高壓開關設備機械試驗中的故障診斷分析

孫蕊　周華

摘 要 目前，PLC可編程序控制器已成為工業自動化的強有力工具。它的一系列優點是傳統的繼電器邏輯所無法相比的，因而得到了廣泛應用。在高壓開關設備機械試驗過程中運用PLC進行過程控制和故障診斷，同樣可以收到良好的效果。本文便是對于高壓開關設備機械試驗中的故障診斷進行分析。

關鍵詞 高壓開關設備;機械試驗;故障診斷

中圖分類號： TM564文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.02.026

0 前言

我國在對于高壓開關設備機械的一些試驗中，會存在著一些由于人為操作而引起的故障或由于電器或機械問題引發的故障，其中以電氣故障和機械故障為主。而這些故障往往分為拒分、拒合、誤分、誤合四種形式。因此將四種故障形式的產生原因以及解決方法研究透徹就可以為后期的許多相關實驗提供經驗。會加強相關人員對于高壓設備故障的診斷以及通過縮小對故障的偵破范圍來對故障進行正確的診斷的相關能力。PLC可編程序控制器已成為工業自動化的強有力工具，將其合理科學地應用到實驗的故障診斷中去對于故障的評判也會有很大的幫助。

1 建立故障的判據及其定義

1.1 拒分

在對于整個實驗的故障部分進行一些診斷時，會應用到許多專業的方法，其中較為重要的一種便是分閘操作。分閘操作是在測試不同電路的阻值以及改變電路時將電路的開關由合閘位置轉換到分閘位置的操作。而在這個過程中，會產生一段分閘時間。這段時間就是從對于整個電路進行分閘操作開始到所有極的觸頭都分離的時刻。而每個實驗以及故障檢測中都對分閘時間有一定的限制。在規定時間內完成的屬于正常分閘，可以在此基礎上繼續進行實驗。而分閘操作的時長超過了正常規定的時間時就會出現兩種情況。其一，雖然超過了開閘所要求的時間卻能完成分閘操作。這種情況屬于超出預計時間，但不會對于正常故障的檢測產生影響。而第二種則為較為常見的故障評判中出現的問題—拒分。這種情況一般都是實際的分閘時間超過了所要求的時間兩倍及以上卻仍未完成分閘造成的。這也就給我們對于拒分診斷提供了一些數據，一般都將其診斷時間近似地計算成所規定時間的二倍。當然對于一些產品，對其據分時間進行診斷也可以通過其所允許的最高操作頻率來估計。比如：加速試驗的操作頻率為2400次/h，就可以通過這些數據對于整體的時間進行估計分析。首先，通過其頻率計算出其完成一個操作循環所需時間為1.5s。再結合該裝置的負載因數，我們設該裝置的負載因數為40%，那么便可以計算出從分閘到合閘的時間間隔在0.9s左右。因此可以推理出該實驗要將拒分診斷的時間控制在0.4～0.85s間。利用此方法便可以進行一些列的拒分診斷時間的預測。

1.2 拒合

拒合與拒分相類似，合閘操作是在測試不同電路的阻值以及改變電路時將電路的開關由分閘位置轉換到合閘位置的操作。而在這個過程中，會產生一段合閘時間。這段時間就是從對于整個電路進行分閘操作開始到所有極的觸頭都閉合的時刻。而每個實驗以及故障檢測中都對合閘時間有一定的限制。在規定時間內完成的屬于正常合閘，可以在此基礎上繼續進行實驗。而合閘操作的時長超過了正常規定的時間時就會出現兩種情況。其一，雖然超過了合閘所要求的時間卻能完成合閘操作。這種情況屬于超出預計時間，但不會對于正常故障的檢測產生影響。而第二種則為較為常見的故障評判中出現的問題—拒合。這種情況一般都是實際的合閘時間超過了所要求的時間兩倍及以上卻仍未完成合閘造成的。而具體診斷以及估計其時長與拒分相同。

1.3 誤分

除了拒合與拒分外，另一大類故障判據便是誤分與誤合。在進行實驗過程中誤分指的是在電路進行合閘操作后、分閘操作前，在這個時間段中，若開關自動完成了分閘變為誤分。而對于這種情況，一般都要對于電路進行一系列的操作來對于這種情況進行監察。首先要將電路中輔助開關的動合、動斷觸頭串接上指示燈。接著，將整個接入至電源回路。這樣便可以通過對于指示燈上的光信號的不同來判斷輔助開關是否接觸可靠、切換正常。許多高壓設備開關運行狀態的檢測也是依據這一原理然而，在運用PLC故障診斷程序的硬件電路中，是通過PLC輸入端監察輔助開關狀態的。傳統的監察方法與PLC監察方法對于機械零件卡滯、損壞或傳動位置不當導致觸頭接不通或不斷開的故障的診斷結果是一致的，對于因觸頭磨損出現接觸電阻增大帶來的接觸故障。

1.4 誤合

完成分閘操作后至合閘指令發出前為誤合診斷時間，開關若自行合閘判為誤合。其他的情況與誤分相類似。

2 實現故障診斷的途徑

2.1 拒分診斷

對于上文所提及的判據進行診斷時，也要利用一些特別的診斷方法。在對于拒分的情況進行診斷時。要將PLC的RUN輸入接通，使PLC的程序運行。此時若試品處在分閘狀態，輔助開關的動斷觸頭閉合真空接觸器輔助開關接通動斷觸頭DLI和分一合時間控側即接通延時0.95s使合指令輸出—驅動執行繼電器輸出合指令，并驅動執行繼電器CH，試品合閘。試品合閘后，DL1斷開，真空接觸器輔助開關接通動斷觸頭DL1、分一合時間控側、合指令輸出——驅動執行繼電器CH，復位CH也隨之復位。在試品處在合閘狀態時輔助開關的動合觸頭DLZ是閉合的，真空接觸器輔助開關接通動斷觸頭DL12接通，合一分時間控側被啟動延時0.65s后使分指令輸出——驅動執行繼電器CF輸出分指令，并驅動執行繼電器CF，試品分閘.在正常情況下試品被程序控制按“0.9s-合-0.6s-分”進行周而復始的操作。分指令輸出——驅動執行繼電器CF輸出分指令的同時接通拒分診斷時間控制，拒分診斷時間控制整定在0.5s建立起拒分診斷時間。

2.2 拒合診斷

按拒分診斷前的實驗步驟實驗后，合指令輸出——驅動執行繼電器CH輸出合指令的同時接通拒合診斷時間控側，拒合診斷時間控側整定在0.55s建立起拒合診斷時間。若試品未在拒合診斷時間內完成合閘操作，合指令輸出——驅動執行繼電器CH不能正常復位，致使拒合診斷時間控側順利達到整定時間接通拒合顯示并自鎖，則顯示出拒合信號。

2.3 誤分診斷

在進行誤分診斷時，也要先按照據分診斷中的操作來進行實驗。首先將電路中負責電路的總開關真空接觸器主觸頭ZN閉合，接通開關列中第1個開關接通，同時保持第2個以及第3個開關保持自鎖并處于接通狀態直至合閘指令發出。并在此時發出指令串聯在回路中的合指令輸出——驅動執行繼電器CH動斷觸頭斷開，從而建立起誤合診斷時間。當試品已被判為拒合時，拒合顯示動斷觸頭斷開，誤分顯示不能接通，不會再判誤分。

2.4 誤合診斷

試品完成分閘操作后主觸頭ZN斷開，真空接觸器主觸頭ZN以及電路中的第一個開關均為斷路態。之后再使得第一個開關的動斷觸頭閉合，同時下一組開關的第二個以及第三個開關自鎖保持在接通狀態直至合閘指令發出，串聯在回路中的合指令輸出——驅動執行繼電器CH動斷觸頭斷開，從而建立起誤合診斷時間。在誤合診斷時間內第二組的第三個開關動合觸頭始終處于閉合狀態，與其串聯的MZH動合觸頭是斷開的，始終處于監測著主觸頭ZN的狀態。在誤合診斷時間內試品自行合閘時，ZN閉合、MZl動合觸頭即閉合、驅動M314使誤合顯示通電并自鎖，顯示出誤合信號。

3 結語

近年來，電子繼電器、數字化繼電器發展迅速，各類智能化繼電保護裝置又相繼向世并逐步進入電網運行。將四種故障形式的產生原因以及解決方法研究透徹就可以為后期的許多相關實驗提供經驗。會加強相關人員對于高壓設備故障的診斷以及通過縮小對故障的偵破范圍來對故障進行正確的診斷的相關能力。相關企業要提高對于其重視程度，使電網更加順利地運行。

參考文獻

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