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

于娟 刘利琴

摘要：文章从高压电气系统、高压电机试验系统设计等角度出发，以高压电机与电气开关为研究对象，初步研究了高压电机及电气开关试验的控制方式，据此提出了电气开关试验的控制策略。为高压电气系统的性能优化与改进提供了重要依据，从而为该系统的实际应用奠定了良好的基础。

关键词：高压电机;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。

一、系统设计

（一）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需高压电源[1]。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。

（二）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。

（三）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饋至电网当中。

（四）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。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。

（五）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。

（六）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。

二、高压电机及电气开关试验的控制

（一）试验结构

高压电机关合试验中选择以并联的结构形式将电流源与电压源连接起来，其中电压源通过小容量的变压器使其与电流源的相位保持同步，并以震荡回路的形式开展高压电机以及电气开关的试验。在试验之前，电流源的主控开关应为断开位置，同时也需要调整好辅助断路器和试品断路器的状态，分别使它们处于合闸、分闸状态。在试验进行过程中，首先调整辅助断路器至合闸状态，接着利用电压源的作用实现预燃弧击穿，最后判断有没有预击穿的电流存在，其中判断的方式是通过使用罗可夫斯基线圈检测。如果存在该电流，应当立即将预击穿电流的指令直接发送至系统控制器。

（二）控制策略

对电压关合试验施加外部电压作用，使得试品开关出现了预燃弧击穿。在同关合条件相匹配的基础上，尽快利用电流源主控开关发出导通，以便试品开关能够在电压源作用下迅速转为电流源作用，工作过程中的电流转移过程非常关键。在对在相位控制的过程当中，系统会实时进行监控，从而发现外施电压是否存在较大变化。

结语：

综上所述，通过对高压电机以及电气开关试验的控制进行研究分析，有效明确了开关在电气试验过程中使用的控制方法，从而确保了自动化控制开关关合的实现，提高了电力设备的运行稳定性，也有助于加快电力企业的发展，能够降低其产品成本，并且提高产品质量。

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，v.44;No.320（10）：136-140.

[2]刘仕兵，宋陵灿，郭文璟，等.基于定子电流特征与SVM高压隔离开关机构故障诊断[J].高压电器，2020，v.56;No.375（06）： 296-302.