一种换相开关寿命试验自动测试装置及其测试方法与流程

本发明涉及换相开关寿命试验领域，特别涉及一种换相开关寿命试验自动测试装置及其测试方法。

背景技术：

换相开关型三相负荷不平衡自动调节装置(以下简称换相开关)是用于自动调节配电网三相负荷不平衡现象的装置，为了验证换相开关换相的可靠性与安全性，需对其机械寿命试验和电气寿命试验进行测试。换相开关的机械寿命试验为空载试验，试验一般要求换相开关在空载工况下换相100000次，而换相开关的电气寿命试验为满载试验，试验一般要求换相开关在满载，即为额定负载工况下换相10000次。换相开关寿命试验由于换相动作次数多，且换相周期不小于2s，所以试验周期较长。

现有技术是通过读取换相开关内部记录的动作次数来确认试验是否完成。但这种方法具有如下缺点：一、试验结果正确性无法进行对比验证；二、试验过程无法实时监视，无法确认换相开关是否完全按照指定进行换相动作；三、测试数据无法存储，测试报告无法自动生成；四、试验过程中异常情况无法及时预警与处理，连续测试过程存在安全隐患，无法进行全天候不间断测试，测试效率低。

因此，针对现有技术不足，提供一种换相开关寿命试验自动测试装置及其测试方法以解决现有技术不足甚为必要。

技术实现要素：

本发明的其中一个目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种换相开关寿命试验自动测试装置。该换相开关寿命试验自动测试装置能全天候不间断测试、全过程动态监视和自动生成测试报告。

本发明的上述目的通过以下技术措施实现：

提供一种换相开关寿命试验自动测试装置,设置有plc模块、模拟量扩展模块、相序继电器组件、交流接触器组件、中间继电器组件、电压变送器组件、电流变送器和触摸屏监控模块，plc模块与模拟量扩展模块、触摸屏监控模块、相序继电器组件和中间继电器组件连接，模拟量扩展模块与电压变送器组件和电流变送器连接，交流接触器组件与电压变送器组件、中间继电器组件和相序继电器组件连接。

优选的，上述plc模块，用于发送换相命令至被测换相开关，控制中间继电器组件的闭合与断开，并根据监控数据进行缺相保护，还对测试数据分析统计和保护功能，还得到第一测试结果并将测试数据及第一测试结果上传至触摸屏监控模块。

优选的，上述模拟量扩展模块，用于监视输入电压、输出电压和由外部设备提供的负载电流得监测数据，并将监测数据发至plc模块。

优选的，上述触摸屏监控模块用于进行测试参数设置和接收所述plc模块的测试数据及测试结果，并显示换相开关状态和实时测试数据，还根据测试数据生成测试报告。

优选的，上述相序继电器组件，用于监视换相开关当前工作相位数据得到测试数据，并通过无源节点将测试数据传送至所述plc模块。

优选的，上述交流接触器组件，用于对换相开关输入电源的通断控制。

优选的，上述中间继电器组件，用于控制交流接触器组件通断及换相开关供电外部电源交流接触器的通断。

优选的，上述电压变送器组件，用于将采集换相开关的输入电压和输出电压，并将输入电压和输出电压输送至模拟量扩展模块。

优选的，上述电流变送器，用于将采集换相开关的输出电流，并将输出电流至模拟量扩展模块。

优选的，上述plc模块设置有cpu单元。

优选的，上述cpu单元用于测试数据分析统计和保护功能，并根据监控数据进行缺相保护。

优选的，上述plc模块还设置有数字量输入单元、数字量输出单元、以太网通信单元和串口单元，数字量输入单元与相序继电器组件连接，数字量输出单元与中间继电器组件连接，以太网通信单元和串口单元分别与触摸屏监控模块连接。

优选的，上述数字量输入单元，用于接收相序继电器组件的当前工作相位数据。

优选的，上述数字量输出单元，控制中间继电器组件的闭合与断开。

优选的，上述以太网通信单元，用于将测试数据及测试结果上传至触摸屏监控模块。

优选的，上述串口单元用于向被测换相开关发送换相命令。

优选的，上述触摸屏监控模块设置有测试参数设置单元、通讯设置单元、换相开关状态监视单元、测试数据显示与保存单元、测试结果自动判断单元和测试报告自动生成单元，测试数据设置单元、通讯设置单元、换相开关状态监视单元、测试数据显示与保存单元、测试结果自动判断单元和测试报告自动生成单元分别与所述plc模块连接。

优选的，上述测试参数设置单元，用于设置输入的测试参数，测试参数包括试验类型、换相次数、换相间隔时间和缺相电压保护定值。

优选的，上述通讯设置单元，用于设置与所述plc模块的通信参数。

优选的，上述换相开关状态监视单元，用于监视所述plc模块的输入的电压和工作相位。

优选的，上述测试数据显示与保存单元，用于将所述plc模块输入的测试数据进行实时显示与保存，测试数据包括预计测试时间、剩余测试时间、已完成换相次数、换相失败次数和剩余换相次数。

优选的，上述测试结果自动判断单元，在测试结束后根据所述plc模块输入的测试数据进行判断得到第二测试结果，并将第一测试结果与第二测试结果对比得到最终结论，并将最终结论进行自动保存。

优选的，上述测试报告自动生成单元，用于在测试结束后，生成测试报告并进行保存。

优选的，上述相序继电器组件设置有a相序继电器、b相序继电器和c相序继电器,a相序继电器、b相序继电器和c相序继电器分别与所述数字量输入单元连接。

优选的，上述数字量输入模块设置有i0.0端子、i0.1端子和i0.2端子，i0.0端子与a相序继电器连接，i0.1端子与b相序继电器连接，i0.2端子与c相序继电器连接。

当当前工作为a相时，a相序继电器的输出触点闭合，所述i0.0输入节点有效。

当当前工作为b相时，b相序继电器的输出触点闭合，所述i0.1输入节点有效。

当当前工作为c相时，c相序继电器的输出触点闭合，所述i0.2输入节点有效。

优选的，上述数字量输出模块设置有q0.0端子和q0.1端子。

优选的，上述中间继电器组件设置有第一中间继电器和第二中间继电器，第一中间继电器与q0.0端子连接，第二中间继电器与q0.1端子连接。

优选的，上述交流接触器组件设置有第一交流接触器和第二交流接触器，第一交流接触器和第二交流接触器分别与第一中间继电器连接。

当所述q0.0端子回路闭合时，第一中间继电器闭合，第一交流接触器和第二交流接触器同时闭合。

当所述q0.1端子闭合，第二中间继电器闭合。

优选的，上述模拟量扩展模块设置有第一模拟量通道和第二模拟量通道，第一模拟量通道与电压变送器组件连接，第二模拟量通道与电流变送器连接。

优选的，上述串口单元通过modbus协议与所述触摸屏监控模块连接。

优选的，上述plc模块的型号为西门子200smartsr20。

优选的，上述模拟量扩展模块的型号为西门子emae08。

优选的，上述电流变送器的型号为丰控fksdji。

优选的，上述a相序继电器、b相序继电器和c相序继电器的型号都为正泰xj3-g。

优选的，上述第一交流接触器和第二交流接触器的型号都为施耐德lc1d09m7c。

优选的，上述第一中间继电器和第二中间继电器的型号都为施耐德rxm2lb2bd。

优选的，上述电压变送器组件设置有四个电压变电器，四个电压变电器的型号都为丰控fk-dju-400v

优选的，上述电压变送器组件的输入为0vac～400vac，输出为0vdc～10vdc。

优选的，上述电流变送器的输入为0aac～300aac，输出为0vdc～10vdc。

本发明的另一发明目的在于目避免现有技术的不足之处而提供一种基于换相开关寿命试验自动测试装置的测试方法。该基于换相开关寿命试验自动测试装置的测试方法能自动化全天候不间断测试、全过程动态监视、自动计算测试数据、自动判定测试结果和自动生成测试报告。

提供一种基于换相开关寿命试验自动测试装置的测试方法，采用上述的换相开关寿命试验自动测试装置进行测试，包括步骤有：

步骤一、进行测试参数设置；

步骤二、判断换相开关的当前相位是否为工作相位，如否则返回步骤一，如是则进入步骤三；

步骤三、记录所述相序继电器组件的动作次数得到测试数据，显示测试数据并存储测试数据；

步骤四、检测换相开关是否在t时间段内进行换相，如是则进入步骤八，如否则进入步骤五；

步骤五、统计实际换相总次数；

步骤六、判断实际换相总次数和分次数是否与步骤一的测试参数是否相同，如是则进入步骤七，如否则进入步骤四；

步骤七、完成测试，得到测试报告；

步骤八、结束。

优选的，上述测试参数为试验类型、换相次数、换相间隔时间和缺相电压保护定值。

优选的，上述分次数为a相序继电器动作次数、b相序继电器动作次数和c相序继电器的动作次数。

优选的，上述总次数为a相序继电器的动作次数、b相序继电器的动作次数和c相序继电器的动作次数总和。

优选的，上述t为1min。

本发明的一种换相开关寿命试验自动测试装置及其测试方法,设置有plc模块、相序继电器组件、交流接触器组件和触摸屏监控模块，plc模块分别与触摸屏监控模块、相序继电器组件和交流接触器组件连接，相序继电器组件与交流接触器组件连接，并通过8个步骤进行测试。本发明的有益效果如下：1、利用plc技术，实现测试过程的自动化与全天候可持续性；2、利用触摸屏监控模块与plc模块通信技术，实现寿命试验的闭环测试，从而动态监视测试全过程，保证试验结果的可靠性和原始数据可朔性；3、自动计算测试数据、自动判定测试结果和自动生成测试报告；4、具有配置的保护功能，保证了自动测试过程的可靠性和安全性。

附图说明

利用附图对本发明作进一步的说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。

图1为一种换相开关寿命试验自动测试装置的示意图。

图2为plc模块的接线示意图。

图3为模拟量扩展模块的接线示意图。

在图1至图3中，包括有：

触摸屏监控模块100、交流接触器组件200、模拟量扩展模块300、第一模拟量通道310、第二模拟量通道320、

plc模块400、数字量输入单元410、数字量输出单元420、以太网通信单元430、串口单元440、

a相序继电器510、b相序继电器520、c相序继电器530、

电压变送器组件600、电流变送器700、

第一中间继电器810、第二中间继电器820。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

实施例1。

一种换相开关寿命试验自动测试装置,如图1至3所示，设置有plc模块400、模拟量扩展模块300、相序继电器组件、交流接触器组件200、中间继电器组件、电压变送器组件600、电流变送器700和触摸屏监控模块100，plc模块400与模拟量扩展模块300、触摸屏监控模块100、相序继电器组件和中间继电器组件连接，模拟量扩展模块300与电压变送器组件600和电流变送器700连接，交流接触器组件200与电压变送器组件600、中间继电器组件和相序继电器组件连接。

其中plc模块400，用于发送换相命令至被测换相开关，控制中间继电器组件的闭合与断开，并根据监控数据进行缺相保护，还对测试数据分析统计和保护功能，还得到第一测试结果并将测试数据及第一测试结果上传至触摸屏监控模块100。

模拟量扩展模块300，用于监视输入电压、输出电压和由外部设备提供的负载电流得监测数据，并将监测数据发至plc模块400。

触摸屏监控模块100用于进行测试参数设置和接收所述plc模块400的测试数据及测试结果，并显示换相开关状态和实时测试数据，还根据测试数据生成测试报告。

相序继电器组件，用于监视换相开关当前工作相位数据得到测试数据，并通过无源节点将测试数据传送至所述plc模块400。

交流接触器组件200，用于对换相开关输入电源的通断控制。

中间继电器组件，用于控制交流接触器组件200通断及换相开关供电外部电源交流接触器的通断。

电压变送器组件600，用于将采集换相开关的输入电压和输出电压，并将输入电压和输出电压输送至模拟量扩展模块300。

电流变送器700，用于将采集换相开关的输出电流，并将输出电流至模拟量扩展模块300。

plc模块400设置有cpu单元，cpu单元用于测试数据分析统计和保护功能，并根据监控数据进行缺相保护。

本发明plc模块400还设置有数字量输入单元410、数字量输出单元420、以太网通信单元430和串口单元440，数字量输入单元410与相序继电器组件连接，数字量输出单元420与中间继电器组件连接，以太网通信单元430和串口单元440分别与触摸屏监控模块100连接。

其中数字量输入单元410，用于接收相序继电器组件的当前工作相位数据。数字量输出单元420，控制中间继电器组件的闭合与断开。以太网通信单元430，用于将测试数据及测试结果上传至触摸屏监控模块100。串口单元440用于向被测换相开关发送换相命令。

触摸屏监控模块100设置有测试参数设置单元、通讯设置单元、换相开关状态监视单元、测试数据显示与保存单元、测试结果自动判断单元和测试报告自动生成单元，测试数据设置单元、通讯设置单元、换相开关状态监视单元、测试数据显示与保存单元、测试结果自动判断单元和测试报告自动生成单元分别与所述plc模块400连接。

其中，测试参数设置单元，用于设置输入的测试参数，测试参数包括试验类型、换相次数、换相间隔时间和缺相电压保护定值。通讯设置单元，用于设置与所述plc模块400的通信参数。换相开关状态监视单元，用于监视所述plc模块400的输入的电压和工作相位。测试数据显示与保存单元，用于将所述plc模块400输入的测试数据进行实时显示与保存，测试数据包括预计测试时间、剩余测试时间、已完成换相次数、换相失败次数和剩余换相次数。测试结果自动判断单元，在测试结束后根据所述plc模块输入的测试数据进行判断得到第二测试结果，并将第一测试结果与第二测试结果对比得到最终结论，并将最终结论进行自动保存。测试报告自动生成单元，用于在测试结束后，生成测试报告并进行保存。

需要说明的是，本发明的测试结果自动判断单元的判断具体有两种方式，方式一为判断实际换相次数是否等于设定换相次数，即下发的换相命令次数，若是则判断合格；若否则判定测试结果不合格，但试验还会继续进行，至实际换相次数等于设定换相次数。方式二为判断测试过程中是否换相开关按照a相到b相，b相到c相，c相到a相的循环进行换相，若是则判断为合格；若否则判定测试结果不合格。

本发明的相序继电器组件设置有a相序继电器510、b相序继电器520和c相序继电器530,a相序继电器510、b相序继电器520和c相序继电器530分别与所述数字量输入单元410连接。数字量输入模块设置有i0.0端子、i0.1端子和i0.2端子，i0.0端子与a相序继电器510连接，i0.1端子与b相序继电器520连接，i0.2端子与c相序继电器530连接。

当当前工作为a相时，a相序继电器510的输出触点闭合，所述i0.0输入节点有效。当当前工作为b相时，b相序继电器520的输出触点闭合，所述i0.1输入节点有效。当当前工作为c相时，c相序继电器530的输出触点闭合，所述i0.2输入节点有效。

本发明的数字量输出模块设置有q0.0端子和q0.1端子。中间继电器组件设置有第一中间继电器810和第二中间继电器820，第一中间继电器810与q0.0端子连接，第二中间继电器820与q0.1端子连接。交流接触器组件200设置有第一交流接触器和第二交流接触器，第一交流接触器和第二交流接触器分别与第一中间继电器810连接。

当所述q0.0端子回路闭合时，第一中间继电器810闭合，第一交流接触器和第二交流接触器同时闭合。当所述q0.1端子闭合，第二中间继电器820闭合。

具体的，当q0.0端子回路闭合时，第一中间继电器810闭合，从而第一交流接触器和第二交流接触器同时闭合，其中第一中间继电器810常开触点串在第一交流接触器和第二交流接触器线圈回路；当q0.1端子回路闭合时，第二中间继电器820闭合，第二中间继电器820的常闭触点串在换相开关供电交流接触器线圈中，当第二中间继电器820闭合时，其常闭触点断开，从而断开换相开关供电交流接触器，起保护作用。

本发明的第一中间继电器810控制第一交流接触器和第二交流接触器的通断，第一中间继电器810的常开触点串于第一交流接触器和第二交流接触回路，因此当第一中间继电器810闭合时，其常开触点由断开变为闭合，第一交流接触器和第二交流接触器的线圈得电，其常开触点接通，当第一中间继电器810断开时，其常开触点由闭合变为断开，第一交流接触器和第二交流接触线圈失电，其常开触点断开。

第二中间继电器820控制换相开关供电的外部电源交流接触器的通断，第二中间继电器820的常闭触点串在换相开关供电交流接触器线圈中，当第二中间继电器820闭合时，其常闭触点断开，从而断开换相开关供电交流接触器，起保护作用。

模拟量扩展模块300设置有第一模拟量通道310和第二模拟量通道320，第一模拟量通道310与电压变送器组件600连接，第二模拟量通道320与电流变送器700连接。

本发明的第一模拟量通道310包括有ae0、ae1、ae2和ae3，ae0、ae1、ae2和ae3分别为换相开关输入a、b、c三相电压和输出l电压采集通道，外接电压变送器。电压变送器作用是采集换相开关输入输出电压给模拟量扩展模块300。

本发明的第二模拟量通道320包括有ae4，ae4为换相开关输出电流(l相电流)采集通道，外接电流变送器700。电流变送器700作用是采集换相开关输出电流(l相电流)给模拟量扩展模块300。

串口单元440通过modbus协议与所述触摸屏监控模块100连接。

本发明的换相开关寿命试验自动测试装置通过简单的接线，不仅可以实现换相开关寿命试验的自动测试，同时能实时监视被测换相开关的工作状态和实时显示测试数据，如输入电压\输出电压、工作相别、负载电流、试验类型和换相次数等，同时具备换相异常保护功能、输入电压缺相保护功能，在自动测试过程中若出现换相错误、换相失败、输入电压缺相故障时，该自动测试装置能自动断开换相开关输入电源，确保自动测试过程的安全性，使换相开关寿命测试实现全天候不间断测试，大大缩短了测试周期，提高测试效率。测试数据的实时存储和测试报告的自动生成功能，确保了测试原始数据的可塑性与可靠性，减少测试人工成本的投入。

该换相开关寿命试验自动测试装置的有益效果如下：1、利用plc技术，实现测试过程的自动化与全天候可持续性；2、利用触摸屏监控模块100与plc模块400通信技术，实现寿命试验的闭环测试，从而动态监视测试全过程，保证试验结果的可靠性和原始数据可朔性；3、自动计算测试数据、自动判定测试结果和自动生成测试报告；4、具有配置的保护功能，保证了自动测试过程的可靠性和安全性。

实施例2。

一种换相开关寿命试验自动测试装置,其他特征与实施例1相同，还具有如下特征：

plc模块400的型号为西门子200smartsr20。

模拟量扩展模块300的型号为西门子emae08。

电流变送器700的型号为丰控fksdji。

a相序继电器510、b相序继电器520和c相序继电器530的型号都为正泰xj3-g。

第一交流接触器和第二交流接触器的型号都为施耐德lc1d09m7c。

电压变送器组件600设置有四个电压变电器，四个电压变电器的型号都为丰控fk-dju-400v。

第一中间继电器810和第二中间继电器820的型号都为施耐德rxm2lb2bd。

电压变送器组件600的输入为0vac～400vac，输出为0vdc～10vdc。电流变送器700的输入为0aac～300aac，输出为0vdc～10vdc。

本实施例的元器件都为常见型号，因此本发明的换相开关寿命试验自动测试装置具有生产成本低的优点。

实施例3。

一种基于换相开关寿命试验自动测试装置的测试方法,采用实施例1的换相开关寿命试验自动测试装置进行测试，包括步骤有：

步骤一、进行测试参数设置；

步骤二、判断换相开关的当前相位是否为工作相位，如否则返回步骤一，如是则进入步骤三；

步骤三、记录所述相序继电器组件的动作次数得到测试数据，显示测试数据并存储测试数据；

步骤四、检测换相开关是否在t时间段内进行换相，如是则进入步骤八，如否则进入步骤五；

步骤五、统计实际换相总次数；

步骤六、判断实际换相总次数和分次数是否与步骤一的测试参数是否相同，如是则进入步骤七，如否则进入步骤四；

步骤七、完成测试，得到测试报告；

步骤八、结束。

其中测试参数为试验类型、换相次数、换相间隔时间和缺相电压保护定值；t为1min。分次数为a相序继电器510动作次数、b相序继电器520动作次数和c相序继电器530的动作次数。总次数为a相序继电器510的动作次数、b相序继电器520的动作次数和c相序继电器530的动作次数总和。

该基于换相开关寿命试验自动测试装置的测试方法,采用换相开关寿命试验自动测试装置进行测试，通过8个步骤进行测试。本发明的有益效果如下：1、利用plc技术，实现测试过程的自动化与全天候可持续性；2、利用触摸屏监控模块100与plc模块400通信技术，实现寿命试验的闭环测试，从而动态监视测试全过程，保证试验结果的可靠性和原始数据可朔性；3、自动计算测试数据、自动判定测试结果和自动生成测试报告；4、具有配置的保护功能，保证了自动测试过程的可靠性和安全性。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。