CN209281274U - 电气设备温升电流跟踪调整检验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电气设备温升试验领域，电气设备温升电流跟踪调整检验装置，包括PLC单元、模数转换单元、大电流发生装置、调压电源、被检电气设备、电机机构、电磁继电器A、电磁继电器B、交流接触器、热电偶A组、热电偶B组、电流互感器、量程自动识别单元、配电设备、电压互感器组和存储器，本检验装置对电气设备的温升试验进行检验，提高温升试验的精度和稳定性、降低检验工作量、提高了检验效率、缩短电气设备温升检验周期、节约电力资源。
Description
技术领域
本实用新型涉及电气设备温升试验领域，尤其涉及电气设备温升电流自动跟踪调整、合格性智能判断检验装置及检验方法。
背景技术
电气设备遍布电力、冶金、矿山、航空航天等社会经济的各个领域，属于电能传输和转换载体及能源消耗终端，其安全性直接关系到设备稳定和人民生命财产的安全。温升试验是检验电气设备一些部件在规定的工作条件下的温升值，是电气设备研发过程中试和定型试验重要的检验项目。温升值过高会导致电气设备绝缘损坏、机械形变、加速老化进程、增加故障率，甚至引起触电、电气火灾、爆炸等事故。现有温升检验装置需要人工调整试验电流、记录试验数据和判定检验结果，不能实现电流跟踪调整、数据自动记录及合格性智能判定，检验过程复杂，加大了检验人员工作量，同时长时间供电也造成电能的浪费。
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型提出电气设备温升电流跟踪调整检验装置，该装置解决目前温升检验过程中检验过程复杂、检验周期长、自动化水平低、工作量大及电能浪费等问题。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
在第一个技术方案中，电气设备温升电流跟踪调整检验装置，包括PLC 单元、模数转换单元、大电流发生装置、调压电源、被检电气设备、电机机构、电磁继电器A、电磁继电器B、交流接触器、热电偶A组、热电偶B组、电流互感器、量程自动识别单元、配电设备、电压互感器组和存储器；
所述配电设备输出端经过交流接触器与调压电源的输入端相连接，调压电源的输出端与大电流发生装置的输入端相连接，被检电气设备的接线端子分别与大电流发生装置的接线端子相连接，调压电源的输出电压调节端与电机机构的主轴相连接，电机机构的控制信号输入端与电磁继电器A、电磁继电器B的输出端相连接，所述电磁继电器A、电磁继电器B用于电流调整，两者独立工作且不同时吸合，电磁继电器A吸合时，电流增大；电磁继电器 B吸合时，电流减小；电磁继电器A、电磁继电器B的动作信号输入端与PLC 单元的信号输出端相连接，热电偶A组、热电偶B组的测量端分别与被检电气设备表面、试验环境相连接，热电偶A组、热电偶B组的信号输出端与模数转换单元的信号输入端相连接，电流互感器的测量端与温升试验回路相连接，电流互感器的信号输出端与模数转换单元的信号输入端相连接，量程自动识别单元的输入端与PLC单元的信号输出端相连接，量程自动识别单元的输出端与电流互感器的不同量程档位相连接，电压互感器组的测量端与调压电源的一次侧、二次侧相连接，电压互感器组的信号输出端与模数转换单元的信号输入端相连接，模数转换单元的信号输出端与PLC单元的信号输入端相连接，交流接触器的控制信号输入端与PLC单元的信号输出端相连接，存储器的信号通信端与PLC单元的通信端相连接。
在第一个技术方案中，作为优选的，所述量程自动识别单元包括量程识别处理器和电磁继电器组，所述电磁继电器组包括若干个电磁继电器，所述电流互感器具有若干个量程，所述PLC单元的信号输出端与量程识别处理器信号输入端相连接，所述量程识别处理器的控制信号输出端与所述电磁继电器组的控制信号输入端相连接，且电磁继电器组中电磁继电器的数量和电流互感器中量程对应，以通过电磁继电器自动选择电流互感器中的量程。
在第一个技术方案中，作为优选的，所述电气设备温升电流跟踪调整检验装置还包括湿度传感器、气压传感器和风速传感器，所述湿度传感器、气压传感器、风速传感器的信号输出端与模数转换单元的信号输入端相连接。
在第一个技术方案中，作为优选的，所述电气设备温升电流跟踪调整检验装置还包括显示屏、控制面板、工业计算机和打印机，所述显示屏的信号输入端与PLC单元的信号输出端相连接；控制面板的信号输出端与PLC单元的信号输入端相连接，工业计算机的通讯端口和PLC单元的通信信号端口相连接，工业计算机的打印信号输出端与打印机的数据输入端相连接。
在第一个技术方案中，作为优选的，所述配电设备包括保护柜和配电柜，所述配电柜的主回路输出端和保护柜的主回路输入端相连接，保护柜的主回路输出端经过交流接触器与调压电源的输入端相连接；所述配电柜和保护柜上分别设有急停信号输入端子，所述急停按钮A、急停按钮B的输出端分别与配电柜、保护柜的急停信号输入端子相连接。
使用本实用新型的有益效果是：
本实用新型采用电气设备温升电流跟踪调整检验装置对电气设备的温升试验进行检验，提高温升试验的精度和稳定性、降低检验工作量、提高了检验效率、缩短电气设备温升检验周期、节约电力资源，为电气设备元器件及绝缘材料选型提供原始数据支撑，保证了电气设备的安全性能，避免电气设备故障引发安全生产事故，对于保障社会稳定和人民生命财产安全具有重要的理论和现实意义。
附图说明
图1为本实用新型电气设备温升电流跟踪调整检验装置元件连接结构简图。
图2为本实用新型电气设备温升电流跟踪调整检验装置量程自动识别单元示意图。
图3为本实用新型电气设备温升电流跟踪调整检验方法中电流实时检测与跟踪调整流程图。
图4为本实用新型电气设备温升电流跟踪调整检验方法中温度值变化率差值比较法计算流程图。
图5为本实用新型电气设备温升电流跟踪调整检验方法中温升试验合格性判定流程图。
附图标记包括：
1-PLC单元、2-模数转换单元、3-显示屏、4-大电流发生装置、5-保护柜、 6-调压电源、7-被检电气设备、8-电机机构、9-电磁继电器A、10-电磁继电器B、11-交流接触器、12-控制面板、13-热电偶A组、14-热电偶B组、15- 电流互感器、16-量程自动识别单元、17-电压互感器组、18-湿度传感器、19- 气压传感器、20-风速传感器、21-工业计算机、22-打印机、23-存储器、24- 配电柜、25-急停按钮A、26-急停按钮B、27-量程识别处理器，28-电磁继电器组。
具体实施方式
为使本技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本技术方案进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而不是要限制本技术方案的范围。
如图1、图2所示，电气设备温升电流跟踪调整检验装置，包括PLC单元1、模数转换单元2、大电流发生装置4、调压电源6、被检电气设备7、电机机构8、电磁继电器A9、电磁继电器B10、交流接触器11、热电偶A组 13、热电偶B组14、电流互感器15、量程自动识别单元16、配电设备、电压互感器组17和存储器23；
配电设备输出端经过交流接触器11与调压电源6的输入端相连接，调压电源6的输出端与大电流发生装置4的输入端相连接，被检电气设备7的接线端子分别与大电流发生装置4的接线端子相连接，调压电源6的输出电压调节端与电机机构8的主轴相连接，电机机构8的控制信号输入端与电磁继电器A9、电磁继电器B10的输出端相连接，电磁继电器A9、电磁继电器 B10用于电流调整，两者独立工作且不同时吸合，电磁继电器A9吸合时，电流增大；电磁继电器B10吸合时，电流减小；电磁继电器A9、电磁继电器B10 的动作信号输入端与PLC单元1的信号输出端相连接，热电偶A组13、热电偶B组14的测量端分别与被检电气设备7表面、试验环境相连接，热电偶A 组13、热电偶B组14的信号输出端与模数转换单元2的信号输入端相连接，电流互感器15的测量端与温升试验回路相连接，电流互感器15的信号输出端与模数转换单元2的信号输入端相连接，量程自动识别单元16的输入端与 PLC单元1的信号输出端相连接，量程自动识别单元16的输出端与电流互感器15的不同量程档位相连接，电压互感器组17的测量端与调压电源6的一次侧、二次侧相连接，电压互感器组17的信号输出端与模数转换单元2的信号输入端相连接，模数转换单元2的信号输出端与PLC单元1的信号输入端相连接，交流接触器11的控制信号输入端与PLC单元1的信号输出端相连接，存储器23的信号通信端与PLC单元1的通信端相连接。
量程自动识别单元16包括量程识别处理器27和电磁继电器组28，电磁继电器组28包括若干个电磁继电器，电流互感器15具有若干个量程，PLC 单元1的信号输出端与量程识别处理器27信号输入端相连接，量程识别处理器27的控制信号输出端与电磁继电器组28的控制信号输入端相连接，且电磁继电器组28中电磁继电器的数量和电流互感器15中量程对应，以通过电磁继电器自动选择电流互感器15中的量程。
电气设备温升电流跟踪调整检验装置还包括湿度传感器18、气压传感器 19和风速传感器20，湿度传感器18、气压传感器19、风速传感器20的信号输出端与模数转换单元2的信号输入端相连接。
电气设备温升电流跟踪调整检验装置还包括显示屏3、控制面板12、工业计算机21和打印机22，显示屏3的信号输入端与PLC单元1的信号输出端相连接；控制面板12的信号输出端与PLC单元1的信号输入端相连接，工业计算机21的通讯端口和PLC单元1的通信信号端口相连接，工业计算机 21的打印信号输出端与打印机22的数据输入端相连接。
配电设备包括保护柜5和配电柜24，配电柜24的主回路输出端和保护柜5的主回路输入端相连接，保护柜5的主回路输出端经过交流接触器11 与调压电源6的输入端相连接；配电柜24和保护柜5上分别设有急停信号输入端子，急停按钮A25、急停按钮B26的输出端分别与配电柜24、保护柜5 的急停信号输入端子相连接。
本实用新型采用电气设备温升电流跟踪调整检验装置对电气设备的温升试验进行检验，提高温升试验的精度和稳定性、降低检验工作量、提高了检验效率、缩短电气设备温升检验周期、节约电力资源，为电气设备元器件及绝缘材料选型提供原始数据支撑，保证了电气设备的安全性能，避免电气设备故障引发安全生产事故，对于保障社会稳定和人民生命财产安全具有重要的理论和现实意义。
实施例2
本实施例中提出的电气设备温升电流跟踪调整检验方法，使用实施例1 中的本实施例提出电气设备温升电流跟踪调整检验装置。
如图3-图5所示，具体的，电气设备温升电流跟踪调整检验方法，包括如下步骤，
步骤1、启动被检电气设备7温升试验环境参数测量传感器，采集试验环境风速、温度、湿度和大气压力数据，并进行显示和存储；
步骤2、控制操作面板按钮使操作台上电，调节试验电流，给被检电气设备7通入试验电流，观察其工作状态是否正常，用热成像仪寻找表面温度最高点；
步骤3、切断试验电流，在被检电气设备7的表面温度最高点使用胶粘法固定热电偶，在被检电气设备7大约1m、一半高度处放置测量周围空气温度用热电偶，启动被检电气设备7温升电流跟踪调整检验装置，通入试验电流，同时实时检测实际试验电流值，如低于标准规定试验电流值，则进行电流自动跟踪调整，直到满足要求为止；
步骤4、实时采集、运算和存储热电偶反馈数据，进行数据综合比较分析，间隔一个小时的两次温度数据差值小于1K，判定试验结束；
步骤5、切断试验电流，调用数据库数据对被检电气设备7温升试验结果合格性进行判定。
在步骤2中，还包括
步骤21、在通入试验电流时，量程自动识别单元16识别试验电流的大小，根据试验电流的大小自动选择电流互感器15量程，提高电流的测试精度。
在步骤3中，还包括步骤31、当被检电气设备7的表面温度及试验环境变化时，试验回路电流将发生变化，通过调整调压电源6的电压以保持试验电流的恒定，步骤31包括如下步骤：
步骤311、采集被检电气设备7电流值；
步骤312、将被采集的被检电气设备7试验电流值与预设定电流值做差并取绝对值运算；
步骤313、判断采集的被检电气设备7试验电流值与预设定电流值差值的绝对值是否小于F，若差值结果小于F，返回步骤311；若差值结果大于或等于F，则进行步骤314；
步骤314、通过调整调压电源6的电压，实现对试验电流的调整；
步骤315、判断采集的被检电气设备7电流值与预设定电流值差值是否小于H，若差值结果小于H，单次通入电流调整通入电流结束，返回步骤311；若差值结果大于或等于H，返回步骤314。
在第二个技术方案中，作为优选的，在步骤4中，在数据综合比较分析前，进行步骤41、剔除获取温度数据中的干扰数据，所述步骤41包括
步骤411、采集温度数据的单个计算周期内n个数据；
步骤412、计算被检电气设备7表面温度数据的变化率T，变化率T满足公式T＝tj-tj-1，其中tj-tj-1为相邻两个采集温度的差值；
步骤413、计算变化率T的平均值平均值满足公式其中i为整数，且i＝1，2，3，…n，为单个计算周期内n个温度数据变化率的平均值；
步骤414、验证采集温度数据tn，若其中P为温度值变化率差值比较系数，则tn为真值数据，将其作为温度试验数据进行记录、显示和存储；若不满足剔除tn数据，并进入步骤415；
步骤415、根据前M次采集的温升试验数据和数据变化率，重新估算tn数据记为tn，并进行温度变化率差值比较法判断，如则认为tn、为真值数据，将其作为温升试验数据进行记录、显示和存储。
在步骤4中，步骤41后还包括：步骤42、在温升试验数据记录1个小时后开始进行温升结果判断，步骤42包括如下步骤：
步骤421、调取步骤415中记录的被检电气设备7温度有效数据；
步骤422、计算当前温度数据和相隔1个小时前的温度有效数据差值，并导入公式若公式(3)中5个不等式均成立，则判断试验结束，根据被检电气设备7相关标准中关于温升的要求值、检测结果不确定度和试验结果，判定被检电气设备7温升试验的合格性；若公式(3)中所有不等式有任一项不成立，则返回步骤421，温升试验继续进行。
具体的，电气设备温升电流跟踪调整检验装置温升试验检验流程如下：
(1)检查被检电气设备7外观是否完成，基本功能是否正常；
(2)根据标准规定试验电流选择合适的导线，并进行温升检验线路连接；
(3)启动被检电气设备7温升试验环境参数测量传感器，PLC采集试验环境风速、温度、湿度和大气压力数据，并进行显示和存储；
(4)控制操作面板按钮使操作台上电，调节试验电流，给被检电气设备7通入试验电流，观察其工作状态是否正常，用热成像仪寻找表面温度最高点；
(5)切断试验电流，在被检电气设备7的表面温度最高点使用胶粘法固定热电偶，在被检电气设备7大约1m、一半高度处放置测量周围空气温度用热电偶，启动被检电气设备7温升电流跟踪调整检验装置，通入试验电流。同时实时检测实际试验电流值，如低于标准规定试验电流值，则进行电流自动跟踪调整，直到满足要求时为止；
(6)PLC实时采集和存储热电偶反馈数据，进行数据综合比较分析，在间隔一个小时两次温度数据差值小于1K，判定试验结束；
(7)PLC切断试验电流，调用数据库数据对被检电气设备7温升试验结果合格性进行判定；
(8)整理试验设备，完成温升试验检验。
其中，不同的电器设备的额定电流不同，温升试验电流差别很大。采用单一量程的电流互感器15在测量小电流时测量精度过低，导致温升试验电流和试验结果误差较大，不符合标准的要求。专利采用量程自动识别单元16，根据试验电流的大小选择电流互感器15的合理量程(试验电流在量程的三分之二左右)，实现被检电气设备7温升试验电流值的准确测量。结合常用被检电气设备7的额定电流不同，电流互感器15选择具有(0～30A、0～50A、0～ 100A、0～200A、0～500A、0～1000A、0～2000A)七档量程的设备，量程自动识别单元16由量程识别处理器2727和继电器矩阵组成，量程识别处理器27接收PLC单元1发送的需要试验电流值，然后进行判断选择合适的量程，控制与电流互感器15量程对应的继电器吸合，完成连成自动识别及选择功能。
由于被检电气设备7温升试验持续时间较长(一般为几个小时)，试验线路的电阻值由于电流热效应而变大，试验回路电流值将下降(试验电流的 10％～20％)，所以在试验过程中需要人工实时调整电流值。被检电气设备7 温升电流跟踪调整检验装置利用PLC实时检测试验电流值，将试验电流值与设定电流值进行比较，当试验电流值低于(高于)设定电流值时发送驱动指令，通过电磁继电器控制电机机构8动作，调整试验电流的输出到满足设定值，实现试验电流的在线检测和实时调整功能。
在温升值采集过程中，为了避免干扰信号对温升试验经过的影响，专利提出基于温度值变化率差值比较法剔除试验采集数据中的干扰数据，保证试验结果的可靠性和测量精度。温度值变化率差值比较法在试验开始后对温度数据进行采集，温度数据的计算周期为1s，采集M个计算周期后开始进行运算(M≥5)，具体运算过程描述：温度数据的单个计算周期内采集n个数据，依次为t1，t2，…，n，温度变化率为：
T＝tj-tj-1 (1)
其中，j为整数，且j＝1，2，3，…n，例如：T1＝t1-t0(t0上一个计算周期最后一个数据)，单个计算周期内温度变化率的平均值为
其中，i为整数，且i＝1，2，3，…n，为单个计算周期内n个温度数据变化率的平均值。如果(P为温度值变化率差值比较系数)，则认为tn为真值数据，将其作为温度试验数据进行记录、显示和存储，否则认为数据为干扰数据，剔除tn数据，根据前M次采集的温升试验数据和数据变化率，重新估算tn数据(记为tn`)，并进行温度变化率差值比较法判断，如Tn` 则认为tn`为真值数据，将其作为温升试验数据进行记录、显示和存储。
专利实现温升试验结果的智能判断和数据自动存储，在温升试验数据记录1个小时后开始进行温升结果判断，具体实施方式如下描述：温度数据的计算周期完成后将温度值与1小时前温度数据进行求差运算，如果连续5个计算差值均小于1K时，即
其中，th2、th3、th4、th5为连续5个温度数据，th2-1、th3-1、th4-1、 th5-1为连续5个温度数据，和相隔1个小时，th2和th2-1相隔1个小时，th3和th3-1相隔1个小时，th4和th4-1相隔1个小时，th5和th5-1相隔1个小时。若公式 (3)中5个不等式均成立，PLC判断试验结束(试验或称可以根据被试电气设备不同，选择不同的温度数据个数)。PLC对温度值数据进行运算处理得到 (第1个计算差值小于1K的数据-试验环境温度+40℃)被检电气设备7温升试验结果，发送控制指令给交流接触器11切断试验电流输出和热电偶、电流互感器15等的数据输入(时间继电器记录数据停止，同时将试验时间数据反馈给PLC)，否则温升试验继续进行。PLC调用内部大数据库，根据被检电气设备7相关标准中关于温升的要求值、检测结果不确定度和试验结果，判定被检电气设备7温升试验的合格性(试验结果小于或等于标准要求值为合格，试验结果大于标准要求值为不合格)。同时将被检电气设备7温升试验结果记录、显示、存储和打印。
以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本技术内容的思想，在具体实施方式及应用范围上可以作出许多变化，只要这些变化未脱离本实用新型的构思，均属于本专利的保护范围。
以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本技术内容的思想，在具体实施方式及应用范围上可以作出许多变化，只要这些变化未脱离本实用新型的构思，均属于本专利的保护范围。
Claims (5)
1.电气设备温升电流跟踪调整检验装置，其特征在于：包括PLC单元、模数转换单元、大电流发生装置、调压电源、被检电气设备、电机机构、电磁继电器A、电磁继电器B、交流接触器、热电偶A组、热电偶B组、电流互感器、量程自动识别单元、配电设备、电压互感器组和存储器；
所述配电设备输出端经过交流接触器与调压电源的输入端相连接，调压电源的输出端与大电流发生装置的输入端相连接，被检电气设备的接线端子分别与大电流发生装置的接线端子相连接，调压电源的输出电压调节端与电机机构的主轴相连接，电机机构的控制信号输入端与电磁继电器A、电磁继电器B的输出端相连接，所述电磁继电器A、电磁继电器B用于电流调整，两者独立工作且不同时吸合，电磁继电器A吸合时，电流增大；电磁继电器B吸合时，电流减小；电磁继电器A、电磁继电器B的动作信号输入端与PLC单元的信号输出端相连接，热电偶A组、热电偶B组的测量端分别与被检电气设备表面、试验环境相连接，热电偶A组、热电偶B组的信号输出端与模数转换单元的信号输入端相连接，电流互感器的测量端与温升试验回路相连接，电流互感器的信号输出端与模数转换单元的信号输入端相连接，量程自动识别单元的输入端与PLC单元的信号输出端相连接，量程自动识别单元的输出端与电流互感器的不同量程档位相连接，电压互感器组的测量端与调压电源的一次侧、二次侧相连接，电压互感器组的信号输出端与模数转换单元的信号输入端相连接，模数转换单元的信号输出端与PLC单元的信号输入端相连接，交流接触器的控制信号输入端与PLC单元的信号输出端相连接，存储器的信号通信端与PLC单元的通信端相连接。
2.根据权利要求1所述的电气设备温升电流跟踪调整检验装置，其特征在于：所述量程自动识别单元包括量程识别处理器和电磁继电器组，所述电磁继电器组包括若干个电磁继电器，所述电流互感器具有若干个量程，所述PLC单元的信号输出端与量程识别处理器信号输入端相连接，所述量程识别处理器的控制信号输出端与所述电磁继电器组的控制信号输入端相连接，且电磁继电器组中电磁继电器的数量和电流互感器中量程对应，以通过电磁继电器自动选择电流互感器中的量程。
3.根据权利要求1所述的电气设备温升电流跟踪调整检验装置，其特征在于：所述电气设备温升电流跟踪调整检验装置还包括湿度传感器、气压传感器和风速传感器，所述湿度传感器、气压传感器、风速传感器的信号输出端与模数转换单元的信号输入端相连接。
4.根据权利要求1所述的电气设备温升电流跟踪调整检验装置，其特征在于：所述电气设备温升电流跟踪调整检验装置还包括显示屏、控制面板、工业计算机和打印机，所述显示屏的信号输入端与PLC单元的信号输出端相连接；控制面板的信号输出端与PLC单元的信号输入端相连接，工业计算机的通讯端口和PLC单元的通信信号端口相连接，工业计算机的打印信号输出端与打印机的数据输入端相连接。
5.根据权利要求1所述的电气设备温升电流跟踪调整检验装置，其特征在于：所述配电设备包括保护柜和配电柜，所述配电柜的主回路输出端和保护柜的主回路输入端相连接，保护柜的主回路输出端经过交流接触器与调压电源的输入端相连接；所述配电柜和保护柜分别设有急停信号输入端子，所述急停按钮A、急停按钮B的输出端分别与配电柜、保护柜的急停信号输入端子相连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201822167693.XU CN209281274U (zh) | 2018-12-21 | 2018-12-21 | 电气设备温升电流跟踪调整检验装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201822167693.XU CN209281274U (zh) | 2018-12-21 | 2018-12-21 | 电气设备温升电流跟踪调整检验装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| CN209281274U true CN209281274U (zh) | 2019-08-20 |
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| CN (1) | CN209281274U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109460099A (zh) * | 2018-12-21 | 2019-03-12 | 煤科集团沈阳研究院有限公司 | 电气设备表面温升电流跟踪调整检验装置及检验方法 |
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2018
- 2018-12-21 CN CN201822167693.XU patent/CN209281274U/zh active Active
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| CN109460099A (zh) * | 2018-12-21 | 2019-03-12 | 煤科集团沈阳研究院有限公司 | 电气设备表面温升电流跟踪调整检验装置及检验方法 |
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