CN103677033A - 开关设备试验用大电流自动稳流控制方法及其*** - Google Patents

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赵刚
马炳烈
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Tianshui Changcheng Switchgear Co Ltd
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GANSU GREAT WALL ELECTRICAL AND ELECTRICAL APPLIANCE ENGINEERING RESEARCH INSTITUTE Co Ltd
Tianshui Changcheng Switchgear Co Ltd
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Abstract

本发明提供了一种开关设备试验用大电流自动稳流控制方法及其***，该***分别由接触式调压器、大电流变压器、变送器及高抗干扰电子线路组成闭环的自动调控***，对所设定的试验电流进行自动跟踪，从而实现了温升试验大电流的自动稳定，该***主要性能指标符合相关国家标准的规定，满足温升试验的要求；本发明的温升试验自动稳流***实现了试验电流的自动稳定，使用方便，操作简单，功能齐全，减轻了试验人员的劳动强度、提高了工作效率，能有效的限制人为因素对试验结果的负面影响。

Description

开关设备试验用大电流自动稳流控制方法及其***
技术领域
    本发明涉及一种自动稳流控制领域，具体涉及一种开关设备试验用大电流自动稳流控制方法及其***。
背景技术
随着我国电力及开关设备制造业的飞速发展，近几年开关设备应用越来越多，由于部分的现场开关设备温度过高而引起事故频发。这就迫使开关设备制造商或研究机构在实验室模拟现场环境，通过对开关设备通以稳定的电流研究开关设备的温度特性及变化是否符合国家相关标准。在实验室对开关设备大电流温升研究试验过程中由于电网的波动或附近环境中负载投切的变化，致使试品的试验电流不能稳定。原有稳流采用了模拟电路控制饱和电抗器来调节电流的方法，主要依靠人工手动调控、测量试验参数，致使控制精度低，调试工作量大，数据报表与实际不符等现象，工作人员对试验结果的负面干扰很大，可靠性不高，而且增大了劳动强度，降低了工作效率。
发明内容
    本发明针对现有技术中存在的问题，提供一种开关设备试验用大电流自动稳流控制方法及其***。
    本发明的开关设备试验用大电流自动稳流控制方法，包括以下步骤：
Figure 2013106798519100002DEST_PATH_IMAGE002
电源输出电流经过升流变压器变压，电流互感器采集的电流信号送给变送器转换为模拟信号，A/D转换器将模拟信号转换为PLC的数字信号，即实时采样X；
Figure 2013106798519100002DEST_PATH_IMAGE004
 PLC将上述实时采样X与预先设定好的额定电流参数A1相比较，先判断A1≤X≤A1（1+△X1）是否成立，如果成立，则继续判断A1≤X≤A1（1+△X2）是否成立，如果成立，返回步骤
Figure 254131DEST_PATH_IMAGE002
，进行下一个数据的采集；
如果A1≤X≤A1（1+△X1）不成立，PLC发出控制信号到粗调调压器，经粗调调压器粗调到A1≤X≤A1（1+△X1）成立；如果A1≤X≤A1（1+△X2）不成立，经微调调压器微调到A1≤X≤A1（1+△X2）成立；
其中，△X1为额定电流参数A1的大误差百分比，△X2为额定电流参数A1的小误差百分比。
所述步骤中额定电流参数A1的大误差百分比△X1≤5%；额定电流参数A1的小误差百分比△X2≤2%。
所述步骤
Figure 278905DEST_PATH_IMAGE004
中PLC的工作方法为，粗调时，当X<A1时，PLC驱动粗调调压器的电机正转，当X> A1（1+△X1）时，PLC驱动粗调调压器的电机反转。
所述步骤
Figure 714260DEST_PATH_IMAGE004
中PLC的工作方法为，微调时，当X<A1时，PLC驱动微调调压器的电机正转，当X> A1（1+△X2）时，PLC驱动微调调压器的电机反转。
实现上述的开关设备试验用大电流自动稳流控制方法的***，其包括依次连接的电源、变压器、电流互感器、变送器、A/D转换器及PLC，其中PLC与电源之间分别设有粗调调压器和微调调压器。
为了方便操作控制，所述PLC还连接有人机界面。
为了将每相作为一个小闭环，使每相之间的电流平衡，所述变送器为三路电流变送器。
该方法分别由接触式调压器、大电流变压器、变送器及高抗干扰电子线路组成闭环的自动调控***，对所设定的试验电流进行自动跟踪，从而实现了温升试验大电流的自动稳定。
    本发明相对现有技术具有以下优点：
1、本发明是在模拟现场电流的基础上实现电流的自动稳定，通过试验的方式提供稳定所需的电流，采用仪器仪表测量试品的温升，检验产品是否符合标准规范，提高了电流的稳定性。
2、本发明能有效的限制人对试验结果的负面干扰，为开关设备的产品研发和出厂试验提供了重要的平台，避免了运行在现场的开关设备由于温度过高而引起事故频发。
3、本发明由于PID调节器由可编程控制器软件实现，使得整个***的接线简单，易于安装，维护量减小，减轻了试验人员的劳动强度，提高了工作效率；大电流稳定测控人机界面友好，操作直观简单，功能齐全。 
4、本发明无需同步信号，无相序要求，使***变得易于调试。
5、本发明电源中的饱和电抗器的控制特性是非线性的，可编程控制器能自动识别其工作范围，从而自动改变控制参数，提高了输出电流的稳流精度。
6、本发明操作简单，可方便地与计算机或其它设备通讯。
7、本发明能够实现在自动稳流的基础上，也具有传统的手动调压方式。
附图说明
图1为本发明的控制方法流程图；
图2为本发明的控制***示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的开关设备试验用大电流自动稳流控制方法及其***做进一步的详细说明。
如图1所示的开关设备试验用大电流自动稳流控制方法，包括以下步骤：
Figure 528633DEST_PATH_IMAGE002
电源输出电流经过升流变压器变压，电流互感器采集的电流信号送给变送器转换为模拟信号，A/D转换器将模拟信号转换为PLC的数字信号，即实时采样X；
Figure 882254DEST_PATH_IMAGE004
 PLC将上述实时采样X与预先设定好的额定电流参数A1相比较，先判断A1≤X≤A1（1+△X1）是否成立，如果成立，则继续判断A1≤X≤A1（1+△X2）是否成立，如果成立，返回步骤
Figure 946024DEST_PATH_IMAGE002
，进行下一个数据的采集；
如果A1≤X≤A1（1+△X1）不成立，PLC发出控制信号到粗调调压器，经粗调调压器粗调到A1≤X≤A1（1+△X1）成立；如果A1≤X≤A1（1+△X2）不成立，经微调调压器微调到A1≤X≤A1（1+△X2）成立；
其中，△X1为额定电流参数A1的大误差百分比，△X2为额定电流参数A1的小误差百分比。
所述步骤
Figure 676083DEST_PATH_IMAGE004
中额定电流参数A1的大误差百分比△X1≤5%；额定电流参数A1的小误差百分比△X2≤2%。
所述步骤
Figure 344962DEST_PATH_IMAGE004
中PLC的工作方法为，粗调时，当X<A1时，PLC驱动粗调调压器的电机正转，当X> A1（1+△X1）时，PLC驱动粗调调压器的电机反转。
所述步骤
Figure 885796DEST_PATH_IMAGE004
中PLC的工作方法为，微调时，当X<A1时，PLC驱动微调调压器的电机正转，当X> A1（1+△X2）时，PLC驱动微调调压器的电机反转。
如图2所示的实现开关设备试验用大电流自动稳流控制方法的***，其包括依次连接的电源5、变压器8、电流互感器9、变送器4、A/D转换器3及PLC2，其中PLC2与电源5之间分别设有粗调调压器6和微调调压器7； PLC2还连接有人机界面1；变送器4为三路电流变送器。
***为不同的参数配置采用不同的负载阻抗；额定电流由用户提出，三相四线供电，各相负载稳定电流统一设定、分别调控，其输出波形跟随输入波形；自动稳定电流范围由负载阻抗、额定电流决定，其原则是：调压器输出5V以上的电压值，所对应的成套装置负载电流值均是自控范围内的稳定电流。
选用精度较高的调压器，粗调调压器6实际点动一次时电压输出变化2V；微调调压器7实际点动一次电压输出变化0.045V。根据比例计算不管是粗调还是微调变压器电流变化均在各自控制的误差范围之内，调整粗调的误差范围，使调压范围在“振荡拐点”之内。
    ***闭环反馈信号取于一次交流信号，经变送器4把小信号传至总调PLC2，***总的输出电流由人机界面1的触摸屏通过通讯方式来设定。控制功能在自动稳流***中，PLC2主要完成整个***的逻辑顺序控制及所有PID回路控制。恒流控制是将***的交流输出经电流变送器4变换后反馈到PLC2的输入端，与给定信号作比较后送给PI调节器进行控制。控制结果转换成对应的开关量，去驱动电机改变饱和电抗器的控制电压，从而达到机组电流稳定的目的。平衡控制由于饱和电抗器的特性不一致，经常造成相相之间输出电流有差别，因此，把每相作为一个小闭环，这样才能使每相之间电流平衡。恒流时控制按PLC2指令的扫描周期实测一次电流值，实时与计算值进行比较，自动调整实际电流，以达到恒流时偏差自动控制的目的。
具体的操作过程为：本***采用3只0.2S级的电流互感器9,变比分别为1200:5;1500:5;1600:5;2000;5，其中输入输出电流是线性关系，通道的初始化由缓冲存储器BFM#0中的4位十六进制数字H0000控制。第一位字符控制通道1,第四位字符控制通道4,设置每一个字符的方式如下:
O=0: 预设范围(-10到10V)    O=2:预设范围(-20mA到+20mA) 
O=1: 预设范围(+4mA到+20mA)  O=3:通道关闭OFF    
在0位置的特殊功能模块的ID号由BFM#30中读出,并保存在主单元的D4中，比较该值以检查模块是否是所属的主CPU,如是则M1变为NO。H3111写入主CPU的BFM#0,建立模拟输入通道(CH1,CH2,CH3)，实际采集到的CH1、CH2、CH3通道的数值分别放在D0,D1,D2寄存器中。该发明巧妙的应用了PLC中的比较指令,使大闭环***中包含一个小闭环***实现了调压器的粗调和微调，使电流自动稳定。在通道CH1、CH2、CH3 中分别首先进行实测值与电流设定值、设定值的1.05倍进行比较,若实测值小于设定值,则驱动电机正转,粗调调压器6升压,变压器8输出电流增大；若实测值大于设定值,则驱动电机反转,粗调调压器6降压,变压器8输出电流减小；若实测值大于等于设定值且小于等于设定值的1.05倍,则启动小闭环的中间继电器,小闭环开始工作。之后又CH1、CH2、CH3通道中的实测值分别与电流设定值、设定值的1.02倍进行比较,若实测值小于设定值,则驱动微调电机正转,微调调压器7升压,变压器8输出电流增大；若实测值大于设定值的1.02倍,则驱动微调电机反转,微调调压器7降压,变压器8输出电流减小；若实测值大于等于设定值且小于等于设定值的1.02倍时 ,***实现稳流。

Claims (7)

1.开关设备试验用大电流自动稳流控制方法，包括以下步骤：
电源输出电流经过升流变压器变压，电流互感器采集的电流信号送给变送器转换为模拟信号，A/D转换器将模拟信号转换为PLC的数字信号，即实时采样X；
 PLC将上述实时采样X与预先设定好的额定电流参数A1相比较，先判断A1≤X≤A1（1+△X1）是否成立，如果成立，则继续判断A1≤X≤A1（1+△X2）是否成立，如果成立，返回步骤
Figure 224003DEST_PATH_IMAGE002
，进行下一个数据的采集；
如果A1≤X≤A1（1+△X1）不成立，PLC发出控制信号到粗调调压器，经粗调调压器粗调到A1≤X≤A1（1+△X1）成立；如果A1≤X≤A1（1+△X2）不成立，经微调调压器微调到A1≤X≤A1（1+△X2）成立；
其中，△X1为额定电流参数A1的大误差百分比，△X2为额定电流参数A1的小误差百分比。
2.如权利要求1所述的开关设备试验用大电流自动稳流控制方法，其特征在于：所述步骤中额定电流参数A1的大误差百分比△X1≤5%；额定电流参数A1的小误差百分比△X2≤2%。
3.如权利要求1或2中所述的开关设备试验用大电流自动稳流控制方法，其特征在于：所述步骤
Figure 563028DEST_PATH_IMAGE004
中PLC的工作方法为，粗调时，当X<A1时，PLC驱动粗调调压器的电机正转，当X> A1（1+△X1）时，PLC驱动粗调调压器的电机反转。
4.如权利要求1或2中所述的开关设备试验用大电流自动稳流控制方法，其特征在于：所述步骤
Figure 992873DEST_PATH_IMAGE004
中PLC的工作方法为，微调时，当X<A1时，PLC驱动微调调压器的电机正转，当X> A1（1+△X2）时，PLC驱动微调调压器的电机反转。
5.实现如权利要求1所述的开关设备试验用大电流自动稳流控制方法的***，其特征在于：包括依次连接的电源（5）、变压器（8）、电流互感器（9）、变送器（4）、A/D转换器（3）及PLC（2），其中PLC（2）与电源（5）之间分别设有粗调调压器（6）和微调调压器（7）。
6.如权利要求5所述的***，其特征在于：所述PLC（2）还连接有人机界面（1）。
7.如权利要求5或6所述的***，其特征在于：所述变送器（4）为三路电流变送器。
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