淺談高壓電機及開關(guān)電氣試驗自動化測試系統(tǒng)

彭曉鳴

（國網(wǎng)江西省電力公司贛東北供電分公司 江西樂平 333300）

淺談高壓電機及開關(guān)電氣試驗自動化測試系統(tǒng)

彭曉鳴

（國網(wǎng)江西省電力公司贛東北供電分公司 江西樂平 333300）

電力對人類有著重要意義，現(xiàn)代社會不論是日常生活，還是企業(yè)生產(chǎn)都離不開電力支持，人類已對電能產(chǎn)生依賴性。高壓電機是高壓電氣系統(tǒng)的核心，在制造行業(yè)發(fā)展中重要作用，對提高工業(yè)生產(chǎn)效率有很多幫助。為對高壓電機工作狀態(tài)和性能進行有效檢測，需要進行必要的電機試驗測試。本文將針對高壓電機及開關(guān)電氣試驗自動化測試系統(tǒng)展開分析，從而為高壓電氣系統(tǒng)性能改進提供了借鑒，為開關(guān)電氣試驗自動化測試系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計提供參考，進而確保高壓電機性能，使其電機試驗?zāi)苓_(dá)到預(yù)期試驗要求。

高壓電機；高壓電氣系統(tǒng)；電氣試驗；測試系統(tǒng)

引言

隨著電機工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，電機性能和質(zhì)量指標(biāo)不同提高，電機測試技術(shù)面臨新的挑戰(zhàn)。電機測試技術(shù)與電機工業(yè)發(fā)展密切相關(guān)，關(guān)系著電機試驗有效性。由于當(dāng)前我國大部分電機制造企業(yè)注重低壓電機制造，高壓電機方面試驗數(shù)據(jù)少之又少，并且傳統(tǒng)測試技術(shù)手段落后，試驗效果差。因此，必須運用先進技術(shù)手段，彌補傳統(tǒng)高壓電機試驗的不足，以提高試驗有效性。實踐證明，開關(guān)電氣試驗自動化測試系統(tǒng)在高壓電機試驗中的應(yīng)用，能有效提高測試質(zhì)量和效率，降低試驗成本，保障試驗有效性，非常值得推廣和應(yīng)用。

1 高壓電機特點

電機指依據(jù)電磁感應(yīng)定律實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換或傳遞的電磁裝置，能夠通過產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，作為用電器或各種機械動力源，高壓電機指額定電壓在1000V以上電機，具有功率大，承受沖擊能力強的優(yōu)勢，可用于驅(qū)動各種不同機械，如：切削機床、壓縮機、水泵、運輸機械、破碎機等設(shè)備，常被作為機械工業(yè)原動機，用以傳動鼓風(fēng)機、磨煤機、軋鋼機、卷揚機[1]。根據(jù)性能與特點不同可分為：高壓異步電機、高壓同步電機、高壓異步繞線式電機等各種類型（如圖1）。高壓電機振動頻率范圍大、漏抗系數(shù)大、性能好、噪音小、使用壽命長，結(jié)構(gòu)簡單，易于維護保養(yǎng)，且近些年，其設(shè)計水平和工藝水平都得到了明顯提高。

圖1 高壓同步電機

2 開關(guān)電氣試驗自動化測試系統(tǒng)

電機測試技術(shù)發(fā)展與電機工業(yè)發(fā)展密切相關(guān)，想要保障機電性能和質(zhì)量，必須采取有效測試手段。電機試驗是電機裝配質(zhì)量及技術(shù)性能綜合評價的重要環(huán)節(jié)，是電機制造和生產(chǎn)重要工序。但由于一直以來，我國電機制造企業(yè)普遍側(cè)重低壓電機，高壓電機相關(guān)試驗數(shù)據(jù)少之又少，傳統(tǒng)低壓電機測試方式并不能完全適用于高壓電機。而且傳統(tǒng)測試方式精度低，效率差，試驗時間長，操作復(fù)雜，涉及眾多觀測儀器，易受到人員因素干擾，對試驗結(jié)果造成負(fù)面影響，導(dǎo)致試驗結(jié)果失真，所以一些時候需要進行反復(fù)試驗，所以試驗成本高，并且數(shù)據(jù)分析和計算是人工讀取測試，工作量大，難度高，影響電機試驗精度的不確定因素多[2]。而且隨著近些年，高壓電機設(shè)計技術(shù)水平和工藝水平的提高，其質(zhì)量指標(biāo)和性能指標(biāo)發(fā)生很大變化，傳統(tǒng)試驗方式更是難以獲得理想測試結(jié)果。而開關(guān)電氣試驗自動化測試系統(tǒng)，則能很好的彌補傳統(tǒng)試驗方式的不足，在提高試驗效率的同時，更能降低試驗成本和投入，試驗精度被大大提升，實效了一種自動化、信息化電機試驗，有效降低了試驗難度和勞動強度，縮短了試驗操作時間，節(jié)約了大量電機試驗人力物力的投入。另外，開關(guān)電氣試驗自動化測試系統(tǒng)能根據(jù)電機材料質(zhì)量、工藝水平、產(chǎn)品設(shè)計要求的差異進行具有針對性和實效性的試驗，如：電氣性能試驗、力學(xué)性能試驗、穩(wěn)定性技術(shù)指標(biāo)試驗、安全性技術(shù)指標(biāo)試驗等等，通過各項試驗結(jié)果判斷電機合格率，分析電機存在的缺陷和可能發(fā)生的故障問題，并給出相應(yīng)改進參考，這對于高壓電機性能改進，找出改進措施，有很多幫助[3]。并且試驗結(jié)果以可視化形式數(shù)據(jù)形式呈現(xiàn)，數(shù)據(jù)直觀性強，具有較強的可比性和量化特點，所以通過這些數(shù)據(jù)，便能確定改進方向，了解電機參數(shù)是否符合設(shè)計要求，能行之有效的全面提升高壓電機試驗效果和質(zhì)量，非常值得在電機試驗中推廣和應(yīng)用。

3 高壓電機的開關(guān)電氣試驗自動化測試系統(tǒng)設(shè)計

通過前文分析可以知道，傳統(tǒng)試驗測試方式難以滿足高壓電機試驗需求，無法獲得理想的測試效果，存在嚴(yán)重的數(shù)據(jù)失真問題[4]。而開關(guān)電氣試驗自動化測試系統(tǒng)則能實現(xiàn)一種現(xiàn)代化、高效化的高壓電機試驗，且測試效率高，準(zhǔn)確性好，成本低，自動進行數(shù)據(jù)采集和分析，采取虛擬儀器技術(shù)和中文操作節(jié)目，能進行分析結(jié)果自動計算，計算數(shù)據(jù)信息可打印、可存儲，能自動生產(chǎn)報告，是傳統(tǒng)試驗方式所無法比擬的。系統(tǒng)在設(shè)計中應(yīng)采用模塊化設(shè)計方式，從而降低設(shè)計難度，提高系統(tǒng)靈活性，降低系統(tǒng)設(shè)計總體成本。具體設(shè)計中整個系統(tǒng)將由：軟件部分與硬件部分兩大部分組成，其中軟件部分涉及到：電機綜合試驗系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、控制臺系統(tǒng)、電力試驗控制系統(tǒng)、電力試驗臺、數(shù)據(jù)生產(chǎn)系統(tǒng)、用戶系統(tǒng)、信號系統(tǒng)等幾大部分。硬件系統(tǒng)部分涉及到：功率測量設(shè)備、試驗電源設(shè)備、信號傳感裝置、負(fù)載測試設(shè)備、陪試電機、動力開關(guān)屏柜、數(shù)據(jù)處理機等等，各設(shè)備接口應(yīng)采用信號調(diào)理接口模塊，從而提高硬件設(shè)備協(xié)調(diào)性，控制方式可選擇MCU直控方式。這種控制方式，系統(tǒng)系統(tǒng)溫度，可根據(jù)試驗測試要求進行程序定制和修改，且系統(tǒng)具有較好可擴展性，能滿足各類不同測試需要。另外，為了保證系統(tǒng)處理速度和性能，必須做好數(shù)據(jù)處理機的選擇，若資金條件允許情況下，要盡量選取知名品牌原裝工業(yè)計算機，這類計算機處理性能強，系統(tǒng)穩(wěn)定性好，并不會出現(xiàn)當(dāng)機現(xiàn)象，且不會造成數(shù)據(jù)冗余，影響試驗結(jié)果。若資金不充足條件下，可選擇云服務(wù)器作為數(shù)據(jù)處理機，租用云服務(wù)器，成本低，并且不涉及到維護問題，一切服務(wù)器維護工作均由云運營商負(fù)責(zé)，所以能節(jié)約維護費用，降低處理機維護難度。但租用云服務(wù)器作為數(shù)據(jù)處理機，測試數(shù)據(jù)存儲在云服務(wù)器中，若云運營商出現(xiàn)問題，將可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)的丟失。因此，要定期進行數(shù)據(jù)本地備份，把數(shù)據(jù)保存在本地儲存器中，避免數(shù)據(jù)的丟失你和損壞[5]。從軟件系統(tǒng)設(shè)計角度來看，其模塊核心是自動化測試架構(gòu)，應(yīng)采取I/O模塊化分層設(shè)計思路，根據(jù)系統(tǒng)功能、試驗要求進行設(shè)計，包括：總線處理軟件、測試開發(fā)軟件、程序驅(qū)動軟件、系統(tǒng)服務(wù)軟件、管理軟件等等。從系統(tǒng)軟件操作功能需求來看，要具有：數(shù)據(jù)分析功能、試驗項目編輯功能、數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能、數(shù)據(jù)顯示功能、數(shù)據(jù)存儲功能、報告生成功能、用戶管理功能。其中，試驗項目編輯功能要滿足能根據(jù)用戶需求及試驗要求，對電機試驗項目的各項參數(shù)進行設(shè)計，對試項進行添加和刪減，制定具有針對性的測試方案。數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能則要負(fù)責(zé)對測試數(shù)據(jù)進行快速計算，求解CPK。而分析功能則能要對試驗結(jié)果進行分析處理，并反饋處理建議。在由報表生產(chǎn)功能負(fù)責(zé)生產(chǎn)處理分析包括，呈現(xiàn)給用戶。而數(shù)據(jù)存儲功能，則要負(fù)責(zé)將這些試驗數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)處理分析結(jié)果存儲到數(shù)據(jù)庫中，以供用戶調(diào)取。

4 結(jié)束語

新時代背景下，電機技術(shù)不斷進步和發(fā)生，其性能和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)越來越高，尤其是高壓電機，近些年來工藝水平明顯提升，傳統(tǒng)的電機試驗方式以無法對高壓電機進行有效試驗，不能獲得預(yù)期測試效果。而通過開關(guān)電氣試驗自動化測試系統(tǒng)，則能有效提高測試試驗效率，降低試驗成本，提高試驗數(shù)據(jù)可靠性，為電機性能改進提供了可靠依據(jù)。

[1]陳娜.中高壓功率IGBT模塊開關(guān)特性測試及建模[D].浙江大學(xué)，2014，12（12）：75.

[2]石強.基于虛擬儀器的直驅(qū)力矩電機自動測試系統(tǒng)研究[D].中北大學(xué)，2015，16（02）：266.

[3]李少鑾.基于虛擬儀器的開關(guān)磁阻電機測試系統(tǒng)研究[D].華南理工大學(xué)，2014，06：62～68.

[4]林高翔.基于虛擬儀器技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)型電機測試系統(tǒng)軟件設(shè)計[D].浙江大學(xué)，2014，12：122～124.

[5]王靖.華電包頭電廠高壓變頻設(shè)備綜合保護系統(tǒng)的研究及應(yīng)用[D].華北電力大學(xué)，2012，11：113～115.

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1004-7344（2016）14-0077-02

2016-4-22