CN109669062A - 一种自动检测螺栓松紧测试系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自动检测螺栓松紧测试系统，包括直流电流源、霍尔电流传感器、支路短接装置、弧光传感器、红外热成像仪、传感器采集装置及监测上位机。所述支路短接装置用于将汇流箱各汇流支路短接，从而构成电流测试回路。所述直流电流源用于为汇流箱各支路提供测试用电流。所述霍尔电流传感器用于测量经过各支路的分流电流。所述传感器采集装置用于采集所述霍尔电流传感器所测得数据，作为接点连接程度的判断依据。所述弧光传感器用于监测各支路接点的拉弧情况。所述红外热成像仪用于测量各支路接点的表面温度。所述监测上位机用于采集所述霍尔电流传感器及红外热成像仪所测得数据，并具备临界值告警功能。

Description

一种自动检测螺栓松紧测试系统
技术领域
本发明涉及一种自动检测螺栓松紧测试系统，属于电力配送安全检测领域。
背景技术
电力系统中大量运用汇流配电箱，汇流配电箱中有大量的进线接线端，检查配接线端的紧固程度以及连接情况是运维中重要的一项环节，以光伏发电系统为例。
在光伏发电系统中，需要数量庞大的光伏电池组件进行串并组合达到需要的电压电流值，以使发电效率达到最佳。智能光伏汇流箱的主要作用就是对光伏电池阵列的输入进行一级汇流及检测，用于减少光电池阵列接入到逆变器的连线，优化系统结构，提高可靠性和易于维护。智能光伏汇流箱不仅具有汇流防雷功能的功能，而且还具有监测汇流前的光电池板运行状态和汇流后电流、电压、功率，防雷器状态、直流断路器状态采集，继电器接点输出等功能。方便用户及时准确地掌握光伏电池的工作情况，保证太阳能光伏发电系统发挥最大功效。
近年来，光伏汇流箱内接线端螺栓紧固不到位引起的安全事故时有发生。例如，在设备正常带电运行过程中，若一次回路某接线端的螺栓未拧紧、虚接，接触电阻增大，长期使用会使接触面氧化发热、高温烧毁及拉弧现象，甚至会导致相邻其它元器件及光伏电池的损毁，给光伏电站造成一定损失。
以常规方案光伏汇流箱为例，一次回路需检查螺栓92处，二次回路需检查螺栓24处。若以年产30000台光伏汇流箱计算，则一次回路电气连接点为2760000处，即设备运行存在的安全隐患点有272万处之多(仅一次回路)。若采用传统人工方式进行检查接线端紧固程度，运维工作量浩大，而且难免会出现遗漏，因此现亟需设计一种可自动检测接线端紧固程度的测试系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种自动检测螺栓松紧测试系统，用以解决汇流配电箱运维中接线点检查工作量大、且易出现遗漏造成事故的问题。
为实现上述目的，本发明的方案包括：
本发明的一种自动检测螺栓松紧测试系统，包括测试电源、支路短接装置、出线短接装置、霍尔电流传感器以及采集装置；所述支路短接装置包括正极短接装置和负极短接装置，所述正极短接装置包括若干个正极短接端子，用于分别与所述配电箱正极各进线接线端相连，所述正极短接端子短接于正极母线，正极母线连接所述测试电源正极；所述负极短接装置包括若干个负极短接端子，用于分别与所述配电箱负极各进线接线端相连，所述负极短接端子短接于负极母线，负极母线连接所述测试电源负极；所述霍尔电流传感器套设于所述短接端子之上，用于测量通过各短接端子的电流大小；所述采集装置分别连接所述霍尔电流传感器，用于采集各霍尔电流传感器所测电流的大小；所述出线短接装置用于短接所述汇流配电箱出线端的正负极。
本方案基于并联分流原理发明了一种自动检测螺栓松紧测试系统，将汇流箱的接线端松动检查维护由人工上紧变为自动检测，可免去螺栓紧固性常规检查中的手动拉线操作，解决人工手动拉线无法精确把握力矩的缺陷。本发明一定程度上缩短人工检查螺栓紧固程度所耗费的时间，且此方法更为可靠、科学。本发明可测量出日常肉眼不易察觉的安全隐患(如螺栓虚接、接触面不足等)，不会出现漏检等情况；本发明可有效控制汇流箱在生产及运输过程中，在振动、冲击、疲劳、摩擦等载荷的长期作用下引起螺栓松动，减少设备由此所引发安全事故所造成的经济损失及人力投入。
进一步的，还包括弧光传感器，所述弧光传感器和所述采集装置相连，所述弧光传感器用于检测各接线端拉弧情况。
本发明还加入接线端弧光检测，在电流检测的基础上及时发现接线端螺栓松开而拉弧的情况，进一步提高检测系统的准确性，防止遗漏。
进一步的，所述采集装置还包括监测上位机。
监测上位机能够进一步提高本发明的智能和自动程度，可以主动发现和提示存在问题的接线端，还可以设置触发报警的电流及温升阈值，使接线端排查建立在标准之上。
进一步的，还包括温度检测装置，所述温度检测装置和所述采集装置相连，所述温度检测装置用于检测各接线端温度变化。
本发明还加入温度检测装置，及时发现对于接线端因接触面因氧化等原因而造成发热的情况，排查可能的安全隐患。
进一步的，所述采集装置还包括监测上位机。
进一步的，还包括温度检测装置，所述温度检测装置和所述采集装置相连，所述温度检测装置用于检测各接线端温度变化。
进一步的，所述采集装置还包括监测上位机。
进一步的，所述测试电源为直流电流源。
进一步的，所述温度检测装置为热成像仪。
热成像仪能同时将同一柜体内的所有接线端的温度和温升情况准确可靠的反映出来，还有利于进一步提高检测速度。
进一步的，所述出线短接装置为用于短接空气开关输出端正负极的导体。
附图说明
图1是本发明自动检测螺栓松紧测试系统的系统结构图；
图2是本发明自动检测螺栓松紧测试系统的分流测试阶段的流程图；
图3是本发明自动检测螺栓松紧测试系统的拉弧测试阶段的流程图；
图4是本发明自动检测螺栓松紧测试系统的温升测试阶段的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
一种自动检测螺栓松紧测试系统，本系统的工作过程包括电流分流测试、接线端拉弧测试及接线端温升测试，将分别对汇流配电箱接线端的螺栓或其他连接方式的紧固程度从分流、拉弧、温升三个方面进行测试；上述3个方面的表现能从根本上反应对应接线端的连接情况。如图1所示，汇流配电箱9包括正极汇流支路熔断器进线端81、负极汇流支路熔断器进线端82以及汇流箱出线端10，所述出线端10包括正、负极出线端；所述电流分流测试过程包括标准直流电流源1、出线短接装置11，所述出线短接装置可以为一段导体、支路短接装置，所述支路短接装置包括正极短接装置21和负极短接装置22、霍尔电流传感器3、传感器采集装置4及监测上位机7；接线端拉弧测试包括标准直流电流源1、支路短接装置21～22、弧光传感器5、传感器采集装置4及监测上位机7；接线端温升测试包括标准直流电流源1、支路短接装置21～22、红外热成像仪6、传感器采集装置4及监测上位机7。
本发明的系统在电流分流测试过程中的使用方法为，将所述支路短接装置的正极短接装置21通过正极母线连接所述标准直流电流源1的正极，所述负极短接装置22通过负极母线连接所述标准直流电流源1的负极，所述正极短接装置21包括若干个短接端子，各正极短接装置21的短接端子分别穿过对应的霍尔电流传感器3固定在所述汇流配电箱9的正极汇流支路熔断器进线端81上，所述负极短接装置22包括与所述正极短接装置21数量相同的短接端子，各负极短接装置22的短接端子分别穿过对应的霍尔电流传感器3固定在所述汇流配电箱9的负极汇流支路熔断器进线端82上；确保支路短接装置的正、负极短接端子与各支路进线连接端可靠接触。通过出线短接装置11将汇流箱9的出线端10的正负极短接。所述各霍尔传感器3与所述传感器采集装置4相连，所述传感器采集装置4与所述监测上位机7相连。
测试过程如图2所示，标准电流源1向汇流箱一次回路施加15A电流，通过传感器采集装置4查看此时各支路电流值，先筛选掉接线端螺栓松开或其他情况导致开路的接点，判断标准为开路接点的支路电流值为0。测试中要注意防止出现多支路螺栓松动断开导致某一支路流经电流过大引起熔断器烧毁。随后断开标准电流源1，重新向汇流箱一次回路施加150A电流，通过传感器采集装置4查看此时各支路电流值，通过传感器采集装置4进行判断，当某一支路流经电流值小于各支路电流均值0.5A时，经过1s延时后触发告警信号并上送至监测上位机7(经多次试验发现当向主回路施加150A电流后，当存在螺栓松动情况时，该接点所流经电流小于各支路电流均值0.5A以上)。此时说明对应支路相关接点螺栓紧固度较差，连接情况不良，需仔细排查并整改，整改完成后需按照如上步骤复测。测试过程中所述传感器采集装置4将霍尔电流传感器所测得各支路电流值数据，上传至监测上位机7储存记录并形成测试报告。
本发明的系统在拉弧测试方案中的使用方法为，将所述支路短接装置的正极短接装置21通过正极母线连接所述标准直流电流源1的正极，所述负极短接装置22通过负极母线连接所述标准直流电流源1的负极，所述正极短接装置21包括若干个短接端子，各正极短接装置21的短接端子分别穿过对应的霍尔电流传感器3固定在所述汇流配电箱9的正极汇流支路熔断器进线端81上，所述负极短接装置22包括与所述正极短接装置21数量相同的短接端子，各负极短接装置22的短接端子分别固定在所述汇流配电箱9的负极汇流支路熔断器进线端82上；确保支路短接装置的正、负极短接装置与各支路进线连接端可靠接触。通过出线短接装置11将汇流箱9的出线端10的正负极短接。在合适位置设置好弧光传感器5，以弧光传感器5能监测到全部待测接线端拉弧情况为准。所述弧光传感器5与所述监测上位机7相连。
测试过程如图3所示，将汇流箱置于振动试验平台上，通过标准电流源1向汇流箱各支路施加9A直流电流，通过弧光传感器5排查接线端螺栓松动引起的拉弧现象，并将告警信号上送至监测上位机7。振动试验平台可以用于模拟运输过程中的振动，用于检测运输中的振动是否会导致连接端松动的情况。所触发告警说明对应支路相关接点螺栓紧固度较差且易产生电弧，需仔细排查并整改，整改完成后需按照如上步骤复测。监测上位机7记录各支路螺栓接点的拉弧情况，并写入测试报告。
本发明的系统在温升测试中的使用能够方法为，将所述支路短接装置的正极短接装置21通过正极母线连接所述标准直流电流源1的正极，所述负极短接装置22通过负极母线连接所述标准直流电流源1的负极，所述正极短接装置21包括若干个短接端子，各正极短接装置21的短接端子分别穿过对应的霍尔电流传感器3固定在所述汇流配电箱9的正极汇流支路熔断器进线端81上，所述负极短接装置22包括与所述正极短接装置21数量相同的短接端子，各负极短接装置22的短接端子分别固定在所述汇流配电箱9的负极汇流支路熔断器进线端82上；确保支路短接装置的正、负极短接装置与各支路进线连接端可靠接触。通过出线短接装置11将汇流箱9的出线端10的正负极短接。固定红外热成像仪6，以红外热成像仪6能拍摄到全部待测接线端的位置为准。所述红外热成像仪6与所述监测上位机7相连。
测试过程如图4所示，通过标准电流源1向汇流箱各支路施加9A直流电流，通过红外热成像仪记录3min后所测得各螺栓紧固接点的温升情况。通过监测上位机7进行判断，当某一接线端温度值升高超过4℃时，经过1s延时后触发监测软件告警并上送至监测上位机7(经多次试验发现当螺栓接点施加9A电流3min后，当存在螺栓松动情况时，该接点温升在4℃以上，可观察出明显温升现象。且熔芯底座最大耐受温度为90℃，而现场环境温度最高可达60℃，所以温升不能超过30℃)。监测上位机告警说明对应支路相关接点螺栓紧固度较差，接线端接触面上可能存在氧化情况，需仔细排查并整改，整改完成后需按照如上步骤复测。监测上位机7实时记录各接线端表面温升情况并记录入测试报告。
本发明的系统可以实现三种接线端连接程度的检测方法，分别从连接紧固程度对分流、拉弧、温升等方面的影响进行考虑。在实际测试中可根据测试需要或实际情况采取不同的顺序或同时的方式进行检测。
本实施例中的各输入电流值、电流变化触发值、温升触发值、时间等数值可以根据实际情况和需要进行改变，本发明不做限定。同时，本发明也不限于使用在光伏汇流箱中，相似接线模式的配电箱中的接线端的连接程度均可使用本发明的系统进行检测。另外，所检测的接线端也不限于螺栓连接这种接线形式。所属领域技术人员应当明了，本发明的系统在用于接线端连接情况检测的思路在于：
通过电流源向主回路输入一定大电流，通过霍尔传感器观测各支路电流分流平衡情况，初步排查出接线端松动严重的电气连接点；
通过电流源同时向各支路施加相同电流值，其间通过拉弧传感器监测是否存在拉弧情况，排查出存在拉弧情况的电气连接点；
通过电流源同时向各支路施加相同电流值，通过热成像仪监测各支路电气连接点发热情况，设置高温告警点，对温度变化异常的连接点进行记录，排查出目测不易观察但发热严重(接线端紧固到位，但接触表面氧化或接触不良等情况)的电气连接点。
通过上述排查方法可基本保证产品出厂后各螺栓接点接触良好，有效控制和防止汇流箱在生产、运输过程中，以及在振动、冲击、疲劳、摩擦等恶劣工况下长期工作引起螺栓松动，同样还能大大减少设备在投入使用后，运维中的检修时间和人力投入，减少设备因人工检修疏忽遗漏所引发安全事故和造成的经济损失。

Claims (10)

1.一种自动检测螺栓松紧测试系统，其特征在于，包括测试电源、支路短接装置、出线短接装置、霍尔电流传感器以及采集装置；所述支路短接装置包括正极短接装置和负极短接装置，所述正极短接装置包括若干个正极短接端子，用于分别与所述配电箱正极各进线接线端相连，所述正极短接端子短接于正极母线，正极母线连接所述测试电源正极；所述负极短接装置包括若干个负极短接端子，用于分别与所述配电箱负极各进线接线端相连，所述负极短接端子短接于负极母线，负极母线连接所述测试电源负极；所述霍尔电流传感器套设于所述短接端子之上，用于测量通过各短接端子的电流大小；所述采集装置分别连接所述霍尔电流传感器，用于采集各霍尔电流传感器所测电流的大小；所述出线短接装置用于短接所述汇流配电箱出线端的正负极。
2.根据权利要求1所述的一种自动检测螺栓松紧测试系统，其特征在于，还包括弧光传感器，所述弧光传感器和所述采集装置相连，所述弧光传感器用于检测各接线端拉弧情况。
3.根据权利要求2所述的一种自动检测螺栓松紧测试系统，其特征在于，所述采集装置还包括监测上位机。
4.根据权利要求2所述的一种自动检测螺栓松紧测试系统，其特征在于，还包括温度检测装置，所述温度检测装置和所述采集装置相连，所述温度检测装置用于检测各接线端温度变化。
5.根据权利要求4所述的一种自动检测螺栓松紧测试系统，其特征在于，所述采集装置还包括监测上位机。
6.根据权利要求1所述的一种自动检测螺栓松紧测试系统，其特征在于，还包括温度检测装置，所述温度检测装置和所述采集装置相连，所述温度检测装置用于检测各接线端温度变化。
7.根据权利要求6所述的一种自动检测螺栓松紧测试系统，其特征在于，所述采集装置还包括监测上位机。
8.根据权利要求1所述的一种自动检测螺栓松紧测试系统，其特征在于，所述测试电源为直流电流源。
9.根据权利要求1所述的一种自动检测螺栓松紧测试系统，其特征在于，所述温度检测装置为热成像仪。
10.根据权利要求1所述的一种自动检测螺栓松紧测试系统，其特征在于，所述出线短接装置为用于短接空气开关输出端正负极的导体。
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