CN114415625A - 矿山防爆电器安全参数智能化检验系统及检验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种矿山防爆电器安全参数智能化检验系统和方法，该系统包括：控制器、用于为矿山防爆电器供电的配电模块，所述控制器还连有以下的一者或几者：过载短路断相试验模块、可调阻值的漏电闭锁解锁试验模块、动作特性试验模块、温升极限测试模块。本发明可以根据实际需求通过各试验模块进行多项针对矿山防爆电器的试验，且电路结构简洁。通过控制器还能够对试验数据进行综合分析、上报保存、异常数据剔除等数据处理作业，自动化水平较高，试验测量数据及分析结果准确。
Description
技术领域
本发明涉及防爆电器检验领域，特别是一种矿山防爆电器安全参数智能化检验系统及检验方法。
背景技术
近年来我国矿山安全生产工作取得明显成效，安全生产事故总量和死亡人数逐年下降，但矿山安全生产形势依然复杂严峻，面临着矿山产业结构不合理、灾害日益严重、采掘接续紧张、外部环境不确定和人员经验能力不足等带来的安全风险。机电事故是指矿山防爆电器等设备故障引起安全生产事故。目前，机电事故已成为矿山安全上产的主要事故之一，同时机电事故会导致瓦斯爆炸、运输等次生事故。
矿山防爆电器安全已成为影响矿山安全生产的主要因素。矿山防爆电器是指矿山电网中输配电、控制系统中的电气设备的总称，主要包括矿用隔爆型低压馈电开关、矿用隔爆型高压配电装置、矿用隔爆型多回路组合开关、矿用隔爆型低压真空电磁起动器、矿用隔爆型电控箱、矿用一般型开关柜等设备，在矿山供配电系统中起到投入和切除支路电网、接通和分断用电设备、故障监测与保护等功能。对于矿山防爆电器而言，考核其安全能力的重要指标需要进行多种类型的试验并获取试验数据。现有矿山防爆电器安全参数检验系统功能单一、结构复杂、测量精度低、自动化水平差，同时缺少检验过程异常数据判定和处理方法。
发明内容
本发明针对上述现有技术存在的问题，提供了一种矿山防爆电器安全参数智能化检验系统和方法，具有简洁的电路结构且能够根据需求进行多项针对矿山防爆电器的试验，并基于试验数据进行综合分析、异常数据剔除等数据处理作业。
本发明公开了一种矿山防爆电器安全参数智能化检验系统，包括：控制器、用于为矿山防爆电器供电的配电模块，所述控制器还连有以下的一者或几者：
(1)过载短路断相试验模块，用于向矿山防爆电器输出试验电流并将检测到的矿山防爆电器的动作时间反馈给所述控制器，以判断对应类型的试验结果。
(2)可调阻值的漏电闭锁解锁试验模块，与矿山防爆电器的漏电测试端连接，用于在矿山防爆电器漏电锁闭或解锁的情况下，向所述控制器反馈阻值数据。
(3)动作特性试验模块，用于向矿山防爆控制器输出符合动作特性试验要求的电压，并在矿山防爆电器进行分合闸操作的情况下，向所述控制器反馈采集的电器释放电压数据、检验环境温度数据，以确定最低温度释放电压值。
(4)温升极限测试模块，用于向所述控制器反馈矿山防爆电器的测试点温度数据、绕组电阻数据和环境温度数据，以确定所述控制变压器的绕组温升值。
进一步地，所述过载短路断相试验模块，包括：
调压试验电源A，与所述配电模块连接；
与所述调压试验电源A连接的大电流发生装置，用于向所述矿山防爆电器输出试验电流；
计时器，用于测试矿山防爆电器的动作时间并反馈给所述控制器；
所述控制器还用于：控制所述配电模块合闸；调节所述调压试验电源A的电压输出来控制所述大电流发生装置的电流输出；基于包括所述动作时间在内的试验数据判断对应类型的试验结果是否为合格。
进一步地，所述过载短路断相试验模块，包括：
可调电阻器，分别与矿山防爆电器的接地端和漏电检测端连接；
漏电信号检测单元，用于在矿山防爆电器漏电锁闭的情况下，将漏电信息反馈给所述控制器；
电阻测试单元，用于检测所述可调电阻器的阻值数据，并反馈给所述控制器；
所述控制器用于：根据实验类型调大或调小所述可调电阻器的阻值；在矿山防爆电器漏电锁闭的情况下，获取所述漏电信息；获取所述电阻测试单元反馈的阻值数据。
进一步地，所述动作特性试验模块，包括：
与所述配电模块连接的调压试验电源B，用于为矿山防爆电器的提供符合动作特性试验要求的电压；
释放电压检测模块，用于在所述控制器控制所述配电模块进行分合闸操作后，检测矿山防爆电器在检验环境的释放电压，并反馈给所述控制器；
环境温度测试单元，用于检测环境温度数据，并反馈给所述控制器；
所述控制器，还用于：控制所述调压试验电源B输出符合动作特性试验要求的电压；在符合动作特性试验要求的电压的情况下，控制矿山防爆电器进行分合闸操作；基于获取的所述释放电压和所述检验环境温度确定最低温度释放电压值。
进一步地，所述温升极限测试模块包括：
调压试验电源A，与所述配电模块连接；
与所述调压试验电源A连接的大电流发生装置，用于向所述矿山防爆电器输出试验电流；所述控制器用于调节所述调压试验电源A的电压输出来控制所述大电流发生装置的电流输出；
电器温度测试单元，用于采集矿山防爆电器的测试点温度数据；
信号处理单元，用于将所述温度数据反馈至所述控制器；
电阻测试单元，用于检测矿山防爆电器的控制变压器的绕组电阻数据；
环境温度测试单元，用于检测环境温度数据，并反馈给所述控制器；
所述控制器还用于：根据所述测试点温度数据判断温升极限测试是否结束；基于温升极限测试前后采集的环境温度数据和绕组电阻数据，确定所述控制变压器的绕组温升值。
进一步地，所述信号处理单元包括：电阻R1、放大器A、电源VCC1、电容C1、电容C2、接地GND1、电阻R2、光耦、接地GND2、电容C3、电源VCC2、电阻R3、接地GND3、放大器B、电源VCC3、接地GND4、电容C4、接地GND5，其中，所述电阻R1的一端分别与所述放大器A的接线端子2、所述光耦的接线端子4相连接，所述电阻R1的另一端与所述光耦的接线端子1相连接，所述放大器A的接线端子4与所述接地GND5相连接，所述放大器A的接线端子3与所述电器温度测试单元的信号输出端相连接，所述放大器A的接线端子7分别与所述电源VCC1、所述电容C1的一端、所述电容C2的一端、所述电阻R2的一端相连接，所述电容C1的另一端与所述接地GND1相连接，所述电容C2的另一端与所述放大器A的接线端子6相连接，所述电阻R2的另一端与所述光耦的接线端子2相连接，所述光耦的接线端子6分别与所述电源VCC2、所述电容C3的一端相连接，所述光耦的接线端子3与所述电源VCC4相连接，所述电容C3的另一端与所述接地GND2相连接，所述光耦的接线端子5分别与所述电阻R3的一端、所述放大器B的接线端子3相连接，所述电阻R3的另一端与所述接地GND3相连接，所述放大器B的接线端子2分别与所述放大器B的接线端子6及所述控制器的温度信号输入端相连接，所述放大器B的接线端子7分别与所述电源VCC3、所述电容C4的一端相连接，所述电容C4的另一端与所述接地GND4相连接。
进一步地，所述控制器还连有转换开关，所述转换开关与所述大电流发生装置连接，用于在所述大电流发生器的电流值不满足要求的情况下，通过所述转换开关切换所述大电流发生装置的工作回路。
进一步地，所述配电模块包括的配电开关柜和低压保护柜，所述低压保护柜通过调压试验电源B与矿山防爆电器连接。
所述控制器还连有：控制面板、警示单元、风速传感器、湿度传感器、显示屏、工业计算机。
本发明还公开了一种矿山防爆电器安全参数智能化检测方法，包括实施以下一者或几者试验控制方法：
过载短路断相试验控制方法：控制所述配电模块合闸；调节所述调压试验电源A的电压输出来控制所述大电流发生装置的电流输出；基于包括所述动作时间在内的试验数据判断对应类型的试验结果是否为合格；
漏电闭锁解锁试验控制方法：根据实验类型调大或调小所述可调电阻器的阻值；在矿山防爆电器漏电锁闭的情况下，获取所述漏电信息；获取所述电阻测试单元反馈的阻值数据；
动作特性试验控制方法：控制所述调压试验电源B输出符合动作特性试验要求的电压；在符合动作特性试验要求的电压的情况下，控制矿山防爆电器进行分合闸操作；基于获取的所述释放电压和所述检验环境温度确定最低温度释放电压值；
温升极限测试控制方法：根据所述测试点温度数据判断温升极限测试是否结束；基于温升极限测试前后采集的环境温度数据和绕组电阻数据，确定所述控制变压器的绕组温升值。
本发明还公开了一种异常试验数据判断方法，包括：
获取上述矿山防爆电器安全参数智能化检验系统中的过载短路断相试验模块或漏电闭锁解锁试验模块反馈的若干同类型的试验数据；
计算所述试验数据的平均值和标准偏差；
选取任一所述试验数据xi，计算其与所述平均值的差值，以及所述差值与标准偏差的比值ta；
基于正态误差积分表，确定反映合理的数据与所述平均值相差ta倍的概率P；计算所述概率P与所述试验数据的数量的乘积得到期望次数，若所述期望次数小于1/2，则判断所述试验数据xi为异常数据。
本发明至少具有以下有益效果：
本发明可以根据实际需求通过各试验机构进行多项针对矿山防爆电器的试验，且电路结构简洁。通过控制器还能够对试验数据进行综合分析、上报保存、异常数据剔除等数据处理作业，自动化水平较高，试验测量数据及分析结果准确。
本发明的其他有益效果将在具体实施方式部分详细说明。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施条例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明优选实施例公开的一种矿山防爆电器安全参数智能化检测系统的电路原理图。
图2是本发明优选实施例公开的一种矿山防爆电器安全参数智能化检测系统的信号处理单元电路图。
图3是本发明优选实施例公开的一种矿山防爆电器安全参数智能化检测方法的过载试验、短路试验、断相试验合格性判定流程图。
图4是本发明优选实施例公开的一种矿山防爆电器安全参数智能化检测方法的动作特性试验流程图。
图5是本发明优选实施例公开的一种矿山防爆电器安全参数智能化检测方法的温升极限试验数据处理流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
本发明公开了一种矿山防爆电器安全参数智能化检验系统，包括：控制器、用于为矿山防爆电器供电的配电模块，所述控制器能够控制配电模块的开合/通断。所述控制器还连有以下的一者或几者试验机构：
(1)过载短路断相试验模块，用于向矿山防爆电器输出试验电流并将检测到的矿山防爆电器的动作时间反馈给所述控制器，以判断对应类型的试验结果。利用该机构，可以完成矿山防爆电器的过载试验、短路试验和断相试验。
(2)可调阻值的漏电闭锁解锁试验模块，与矿山防爆电器的漏电测试端连接，用于在矿山防爆电器漏电锁闭或解锁的情况下，向所述控制器反馈阻值数据。利用该机构，可以完成矿山防爆电器的漏电锁闭试验和漏电解锁试验。
(3)动作特性试验模块，用于向矿山防爆控制器输出符合动作特性试验要求的电压，并在矿山防爆电器进行分合闸操作的情况下，向所述控制器反馈采集的电器释放电压数据、检验环境温度数据，以确定最低温度释放电压值。利用该机构，可以完成矿山防爆电器的动作特性试验。
(4)温升极限测试模块，用于向所述控制器反馈矿山防爆电器的测试点温度数据、绕组电阻数据和环境温度数据，以确定所述控制变压器的绕组温升值。利用该机构，可以完成矿山防爆电器的温升极限测试。
值得一提的是，上述利用本系统进行各项试验的原理、相关检验标准等为现有技术，本发明不再赘述。
在本发明的一些实施例中，所述过载短路断相试验模块，包括：调压试验电源A，与所述配电模块连接；与所述调压试验电源A连接的大电流发生装置，用于向所述矿山防爆电器输出试验电流；计时器，用于测试矿山防爆电器的动作时间并反馈给所述控制器。所述控制器还用于：控制所述配电模块合闸；调节所述调压试验电源A的电压输出来控制所述大电流发生装置的电流输出；基于包括所述动作时间在内的试验数据判断对应类型的试验结果是否为合格。
优选的，如图1所示的矿山防爆电器安全参数智能化检验系统，其中包括所述过载短路断相试验模块，该实施例公开的矿山防爆电器安全参数智能化检验系统中包括：配电模块中的配电开关柜1的输出端与低压保护柜2的输入端相连接，低压保护柜2的输出端与调压试验电源A3的输入端相连接，调压试验电源A3的输出端与大电流发生装置4的输入端相连接，大电流发生装置4的输出端与矿山防爆电器26的接线端子相连接。电流测试单元5的测试端与矿山防爆电器26的电流测试端相连接，大电流发生装置4的磁路调整控制端与转换开关15的控制信号输出端相连接，转换开关15控制信号输入端与PLC系统7的输出端相连接。电流测试单元5的电流信号输出端与PLC系统7的模拟信号输入端相连接。
计时器19的测试端与矿山防爆电器26的试验电流时间测试端相连接，计时器9的时间信号输出端与PLC系统7的模拟信号输入端相连接，电磁继电器13的控制信号输入端与PLC系统7的控制信号输出端相连接。PLC系统7的控制信号输出端分别与配电开关柜1、低压保护柜2的控制信号输入端相连接，控制面板9的信号输出端与PLC系统7的控制信号输入端相连接，警示单元16的信号输入端与PLC系统7的警示信号输出端相连接，显示屏6的信号输入端与PLC系统7的显示信号输出端相连接，通讯接口10的信号输入端与PLC系统7的通讯信号输出端相连接，工业计算机11的通讯信号输入端与通讯接口10的通讯信号输出端相连接。调压试验电源B27的电压输入端与低压保护柜2的电压输出端相连接，调压试验电源B27的电压输出端与矿山防爆电器26的控制变压器一次侧相连接，调压试验电源B27的电压调节控制端经过电压转换器B20与PLC系统7电压控制信号输出端相连接，调压试验电源B27的输出电压测试端经过电压测试单元21与PLC系统7的电压信号输入端相连接，风速传感器28、湿度传感器22、温度测试单元B23的测试端置于试验环境中，风速传感器28、湿度传感器22、温度测试单元B23的信号输出端与PLC系统7的风速、温度、湿度信号输入端相连接。
本发明采用模拟电流法进行过载试验、短路试验、断相试验，大电流发生装置4根据试验用矿山防爆电器26的参数和试验要求输出试验电流，计时器19采集矿山防爆电器26的动作时间，PLC系统7调用检验系统数据库，根据试验类型和动作时间自动判断对应试验项目的合格性，过载试验、短路试验、断相试验过程如下：
(1)检查被检矿山防爆电器26及检验系统是否正常，检验系统异常时警示单元16进行报警，如无异常，则根据试验项目要求连接检验系统线路并继续之后的步骤。
(2)操作控制面板9输入控制指令，配电开关柜1和低压保护柜2合闸，启动被矿山防爆电器26试验环境参数测量用湿度传感器22和温度测试单元B23，PLC采集试验环境温度、湿度数据，并通过显示屏6显示。
(3)PLC系统7通过电压转换器B20调节调压试验电源B27的电压输出，为矿山防爆电器26控制变压器提供控制电压。
(4)根据试验项目(过载试验/短路试验/断相试验)要求，设置矿山防爆电器26参数，PLC系统7通过电压转换器A14调节调压试验电源A3的输出电流，如果电流值不满足要求，通过转换开关15切换大电流发生装置4的工作回路。
(5)PLC系统7控制试验电流的输出，计时器19测试矿山防爆电器26动作时间，同时反馈给PLC系统7，PLC系统7根据实验类型和采集数据判断试验是否合格，通过显示屏6和工业计算机11进行数据显示和存储。
(6)PLC系统7发送控制指令切断矿山防爆电器安全参数智能化检验系统供电线路(配电开关柜1、低压保护柜2、调压试验电源A3)，操作控制面板9停止检验系统。
(7)整理试验设备，完成矿山防爆电器26相应试验。
在本发明的一些实施例中，所述漏电闭锁解锁试验模块，包括：可调电阻器，分别与矿山防爆电器的接地端和漏电检测端连接；漏电信号检测单元，用于在矿山防爆电器漏电锁闭的情况下，将漏电信息反馈给所述控制器；电阻测试单元，用于检测所述可调电阻器的阻值数据，并反馈给所述控制器。
所述控制器用于：根据实验类型调大或调小所述可调电阻器的阻值；在矿山防爆电器漏电锁闭的情况下，获取所述漏电信息；获取所述电阻测试单元反馈的阻值数据。
优选的，如图1所示的矿山防爆电器安全参数智能化检验系统，其中包括所述过载短路断相试验模块，该实施例公开的矿山防爆电器安全参数智能化检验系统中主要包括：可调电阻器12的控制信号输入端与电磁继电器13的信号输出端相连接，可调电阻器12的漏电信号测试端与矿山防爆电器26的漏电保护测试端端相连接，电阻测试单元25的电阻测量端与可调电阻器12的电阻测试端相连接，电阻测试单元25的电阻信号输出端与PLC系统7的模拟信号输入端相连接。漏电信号检测单元29的信号输入端与矿山防爆电器26的漏电保护信号输出端相连接，漏电信号检测单元29的信号输出端与PLC系统7的漏电保护信号输入端相连接。
矿山防爆电器漏电闭锁与解锁试验分为漏电闭锁试验和解锁试验，以漏电闭锁试验为例进行说明，首先需要将可调电阻器12的两端分别与矿山防爆电器26的地、矿山防爆电器26漏电检测相的端子相连接，PLC系统7通过电磁继电器13从大到小调节可调电阻的阻值，矿山防爆电器26检测到漏电时进行闭锁(矿山防爆电器26不能启动)，并将漏电信息通过漏电信号检测单元29反馈PLC系统7，PLC系统7采集电阻测试单元25反馈的电阻值，并通过显示屏6和工业计算机11进行数据显示和存储。漏电解锁试验和漏电闭锁试验类似，电阻调整过程为从漏电闭锁值向大调节。
矿山防爆电器在过载试验、短路试验、断相试验和漏电闭锁与解锁试验时得到的结果为数字量，为了保证实验结果的可靠性需要进行多次测量。矿山防爆电器保护器为电子保护器，正常试验测得数据偏差很小，但由于大电流发生装置4、电流测试单元5、计时器19、电阻测试单元25发生异常，导致单次测量结果与其他测量结果偏差较大，此数据称为异常数据。矿山防爆电器26在过载试验、短路试验、断相试验和漏电闭锁与解锁试验时如出现异常数据需要将其删除，异常数据判断方法如下：
(1)测试得到一组数据n个为x1、x2、……、xn，计算得到数据的平均值
和标准偏差σx为：
(2)计算异常数据xi与平均值
之间的差值与标准偏差σx的比值ta，为：
(3)根据正态误差积分表Ⅰ，查出概率P(在ta之外)，这就是合理的测量结果与平均值
相差ta倍的概率，最后乘以n得到全部的测量次数为：
N＝n×P(在ta之外) (4)
如果这个期望的次数N小于二分之一，则认为xi这个数据为异常数据。
在本发明的一些实施例中，所述动作特性试验模块，包括：与所述配电模块连接的调压试验电源B，用于为矿山防爆电器的提供符合动作特性试验要求的电压；释放电压检测模块，用于在所述控制器控制所述配电模块进行分合闸操作后，检测矿山防爆电器在检验环境的释放电压，并反馈给所述控制器；环境温度测试单元，用于检测环境温度数据，并反馈给所述控制器。
所述控制器，还用于：控制所述调压试验电源B输出符合动作特性试验要求的电压；在符合动作特性试验要求的电压的情况下，控制矿山防爆电器进行分合闸操作；基于获取的所述释放电压和所述检验环境温度确定最低温度释放电压值。
如图1所示，矿山防爆电器安全参数智能化检验系统进行动作特性试验测试时PLC系统7通过电压转换器B20调节调压试验电源B27的电压，在动作特性试验要求电压范围内对矿山防爆电器26进行分合闸操作，并测得矿山防爆电器26在检验环境的释放电压，通过PLC系统7计算得到最低工作温度-5℃时的释放电压，计算公式为：
式中，U为矿山防爆电器在-5℃检验环境的释放电压，Us为矿山防爆电器检验环境的释放电压，Tc为温度系数(铜为234.5℃)，Th为检验环境温度。
在本发明的一些实施例中，所述温升极限测试模块包括：
调压试验电源A，与所述配电模块连接；与所述调压试验电源A连接的大电流发生装置，用于向所述矿山防爆电器输出试验电流；所述控制器用于调节所述调压试验电源A的电压输出来控制所述大电流发生装置的电流输出；电器温度测试单元，用于采集矿山防爆电器的测试点温度数据；信号处理单元，用于将所述温度数据反馈至所述控制器；电阻测试单元，用于检测矿山防爆电器的控制变压器的绕组电阻数据；环境温度测试单元，用于检测环境温度数据，并反馈给所述控制器。
所述控制器还用于：根据所述测试点温度数据判断温升极限测试是否结束；基于温升极限测试前后采集的环境温度数据和绕组电阻数据，确定所述控制变压器的绕组温升值。
如图1所示，矿山防爆电器安全参数智能化检验系统进行温升极限测试时，电流采用闭环适时调节方式。PLC系统7根据温升极限试验所需电流值，通过电压转换器A14调节调压试验电源A的电压输出，进而实现对大电流发生装置4的输出电流调节，进而实现对矿山防爆电器26温升极限电流的实时调整，温度测试单元A17实时采集矿山防爆电器26测试点温度数据，经过信号处理单元18反馈给PLC系统7,PLC系统7比较矿山防爆电器26测试点温度数据，在间隔两次测量温度差小于1K时，认为温升极限试验结束。在温升极限试验前、试验后采集矿山防爆电器26控制变压器一次线圈、二次线圈的电阻值和检验环境温度值，然后PLC系统7依据以下公式计算得到矿山防爆电器26控制变压器一次线圈、二次线圈的温升值，计算公式为：
式中，ΔT为变压器绕组温升值，Rr为变压器绕组热态电阻，Rl为变压器绕组冷态电阻，Tc为温度系数(铜为234.5℃)，Tl为冷态检验环境温度，Tr为热态检验环境温度。
在本发明的一些实施例中，如图2所示，所述信号处理单元包括：电阻R1、放大器A、电源VCC1、电容C1、电容C2、接地GND1、电阻R2、光耦、接地GND2、电容C3、电源VCC2、电阻R3、接地GND3、放大器B、电源VCC3、接地GND4、电容C4、接地GND5，其中，所述电阻R1的一端分别与所述放大器A的接线端子2、所述光耦的接线端子4相连接，所述电阻R1的另一端与所述光耦的接线端子1相连接，所述放大器A的接线端子4与所述接地GND5相连接，所述放大器A的接线端子3与所述电器温度测试单元的信号输出端相连接，所述放大器A的接线端子7分别与所述电源VCC1、所述电容C1的一端、所述电容C2的一端、所述电阻R2的一端相连接，所述电容C1的另一端与所述接地GND1相连接，所述电容C2的另一端与所述放大器A的接线端子6相连接，所述电阻R2的另一端与所述光耦的接线端子2相连接，所述光耦的接线端子6分别与所述电源VCC2、所述电容C3的一端相连接，所述光耦的接线端子3与所述电源VCC4相连接，所述电容C3的另一端与所述接地GND2相连接，所述光耦的接线端子5分别与所述电阻R3的一端、所述放大器B的接线端子3相连接，所述电阻R3的另一端与所述接地GND3相连接，所述放大器B的接线端子2分别与所述放大器B的接线端子6及所述控制器的温度信号输入端相连接，所述放大器B的接线端子7分别与所述电源VCC3、所述电容C4的一端相连接，所述电容C4的另一端与所述接地GND4相连接。
在本发明的一些实施例中，矿山防爆电器安全参数智能化检验系统同时包括过载短路断相试验模块、漏电闭锁解锁试验模块、动作特性试验模块和温升极限测试模块。如图1所示，配电开关柜1的输出端与低压保护柜2的输入端相连接，低压保护柜2的输出端与调压试验电源A3的输入端相连接，调压试验电源A3的输出端与大电流发生装置4的输入端相连接，大电流发生装置4的输出端与矿山防爆电器26的接线端子相连接，电流测试单元5的测试端与矿山防爆电器26的电流测试端相连接，电流测试单元5的电流信号输出端与PLC系统7的模拟信号输入端相连接，计时器19的测试端与矿山防爆电器26的试验电流时间测试端相连接，计时器9的时间信号输出端与PLC系统7的模拟信号输入端相连接，电磁继电器13的控制信号输入端与PLC系统7的控制信号输出端相连接，可调电阻器12的控制信号输入端与电磁继电器13的信号输出端相连接，可调电阻器12的漏电信号测试端与矿山防爆电器26的漏电保护测试端端相连接，电阻测试单元25的电阻测量端与可调电阻器12的电阻测试端相连接，电阻测试单元25的电阻信号输出端与PLC系统7的模拟信号输入端相连接，PLC系统7的控制信号输出端分别与配电开关柜1、低压保护柜2的控制信号输入端相连接，控制面板9的信号输出端与PLC系统7的控制信号输入端相连接，警示单元16的信号输入端与PLC系统7的警示信号输出端相连接，显示屏6的信号输入端与PLC系统7的显示信号输出端相连接，通讯接口10的信号输入端与PLC系统7的通讯信号输出端相连接，工业计算机11的通讯信号输入端与通讯接口10的通讯信号输出端相连接。调压试验电源B27的电压输入端与低压保护柜2的电压输出端相连接，调压试验电源B27的电压输出端与矿山防爆电器26的控制变压器一次侧相连接，调压试验电源B27的电压调节控制端经过电压转换器B20与PLC系统7电压控制信号输出端相连接，调压试验电源B27的输出电压测试端经过电压测试单元21与PLC系统7的电压信号输入端相连接，风速传感器28、湿度传感器22、温度测试单元B23的测试端置于试验环境中，风速传感器28、湿度传感器22、温度测试单元B23的信号输出端与PLC系统7的风速、温度、湿度信号输入端相连接，回路电阻测试单元24的测试端与矿山防爆电器26的回路电阻测试部位相连接，回路电阻测试单元24的信号输出端与PLC系统7的回路电阻信号输入端相连接，漏电信号检测单元29的信号输入端与矿山防爆电器26的漏电保护信号输出端相连接，漏电信号检测单元29的信号输出端与PLC系统7的漏电保护信号输入端相连接，调压试验电源A3的控制端经过电压转换器A14与PLC系统7的调压试验电源A3的控制信号输出端相连接，大电流发生装置4的磁路调整控制端与转换开关15的控制信号输出端相连接，转换开关15控制信号输入端与PLC系统7的输出端相连接，温度测试单元A17的温度测试端固定在矿山防爆电器26的测试部位，温度测试单元A17的温度信号输出端经过信号处理单元18与PLC系统7的温度信号接收相连接。
本发明还公开了一种矿山防爆电器安全参数智能化检验方法，包括实施以下一者或几者试验控制方法：
(1)过载短路断相试验控制方法：控制所述配电模块合闸；调节所述调压试验电源A的电压输出来控制所述大电流发生装置的电流输出；基于包括所述动作时间在内的试验数据判断对应类型的试验结果是否为合格。
作为本发明的优选实施例，如图3所示的过载试验、短路试验、断相试验合格性判定流程，具体步骤包括：基于上述公开的矿山防爆电器安全参数智能化检测系统来采集试验数据；计算数据平均值和标准差；计算异常数据与平均值之间的差值与标准差的比值；调用概率分布表判断异常数据真实性，若否则返回重新采集试验数据，若是，则调用试验标准要求值；判断数据是否为异常数据，若是，则返回重新采集试验数据，若否，则将实验数据进行显示并存储。
(2)漏电闭锁解锁试验控制方法：根据实验类型调大或调小所述可调电阻器的阻值；在矿山防爆电器漏电锁闭的情况下，获取所述漏电信息；获取所述电阻测试单元反馈的阻值数据。
(3)动作特性试验控制方法：控制所述调压试验电源B输出符合动作特性试验要求的电压；在符合动作特性试验要求的电压的情况下，控制矿山防爆电器进行分合闸操作；基于获取的所述释放电压和所述检验环境温度确定最低温度释放电压。
如图4所示的动作特性试验流程，具体包括：调节调压试验电源B输出电压，在动作电压范围内进行分合闸操作，降低控制电压测试释放电压值，PLC系统计算最低温度释放电压值，显示数据并存储数据。
(4)温升极限测试控制方法：根据所述测试点温度数据判断温升极限测试是否结束；基于温升极限测试前后采集的环境温度数据和绕组电阻数据，确定所述控制变压器的绕组温升值。
如图5所示的温升极限试验数据处理流程图，具体包括：调用温度数据，判断温升极限试验是否结束，若是，则读取试验结束前后四分之一周期环境温度及控制变压器绕组电阻数据；然后计算后四分之一周期温度平均值，计算测量部位及控制变压器绕组温升，传输温升数据并显示、存储。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种矿山防爆电器安全参数智能化检验系统，其特征在于，包括：控制器、用于为矿山防爆电器供电的配电模块，所述控制器还连有以下的一者或几者：
过载短路断相试验模块，用于向矿山防爆电器输出试验电流并将检测到的矿山防爆电器的动作时间反馈给所述控制器，以判断对应类型的试验结果；
可调阻值的漏电闭锁解锁试验模块，与矿山防爆电器的漏电测试端连接，用于在矿山防爆电器漏电锁闭或解锁的情况下，向所述控制器反馈阻值数据；
动作特性试验模块，用于向矿山防爆控制器输出符合动作特性试验要求的电压，并在矿山防爆电器进行分合闸操作的情况下，向所述控制器反馈采集的电器释放电压数据、检验环境温度数据，以确定最低温度释放电压值；
温升极限测试模块，用于向所述控制器反馈矿山防爆电器的测试点温度数据、绕组电阻数据和环境温度数据，以确定所述控制变压器的绕组温升值。
2.根据权利要求1所述的一种矿山防爆电器安全参数智能化检验系统，其特征在于，所述过载短路断相试验模块，包括：
调压试验电源A，与所述配电模块连接；
与所述调压试验电源A连接的大电流发生装置，用于向所述矿山防爆电器输出试验电流；
计时器，用于测试矿山防爆电器的动作时间并反馈给所述控制器；
所述控制器还用于：控制所述配电模块合闸；调节所述调压试验电源A的电压输出来控制所述大电流发生装置的电流输出；基于包括所述动作时间在内的试验数据判断对应类型的试验结果是否为合格。
3.根据权利要求1所述的一种矿山防爆电器安全参数智能化检验系统，其特征在于，所述漏电闭锁解锁试验模块，包括：
可调电阻器，分别与矿山防爆电器的接地端和漏电检测端连接；
漏电信号检测单元，用于在矿山防爆电器漏电锁闭的情况下，将漏电信息反馈给所述控制器；
电阻测试单元，用于检测所述可调电阻器的阻值数据，并反馈给所述控制器；
所述控制器用于：根据实验类型调大或调小所述可调电阻器的阻值；在矿山防爆电器漏电锁闭的情况下，获取所述漏电信息；获取所述电阻测试单元反馈的阻值数据。
4.根据权利要求1所述的一种矿山防爆电器安全参数智能化检验系统，其特征在于，所述动作特性试验模块，包括：
与所述配电模块连接的调压试验电源B，用于为矿山防爆电器的提供符合动作特性试验要求的电压；
释放电压检测模块，用于在所述控制器控制所述配电模块进行分合闸操作后，检测矿山防爆电器在检验环境的释放电压，并反馈给所述控制器；
环境温度测试单元，用于检测环境温度数据，并反馈给所述控制器；
所述控制器，还用于：控制所述调压试验电源B输出符合动作特性试验要求的电压；在符合动作特性试验要求的电压的情况下，控制矿山防爆电器进行分合闸操作；基于获取的所述释放电压和所述检验环境温度确定最低温度释放电压值。
5.根据权利要求1所述的一种矿山防爆电器安全参数智能化检验系统，其特征在于，所述温升极限测试模块包括：
调压试验电源A，与所述配电模块连接；
与所述调压试验电源A连接的大电流发生装置，用于向所述矿山防爆电器输出试验电流；所述控制器用于调节所述调压试验电源A的电压输出来控制所述大电流发生装置的电流输出；
电器温度测试单元，用于采集矿山防爆电器的测试点温度数据；
信号处理单元，用于将所述温度数据反馈至所述控制器；
电阻测试单元，用于检测矿山防爆电器的控制变压器的绕组电阻数据；
环境温度测试单元，用于检测环境温度数据，并反馈给所述控制器；
所述控制器还用于：根据所述测试点温度数据判断温升极限测试是否结束；基于温升极限测试前后采集的环境温度数据和绕组电阻数据，确定所述控制变压器的绕组温升值。
6.根据权利要求5所述的一种矿山防爆电器安全参数智能化检验系统，其特征在于，所述信号处理单元包括：电阻R1、放大器A、电源VCC1、电容C1、电容C2、接地GND1、电阻R2、光耦、接地GND2、电容C3、电源VCC2、电阻R3、接地GND3、放大器B、电源VCC3、接地GND4、电容C4、接地GND5，其中，所述电阻R1的一端分别与所述放大器A的接线端子2、所述光耦的接线端子4相连接，所述电阻R1的另一端与所述光耦的接线端子1相连接，所述放大器A的接线端子4与所述接地GND5相连接，所述放大器A的接线端子3与所述电器温度测试单元的信号输出端相连接，所述放大器A的接线端子7分别与所述电源VCC1、所述电容C1的一端、所述电容C2的一端、所述电阻R2的一端相连接，所述电容C1的另一端与所述接地GND1相连接，所述电容C2的另一端与所述放大器A的接线端子6相连接，所述电阻R2的另一端与所述光耦的接线端子2相连接，所述光耦的接线端子6分别与所述电源VCC2、所述电容C3的一端相连接，所述光耦的接线端子3与所述电源VCC4相连接，所述电容C3的另一端与所述接地GND2相连接，所述光耦的接线端子5分别与所述电阻R3的一端、所述放大器B的接线端子3相连接，所述电阻R3的另一端与所述接地GND3相连接，所述放大器B的接线端子2分别与所述放大器B的接线端子6及所述控制器的温度信号输入端相连接，所述放大器B的接线端子7分别与所述电源VCC3、所述电容C4的一端相连接，所述电容C4的另一端与所述接地GND4相连接。
7.根据权利要求2或5所述的一种矿山防爆电器安全参数智能化检验系统，其特征在于，所述控制器还连有转换开关，所述转换开关与所述大电流发生装置连接，用于在所述大电流发生器的电流值不满足要求的情况下，通过所述转换开关切换所述大电流发生装置的工作回路。
8.根据权利要求1所述的一种矿山防爆电器安全参数智能化检验系统，其特征在于，所述配电模块包括的配电开关柜和低压保护柜，所述低压保护柜通过调压试验电源B与矿山防爆电器连接；
所述控制器还连有：控制面板、警示单元、风速传感器、湿度传感器、显示屏、工业计算机。
9.一种矿山防爆电器安全参数智能化检验方法，其特征在于，包括实施以下一者或几者试验控制方法：
过载短路断相试验控制方法：控制所述配电模块合闸；调节所述调压试验电源A的电压输出来控制所述大电流发生装置的电流输出；基于包括所述动作时间在内的试验数据判断对应类型的试验结果是否为合格；
漏电闭锁解锁试验控制方法：根据实验类型调大或调小所述可调电阻器的阻值；在矿山防爆电器漏电锁闭的情况下，获取所述漏电信息；获取所述电阻测试单元反馈的阻值数据；
动作特性试验控制方法：控制所述调压试验电源B输出符合动作特性试验要求的电压；在符合动作特性试验要求的电压的情况下，控制矿山防爆电器进行分合闸操作；基于获取的所述释放电压和所述检验环境温度确定最低温度释放电压值；
温升极限测试控制方法：根据所述测试点温度数据判断温升极限测试是否结束；基于温升极限测试前后采集的环境温度数据和绕组电阻数据，确定所述控制变压器的绕组温升值。
10.一种异常试验数据判断方法，其特征在于，包括：
获取权利要求1～8中任一项所述的矿山防爆电器安全参数智能化检验系统中的过载短路断相试验模块或漏电闭锁解锁试验模块反馈的若干同类型的试验数据；
计算所述试验数据的平均值和标准偏差；
选取任一所述试验数据xi，计算其与所述平均值的差值，以及所述差值与标准偏差的比值ta；
基于正态误差积分表，确定反映合理的数据与所述平均值相差ta倍的概率P；计算所述概率P与所述试验数据的数量的乘积得到期望次数，若所述期望次数小于1/2，则判断所述试验数据xi为异常数据。
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| 黄鹤松、等: "DFKG—2012型矿用低压馈电开关综合试验台设计", 《工矿自动化》, vol. 41, no. 3, pages 29 - 31 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023116650A1 (zh) * | 2021-12-22 | 2023-06-29 | 抚顺中煤科工检测中心有限公司 | 矿山防爆电器安全参数智能化检验系统及方法 |
| WO2024041552A1 (zh) * | 2022-08-23 | 2024-02-29 | 中煤科工集团沈阳研究院有限公司 | 防爆灯具最不利条件下温度测试系统及测试方法 |
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