高压开关设备机械试验中的故障诊断分析
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摘 要 目前，PLC可编程序控制器已成为工业自动化的强有力工具。它的一系列优点是传统的继电器逻辑所无法相比的，因而得到了广泛应用。在高压开关设备机械试验过程中运用PLC进行过程控制和故障诊断，同样可以收到良好的效果。本文便是对于高压开关设备机械试验中的故障诊断进行分析。
关键词 高压开关设备;机械试验;故障诊断
中图分类号： TM564 文献标识码： A
DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.02.026
0 前言
我国在对于高压开关设备机械的一些试验中，会存在着一些由于人为操作而引起的故障或由于电器或机械问题引发的故障，其中以电气故障和机械故障为主。而这些故障往往分为拒分、拒合、误分、误合四种形式。因此将四种故障形式的产生原因以及解决方法研究透彻就可以为后期的许多相关实验提供经验。会加强相关人员对于高压设备故障的诊断以及通过缩小对故障的侦破范围来对故障进行正确的诊断的相关能力。PLC可编程序控制器已成为工业自动化的强有力工具，将其合理科学地应用到实验的故障诊断中去对于故障的评判也会有很大的帮助。
1 建立故障的判据及其定义
1.1 拒分
在对于整个实验的故障部分进行一些诊断时，会应用到许多专业的方法，其中较为重要的一种便是分闸操作。分闸操作是在测试不同电路的阻值以及改变电路时将电路的开关由合闸位置转换到分闸位置的操作。而在这个过程中，会产生一段分闸时间。这段时间就是从对于整个电路进行分闸操作开始到所有极的触头都分离的时刻。而每个实验以及故障检测中都对分闸时间有一定的限制。在规定时间内完成的属于正常分闸，可以在此基础上继续进行实验。而分闸操作的时长超过了正常规定的时间时就会出现两种情况。其一，虽然超过了开闸所要求的时间却能完成分闸操作。这种情况属于超出预计时间，但不会对于正常故障的检测产生影响。而第二种则为较为常见的故障评判中出现的问题—拒分。这种情况一般都是实际的分闸时间超过了所要求的时间两倍及以上却仍未完成分闸造成的。这也就给我们对于拒分诊断提供了一些数据，一般都将其诊断时间近似地计算成所规定时间的二倍。当然对于一些产品，对其据分时间进行诊断也可以通过其所允许的最高操作频率来估计。比如：加速试验的操作频率为2400次/h，就可以通过这些数据对于整体的时间进行估计分析。首先，通过其频率计算出其完成一个操作循环所需时间为1.5s。再结合该装置的负载因数，我们设该装置的负载因数为40%，那么便可以计算出从分闸到合闸的时间间隔在0.9s左右。因此可以推理出该实验要将拒分诊断的时间控制在0.4～0.85s间。利用此方法便可以进行一些列的拒分诊断时间的预测。
1.2 拒合
拒合与拒分相类似，合闸操作是在测试不同电路的阻值以及改变电路时将电路的开关由分闸位置转换到合闸位置的操作。而在这个过程中，会产生一段合闸时间。这段时间就是从对于整个电路进行分闸操作开始到所有极的触头都闭合的时刻。而每个实验以及故障检测中都对合闸时间有一定的限制。在规定时间内完成的属于正常合闸，可以在此基础上继续进行实验。而合闸操作的时长超过了正常规定的时间时就会出现两种情况。其一，虽然超过了合闸所要求的时间却能完成合闸操作。这种情况属于超出预计时间，但不会对于正常故障的检测产生影响。而第二种则为较为常见的故障评判中出现的问题—拒合。这种情况一般都是实际的合闸时间超过了所要求的时间两倍及以上却仍未完成合闸造成的。而具体诊断以及估计其时长与拒分相同。
1.3 误分
除了拒合与拒分外，另一大类故障判据便是误分与误合。在进行实验过程中误分指的是在电路进行合闸操作后、分闸操作前，在这个时间段中，若开关自动完成了分闸变为误分。而对于这种情况，一般都要对于电路进行一系列的操作来对于这种情况进行监察。首先要将电路中辅助开关的动合、动断触头串接上指示灯。接着，将整个接入至电源回路。这样便可以通过对于指示灯上的光信号的不同来判断辅助开关是否接触可靠、切换正常。许多高压设备开关运行状态的检测也是依据这一原理然而，在运用PLC故障诊断程序的硬件电路中，是通过PLC输入端监察辅助开关状态的。传统的监察方法与PLC监察方法对于机械零件卡滞、损坏或传动位置不当导致触头接不通或不断开的故障的诊断结果是一致的，对于因触头磨损出现接触电阻增大带来的接触故障。
1.4 误合
完成分闸操作后至合闸指令發出前为误合诊断时间，开关若自行合闸判为误合。其他的情况与误分相类似。
2 实现故障诊断的途径
2.1 拒分诊断
对于上文所提及的判据进行诊断时，也要利用一些特别的诊断方法。在对于拒分的情况进行诊断时。要将PLC的RUN输入接通，使PLC的程序运行。此时若试品处在分闸状态，辅助开关的动断触头闭合真空接触器辅助开关接通动断触头DLI和分一合时间控侧即接通延时0.95s使合指令输出—驱动执行继电器输出合指令，并驱动执行继电器CH，试品合闸。试品合闸后，DL1断开，真空接触器辅助开关接通动断触头DL1、分一合时间控侧、合指令输出——驱动执行继电器CH，复位CH也随之复位。在试品处在合闸状态时辅助开关的动合触头DLZ是闭合的，真空接触器辅助开关接通动断触头DL12接通，合一分时间控侧被启动延时0.65s后使分指令输出——驱动执行继电器CF输出分指令，并驱动执行继电器CF，试品分闸.在正常情况下试品被程序控制按“0.9s-合-0.6s-分”进行周而复始的操作。分指令输出——驱动执行继电器CF输出分指令的同时接通拒分诊断时间控制，拒分诊断时间控制整定在0.5s建立起拒分诊断时间。
2.2 拒合诊断
按拒分诊断前的实验步骤实验后，合指令输出——驱动执行继电器CH输出合指令的同时接通拒合诊断时间控侧，拒合诊断时间控侧整定在0.55s建立起拒合诊断时间。若试品未在拒合诊断时间内完成合闸操作，合指令输出——驱动执行继电器CH不能正常复位，致使拒合诊断时间控侧顺利达到整定时间接通拒合显示并自锁，则显示出拒合信号。
2.3 误分诊断
在进行误分诊断时，也要先按照据分诊断中的操作来进行实验。首先将电路中负责电路的总开关真空接触器主触头ZN闭合，接通开关列中第1个开关接通，同时保持第2个以及第3个开关保持自锁并处于接通状态直至合闸指令发出。并在此时发出指令串联在回路中的合指令输出——驱动执行继电器CH动断触头断开，从而建立起误合诊断时间。当试品已被判为拒合时，拒合显示动断触头断开，误分显示不能接通，不会再判误分。
2.4 误合诊断
试品完成分闸操作后主触头ZN断开，真空接触器主触头ZN以及电路中的第一个开关均为断路态。之后再使得第一个开关的动断触头闭合，同时下一组开关的第二个以及第三个开关自锁保持在接通状态直至合闸指令发出，串联在回路中的合指令输出——驱动执行继电器CH动断触头断开，从而建立起误合诊断时间。在误合诊断时间内第二组的第三个开关动合触头始终处于闭合状态，与其串联的MZH动合触头是断开的，始终处于监测着主触头ZN的状态。在误合诊断时间内试品自行合闸时，ZN闭合、MZl动合触头即闭合、驱动M314使误合显示通电并自锁，显示出误合信号。
3 结语
近年来，电子继电器、数字化继电器发展迅速，各类智能化继电保护装置又相继向世并逐步进入电网运行。将四种故障形式的产生原因以及解决方法研究透彻就可以为后期的许多相关实验提供经验。会加强相关人员对于高压设备故障的诊断以及通过缩小对故障的侦破范围来对故障进行正确的诊断的相关能力。相关企业要提高对于其重视程度，使电网更加顺利地运行。
参考文献
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