CN115774156A - 一种低压开关柜的老化拷机与性能检测装置、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于核电低压开关柜的老化拷机与性能检测领域，本发明涉及一种低压开关柜的老化拷机与性能检测装置、系统及方法。包括本地显示控制器、远程显示控制器、小型无线局域网基站、工控机、以太网、宽范围直流电源、宽范围直流电源、宽范围交流电源、交直流电子负载、万用表、电子数采、频谱仪、红外热成像仪、矩阵开关和热、振动综合试验箱。本发明的有益效果在于：能够自动准确采集开关柜各部件的多种敏感性能参数，并综合评估开关柜各部件的性能状态。

Description

一种低压开关柜的老化拷机与性能检测装置、系统及方法

技术领域

本发明属于核电低压开关柜的老化拷机与性能检测领域，本发明涉及一种低压开关柜的老化拷机与性能检测装置、系统及方法。

背景技术

低压配电系统是关系核电机组安全、可靠、经济运行的重要系统，该系统的主要组成单元为抽屉型开关柜，随着机组的运行，抽屉开关柜设备降质导致失效的风险将逐渐显现，甚至发生故障。安全相关的抽屉开关柜故障会对核电厂的可靠性和安全性运行产生重大影响，大多数核电厂通常缺乏良好的检测评估手段，采用运行至故障失效或定期提前更换的策略，这两种策略均未合理使用抽屉开关柜的使用寿命，经济性较差。

因此，有必要了解低压抽屉开关柜的结构构成，以及老化机理，挖掘抽屉开关柜的降质表征指标，搭建低压开关柜的老化拷机与性能检测系统，以定期检测抽屉开关柜的敏感降质指标，及时发现抽屉开关柜的当前性能状态，并对后续寿命进行预测，根据检测与预测结果作出相应的缓解行动措施，提高低压抽屉开关柜服役运行的可靠性和经济性。

发明内容

本发明提供一种低压开关柜的老化拷机与性能检测装置、系统及方法，目的是准确检测抽屉开关柜典型部件的敏感性能指标，有效评估开关柜当前的性能状态，为开关柜的可靠性管理提供工具及方法。

本发明的技术方案如下：一种低压开关柜老化拷机与性能检测装置，包括本地显示控制器、远程显示控制器、小型无线局域网基站、工控机、以太网、宽范围直流电源、宽范围直流电源、宽范围交流电源、交直流电子负载、万用表、电子数采、频谱仪、红外热成像仪、矩阵开关和热、振动综合试验箱，所述的本地显示控制器与工控机连接，所述的远程显示控制器与工控机连接，所述的工控机分别与第一宽范围直流电源、第二宽范围直流电源、宽范围交流电源、交直流电子负载、万用表、电子数采、频谱仪和红外热成像仪连接，第一宽范围直流电源、第二宽范围直流电源、宽范围交流电源、交直流电子负载、万用表、电子数采和频谱仪均与矩阵开关连接，以太网、红外热成像仪和矩阵开关与热、振动综合试验箱连接，热、振动综合试验箱上连接待测抽屉开关柜。

所述的远程显示控制器通过小型无线局域网基站与工控机连接。

所述的工控机通过以太网分别与第一宽范围直流电源、第二宽范围直流电源、宽范围交流电源、交直流电子负载、万用表、电子数采、频谱仪和红外热成像仪连接。

一种低压开关柜老化拷机与性能检测系统，包括硬件模块、通讯模块、存储模块、执行模块，设计模块和监视模块，所述的通讯模块通过通讯协议要求硬件模块执行相关的操作指令；存储模块用于存储编制好的测试流程指令，以及测试数据和测试过程中的运行日志；执行模块用于处理设计模块编制的流程、设备管理等功能，并传输给存储模块和通讯模块执行；设计模块用于设计流程、组态、失效判据等内容，设计好的程序发送给执行模块；监视模块用于监视执行模块的执行情况。

一种低压开关柜老化拷机与性能检测，包括如下步骤：

步骤1：开启硬件开关，启动测试软件；

步骤2：编辑开关柜的测试内容，测试内容包括动作逻辑测试、断路器测试、接触器、继电器、以及连接端子测试；

步骤3：编制好的测试流程导入的执行模快，通过通讯执行全自动花测试；

步骤4：监视模块持续监视测试流程是否完成，未完成继续执行相关的测试，执行完成后结束测试，存储测试数据，并生成报表。

所述的步骤2中的动作逻辑测试包括通过以太网发出指令给矩阵开关，并导通可编程电源或者使开关柜被监测部件处于开启/关闭状态，调用电子数采监测该状态，然后调用电源使控制部件动作，观测电子数采监测参数的变化，从而判断开关柜的动作逻辑是否正常。

所述的步骤2中的温升测试：工控机通过以太网发出指令给矩阵开关，并导通可编程电源或者宽范围交流电源使开关柜被监测部件处于长期开启或者周期性动作状态，然后调用红外热成像仪监测温度的变化，从而判断开关柜被测部件的温升是否正常。

所述的步骤2中的断路器：工控机通过以太网发出指令给矩阵开关，并导通可编程电源或者宽范围交流电源，给断路器特定保护工况，通过电子数采检查断路器保护功能的可靠性；工控机通过以太网发出指令调用万用表，通过矩阵开关测量断路器的线圈电阻；调用频谱仪，通过矩阵开关测量断路器的线圈阻抗谱；导通可编程电源或者宽范围交流电源使断路器开启或者关闭，调用万用表，通过矩阵开关测量断路器的接触电阻；导通可编程电源或者宽范围交流电源使断路器开启或者关闭，触点部位导通可编程电源给额定电压，调用电子数采间接测量断路器的动作时间、稳定时间。

所述的步骤2中的接触器：工控机通过以太网发出指令调用万用表，通过矩阵开关测量接触器的线圈电阻；调用频谱仪，通过矩阵开关测量接触器的线圈阻抗谱；导通可编程电源或者宽范围交流电源使接触器处于开启或者关闭，调用万用表，通过矩阵开关测量接触器的接触电阻；导通可编程电源或者宽范围交流电源使接触器开启或者关闭，触点部位导通可编程电源给额定电压，调用电子数采间接测量接触器的动作时间、稳定时间。

所述的步骤2中的继电器：工控机通过以太网发出指令调用万用表，通过矩阵开关测量继电器的线圈电阻；调用频谱仪，通过矩阵开关测量继电器的线圈阻抗谱；导通可编程电源或者宽范围交流电源使继电器处于开启或者关闭，调用万用表，通过矩阵开关测量继电器的接触电阻；导通可编程电源或者宽范围交流电源使接触器开启或者关闭，触点部位导通可编程电源给额定电压，调用电子数采间接测量接触器的动作时间、同步时间、稳定时间。

本发明的有益效果在于：能够自动准确采集开关柜各部件的多种敏感性能参数，并综合评估开关柜各部件的性能状态。

附图说明

图1为本发明所提供的一种低压开关柜的老化拷机与性能检测装置结构图；

图2为本发明所提供的一种低压开关柜的老化拷机与性能检测系统模块示意图；

图3为低压开关柜测试流程图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

低压开关柜老化拷机与性能检测系统目的是针对当前核电厂低压配电系统抽屉开关柜的故障率逐渐升高但难以被明确判断的现状提出来的。通过低压开关柜老化拷机与性能检测系统，可以对核电站抽屉开关柜进行抽样老化拷机和性能检测，可靠地评估与预测抽屉开关柜的寿命，对低压配电系统的可靠性与经济性运行均具有重要意义。

如图1所示，一种低压开关柜老化拷机与性能检测装置，包括本地显示控制器1、远程显示控制器2、小型无线局域网基站3、工控机4、以太网5、宽范围直流电源6、宽范围直流电源7、宽范围交流电源8、交直流电子负载9、万用表10、电子数采11、频谱仪12、红外热成像仪13、矩阵开关14和热、振动综合试验箱15。

其中，本地显示控制器1与工控机4连接，远程显示控制器2通过小型无线局域网基站3与工控机4连接，工控机4通过以太网5分别与第一宽范围直流电源6、第二宽范围直流电源7、宽范围交流电源8、交直流电子负载9、万用表10、电子数采11、频谱仪12和红外热成像仪13连接，第一宽范围直流电源6、第二宽范围直流电源7、宽范围交流电源8、交直流电子负载9、万用表10、电子数采11和频谱仪12均与矩阵开关14连接，以太网5、红外热成像仪13和矩阵开关14与热、振动综合试验箱15连接，热、振动综合试验箱15上还可连接待测抽屉开关柜16。

在针对不同低压开关柜时可在本地控制显示器1与远程显示控制器中根据需要修改程序参数，程序修改好后通过工控机4向以太网5发出指令，仪器设备接收到以太网指令后进行相应的动作，从而对低压开关柜整体及各部件进行老化拷机与性能测试。工控机4通过以太网5调用热、振动综合试验箱15对低压开关柜进行热、振动或者二者综合的环境老化拷机；工控机4通过以太网5调用宽范围直流程控电源，宽范围交流电源8，以及交直流电子负载9对安装在综合试验箱15上的低压开关柜进行电气拷机；宽范围直流程控电源，宽范围交流电源8，以及交直流电子负载9对安装在综合试验箱15上的低压开关柜进行进行供电，并调用万用表10、电子数采11、频谱仪12、红外热成像仪13、矩阵开关14有序动作，依次测量低压开关柜各元件的各项性能参数。

其中，显示与控制器能够进行本地操作和远程操作；小型无线局域网基站用于远程收发信息的；工控机用于收发指令的；局域网连接多个通讯仪器的；直流/交流程控电源为多个测试电路提供供电；交直流电子负载为抽屉开关柜提供负载的程控；万用表准确测量电压和电阻；数采用于采集多通道电压、电流信号的；频谱仪分析回路阻抗谱；红外热成像仪进行准确、实时测温；矩阵开关对多回路的导通与关闭进行控制；综合试验试验箱进行加速热老化、振动疲劳的。

小型无线局域网基站：可通过远程监测与控制试验的进行，便于试验工程师在线观测当前试验的进度与结果，以及对突发情况的及时处理；

定制矩阵开关：根据工控机的程序指令进行操作，矩阵开关对仪器进行调用，并对相应的测试回路进行导通或关闭，实现多个仪控设备自动测试的目的。

如图2所示，一种低压开关柜老化拷机与性能检测系统，系统划分为多个模块，最底层为硬件模块；通讯模块通过通讯协议要求硬件模块执行相关的操作指令；存储模块用于存储编制好的测试流程指令，以及测试数据和测试过程中的运行日志；执行模块用于处理设计模块编制的流程、设备管理等功能，并传输给存储模块和通讯模块执行；设计模块用于设计流程、组态、失效判据等内容，设计好的程序发送给执行模块；监视模块用于监视执行模块的执行情况。

一种低压开关柜老化拷机与性能检测方法，包括如下步骤：

步骤1，开启硬件开关，启动测试软件；

步骤2，在图2所示的设计模块编辑开关柜的测试内容，测试内容包括动作逻辑测试、断路器测试、接触器、继电器、以及连接端子测试。各测试内容的具体测试流程后续所示。

步骤3，编制好的测试流程导入图2所示的执行模快，通过通讯执行全自动花测试；

步骤4，监视模块持续监视测试流程是否完成，未完成继续执行相关的测试，执行完成后结束测试，存储测试数据，并生成报表。

开关柜各测试内容的测试流程如下所示：

动作逻辑测试：工控机4中的测试软件通过以太网5发出指令给矩阵开关14，并导通可编程电源6或者8使开关柜被监测部件处于开启/关闭状态，调用电子数采11监测该状态，然后调用电源7使控制部件动作，观测电子数采11监测参数的变化，从而判断开关柜的动作逻辑是否正常。

温升测试：工控机4中的测试软件通过以太网5发出指令给矩阵开关14，并导通可编程电源6或者8使开关柜被监测部件处于长期开启或者周期性动作状态，然后调用红外热成像仪13监测温度的变化，从而判断开关柜被测部件的温升是否正常。

断路器：工控机4中的测试软件通过以太网5发出指令给矩阵开关14，并导通可编程电源6或者8，给断路器特定保护工况，通过电子数采11检查断路器保护功能的可靠性；工控机4中的测试软件通过以太网5发出指令调用万用表10，通过矩阵开关14测量断路器的线圈电阻；调用频谱仪12，通过矩阵开关14测量断路器的线圈阻抗谱；导通可编程电源6或者8使断路器开启或者关闭，调用万用表10，通过矩阵开关14测量断路器的接触电阻；导通可编程电源6或者8使断路器开启或者关闭，触点部位导通可编程电源7给额定电压，调用电子数采11间接测量断路器的动作时间、稳定时间。

接触器：工控机4中的测试软件通过以太网5发出指令调用万用表10，通过矩阵开关14测量接触器的线圈电阻；调用频谱仪12，通过矩阵开关14测量接触器的线圈阻抗谱；导通可编程电源6或者8使接触器处于开启或者关闭，调用万用表10，通过矩阵开关14测量接触器的接触电阻；导通可编程电源6或者8使接触器开启或者关闭，触点部位导通可编程电源7给额定电压，调用电子数采11间接测量接触器的动作时间、稳定时间。

继电器：工控机4中的测试软件通过以太网5发出指令调用万用表10，通过矩阵开关14测量继电器的线圈电阻；调用频谱仪12，通过矩阵开关14测量继电器的线圈阻抗谱；导通可编程电源6或者8使继电器处于开启或者关闭，调用万用表10，通过矩阵开关14测量继电器的接触电阻；导通可编程电源6或者8使接触器开启或者关闭，触点部位导通可编程电源7给额定电压，调用电子数采11间接测量接触器的动作时间、同步时间、稳定时间。

连接端子：工控机4中的测试软件通过以太网5发出指令调用万用表10，通过矩阵开关14测量接线端子的连接电阻。

Claims (10)

1.一种低压开关柜老化拷机与性能检测装置，其特征在于：包括本地显示控制器、远程显示控制器、小型无线局域网基站、工控机、以太网、宽范围直流电源、宽范围直流电源、宽范围交流电源、交直流电子负载、万用表、电子数采、频谱仪、红外热成像仪、矩阵开关和热、振动综合试验箱，所述的本地显示控制器与工控机连接，所述的远程显示控制器与工控机连接，所述的工控机分别与第一宽范围直流电源、第二宽范围直流电源、宽范围交流电源、交直流电子负载、万用表、电子数采、频谱仪和红外热成像仪连接，第一宽范围直流电源、第二宽范围直流电源、宽范围交流电源、交直流电子负载、万用表、电子数采和频谱仪均与矩阵开关连接，以太网、红外热成像仪和矩阵开关与热、振动综合试验箱连接，热、振动综合试验箱上连接待测抽屉开关柜。

2.如权利要求1所述的一种低压开关柜老化拷机与性能检测装置，其特征在于：所述的远程显示控制器通过小型无线局域网基站与工控机连接。

3.如权利要求1所述的一种低压开关柜老化拷机与性能检测装置，其特征在于：所述的工控机通过以太网分别与第一宽范围直流电源、第二宽范围直流电源、宽范围交流电源、交直流电子负载、万用表、电子数采、频谱仪和红外热成像仪连接。

4.一种低压开关柜老化拷机与性能检测系统，其特征在于：包括硬件模块、通讯模块、存储模块、执行模块，设计模块和监视模块，所述的通讯模块通过通讯协议要求硬件模块执行相关的操作指令；存储模块用于存储编制好的测试流程指令，以及测试数据和测试过程中的运行日志；执行模块用于处理设计模块编制的流程、设备管理等功能，并传输给存储模块和通讯模块执行；设计模块用于设计流程、组态、失效判据等内容，设计好的程序发送给执行模块；监视模块用于监视执行模块的执行情况。

5.一种应用如权利要求1所述的装置的性能检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：开启硬件开关，启动测试软件；

步骤2：编辑开关柜的测试内容，测试内容包括动作逻辑测试、断路器测试、接触器、继电器、以及连接端子测试；

步骤3：编制好的测试流程导入的执行模快，通过通讯执行全自动花测试；

步骤4：监视模块持续监视测试流程是否完成，未完成继续执行相关的测试，执行完成后结束测试，存储测试数据，并生成报表。

6.如权利要求5所述的一种方法，其特征在于：所述的步骤2中的动作逻辑测试包括通过以太网发出指令给矩阵开关，并导通可编程电源或者使开关柜被监测部件处于开启/关闭状态，调用电子数采监测该状态，然后调用电源使控制部件动作，观测电子数采监测参数的变化，从而判断开关柜的动作逻辑是否正常。

7.如权利要求5所述的一种方法，其特征在于：所述的步骤2中的温升测试：工控机通过以太网发出指令给矩阵开关，并导通可编程电源或者宽范围交流电源使开关柜被监测部件处于长期开启或者周期性动作状态，然后调用红外热成像仪监测温度的变化，从而判断开关柜被测部件的温升是否正常。

8.如权利要求5所述的一种方法，其特征在于：所述的步骤2中的断路器：工控机通过以太网发出指令给矩阵开关，并导通可编程电源或者宽范围交流电源，给断路器特定保护工况，通过电子数采检查断路器保护功能的可靠性；工控机通过以太网发出指令调用万用表，通过矩阵开关测量断路器的线圈电阻；调用频谱仪，通过矩阵开关测量断路器的线圈阻抗谱；导通可编程电源或者宽范围交流电源使断路器开启或者关闭，调用万用表，通过矩阵开关测量断路器的接触电阻；导通可编程电源或者宽范围交流电源使断路器开启或者关闭，触点部位导通可编程电源给额定电压，调用电子数采间接测量断路器的动作时间、稳定时间。

9.如权利要求5所述的一种方法，其特征在于：所述的步骤2中的接触器：工控机通过以太网发出指令调用万用表，通过矩阵开关测量接触器的线圈电阻；调用频谱仪，通过矩阵开关测量接触器的线圈阻抗谱；导通可编程电源或者宽范围交流电源使接触器处于开启或者关闭，调用万用表，通过矩阵开关测量接触器的接触电阻；导通可编程电源或者宽范围交流电源使接触器开启或者关闭，触点部位导通可编程电源给额定电压，调用电子数采间接测量接触器的动作时间、稳定时间。

10.如权利要求5所述的一种方法，其特征在于：所述的步骤2中的继电器：工控机通过以太网发出指令调用万用表，通过矩阵开关测量继电器的线圈电阻；调用频谱仪，通过矩阵开关测量继电器的线圈阻抗谱；导通可编程电源或者宽范围交流电源使继电器处于开启或者关闭，调用万用表，通过矩阵开关测量继电器的接触电阻；导通可编程电源或者宽范围交流电源使接触器开启或者关闭，触点部位导通可编程电源给额定电压，调用电子数采间接测量接触器的动作时间、同步时间、稳定时间。

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