蔡燕峰

（上海大學(xué) 機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院控制工程，中國(guó) 上海200444）

早期的通斷能力試驗(yàn)控制系統(tǒng)由于當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)原因和技術(shù)上的限制，設(shè)備外觀差、操作不方便，特別是測(cè)量采用了指針式電表和16 線光線示波器進(jìn)行參數(shù)測(cè)量，波形記錄，利用人的目光觀察，測(cè)量誤差較大，影響了產(chǎn)品性能的正確判斷。為實(shí)現(xiàn)工藝技術(shù)要求，通過考察國(guó)內(nèi)其他一些低壓電器檢測(cè)所的檢測(cè)設(shè)備狀況，借鑒并汲取了一些經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，經(jīng)過反復(fù)比較討論，結(jié)合具體情況，形成了以下幾個(gè)主要的技改措施：

（1）滿足我廠低壓電器產(chǎn)品電性能試驗(yàn)，且能一機(jī)多用進(jìn)行多個(gè)項(xiàng)目的電性能試驗(yàn)，例如額定通斷試驗(yàn)、短路通斷試驗(yàn)、電壽命試驗(yàn)、接通分?jǐn)嘣囼?yàn)等；

（2）短路容量：電壓在交流380V 時(shí)最大電流達(dá)到12000A，電壓在交流電流660V 時(shí)最大電流達(dá)到6000A，且滿足測(cè)量精度≤1%；

（3）程序控制器對(duì)于電壽命試驗(yàn)過程中出現(xiàn)的異常情況能做到實(shí)時(shí)記錄保存；

（4）使得試驗(yàn)操作方便、直觀、性能可靠、參數(shù)測(cè)量精度提高，波形記錄更為方便，記錄保存、調(diào)用方便長(zhǎng)久。以下是設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖：

整個(gè)控制系統(tǒng)選擇的都是抗干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好的工控機(jī)。 內(nèi)置于工控機(jī)的多功能、高精度數(shù)據(jù)采集卡，采用能與虛擬儀器軟件平臺(tái)良好兼容的PCI 型多功能數(shù)據(jù)采集卡， 具有多路數(shù)字量I/O 通道、多路模擬器I/O 通道、高精度定時(shí)和技術(shù)功能。 測(cè)試信號(hào)產(chǎn)生模塊用于為被測(cè)產(chǎn)品提供高精度電流、電壓測(cè)試信號(hào)，以模擬其實(shí)際工作環(huán)境。

電壓信號(hào)的采集通過4 個(gè)串聯(lián)的25K 的琺瑯電阻然后串2 個(gè)并聯(lián)的22K 琺瑯電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)。 當(dāng)試品兩端電壓為Un 時(shí)，至隔離放大器的電壓為Ux，則Un 和Ux 的關(guān)系滿足Un:Ux=101/1≈100，且每個(gè)琺瑯電阻均經(jīng)過老化試驗(yàn)后存留下的。

在低壓電器的電壽命試驗(yàn)中需要用到陪試品， 輔助完成試驗(yàn)工作。 陪試品分為有觸點(diǎn)式（即接觸器）與無(wú)觸點(diǎn)（即晶閘管開關(guān)）。 傳統(tǒng)的試驗(yàn)設(shè)備均采用匹配容量的接觸器， 因此使用成本也隨著上升，并且接觸器的電壽命測(cè)試設(shè)備陪試品的可靠性也有待得到加強(qiáng)。隨著晶閘管開關(guān)的技術(shù)在低壓電器試驗(yàn)技術(shù)中的應(yīng)用越來(lái)越廣，目前逐漸取代了傳統(tǒng)的接觸器陪試品。本系統(tǒng)采用無(wú)觸點(diǎn)（晶閘管）開關(guān)作為陪試品，它目前最大容量為：690V、12kA，壽命上百萬(wàn)次免維護(hù)沒有噪音，沒有有毒氣體，回路的切換時(shí)間<20ms，相比較接觸器陪試品的整個(gè)過程10～20 次的更換運(yùn)行成本，晶閘管陪試品屬于成本一次性投入免維護(hù)。

目前， 在低壓電器檢測(cè)機(jī)構(gòu)中所用的選相合閘開關(guān)本體分為兩類：有觸點(diǎn)式和無(wú)觸點(diǎn)式。 所有有觸點(diǎn)式選相合閘開關(guān)就是采用傳統(tǒng)的觸頭來(lái)接通試驗(yàn)電路；無(wú)觸點(diǎn)式選相合閘開關(guān)就是采用晶閘管導(dǎo)通來(lái)接通試驗(yàn)電路。兩者都是通過控制裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)在不同相位角度的合閘功能，電壓檢零—延時(shí)一定相角—發(fā)生脈沖—觸發(fā)合閘開關(guān)——預(yù)儲(chǔ)能合閘裝置。 本設(shè)備選用晶閘管選相合閘開關(guān)，它有開關(guān)本體及接通能力高、壽命上百萬(wàn)次免維護(hù)、準(zhǔn)確度高、誤差穩(wěn)定，不需要人為調(diào)整、通電時(shí)間的控制精度<10ms 等特點(diǎn)。

在低壓電器試驗(yàn)中，特別是在電壽命試驗(yàn)中，一般都要測(cè)定主電路電流、觸頭兩端電壓以及電源電壓等信號(hào)的波形，使用傳統(tǒng)測(cè)量設(shè)備，即以感光紙進(jìn)行記錄的光線示波器。 由于光線示波器振子采用懸絲結(jié)構(gòu)，機(jī)械慣性大，所以其測(cè)量的電信號(hào)頻率不能太高，無(wú)法正確測(cè)量及顯示觸頭斷開時(shí)的過電壓信號(hào)。 此外，電器試驗(yàn)時(shí)試驗(yàn)電路的功率因數(shù)、時(shí)間常數(shù)、電源頻率、焦耳積分（I2t）、燃弧時(shí)間等試驗(yàn)參數(shù)也無(wú)法直接得出。 本系統(tǒng)采用美國(guó)尼高力生產(chǎn)的BE256 系列瞬態(tài)記錄儀，該儀器與傳統(tǒng)的檢測(cè)儀器相比，具有很多方面的優(yōu)點(diǎn)。首先在測(cè)量的精度方面要比傳統(tǒng)檢測(cè)設(shè)備高； 第二可以多種試驗(yàn)集成于一體相比；第三對(duì)于傳統(tǒng)設(shè)備的手動(dòng)抄表，數(shù)據(jù)紙質(zhì)保存，具有數(shù)據(jù)自動(dòng)生成和保存并且可以進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的優(yōu)點(diǎn)；第四能夠自動(dòng)根據(jù)產(chǎn)品的信息實(shí)現(xiàn)參數(shù)的自動(dòng)調(diào)節(jié)。

程序控制器的I/O 板采用PIO-32/32L(PCI)板，PIO-32/32L(PCI)板通過歐姆龍繼電器來(lái)控制接觸器。 繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開關(guān)”。 故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。系統(tǒng)中通過歐姆龍繼電器來(lái)控制小容量的接觸器，小容量接觸器再去控制主回路接觸器。該板具有操作方便、可靠性強(qiáng)等特點(diǎn)。試驗(yàn)室采用計(jì)算機(jī)控制的試驗(yàn)設(shè)備采用該I/O 板進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入輸出，它的輸出為35V、100mA,可以直接驅(qū)動(dòng)24V、52mA 的歐姆龍繼電器。 通過歐姆龍繼電器控制通斷能力試驗(yàn)控制設(shè)備的J1、J2、JS1、JS2、JS3、JS4 等交流接觸器 （J1 為6 倍Ie 電流合分信號(hào)，J2 為1 倍電流合分信號(hào)，JS1～JS4 為#1～#2 試品合分信號(hào)）， 程序控制器可以直接在操作界面上完成對(duì)以上接觸器的模擬合分信號(hào)，也可以調(diào)整各個(gè)接觸器的合分時(shí)間節(jié)點(diǎn)，滿足試驗(yàn)周期要求后投入正式試驗(yàn)。 主程序包括兩個(gè)窗口和五個(gè)模塊，兩個(gè)窗口分別為程序控制器界面和程序控制器幫助界面。 五個(gè)模塊分別為I/O 板設(shè)置模塊、函數(shù)定義模塊、控制繼電器輸出子程序庫(kù)模塊、時(shí)間遞減模塊、試驗(yàn)參數(shù)模塊、延時(shí)模塊。 通過一段時(shí)間的運(yùn)行和幾晝夜的連續(xù)試驗(yàn)，完全能夠滿足日常試驗(yàn)需要。

展望未來(lái)，我國(guó)是一個(gè)用電大國(guó)，而且對(duì)電力的需求還在與日俱增，低壓電器試驗(yàn)是保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段，而低壓電器檢測(cè)設(shè)備是保障電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的一塊護(hù)心鏡，也是改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要途徑。在測(cè)試項(xiàng)目、測(cè)試參數(shù)的能力水平、可靠性和安全性等方面有了更高的要求。 低壓電器檢測(cè)裝置將向網(wǎng)絡(luò)化和集成化方向發(fā)展。 隨著低壓電器產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)手段的不斷提高， 產(chǎn)品的開發(fā)周期也大為縮短。相應(yīng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)也得到不斷更新和換版，我們的檢測(cè)設(shè)備也應(yīng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)作出相應(yīng)的更改。低壓電器性能和可靠性在電力行業(yè)中被不斷的強(qiáng)調(diào)著它們的重要性。

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