Актуальным направлением, позволяющим минимизировать недостатки, связанные с возникновением перенапряжений и бросков тока при коммутациях выключателей в нормальных режимах работы, а также снизить электрическое воздействие токов аварийного режима на сам выключатель, является применение управляемой коммутации [1].
Концепция управляемой коммутации представляет собой последовательную пофазную коммутацию по заданному алгоритму при переходе синусоиды тока или напряжения через ноль. Такая коммутация позволяет предотвратить появление опасных бросков тока и перенапряжений, увеличить коммутационный ресурс оборудования.
Использование управляемой коммутации в нормальном режиме эффективно как при включении, так и при отключении нагрузки. В рабочих режимах управляемое включение выключателя на реактивную нагрузку позволяет существенно уменьшить броски тока, а при управляемом отключении снизить вероятность повторных пробоев и, как следствие, возникновения коммутационных перенапряжений. Основная идея реализации алгоритмов управляемой коммутации состоит в том, чтобы воздействовать на характер переходных процессов при коммутациях, а не смягчать их воздействие на электрооборудование путем установки дополнительных устройств, ограничивающий коммутационные перенапряжения.
Управляемое отключение токов короткого замыкания дает возможность сократить время горения дуги до минимальных значений, обеспечивая уменьшение электрической эрозии частей дугогасительного устройства и повышение ресурса выключателя.
Концепция управляемой коммутации впервые нашла применение в 1960-х годах, когда был предложен принцип синхронной или синхронизированной коммутации как стратегии ограничения коммутационных перенапряжений при включения некомпенсированных линий электропередачи [2]. Однако лишь в 1990-е годы уровень развития электронных систем и алгоритмов цифровой обработки сигналов позволил обеспечить технологическую реализацию систем и устройств управляемой коммутации.
В настоящее время устройство управляемой коммутации представляет собой комбинацию коммутационного аппарата, электронного блока управления, измерительных датчиков, периферийных устройств ввода/вывода и вспомогательного оборудования [3]. Перечисленные компоненты обеспечивают синхронизацию с измеряемыми формами напряжения и тока.