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小型断路器瞬动试验的软件设计

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-04-02  来源:中国小家电网   浏览次数:527

  关键调:小型断路器软件设计瞬动保护试验小型断路器属于保护类电器,用于保护电气线路及设备的安全,与控制用继电器、小容量交流接触器等频繁操作的控制类电器不同。当电气线路或用电设备发生过载、短路等故障时,其脱扣器应能及时动作,可靠地将电路切断;当电气线路或用电设备处于正常状态时,它的主触头应能可靠接通电路,其脱扣器不应误动作。由于线路或设备故障一般不会频繁发生,所以小型断路器是不频繁操作类电器。其产品标准中规定的电寿命次数远远低于控制继电器和接触器的电寿命,一般仅为数千次。

  一、断路器的工作特点与主要故模式断路器的工作特点是,当配电电路处于正常状态时它的主触头应能可靠接通电路,其脱扣器不应误动作,其辅助触头应接触良好,不应发生接触不良等现象;当配电电路发生过载、短路等故障时,它应能及时可靠地将电路切断。此外,断路器还应能不频繁地接通与断开配电电路。一般说来,配电电路的过载、短路等故障不多,且无一定规律,有的断路器可能几年都遇不到过载、短路故障,而有的断路器可能在一年内遇到几次故障;断路器接通与断开配电电路的次数也不频繁,一般一天操作一次,有的断路器甚至一个月或一年才操作几次。

  断路器的故障模式主要有以下三种:拒动故障即当配电电路发生过载、短路等故障时断路器不能及时可靠地切断故障电路,这将使配电电路得不到可靠的保护。

  误动故障即当配电电路未发生过载、短路等故障时,断路器由于本身动作特性的改变或由于各种干扰信号的作用而发生误动作,导致配电电路不必要地停电。

  3操作故障即断路器接到合闸信号或手动合闸操作时合不上闸,电路不能闭合;断路器接到分闸信号或手动分闸操作时分不了闸,电路不能切断。

  从故障的后果来看,误动故障和操作故障虽会造成不必要的停电或用电路设备不能正常通电或断电,从而产生一定的经济损失,但一般不会造成严重的后果;而拒动故障会危及配电电路及用电设备的安全,从而可能导致巨大的经济损失,其后果要比其他两类故障的后果要严重得多。

  小型断路器拒动故障发生的频率程度不仅取决于断路器本身是否工作可靠,而且也取决于用电电路或用电设备故障的频率程度。并且断路器拒动故障与其他两种故障后果的严重程度也有较大差别,很难用单个的可靠性指标来描述断路器的可靠性,但也不宜采用太多的可靠性指标来描述,以避免其可靠性指标体系过于复杂。建议对于拒动故障而言,采用保护成功率(成功率是指产品在规定地点条件下完成规定功能的概率,或在规定条件下试验成功的概率)的高低作为可靠性指标;而对于操作故障而言,采用故障率(故摩率是指已工作到t时刻的产品,在t时刻后的单位时间内发生操作故障的概率)的大小作为可靠性指标。

  为了研究小型断路器的可靠性,除了要研究其可靠性指标和试验方案之外,最关键的还需要研制出一套用来贯彻其可靠性标准的可靠性试验设备。只有这样才能将对小型断路器的可靠性研究工作付诸实施,为小型断路器的生产厂家提供一种提高产品可靠性、增强产品竞争力的有效手段。正是出于这种紧迫的研究目的,河北工业大学电器研究所自行研制开发了一套小型断路器可靠性试验设备。该试验设备能进行断路器的瞬时动作特性试验,试验时8台试品逐台通以标准中规定的试验电流,并能监测试品的分断时间。当试品发生故障时,试验设备能自动监测出故障,并将故障发生时的操作次数、故障类型及出现故障的试品编号进行显示与打印。操作频率等试验参数可通过键盘输人由用户自行整定,能自动测量并记录试品的分断时间,还能记录并显示试品操作次数并显示脱扣情况。小型断路器的标准中规定对于带“C”型瞬时脱扣器的小型断路器,当流过小型断路器的电流I等于小型断路器额定电流In的10倍(即I=10In)时,小型断路器的分断时问应< 0.1s;当I=1.45In时,小型断路器的分断时间应<1因此,当1=丨0111时,断路器的分断时间>=0.15;当1=1.45111时,断路器的分断时间>=111,则认为该小型断路器发生了拒动故障。本文将在已有的软件程序设计上,进一步完善瞬动试验,通过微机发出指令信号实现试验过程的全部自动化。

  试验控制柜由工业控制机、打印机和试验控制线路板组成,主要负责完成试验中的所有微机控制与检测工作。试品柜装有8台可逆电动机驱动的机械手,用来控制8台试品的合/分闸操作,并且每台机械手的操作机构上装有霍尔元件监测合/分闸信号检测线路及刹车机构,以确保合/分闸的准确性,上述两项操作均在微机控制下完成。大电流柜主要由大电流变压器、调压器、采样电阻、采集卡及主回路控制接触器和8个支路控制接触器组成。其中调压器的操作面板上有升压、降压、极限大电压到位显示灯和极限小电压到位显示灯,当调压到0伏时,极限小电压到位显示灯闪亮;当调压器达到最大电压值时,极限大电压到位显示灯闪亮,提醒用户电压已达到极限。升压/降压端口分别与两个具有常闭触头和常开触头的接触器连接,通过微机控制实现当调压信号到来时,只允许升压有效,或者降压有效,而不会出现同时有效的错误控制。依照试验要求,试验设备通过调压器先调节一倍额定电流,然后调节试验回路电流为试品的5倍/10倍额定电流,对试品进行瞬动保护可靠性试验。试验负载柜可提供四组阻性负载,试验可在24V、6V两种电压和1A、0.1A两种电流下进行。

  试验设备中所使用的电路板及其功能介绍:1、PCL818L是可采集8路(双端连接)或者16路(单端连接)电压信号,通道选择、电压幅值、扫描范围等要求均可在程序中体现。本试验中采用双端连接,采集采样电阻两端的电压信号作为是否对调压器进行升压/降压操作的依据。

  2、PCL720发出或者接收数字I/O信号,本试验中微机发出的数字信号传送到PCL-720实现控制各支路接触器以及控制升压/降压的接触器,并且可以反馈接触器断开/打开的信号。

  3、PCLD-885是16通道功率继电器输出电路板,与PCL720连接共同实现控制。

  4、还有一块自行研制的数据采集比较卡,具有〖6路采集通道,通过微机发出的信号,可以获得内部的比较电压,输出16路的数字信号。本试验中使用两块电路板,采集32个触头信号,从而作为判定触头是否脱扣的依据。

  瞬动保护试验原理图如下2-1所示小型断路器可膣性试验设备应用软件主要是用来控制实验设备的各部分机构工作,进行瞬动保护试验和可靠性试验。而应用软件开发语言的选取直接会影响到试验设备本身的性能和可靠性。

  与其他语言相比,汇编语言在提高程序运行速度、降低程序内存需求、实时采样、准确定时及控制硬件等方面都占有优势,它是能够利用计算机所有硬件特性并能直接控制硬件的唯一语言,因此可以很好地达到本试验设备的试验控制要求;但是汇编语言在编写友好的用户界面方面却比高级语言逊色许多。

  VisualC++6.0是Microsoft公司推出的开发Windows98和WindowsNT32位应用程序的可视化开发工具,它提供的AppWizard帮助能自动构造生成一个可以运行的程序框架,用户可以非常便捷的开发出规模更大、功能更加复杂的Windows应用程序,并且其生成的用户界面友好,对熟悉Windows运行环境的用户并不陌生,具有很好的交互性。

  整理试验数据更重要的是,VisualC++语言具有16位嵌人汇编程序,这样,程序员可以将C和C++源代码中直接嵌人汇编程序,发挥了两种语言的优势,实现很好的互补。

  3.2瞬动保护试验控制程序流程图如左:3-1 3.3瞬动保护试验中的调压器调节5倍/10倍额定电流的软件设计瞬动试验中,预调电流的精确度对于整个瞬动试验的精确程度有着很大的关系。能否使预调电流尽可能的接近理论电流值,除了与电路设备的电特性有关和采用更篼精度的电流互感器,还与能否准确控制调压器升压及降压有关。如果采用人为干预调节电压,会受到更多的外界干扰,而不能得到比较精确的预调电压,所以使用微机发出控制信号,同时由采集卡时时采集采样电阻两端的电压值,可以减少误差,实现操作过程的自动化。

  微机控制调压器获取试验电流流程-2如下:瞬动保护试验开始后,为了保证试验的安全操作,先检测调压器是否已经调零,可以通过调压器的极限最小电压显示灯显示出来,接着保证各试品和支路接触器以及主回路的退出T试验丨接触器都是断开的状态。正式预调电流时,先闭合试品1(D1),再闭合支路1的接触器(〗),最后闭合主回路的接触器(9),构成预调电流回路。此时回路中的电流由精度适当的电流互感器采集,并通过采样电阻与PCL818L相连,PCL818L时时监测回路中的电流I是否达到In.如果当前回路中的电流I5Ve/10Ve时输出降压信号。当V=5Ve/10Ve时,表明试验电流已经达到,断开9.完成预调电流的过程,可以进行瞬动保护试验。考虑到由于试验电路各元件之间的干扰或者供电线路的不稳定因素,测量的电流值或者电压值不可能精确的等于理论的电流值和电压值,所以在实际的试验中只要电流值或者电压值处于理论电流值和电压值的误差上下限之间,就认为调节电流或者电压过程已经完成。

  四结论本软件的程序编制能够实现预期试验目的,调压器的微机控制也能够实现,整个瞬动试验实现了自动控制。

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