幅度增加。
本文对手自一体合闸装置的技术创新包括：断路器壳体、断路器手柄、电机、连杆、单向轴承、大齿轮、小齿轮和Y型夹片。断路器壳体上设置直槽，断路器手柄设置在直槽内，断路器手柄完成断路器分闸或再扣动作;断路器壳体上设置
有安装孔，电机固定安装在安装孔内,单向轴承固定套设在电机的输出轴上,在单向轴承的外圈固定设置 大齿轮;连杆一端设置腰孔，腰孔套接设置在断路器手柄上,连杆的另一端偏心铰接设置在大齿轮上。Y型夹片固定设置在断路器壳体上,Y型夹片朝向大齿轮一侧设置有Y型口,小齿轮通过设置可手动转动的传动轴架设在Y型口内,小齿轮与大齿轮相啮合。传动轴的外端设置有一字型口或十字型口，传动轴的外端设置有六角螺栓头。
低压断路器的设计包括：交流参数检测单元，人机交互单元、本地通信单元、信息安全模块、无线通信单元、实时时钟、存储单元、中央处理器单元，其特征在于交流参数检测单元采集三相电流、电压信号，交流参数检测单元与中央处理器单元连接；中央处理器单元还与人机交互单元、本地通信单元、信息安全模块、无线通信单元、实时时钟、存储单元连接；中央处理器单元通过无线通讯单元、本地通讯单元接收数据，数据送入信息安全模块。
中央处理器单元将数据发送给信息安全模块，信息安全模块返回加密数据给中央处理器单元，中央处理器单元将加密数据通过无线通讯单元、本地通讯单元发送给客户端。信息安全模块也能将解密后的数据传输给中央处理器单元。
交流参数检测单元由电流信号调理电路、电压信号调理电路、计量芯片U5和晶体振荡器CR1组成，三相电流互感器J1的输出与电流信号调理电路连接，电流信号调理电路与计量芯片U5连接；三相电压与电压信号调理电路连接，电压信号调理电路与计量芯片U5连接。
5.手自一体合闸装置的优点
手自一体合闸装置零件少，结构简单,从而方便安装,寿命也较长、成本较低，
并且体积较小机械传动回路简单。尤其是操动机构简单，机械故障低，可控性强，运动精度高能够大大减小在切换时产生的燃弧从而减少触头损耗，同时又可减小电阻上的发热功耗，使其更可靠耐用，从而提高手自一体合闸装置的可靠性。
6.结语
手自一体合闸装置对于防止设备损坏和事故扩大、保证电力系统安全可靠运行具有重要意义。本文所设计的手自一体合闸装置，针对各类故障或扰动造成失压脱扣器动作，继而引起低压断路器跳闸的情况，在电力供应恢复正常时，自动对低压断路器进行合闸操作，避免了采用人工进行合闸带来的时间成本和人力成本。根据失压自动合闸装置的功能要求，分别设计了机械式时间继电器失压自动合闸装置、电子式时间继电器失压自动合闸装置及芯片控制型失压自动合闸装置，可以有效消除电网运行中的隐患，保证了设备的安全运行。
参考文献：
[1]柴斌,史磊,刘志远,徐辉.基于分段FFT的断路器故障诊断策略设计及应用[J/OL].电气传动:1-6[2022-04-27].DOI:10.19457/j.1001-2095.dqcd23377.
