吴海瑜 陆侃
上海电器科学研究所（集团）有限公司 上海市200000
摘要：低压电器作为工业设备自动化系统的重要组成部分，是驱动我国制造业快速发展的重要物质基础。低压电器运作质量的好与坏，直接关乎到电力效能的发挥。本文以低压电器自动检测系统设计为题，以开拓低压电器自动检测系统能力为导向，分析当前我国低压电器检测系统的运作现状，从优化改善实际设计方案的维度，提出了对应意见和建议。
关键词：低压电器，自动检测系统
引言
我国传统的低电压检测系统以人工与半自动相结合为主，检测的工程量大、操作繁琐、效率低，难以达到理想的检测效果；低压电器检测设备单一，检测信息存在不确定性，难以及时检测出低压设备的故障；针对传统检测设备出现的问题，我国政府有必要加大资金投入，加快研制低压电器智能化自动检测技术，提高我国的工业化水平，促进国民经济的提高。
一、低压电器检测系统的运作现状
我国低压电器产品在很长一段时间内都依靠进口，随着我国制造产业的快速发展，低压电器自主研发能力不断提升，最终实现了大规模量产，同时使我国低压电器生产体系得以构建。目前，低压电器生产规模不断扩大，但自主研发的产品体积比较大，结构复杂，再加上检测系统粗犷单一，难以引导检测工作朝着精细化、多元化、智能化的方向发展。导致低压电器后期检测工作繁杂且效率低下，对低压电器的使用寿命产生了负面影响。另外，低压电器检测中，计算机控制的智能全自动化检测系统偏少自动化集成度不高，很多检测工作都难以及时有效地完成。从当前低压电器检测工作来看，无论是检测系统研发，还是检测技术的实践，与发达国家差距较大。
二、自动检测系统的分析
1.从能量的观点考虑，被测参数的性质可以分为两种，一种是压力、流量、液位、温度、电流之类间接与能源相关的有源参数；另一种是长度、浓度、电阻等与能源没有直接关系的无源参数。在检测有源参数时，可直接利用被测对象本身的能源，但当被测对象本身不具有足够大的能量时，容易产生测量误差，这时必须注意选择适当的检测方法和设备。在检测无源参数时，需要从外部供给必要的能源，通常采用零位法或比较法等检测方法。在设计中，考虑到平台的通用性与可移植性，根据系统特点设计了断路器、变压器、合闸开关等主要设备的元件库，包含设备参数、故障信号、位置、状态等信息，虽然这部分工作对单一项目来说过于复杂，但随着元件库的一步步丰富，以后的设计工作会逐渐简化为“搭积木”般的过程，而这也正是建设低压电器试验系统智能平台所要的效果。
2.传感器的精确度表示传感器输出与被测量真值的对应程度。因为传感器处于检测系统的输入端，对整个检测系统具有直接影响。低电压电气自动检测系统要具备参数设定、数字显示，保护以及全面检测功能，并且依靠智能化检测技术，实现产品技术指标之间的对比分析。PLC程序设计的模块化封装也是考虑到低压电器试验系统智能平台建设需要而进行的，把低压电器常用的试验序列程序封装为彼此独立的标准模块，并在此基础上逐渐建立完善试验序列程序库，在后续的工作中，只需选择相应的程序并输入接口的参数就可以方便地使用。
三、低压电器智能检测系统的软件设计
1.上位机监测在智能测试台中有管理系统、装夹系统以及测试系统等，其主要功能是对用户信息以及操作记录进行管理，由于数据库的总额度有限，故应该定期清除过期数据以及无用数据，确保新数据能够及时记录到系统中；而装夹系统主要功能是准确定位测试目标，同时根据测试产品的类型选择适合的测试模式。
2.下位机控制PLC系统主要依靠控制程序运行，为了确保PLC系统具有程序化与模块化功能，必须使用灵活性的编程方法，完善其内部构造，以此来实现程序中的多个功能。低压电器智能测试程序还需要具备自检、数据初始化以及测试复原等功能，不需要手动操作就能完成产品的测试与自动报警等功能。需要注意的是，在进行实际测试的过程中，因测试程序中每个部分的功能是不同的，所以在测试时也要对不同部分的功能进行区别测试。
3.人机界面设计的主要目的是，在不需要手动操作的情况下完成检测操作。为此，要首先实现对系统的实时监控，其次人机界面还需要具有同步功能，这样检测人员就可以同时操控多个控制台，也能将重要的数据传输到录制模块进行记录。另外，为了给后期查询提供良好的环境，可以使用分段记录的方式，对智能编码系统进行优化，通过这种方式还能节省成本。
四、提高低压电器自动检测技术的方案
1. 低压电器自动检测系统数据传输是系统中重要的一环。为了达到检测系统数据高速通信的目的，计算机和数据的采集卡之间的通信采用高速总线接口的技术，主机板与外围的设备进行信息的传递主要通过扩展槽系统。在信息转存过程中信息量大的问题上离不开工控机的运转，可运用高速大容量存储技术，通过总线接口把大量数字信息存到硬盘当中。
为了保证数据发生和数据采集能够同时进行，计算机主板只采用数据采集同步的控制技术，保证信息反馈的及时性，有利于快速的解决故障。
2.基于上述系统功能需求，对于自动检测系统硬件结构进行界定[2]。自动检测系统设计主要包括如下几个硬件部分。第一是PC机，它主要实现人机交互及实际检测参数的有效设定功能，并对检测过程进行监控，对检测结果进行存储和打印；第二是扩展通信模块，该硬件能完成不同部件之间通信任务，确保实际信息传达及时、准确；第三为波形发生模块，产生检测所需要的各种信号，确保检测工作得以开展；第四为电流电压功率放大器，主要实现实际电流电压功率放大；第五为电流电压切换装置，主要由短路继电器和输出继电器构成，可实现电流电压切换；其六为分机控制某块，主要对各种状态时间进行记录，并且与PC之间进行有效通信。
3. 系统在逐渐成熟后期可配置试验电源与高低温湿热箱并导入平均故障间隔时间(MTBF)的测试分析方法，根据产品的实际工况，结合温度、湿度加速因子，测量产品的故障间隔时间和失效数，评判被测产品工作寿命。
如设定MTBF目标：XXXXX h；
样品数量：N（建议不小于10台）；
负载：阻性负载，可由试验室提供；
导入平均故障间隔时间(MTBF)的分析模型；
模型中，FCC为加速倍数，可以利用温度、湿度值作为加速因子的乘积。
MTBF——平均故障间隔时间；
n——完成预期测试的台数；
TL——单台样品的测试时间；
Ft——故障发生前已工作时间；
Tr——测试时温度；
Ta——正常工作温度；
C.L@——置信水平下与失效数相关联的系数
利用Arrhenius模型计算温度加速因子：
TAF=
Ea为活化能，取Ea=0.75eV；
k为Boltzmann常数，8.62*10-5eV/K
利用Hallberg和Peck模型计算湿度加速因子：
，
n为湿度加速率常数，取n=2.5，加速倍数FCC=TAF*HA
设定系统定时记录试验过程环境温度值、运行时间、供电电压及电流，同时系统实时监测电源的输出电压、输出电流，自动记录整个试验过程中出现的异常情况、故障现象及次数。当系统计算得出MTBF达到XXXXX h时，即判定产品寿命达到。该方法可增加检测系统的多用性，模拟低压电器在实际工况下的使用情况，为用户端市场提供有预测性的产品可靠性评估。
结束语：
低压电器自动检测系统设计是确保实际自动检测系统效能得以发挥的重要保证，这也是提升低压电器检测工作效率的重要意义。在增加相关技术研发投入的同时将更加先进的技术手段运用到实际检测系统设计中，切实提升运作效能。
参考文献：
[1]周魁．智能变电站二次设备自动检测系统设计[J].电源技术应用，2013(04):253-253.
[2]徐伟，徐惠钢，谢启．基于柔性测试技术的低压电器性能测试系统设计[J].电器与能效管理技术,2011(4):55-59.
[3]郑月节，陈江，李海全，蔡磊．智能电动机保护器自动检测系统设计[J].电器与能效管理技术,2013(22):45-49.