工频试验设备计算机控制系统

摘要

交流耐压试验是交流电气设备最重要的试验项目，是考验被试品绝缘承受交流电压能力的有效方法。它能有效地发现绝缘缺陷，对保证设备安全运行具有重要意义。工频耐压试验一般采用试验变压器来获得高电压。国家标准GB/T 16927.1—1997对试验电压的波形与容许偏差有明确的规定，要求试品上的电压跟踪预期电压时间曲线，并且试验电压的测量值应保持在规定值以内；同时对试验程序也有明确的要求。实际工程中手动控制难以跟踪其电压时间曲线，也难以控制调压器的升降压速度，所以有必要开发一套工频试验变压器计算机控制系统。 本系统采用PLC作为主要的控制元件，通过友好、强大基于PC的用户操作界面实现对PLC控制，进而控制系统耐压过程，同时对试验电压电流等主要参数进行测量并实时显示在PC屏幕上。以前也开发过类似的系统，不过存在一个很主要的问题——系统刷新率太慢，大约2至3秒才能刷新一次，这是由于PLC与PC通信速率过慢所导致的。所以本文主要完成以下工作：PLC与PC直接通过串口通信的软件实现；PLC软元件的规划以及用梯形图程序控制系统耐压过程；图像实时显示系统全局状态和系统耐压状态；用户操作界面的具体规划和设计。由于考虑到工频试验回路可能发生串联谐振，所以本文进一步证明了接触调压器非线性特征，并根据文献给出了仿真中可用的模型。 接着，本文设计了一个测试系统刷新率的方案并做了实验，结果证明效果不错，至少能达到每秒两次的刷新率。另外，还在实验室建立了模拟试验电路，目的是检验系统能否作到对耐压试验的自动控制。结果证明该系统能够按照试验人员的要求，绘制电压时间曲线并让试品上的电压跟踪曲线同时实时显示此时电压的瞬时值；安装在电路中的电压电流继电器和快速保护装置能够在异常时刻切断电路以保证设备的安全；用户操作界面能够实时显示系统各关键参数，同时能实现其设计的功能。 最后，本文对现有系统的局限性做了一些说明，提出了研究的方向，希望能有更进一步的发展。实验的成功证明了该系统能够满足工程设计的要求，能够应用于实际工程中。