孙卫华
(山东省冶金设计院股份有限公司,山东济南 250101)
现阶段对于断路器的检测的方法较多,本文分析得出,常用方法有以下三种,第一种方式为事故发生后检修,此方法是在电气设备已经出现故障之后,才对断路器进行检修工作,这种方式检修不及时,很大程度上影响电气设备的寿命以及人们的生活质量或生产工作;第二种方式为定期检修,要求制定检修周期,即无论设备上是否发生故障,都要暂时关机停止工作,对断路器进行整套常规检修,这种方式相较于事后检修而言,只要检修周期制定合理,就可以较为有效地减少事故发生率,但是此方式没有针对性,盲目性较大,较多的浪费人力物力,停机检修也会造成设备暂时停用而导致生产效率降低,以及一些生活上的不便;第三种方式为状态检修,这种检修方式综合运用了传感器,计算机以及信息处理等技术,此检修方式是在设备运行过程中,对设备中的断路器工作状态的检测以及故障诊断的一种方法,由于这种方法可以在工作过程中进行,所以能够有效避免因为停机检修而造成的损失,因此,对状态检测的研究越来越多,这种方法被广泛应用。
1 断路器故障诊断技术的发展评价
研究得知,美国最先涉足这一领域,在20世纪60年代就已经开始在设备故障诊断领域探索了,在1961年组织成立了一个检测故障预防小组,专门探索研究设备的检测诊断技术,同时分析故障产生的原因以及预估故障影响,及设备可靠性分析。此方法即为状态检修,可以降低故障突发时产生的消极影响,防止由于对故障处理不及时而使故障影响扩大,有很大的经济意义。同样,欧洲许多国家也开始发展故障检测诊断技术,并且取得了一些喜人的成就。20世纪80年代初,世界上越来越多的国家也对此项技术愈加关注,同时各国也开始了对此项技术的研究,用电设备的寿命及工作效率都有一定的提升,随着许多高新技术的迅猛发展,计算机技术、传感器技术等逐渐渗入到设备馆长检测诊断技术中,各种高新技术的融合,互相作用,使得故障检测诊断技术也获得了极大的进步,20世纪80年代以后,在实际工程中也开始广泛应用人工智能技术和专家系统、人工神经网络、贝叶斯网络、粗糙集理论以及模糊数学等前沿科学,并取得傲人成绩。当今世界发达国家开始向智能故障诊断技术方向发展,许多机械电子的设备故障诊断专家在专家系统有较深度基础的国家中已经基本完成了研究和试验,开始进入广泛应用阶段。
国内对于断路器监测及故障诊断系统的研究处于发展阶段。近年来,国内在此领域的研究中也做出了极大的努力,并且获得很大突破,不过在现实应用中的断路器检测故障诊断系统还是存在一些不足之处,其检测效率、检测精度需要进一步提升。此外,在国内的研究环境下,断路器检测故障诊断系统种类较少许多都大同小异,对其进行进一步改进也就较为乏力。由于受到传感器的限制,现有的检测及故障诊断系统的精确度不能得到很好的保证。所以对于传感器加大研究和改进力度,使其更够有助于提高检测系统的精度,减少技术因素以及外界环境因素带来的干扰性影响。同时,对于故障诊断的定量标准和测评标准,还没有很好的统一。现在只是依靠经验来对检测的结果进行诊断,这就会造成较大的误差。而且没有大力融合现在较为发达的互联网及云计算技术,这对于实现检测诊断的智能化应用产生较大影响。
2 断路器故障状态检测技术
罗氏线圈实质上是测量电流的线圈,它的结构较为简单,只需将线圈均匀缠绕在一段具有磁性,但是非铁的物体上。正是因为这种罗氏线圈电流互感器中没有应用任何铁磁性的材料,而且结构简单,所以,可以通过一个对输出的电压信号进行积分的电路,就可以真实的还原输入电流的大小,相位误差极低,测量的范围也更加广泛。现阶段,电网智能化程度越来越高,对于电网的故障诊断检测和保护工作也越来越重要,智能断路器用于控制和保护低压配电网络及运行状态。智能断路器能够实现电子操作,有效地将机械储能转化成电容储能,变机械传动为变频器经电机直接驱动,机械系统的可靠性更高。因为罗氏线圈有其独特的工作的原理以及特性,所以在现代断路器监测故障诊断系统中也逐渐应用罗氏线圈。应用罗氏线圈的检测系统在工作时会对断路器的输出电压进行检测分析处理,从而呈现出积分的电路,这样就可以检测出断路器工作时的实时电流。由于罗氏线圈最大的优点之一就是其相位误差很小,所以在现实情况中可以适用于很大范围的测量需求。科研者对于罗氏线圈的认识逐步加深,也越来越熟悉它的应用,同时国家发展,社会进步,对电网的智能化需求愈加显著,所以对于检测诊断系统也就更加需要,而有着诸多优点的罗氏线圈也就会应用地更广泛。应用罗氏线圈电流互感器的智能断路器故障状态检测系统,其优点显著,可以检测出断路器线圈的实时电流,并且整个检测诊断系统的工作效率很高,检测运算较快,几乎无相位误差,结果精确度高。
图1 断路器状态检测及故障诊断系统结构图
3 断路器状态检测及故障诊断系统机构
本系统采用上位机和下位机组合应用的形式,上位机包括数据库以及参数计算单元,下位机主要包括信号接口、信号调理模块、A/D转换模块、通信单元以及传感器。系统的总体结构,如图1所示。
传感器负责探测罗氏线圈电流,将实时测量出的电流信号经由信号接口传输给信号调理模块,经过信号调理模块处理后传递给A/D转换模块,经由A/D转换模块进一步对电信号进行处理转换,最终输出数字信号,通信单元连接上位机与下位机把经过A/D转换模块处理得到的数字信号传递到上位机的参数计算单元,数据库中储存着许多运行参数和运算参数,参数计算单元通过数据库中的数据,得到断路器的实时状态,并对断路器的状态进行分析,同时将得到的数据结果再储存到数据库中,以便以后调出,对比分析。其中应用的数据处理计算机需要采用抗干扰能力强的设备,来降低设备所处的现场环境对检测结果分析的影响,使上位机分析得到的结果更准确。
4 结语
断路器作为用电设备中重要部件之一,对它进行检测和故障诊断就很有必要,通过对国内外的设备检测及故障诊断技术的分析,确定本文的研究设计方向,利用罗氏线圈互感器来检测断路器线圈的实时电流,通过传感器来收集电信号,采用上位机与下位机的形式,来把电信号处理成数字信号,并且根据数据库来分析断路器的状态,如有故障,及时排除保证设备正常工作。
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