彭曉鳴

（國網(wǎng)江西省電力公司贛東北供電分公司 江西樂平 333300）

淺談高壓電機(jī)及開關(guān)電氣試驗(yàn)自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)

彭曉鳴

（國網(wǎng)江西省電力公司贛東北供電分公司 江西樂平 333300）

電力對(duì)人類有著重要意義，現(xiàn)代社會(huì)不論是日常生活，還是企業(yè)生產(chǎn)都離不開電力支持，人類已對(duì)電能產(chǎn)生依賴性。高壓電機(jī)是高壓電氣系統(tǒng)的核心，在制造行業(yè)發(fā)展中重要作用，對(duì)提高工業(yè)生產(chǎn)效率有很多幫助。為對(duì)高壓電機(jī)工作狀態(tài)和性能進(jìn)行有效檢測(cè)，需要進(jìn)行必要的電機(jī)試驗(yàn)測(cè)試。本文將針對(duì)高壓電機(jī)及開關(guān)電氣試驗(yàn)自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)展開分析，從而為高壓電氣系統(tǒng)性能改進(jìn)提供了借鑒，為開關(guān)電氣試驗(yàn)自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考，進(jìn)而確保高壓電機(jī)性能，使其電機(jī)試驗(yàn)?zāi)苓_(dá)到預(yù)期試驗(yàn)要求。

高壓電機(jī)；高壓電氣系統(tǒng)；電氣試驗(yàn)；測(cè)試系統(tǒng)

引言

隨著電機(jī)工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，電機(jī)性能和質(zhì)量指標(biāo)不同提高，電機(jī)測(cè)試技術(shù)面臨新的挑戰(zhàn)。電機(jī)測(cè)試技術(shù)與電機(jī)工業(yè)發(fā)展密切相關(guān)，關(guān)系著電機(jī)試驗(yàn)有效性。由于當(dāng)前我國大部分電機(jī)制造企業(yè)注重低壓電機(jī)制造，高壓電機(jī)方面試驗(yàn)數(shù)據(jù)少之又少，并且傳統(tǒng)測(cè)試技術(shù)手段落后，試驗(yàn)效果差。因此，必須運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)手段，彌補(bǔ)傳統(tǒng)高壓電機(jī)試驗(yàn)的不足，以提高試驗(yàn)有效性。實(shí)踐證明，開關(guān)電氣試驗(yàn)自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)在高壓電機(jī)試驗(yàn)中的應(yīng)用，能有效提高測(cè)試質(zhì)量和效率，降低試驗(yàn)成本，保障試驗(yàn)有效性，非常值得推廣和應(yīng)用。

1 高壓電機(jī)特點(diǎn)

電機(jī)指依據(jù)電磁感應(yīng)定律實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換或傳遞的電磁裝置，能夠通過產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，作為用電器或各種機(jī)械動(dòng)力源，高壓電機(jī)指額定電壓在1000V以上電機(jī)，具有功率大，承受沖擊能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，可用于驅(qū)動(dòng)各種不同機(jī)械，如：切削機(jī)床、壓縮機(jī)、水泵、運(yùn)輸機(jī)械、破碎機(jī)等設(shè)備，常被作為機(jī)械工業(yè)原動(dòng)機(jī)，用以傳動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)、磨煤機(jī)、軋鋼機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)[1]。根據(jù)性能與特點(diǎn)不同可分為：高壓異步電機(jī)、高壓同步電機(jī)、高壓異步繞線式電機(jī)等各種類型（如圖1）。高壓電機(jī)振動(dòng)頻率范圍大、漏抗系數(shù)大、性能好、噪音小、使用壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于維護(hù)保養(yǎng)，且近些年，其設(shè)計(jì)水平和工藝水平都得到了明顯提高。

圖1 高壓同步電機(jī)

2 開關(guān)電氣試驗(yàn)自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)

電機(jī)測(cè)試技術(shù)發(fā)展與電機(jī)工業(yè)發(fā)展密切相關(guān)，想要保障機(jī)電性能和質(zhì)量，必須采取有效測(cè)試手段。電機(jī)試驗(yàn)是電機(jī)裝配質(zhì)量及技術(shù)性能綜合評(píng)價(jià)的重要環(huán)節(jié)，是電機(jī)制造和生產(chǎn)重要工序。但由于一直以來，我國電機(jī)制造企業(yè)普遍側(cè)重低壓電機(jī)，高壓電機(jī)相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)少之又少，傳統(tǒng)低壓電機(jī)測(cè)試方式并不能完全適用于高壓電機(jī)。而且傳統(tǒng)測(cè)試方式精度低，效率差，試驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)，操作復(fù)雜，涉及眾多觀測(cè)儀器，易受到人員因素干擾，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果造成負(fù)面影響，導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果失真，所以一些時(shí)候需要進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)，所以試驗(yàn)成本高，并且數(shù)據(jù)分析和計(jì)算是人工讀取測(cè)試，工作量大，難度高，影響電機(jī)試驗(yàn)精度的不確定因素多[2]。而且隨著近些年，高壓電機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)水平和工藝水平的提高，其質(zhì)量指標(biāo)和性能指標(biāo)發(fā)生很大變化，傳統(tǒng)試驗(yàn)方式更是難以獲得理想測(cè)試結(jié)果。而開關(guān)電氣試驗(yàn)自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)，則能很好的彌補(bǔ)傳統(tǒng)試驗(yàn)方式的不足，在提高試驗(yàn)效率的同時(shí)，更能降低試驗(yàn)成本和投入，試驗(yàn)精度被大大提升，實(shí)效了一種自動(dòng)化、信息化電機(jī)試驗(yàn)，有效降低了試驗(yàn)難度和勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短了試驗(yàn)操作時(shí)間，節(jié)約了大量電機(jī)試驗(yàn)人力物力的投入。另外，開關(guān)電氣試驗(yàn)自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)能根據(jù)電機(jī)材料質(zhì)量、工藝水平、產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求的差異進(jìn)行具有針對(duì)性和實(shí)效性的試驗(yàn)，如：電氣性能試驗(yàn)、力學(xué)性能試驗(yàn)、穩(wěn)定性技術(shù)指標(biāo)試驗(yàn)、安全性技術(shù)指標(biāo)試驗(yàn)等等，通過各項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果判斷電機(jī)合格率，分析電機(jī)存在的缺陷和可能發(fā)生的故障問題，并給出相應(yīng)改進(jìn)參考，這對(duì)于高壓電機(jī)性能改進(jìn)，找出改進(jìn)措施，有很多幫助[3]。并且試驗(yàn)結(jié)果以可視化形式數(shù)據(jù)形式呈現(xiàn)，數(shù)據(jù)直觀性強(qiáng)，具有較強(qiáng)的可比性和量化特點(diǎn)，所以通過這些數(shù)據(jù)，便能確定改進(jìn)方向，了解電機(jī)參數(shù)是否符合設(shè)計(jì)要求，能行之有效的全面提升高壓電機(jī)試驗(yàn)效果和質(zhì)量，非常值得在電機(jī)試驗(yàn)中推廣和應(yīng)用。

3 高壓電機(jī)的開關(guān)電氣試驗(yàn)自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

通過前文分析可以知道，傳統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試方式難以滿足高壓電機(jī)試驗(yàn)需求，無法獲得理想的測(cè)試效果，存在嚴(yán)重的數(shù)據(jù)失真問題[4]。而開關(guān)電氣試驗(yàn)自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)則能實(shí)現(xiàn)一種現(xiàn)代化、高效化的高壓電機(jī)試驗(yàn)，且測(cè)試效率高，準(zhǔn)確性好，成本低，自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析，采取虛擬儀器技術(shù)和中文操作節(jié)目，能進(jìn)行分析結(jié)果自動(dòng)計(jì)算，計(jì)算數(shù)據(jù)信息可打印、可存儲(chǔ)，能自動(dòng)生產(chǎn)報(bào)告，是傳統(tǒng)試驗(yàn)方式所無法比擬的。系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中應(yīng)采用模塊化設(shè)計(jì)方式，從而降低設(shè)計(jì)難度，提高系統(tǒng)靈活性，降低系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體成本。具體設(shè)計(jì)中整個(gè)系統(tǒng)將由：軟件部分與硬件部分兩大部分組成，其中軟件部分涉及到：電機(jī)綜合試驗(yàn)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、控制臺(tái)系統(tǒng)、電力試驗(yàn)控制系統(tǒng)、電力試驗(yàn)臺(tái)、數(shù)據(jù)生產(chǎn)系統(tǒng)、用戶系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)等幾大部分。硬件系統(tǒng)部分涉及到：功率測(cè)量設(shè)備、試驗(yàn)電源設(shè)備、信號(hào)傳感裝置、負(fù)載測(cè)試設(shè)備、陪試電機(jī)、動(dòng)力開關(guān)屏柜、數(shù)據(jù)處理機(jī)等等，各設(shè)備接口應(yīng)采用信號(hào)調(diào)理接口模塊，從而提高硬件設(shè)備協(xié)調(diào)性，控制方式可選擇MCU直控方式。這種控制方式，系統(tǒng)系統(tǒng)溫度，可根據(jù)試驗(yàn)測(cè)試要求進(jìn)行程序定制和修改，且系統(tǒng)具有較好可擴(kuò)展性，能滿足各類不同測(cè)試需要。另外，為了保證系統(tǒng)處理速度和性能，必須做好數(shù)據(jù)處理機(jī)的選擇，若資金條件允許情況下，要盡量選取知名品牌原裝工業(yè)計(jì)算機(jī)，這類計(jì)算機(jī)處理性能強(qiáng)，系統(tǒng)穩(wěn)定性好，并不會(huì)出現(xiàn)當(dāng)機(jī)現(xiàn)象，且不會(huì)造成數(shù)據(jù)冗余，影響試驗(yàn)結(jié)果。若資金不充足條件下，可選擇云服務(wù)器作為數(shù)據(jù)處理機(jī)，租用云服務(wù)器，成本低，并且不涉及到維護(hù)問題，一切服務(wù)器維護(hù)工作均由云運(yùn)營商負(fù)責(zé)，所以能節(jié)約維護(hù)費(fèi)用，降低處理機(jī)維護(hù)難度。但租用云服務(wù)器作為數(shù)據(jù)處理機(jī)，測(cè)試數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在云服務(wù)器中，若云運(yùn)營商出現(xiàn)問題，將可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)的丟失。因此，要定期進(jìn)行數(shù)據(jù)本地備份，把數(shù)據(jù)保存在本地儲(chǔ)存器中，避免數(shù)據(jù)的丟失你和損壞[5]。從軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)角度來看，其模塊核心是自動(dòng)化測(cè)試架構(gòu)，應(yīng)采取I/O模塊化分層設(shè)計(jì)思路，根據(jù)系統(tǒng)功能、試驗(yàn)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括：總線處理軟件、測(cè)試開發(fā)軟件、程序驅(qū)動(dòng)軟件、系統(tǒng)服務(wù)軟件、管理軟件等等。從系統(tǒng)軟件操作功能需求來看，要具有：數(shù)據(jù)分析功能、試驗(yàn)項(xiàng)目編輯功能、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能、數(shù)據(jù)顯示功能、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能、報(bào)告生成功能、用戶管理功能。其中，試驗(yàn)項(xiàng)目編輯功能要滿足能根據(jù)用戶需求及試驗(yàn)要求，對(duì)電機(jī)試驗(yàn)項(xiàng)目的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)試項(xiàng)進(jìn)行添加和刪減，制定具有針對(duì)性的測(cè)試方案。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能則要負(fù)責(zé)對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行快速計(jì)算，求解CPK。而分析功能則能要對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析處理，并反饋處理建議。在由報(bào)表生產(chǎn)功能負(fù)責(zé)生產(chǎn)處理分析包括，呈現(xiàn)給用戶。而數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，則要負(fù)責(zé)將這些試驗(yàn)數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)處理分析結(jié)果存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中，以供用戶調(diào)取。

4 結(jié)束語

新時(shí)代背景下，電機(jī)技術(shù)不斷進(jìn)步和發(fā)生，其性能和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)越來越高，尤其是高壓電機(jī)，近些年來工藝水平明顯提升，傳統(tǒng)的電機(jī)試驗(yàn)方式以無法對(duì)高壓電機(jī)進(jìn)行有效試驗(yàn)，不能獲得預(yù)期測(cè)試效果。而通過開關(guān)電氣試驗(yàn)自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)，則能有效提高測(cè)試試驗(yàn)效率，降低試驗(yàn)成本，提高試驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠性，為電機(jī)性能改進(jìn)提供了可靠依據(jù)。

[1]陳娜.中高壓功率IGBT模塊開關(guān)特性測(cè)試及建模[D].浙江大學(xué)，2014，12（12）：75.

[2]石強(qiáng).基于虛擬儀器的直驅(qū)力矩電機(jī)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)研究[D].中北大學(xué)，2015，16（02）：266.

[3]李少鑾.基于虛擬儀器的開關(guān)磁阻電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)研究[D].華南理工大學(xué)，2014，06：62～68.

[4]林高翔.基于虛擬儀器技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)型電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)[D].浙江大學(xué)，2014，12：122～124.

[5]王靖.華電包頭電廠高壓變頻設(shè)備綜合保護(hù)系統(tǒng)的研究及應(yīng)用[D].華北電力大學(xué)，2012，11：113～115.

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1004-7344（2016）14-0077-02

2016-4-22