WO2023116650A1 - 矿山防爆电器安全参数智能化检验系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种矿山防爆电器（26）安全参数智能化检验系统及方法，涉及矿山防爆电器（26）检验技术领域。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，实现矿山防爆电器（26）过载试验、短路试验、断相试验、漏电闭锁与解锁试验、动作特性试验、温升试验检验，提升矿山防爆电器（26）检验效率和科技附加值。

Description

矿山防爆电器安全参数智能化检验系统及方法 技术领域

本发明涉及矿山防爆电器检验技术，尤其涉及一种矿山防爆电器安全参数智能化检验系统及方法。

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。过载试验、短路试验、断相试验、漏电闭锁与解锁试验、动作特性试验、温升试验是考核矿山防爆电器安全能力的重要指标，也是矿山防爆电器产品型式试验的重要检验项目。现有矿山防爆电器安全参数智能化检验系统结构复杂、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

为了解决上述存在的问题，本发明提供一种矿山防爆电器安全参数智能化检验系统及方法，实现矿山防爆电器过载试验、短路试验、断相试验、漏电闭锁与解锁试验、动作特性试验、温升试验检验，提升矿山防爆电器检验效率和科技附加值。

一方面，一种矿山防爆电器安全参数智能化检验系统，包括配电开关柜1、低压保护柜2、调压试验电源A3、大电流发生装置4、电流测试单元5、显示屏6、PLC系统7、控制面板9、通讯接口10、工业计算机11、可调电阻器12、电磁继电器13、电压转换器A14、转换开关15、警示单元16、温度测试单元A17、信号处理单元18、计时器19、电压转换器B20、电压测试单元21、湿度传感器22、温度测试单元B23、回路电阻测试单元24、电阻测试单元25、矿山防爆电器26、调压试验电源B27、风速传感器28、漏电信号检测单元29；

所述配电开关柜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。

所述信号处理单元18采用信号放大、滤波、光耦隔离多方式分级处理方式，提高了信号处理精度，信号处理单元18处理的信号为模拟量，所以选用线性光耦进行信号隔离，信号处理单元主要由电阻R1、放大器LM358-A、电源VCC1、电容C1、电容C2、接地GND1、电阻R2、光耦HCNR-201、接地GND2、电容C3、电源VCC2、电阻R3、接地GND3、放大器LM358-B、电 源VCC3、接地GND4、电容C4、接地GND5组成，电阻R1的一端分别与放大器LM358-A的接线端子2、光耦HCNR-201的接线端子4相连接，电阻R1的另一端与光耦HCNR-201的接线端子1相连接，放大器LM358-A的接线端子4与接地GND5相连接，放大器LM358-A的接线端子3与温度测试单元A17的信号输出端相连接，放大器LM358-A的接线端子7分别与电源VCC1、电容C1的一端、电容C2的一端、电阻R2的一端相连接，电容C1的另一端与接地GND1相连接，电容C2的另一端与放大器LM358-A的接线端子6相连接，电阻R2的另一端与光耦HCNR-201的接线端子2相连接，光耦HCNR-201的接线端子6分别与电源VCC2、电容C3的一端相连接，光耦HCNR-201的接线端子3与电源VCC4相连接，电容C3的另一端与接地GND2相连接，光耦HCNR-201的接线端子5分别与电阻R3的一端、放大器LM358-B的接线端子3相连接，电阻R3的另一端与接地GND3相连接，放大器LM358-B的接线端子2分别与放大器LM358-B的接线端子6及PLC系统的温度信号输入端相连接，放大器LM358-B的接线端子7分别与电源VCC3、电容C4的一端相连接，电容C4的另一端与接地GND4相连接。

所述矿山防爆电器安全参数智能化检验系统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；

另一方面，一种矿山防爆电器安全参数智能化检验方法，基于前述一种矿山防爆电器安全参数智能化检验系统实现，具体包括矿山防爆电器的过载试验、短路试验、断相试验、漏电闭锁与解锁试验、动作特性试验、温升极限试验；

所述过载试验、短路试验、断相试验包括以下步骤：

步骤A1：检查被检矿山防爆电器26及检验系统是否正常，其中检验系统异常时警示单元16进行报警，根据试验项目要求连接检验系统线路；

步骤A2：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；

步骤A3：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；

步骤A4：根据过载试验、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；

步骤A5：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；

步骤A6：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，包括配电开关柜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；

步骤A7：整理试验设备，完成矿山防爆电器26的过载试验、短路试验、断相试验检验；

所述漏电闭锁与解锁试验分为漏电闭锁试验和解锁试验，其中漏电闭锁试验具体过程为：首先将可调电阻器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不能起动，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；漏电解锁试验过程中电阻调整过程为从漏电闭锁值向大调节；

所述过载试验、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26保护器为电子保护器，正常试验测得数据偏差小，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：

步骤S1：测试得到一组数据n个为x ₁、x ₂、……、x _n，计算得到数据的平均值

和标准偏差σ _x为：

步骤S2：计算异常数据x _i与平均值

之间的差值与标准偏差σ _x的比值t _a，为：

步骤S3：根据正态误差积分表Ⅰ，查出概率P，在t _a之外，这就是合理的测量结果与平均值

相差t _a倍的概率，最后乘以n得到全部的测量次数为：

N＝n×P(在t _a之外)  (4)

如果这个期望的次数N小于二分之一，则认为x _i这个数据为异常数据；

所述动作特性试验的具体过程为：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-5℃检验环境的释放电压，U _s为矿山防爆电器检验环境的释放电压，T _c为温度系数，T _h为检验环境温度。

所述温升极限测试验中，电流采用闭环适时调节方式，具体过程为：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，△T为变压器绕组温升值，R _r为变压器绕组热态电阻，R _l为变压器绕组冷态电阻，T _c为温度系数数，T _l为冷态检验环境温度，T _r为热态检验环境温度。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本发明提供一种矿山防爆电器安全参数智能化检验系统及方法，本发明提出了矿山防爆电器安全参数智能化检验系统，提高了矿山防爆电器安全参数检验能力，提高了检验精度和科技水平，缩短温升检验周期，节约电力资源，增加产品科技附加值，为矿山防爆电器新产品研发过程材料和部件选型提供试验验证技术支撑，保证了矿山防爆电器产品质量，促进检测检验和矿山防爆电器领域持续健康发展。

附图说明

图1为本发明实施例中矿山防爆电器安全参数智能化检验系统结构图；

图2为本发明实施例中信号处理单元电路图；

图3为本发明实施例中过载试验、短路试验、断相试验合格性判定流程图；

图4为本发明实施例中动作特性试验流程图；

图5为本发明实施例中温升极限试验数据处理流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

一方面，一种矿山防爆电器安全参数智能化检验系统，如图1所示，包括配电开关柜1、低压保护柜2、调压试验电源A3、大电流发生装置4、电流测试单元5、显示屏6、PLC系统7、控制面板9、通讯接口10、工业计算机11、可调电阻器12、电磁继电器13、电压转换器A14、转换开关15、警示单元16、温度测试单元A17、信号处理单元18、计时器19、电压转换器B20、电压测试单元21、湿度传感器22、温度测试单元B23、回路电阻测试单元24、电阻测试单元25、矿山防爆电器26、调压试验电源B27、风速传感器28、漏电信号检测单元29；

所述配电开关柜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。

所述信号处理单元18如图2所示，采用信号放大、滤波、光耦隔离多方式分级处理方式，提高了信号处理精度，信号处理单元18处理的信号为模拟量，所以选用线性光耦进行信号隔离，信号处理单元主要由电阻R1、放大器LM358-A、电源VCC1、电容C1、电容C2、接地GND1、电阻R2、光耦HCNR-201、接地GND2、电容C3、电源VCC2、电阻R3、接地GND3、放大器LM358-B、电源VCC3、接地GND4、电容C4、接地GND5组成，电阻R1的一端分别与放大器LM358-A的接线端子2、光耦HCNR-201的接线端子4相连接，电阻R1的另一端与光耦HCNR-201的接线端子1相连接，放大器LM358-A的接线端子4与接地GND5相连接，放大器LM358-A的接线端子3与温度测试单元A17的信号输出端相连接，放大器LM358-A的接线端子7分别与电源VCC1、电容C1的一端、电容C2的一端、电阻R2的一端相连接，电容C1的另一端与接地GND1相连接，电容C2的另一端与放大器LM358-A的接线端子6相连接，电阻R2的另一端与光耦HCNR-201的接线端子2相连接，光耦HCNR-201的接线端子6分别与电源VCC2、电容C3的一端相连接，光耦HCNR-201的接线端子3与电源VCC4相连接，电容C3的另一端与接地GND2相连接，光耦HCNR-201的接线端子5分别与电阻R3的一端、放大器LM358-B的接线端子3相连接，电阻R3的另一端与接地GND3相连接，放大器LM358-B的接线端子2分别与放大器LM358-B的接线端子6及PLC系统的温度信号输入端相连接，放大器LM358-B的接线端子7分别与电源VCC3、电容C4的一端相连接，电容C4的另一端与接地GND4相连接。

所述矿山防爆电器安全参数智能化检验系统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；

另一方面，一种矿山防爆电器安全参数智能化检验方法，基于前述一种矿山防爆电器安 全参数智能化检验系统实现，具体包括矿山防爆电器的过载试验、短路试验、断相试验、漏电闭锁与解锁试验、动作特性试验、温升极限试验；

所述过载试验、短路试验、断相试验如图3所示，包括以下步骤：

步骤A1：检查被检矿山防爆电器26及检验系统是否正常，其中检验系统异常时警示单元16进行报警，根据试验项目要求连接检验系统线路；

步骤A2：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；

步骤A3：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；

步骤A4：根据过载试验、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；

步骤A5：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；

步骤A6：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，包括配电开关柜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；

步骤A7：整理试验设备，完成矿山防爆电器26的过载试验、短路试验、断相试验检验；

所述漏电闭锁与解锁试验分为漏电闭锁试验和解锁试验，其中漏电闭锁试验具体过程为：首先将可调电阻器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不能起动，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；漏电解锁试验过程中电阻调整过程为从漏电闭锁值向大调节；

所述过载试验、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26保护器为电子保护器，正常试验测得数据偏差小，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：

步骤S1：测试得到一组数据n个为x ₁、x ₂、……、x _n，计算得到数据的平均值

和标准偏差σ _x为：

步骤S2：计算异常数据x _i与平均值

之间的差值与标准偏差σ _x的比值t _a，为：

步骤S3：根据正态误差积分表Ⅰ，查出概率P，在t _a之外，这就是合理的测量结果与平均值

相差t _a倍的概率，最后乘以n得到全部的测量次数为：

N＝n×P(在t _a之外)  (4)

如果这个期望的次数N小于二分之一，则认为x _i这个数据为异常数据；

所述动作特性试验如图4所示，具体过程为：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-5℃检验环境的释放电压，U _s为矿山防爆电器检验环境的释放电压，T _c为温度系数，本实施例中铜为234.5℃，T _h为检验环境温度。

所述温升极限测试验中，电流采用闭环适时调节方式，如图5所示，具体过程为：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，△T为变压器绕组温升值，R _r为变压器绕组热态电阻，R _l为变压器绕组冷态电阻，T _c为温度系数数，本实施例中铜为234.5℃，T _l为冷态检验环境温度，T _r为热态检验环境温度。

以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开的实施例中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开的实施例中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (6)

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，包括配电开关柜1、低压保护柜2、调压试验电源A3、大电流发生装置4、电流测试单元5、显示屏6、PLC系统7、控制面板9、通讯接口10、工业计算机11、可调电阻器12、电磁继电器13、电压转换器A14、转换开关15、警示单元16、温度测试单元A17、信号处理单元18、计时器19、电压转换器B20、电压测试单元21、湿度传感器22、温度测试单元B23、回路电阻测试单元24、电阻测试单元25、矿山防爆电器26、调压试验电源B27、风速传感器28、漏电信号检测单元29；

   所述配电开关柜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，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。
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。
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，所述信号处理单元18采用信号放大、滤波、光耦隔离多方式分级处理方式，提高了信号处理精度，信号处理单元18处理的信号为模拟量，所以选用线性光耦进行信号隔离，信号处理单元主要由电阻R1、放大器LM358-A、电源VCC1、电容C1、电容C2、接地GND1、电阻R2、光耦HCNR-201、接地GND2、电容C3、电源VCC2、电阻R3、接地GND3、放大器LM358-B、电源VCC3、接地GND4、电容C4、接地GND5组成，电阻R1的一端分别与放大器LM358-A的接线端子2、光耦HCNR-201的接线端子4相连接，电阻R1的另一端与光耦HCNR-201的接线端子1相连接，放大器LM358-A的接线端子4与接地GND5相连接，放大器LM358-A的接线端子3与温度测试单元A17的信号输出端相连接，放大器LM358-A的接线端子7分别与电源VCC1、电容C1的一端、电容C2的一端、电阻R2的一端相连接，电容C1的另一端与接地GND1相连接，电容C2的另一端与放大器LM358-A的接线端子6相连接，电阻R2的另一端与光耦HCNR-201的接线端子2相连接，光耦HCNR-201的接线端子6分别与电源VCC2、电容C3的一端相连接，光耦HCNR-201的接线端子3与电源VCC4相连接，电容C3的另一端与接地GND2相连接，光耦HCNR-201的接线端子5分别与电阻R3的一端、放大器LM358-B的接线端子3相连接，电阻R3的另一端与接地GND3相连接，放大器LM358-B的接线端子2分别与放大器LM358-B的接线端子6及PLC系统的温度信号输入端相连接，放大器LM358-B的接线端子7分别与电源VCC3、电容C4的一端相连接，电容C4的另一端与接地GND4相连接。
4. 一种矿山防爆电器安全参数智能化检验方法，基于权利要求1所述的一种矿山防爆电器安全参数智能化检验系统实现，其特征在于，具体包括矿山防爆电器的过载试验、短路试验、断相试验、漏电闭锁与解锁试验、动作特性试验、温升极限试验；

   其中所述过载试验、短路试验、断相试验包括以下步骤：

   步骤A1：检查被检矿山防爆电器26及检验系统是否正常，其中检验系统异常时警示单元16进行报警，根据试验项目要求连接检验系统线路；

   步骤A2：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；

   步骤A3：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；

   步骤A4：根据过载试验、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；

   步骤A5：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；

   步骤A6：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，包括配电开关柜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；

   步骤A7：整理试验设备，完成矿山防爆电器26的过载试验、短路试验、断相试验检验；

   所述漏电闭锁与解锁试验分为漏电闭锁试验和解锁试验，其中漏电闭锁试验具体过程为：首先将可调电阻器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不能起动，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；漏电解锁试验过程中电阻调整过程为从漏电闭锁值向大调节；

   所述动作特性试验的具体过程为：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-5℃检验环境的释放电压，U _s为矿山防爆电器检验环境的释放电压，T _c为温度系数，其中铜为234.5℃，T _h为检验环境温度；

   所述温升极限测试验中，电流采用闭环适时调节方式，具体过程为：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，△T为变压器绕组温升值，R _r为变压器绕组热态电阻，R _l为变压器绕组冷态电阻，T _c为温度系数数，T _l为冷态检验环境温度，T _r为热态检验环境温度。
5. 根据权利要求4所述的一种矿山防爆电器安全参数智能化检验方法，其特征在于，所述过载试验、短路试验、断相试验采用模拟电流法进行，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。
6. 根据权利要求4所述的一种矿山防爆电器安全参数智能化检验方法，其特征在于，所述过载试验、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26保护器为电子保护器，正常试验测得数据偏差小，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：

   步骤S1：测试得到一组数据n个为x ₁、x ₂、……、x _n，计算得到数据的平均值

   

   和标准偏差σ _x为：

   

   

   步骤S2：计算异常数据x _i与平均值

   

   之间的差值与标准偏差σ _x的比值t _a，为：

   

   步骤S3：根据正态误差积分表Ⅰ，查出概率P，在t _a之外，这就是合理的测量结果与平均值

   

   相差t _a倍的概率，最后乘以n得到全部的测量次数为：

   N＝n×P  (4)

   如果这个期望的次数N小于二分之一，则认为x _i这个数据为异常数据。

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