陈伟炬
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摘要：分析研究高压电机及开关电气试验自动化测试系统，从系统的结构与功能、加载方案、主回路结构、实验扩容等角度出发，尝试设计出一款适用于普通高压电机及开关的自动化电气试验系统。此后通过对电气开关试验的控制方式进行探究，寻找出能够有效完成对开关试验控制的策略，进而为系统的实际应用创造良好条件。
关键词：高压电机；开关；电气试验；自动化；测试系统
为有效确保高压电机及开关能够实现正常运行，尽可能降低高压电机及开关的故障率，要对其及时进行电气试验以及相关检测。而由于高压电气系统本身具有一定的特殊性，且电气试验大多带有一定的危险性，因此有必要设计一款自动化的测试系统，在保障能够全面、精确地搜集整理和深入分析相关参数的基础之上，高效完成高压电机及开关的电气试验，进而有效保障高压电机正常运行，提升整个高压系统运行性能。在此背景之下，本文对高压电机及开关电气试验自动化测试系统进行简要探究。
1系统设计
1.1系统结构
以往高压电机及开关电气试验所需的设备众多且体型比较庞大，要花费大量的试验时间，精确度不能长时间地维持在较高的水准上，容易受到人为或其他因素的影响。因此本身设计的高压电机及开关电气试验自动化测试系统通过运用当前的感应调压器以及低压变频试验机组，配合使用升压变压器提供试验所须高压电源。此外在系统中还设计使用工控机以及主回路系统和负责测量分析参数的参数系统，进而有效完善高压电机及开关电气试验自动化测试系统。
1.2系统功能
在高压电机及开关电气试验自动化测试系统当中，等待试验的高压电机从主回路系统处获取高压电源和负载，而系统中安装使用的工控机和相关控制装置则负责自动完成整个电气试验。由系统当中的参数系统利用传感器以及其他智能仪器仪表等完成各项试验参数的精确获取，并直接采用人机对话的方式完成数据输入。在实验过程中，系统配合使用可视化技术，使得试验过程以及数据结果等能够实时动态化地显示在电子屏幕中，方便工作人员对整体试验进行随时控制。
1.3加载方案
等待试验的高压电机从系统当中获取一个功率相对较大的负载，且负载平滑可调，虽然目前国内外研究学者已经提出了包括直接消耗法、测功机法等加载方法，但由于各项加载方案均具有自身的优势与不足。因此本文通过从方便控制、安装操作简易、精确度较高以及成本相对低廉等角度出发，最终选择高压机组回馈法，直接选用2台相同型号的高压电机分别作为试验样机和陪试负载，通过同轴联接的方式将二者联接在一起，由2台同步发电机分别直接为试验样机供电和经由直流机为陪试负载电机提供变频电源，使之产生的能量可以回馈至电网当中。也就是说在使用高压机组回馈的加载方法当中，陪试电机可以实现异步发电，试验样机的负载能量则可以通过机组回馈电网，系统当中电机的消耗几乎等同于整个电网的消耗，因此大大降低了试验运行成本。机组在为试验样机供电的过程中，即便电网或是用电负荷发生变化，电源品质也并不会发生任何实质性的变化。
1.4主回路结构
虽然高压电机回馈的加载方法可以有效控制试验运行成本，并保障电源品质良好，但由于机组的输出试验电压等级范围极为有限，兼顾高低压电机的难度比较大，因此考虑到本文设计的系统为试验电机提供具有可调性的负载与电压，对现有低压设备进行充分利用的情况下，使用双路升压电压作为系统主回路[2]。在双路升压电压当中，将分别为试验电机和陪试电机供电。其中一路负责在空载以及堵转试验中进行供电，另一路则在负载和温升试验中负责供电，此时负载须由相同电机进行充当。在对低压调节器进行适当调节之下，被试电源可以逐渐升压成为试验所需可调高压电源。
此后通过使用高压电机回馈法，借助电机试验中变频机组具有能量回馈的作用，在低压侧回馈高压能量，进而有效满足电机负载需求。在变压器以及低压变频机组的帮助下，负载能量在低压电网中实现回馈。如果试验中无法获取相应的陪试电机，也可以利用与低压电机容量相等或相接近的电机代替，并将陪试侧升压变压器隔开，陪试高压电机将直接通过低压机组获得馈电。
1.5试验扩容
为了保障原有的低压机组容量可以与高压电机及开关的电气试验要求相吻合，因此有必要对本文设计的自动化测试系统进行试验扩容。鉴于本系统使用双路升压的方式作为主回路结构，因此在试验扩容的过程中选择使用降压法和水电阻消耗法相结合的扩容方法，从而在有效保障低压侧高压负载可以成功回馈的同时机组的试验容量能够得到有效扩大。在试验高压电机的容量与额定容量相近时通过使用水负载分馏的方式可以使得机组获得足够的回馈容量。
1.6参数测量系统
在进行高压电机及开关的电气试验过程中势必将产生大量的试验参数、试验结果，而高效精准地采集此类参数并对其进行深入分析则是有效获取电气试验最终结果，并对高压电机以及开关的运行状态等进行准确判定的根本基础。因此本文在设计高压电机及开关电气试验自动化测试系统当中，专门设计一个参数测量子系统，并且在这一子系统当中通过安装具有较高精确性和自动化水平的智能检测仪器仪表以及电量互感器等测量仪，并直接使用智能语音技术，利用人机对话的方式完成采集数据的直接输入，此后借助可视化技术，利用局域网将系统和电子显示屏连接，操作人员通过显示屏便可以随时了解高压电机及开关的电气试验情况。
2高压电机开关电气试验的控制
2.1试验结构
试验回路当中电流源与电压源以并联的形式相互连接，其中电压源采用震荡回路，并使用容量较小的变压器，在保障电压源和电流源相位同步的基础之上便可以开始高压电机开关的电气试验。在试验之前，辅助断路器和试品断路器分别位于合闸和分闸的位置，电流源主控开关处于断开状态。在试验过程中，辅助断路器将根据合闸指令，开始运动触头并使得彼此相互靠近，利用电压源的作用生成预击穿燃弧，在对预击穿的电流进行检测时，由罗可夫斯基线圈负责完成这一检测工作。在检测发现存在预击穿电流之后，系统将会把这一指令直接传输至控制器。
2.2控制策略
在进行全电压关合实验的过程中，由于受到外部电压的作用，使得试品开关出现了预击穿燃弧，在与关合条件相满足的情况下，电流源主控开关将发出导通，使得电压源作用可以直接令试品开关转入电流源作用。在相位控制的过程当中，处理器将对外施电压的变化情况进行全过程严密跟踪，一旦检测发现外施电压波形超过零点之后，系统将自动开启定时器进行定时，并由系统当中的监控装置对试品开关进行监控，等待合闸指令，此时系统将发出th信号。如果th信号与外施电压波形过零点的差值比(1/外施电压频率)大，则定时器将重新复位，此时会重新开始计时。但如果th信号与外施电压波形过零点的差值未能超过(1/外施电压频率)，则试品开关相控合闸指令将会被延时发送。
3结束语
本文从系统的结构与功能入手，在明确加载方案和系统主回路结构的基础上，落实试验扩容并构建参数测量系统，设计出了一套高压电机及开关电气试验自动化测试系统。通过对高压电机电气开关试验的控制进行分析，为开关在电气试验过程中使用的控制方法进行有效明确，从而有效保障自动化测试系统能够实现对开关关合的有效控制。
参考文献
[1]陈文波.基于高压电气系统的高压电机与电气开关自动化测试系统设计[J].粘接,2020,44(10):126-130.
[2]刘会斌.高压电机及开关电气试验自动化测试系统[J].农村电气化,2017(11):35-36.
[3]洪晔. 高压电机及开关电气试验自动化测试系统研究[D].上海交通大学,2012.