非接触式开关同期测试装置的研制(1月4日)

1、重庆市电力公司检修分公司重庆市电力公司检修分公司专业化检修基地电气试验专业化检修基地电气试验QCQC小组小组发布人发布人: :唐巾鸿唐巾鸿 黄斌黄斌 小组类型：小组类型： 创新型创新型小组格言：小组格言：探索实践探索实践 敢于创新敢于创新 成立时间：成立时间： 20112011年年2 2月月 注册号：注册号：CGY-QC-2011-06CGY-QC-2011-06活动时间：活动时间： 2011.02.26-12.162011.02.26-12.16 平均年龄：平均年龄： 3232活动次数：活动次数： 1212次次 出勤率：出勤率： 100%100% QCQC小组教育时间：小组教育时间：小组成员

2、均参加了全面质量管理培训，小组成员均参加了全面质量管理培训，TQMTQM教育时间每人教育时间每人7272小时小时以上。以上。小组名称小组名称：专业化检修基地电气试验专业化检修基地电气试验QCQC小组小组小组工作职责：负责重庆市小组工作职责：负责重庆市220kV220kV及以上电力系统绝缘监督工作及以上电力系统绝缘监督工作小组简介小组简介姓姓 名名性别性别年龄年龄学历学历职务或职称职务或职称组内分工组内分工刘朝华刘朝华男男46本科本科高级工程师高级工程师QCQC方案指导方案指导张张 嵩嵩男男29研究生研究生工程师工程师QCQC组织协调组织协调、方案、方案策划策划杨俊伟杨俊伟男男32研究生研究生工

3、程师工程师QCQC方案策划、方案实施方案策划、方案实施张作鹏张作鹏男男31研究生研究生工程师工程师现场指导现场指导邓旭东邓旭东男男34本科本科班长班长QCQC方案协调、制作方案协调、制作刘刘 航航男男28研究生研究生工程师工程师QCQC方案策划、方案实施方案策划、方案实施唐巾鸿唐巾鸿女女23本科本科助理工程师助理工程师QCQC方案策划、资料整理方案策划、资料整理小组近期荣誉小组近期荣誉选择课题选择课题制定对策表制定对策表目标设定目标设定提出各种方案并确定最佳方案提出各种方案并确定最佳方案对策实施对策实施P P 阶段阶段D D 阶段阶段C C 阶段阶段A A 阶段阶段2011.3-2011.62

4、011.3-2011.62011.7-2011.92011.7-2011.92011.102011.102011.11-2011.122011.11-2011.12否否是是非接触式开关同期测试装置的研制非接触式开关同期测试装置的研制一、课题选择1.11.1课题背景课题背景 开关是电力系统中常见元件，也是电力系统必不可少的重要元件1.11.1课题背景课题背景开关同期性能的优劣以及遇到紧急情况是否能够及时可靠的断开对电力系统运行影响颇大冰雪天气开关容易跳闸冰雪天气开关容易跳闸雷雨天气开关容易跳闸雷雨天气开关容易跳闸1.11.1课题背景课题背景根据电力系统规程要求，需要对其进行同期测量试验工作,对开

5、关可靠性以及其是否合格进行判断。断路器在交接、检修以及断路器在交接、检修以及诊断试验中，其分、合闸诊断试验中，其分、合闸同期性应满足下列要求：同期性应满足下列要求：1）相间合闸不同期不大于）相间合闸不同期不大于5ms2）相间分闸不同期不大于）相间分闸不同期不大于3ms3）同相各断口间合闸不同期不大于）同相各断口间合闸不同期不大于3ms4）同相各断口间分闸不同期不大于）同相各断口间分闸不同期不大于2ms根据国家电网公司输变电根据国家电网公司输变电设备状态检修试验规程设备状态检修试验规程1.21.2目前存在的问题目前存在的问题问题一：在现场环境下，由于生产条件不同，常选择问题一：在现场环境下，由于

6、生产条件不同，常选择在二次端子取信号。由于二次线拆装信号线容易导致在二次端子取信号。由于二次线拆装信号线容易导致误拆、误碰等情况。误拆、误碰等情况。拆接二次线拆接二次线1.21.2目前存在的问题目前存在的问题问题二：通过长距离取信号，有可能导致信号衰减，问题二：通过长距离取信号，有可能导致信号衰减，而无法测得信号。而无法测得信号。 接二次线地点接二次线地点距离表计距离表计10m1.31.3确定课题确定课题 非接触式开关同期测非接触式开关同期测试试装置的研制装置的研制二、设定目标非接触式开关同期测试装置的研制非接触式开关同期测试装置的研制2.12.1目标提出目标提出 为满足开关现场测试工作的实际

7、需要，确保校验工作的零缺陷、为满足开关现场测试工作的实际需要，确保校验工作的零缺陷、零故障，该测试装置应满足在零故障，该测试装置应满足在30米范围内，信号采集准确度能达到米范围内，信号采集准确度能达到100%。目标：准确度目标：准确度=100%目标：测量范围目标：测量范围30米米三、提出各种方案并确定最佳方案非接触式开关同期测试装置的研制非接触式开关同期测试装置的研制3.13.1提出方案提出方案 依依 据：据：1、现场标准化作业要求、现场标准化作业要求 2、开关作业指导书要求、开关作业指导书要求 3、技术性能技术性能、标准标准以及以及现场实际调查现场实际调查霍尔元件霍尔元件直接连入回路直接连入

8、回路脉冲电流法脉冲电流法采用霍尔元件对需测量的开关二次端子信号进行远程接收 将高压开关测试仪用接线直接接入测量回路中 使用脉冲电流对需测量的开关二次端子信号进行远程接收 3.23.2方案对比方案对比项目项目方案方案优点优点缺点缺点非接非接触式触式开关开关测试测试装置装置霍尔元件霍尔元件1 1、测量范围达、测量范围达1.51.5千米千米2 2、价格约为、价格约为30003000元元/ /只只；3 3、间接测量，不需拆除二次接线。、间接测量，不需拆除二次接线。1 1、小量程元件不易做、小量程元件不易做成开口形式。成开口形式。直接接入回路直接接入回路1 1、测量时接二次线地点需距离表计、测量时接二次

9、线地点需距离表计1010米内；米内； 2 2、价格约为、价格约为300300元元/ /只只；3 3、技术简单，现场接线即可，便于、技术简单，现场接线即可，便于实现。实现。1 1、需要拆除二次线。需要拆除二次线。脉冲电流法脉冲电流法1 1、技术成熟，仅需、技术成熟，仅需1 1个月便能完成；个月便能完成；2 2、间接测量，不需拆除二次接线。、间接测量，不需拆除二次接线。1 1、价格达、价格达2000020000元元/ /套套；2 2、精度达不到、精度达不到100%100%。3.23.2方案分析方案分析一、由于采用直接接入回路方法仍然需要拆除两一、由于采用直接接入回路方法仍然需要拆除两组端子中其中一

10、组，其只能称之为半非接触，与组端子中其中一组，其只能称之为半非接触，与设计理念存在差异。设计理念存在差异。二、采用脉冲电流法测量且价格昂贵。二、采用脉冲电流法测量且价格昂贵。三、霍尔元件测量方式的量程达三、霍尔元件测量方式的量程达1.5km1.5km，价格适，价格适中。中。结论结论采用霍尔元件测量方式采用霍尔元件测量方式3.33.3最佳方案提出最佳方案提出利用霍尔元件进行信号的采集利用霍尔元件进行信号的采集3.43.4方案分解方案分解非接触式非接触式开关测试开关测试装置装置控制面板的设计选择控制面板的设计选择 内部电路导线的选择内部电路导线的选择 传输介质的选择传输介质的选择 接线端子及面板按

11、键的选择接线端子及面板按键的选择 天线及信号触点的选择天线及信号触点的选择 显示屏的选择显示屏的选择 3.4.13.4.1控制面板的设计选择控制面板的设计选择控制面板控制面板 可选方案可选方案铝合金材质面板铝合金材质面板 环氧树脂材质面板环氧树脂材质面板 木质材质面板木质材质面板3.4.13.4.1控制面板的设计选择控制面板的设计选择木质材质面板木质材质面板环氧树脂面板环氧树脂面板铝合金装置面板铝合金装置面板加工时间加工时间耗时约耗时约80分钟分钟耗时约耗时约85分钟分钟耗时约耗时约110分钟分钟防护性能防护性能防潮性差、容易防潮性差、容易腐朽，防护等级腐朽，防护等级IP35IP35抗氧化能力

12、强、不抗氧化能力强、不会生锈，防护等级会生锈，防护等级达达IP65IP65抗氧化能力强、不抗氧化能力强、不易生锈，防护等级易生锈，防护等级达达IP55IP55重量重量600g/m2500g/m22000g/m2价格价格70元元/m250元元/m2200元元/m2对比结果对比结果不采用不采用采用采用不采用不采用控制面板方案评估并确定最佳方案控制面板方案评估并确定最佳方案 结论结论采用环氧树脂控制面板采用环氧树脂控制面板3.4.23.4.2接线端子及面板按键的接线端子及面板按键的选择选择接线端子及面板按键材料接线端子及面板按键材料方案评估并确定最佳方案方案评估并确定最佳方案结论结论采用绝缘材料采用

13、绝缘材料 项目项目方案方案抗感应抗感应电绝缘电绝缘能力能力接触稳定性接触稳定性防护性能防护性能制作制作费用费用对比结果对比结果金属金属材料材料基本承基本承受电压受电压为为0接触电阻接触电阻100微欧左右微欧左右强度较好强度较好但长期使用但长期使用容易氧化容易氧化5元元/个个不采用不采用绝缘绝缘材料材料可承受可承受3kV感应感应电压电压接触电阻接触电阻20-30微欧左右微欧左右不易氧化不易氧化但强度稍显但强度稍显不足不足3元元/个个采用采用3.4.33.4.3天线及信号触点的选择天线及信号触点的选择天线及信号触点材料天线及信号触点材料方案评估并确定最佳方案方案评估并确定最佳方案 结论结论采用金属

14、材料采用金属材料 项目项目方案方案感应感应能力能力接触稳定性接触稳定性制作制作费用费用对比结果对比结果金属金属材料材料非常好非常好接触电阻接触电阻100微欧左右微欧左右5元元/个个采用采用绝缘绝缘材料材料较差较差接触电阻接触电阻20-30微欧左右微欧左右3元元/个个不采用不采用3.4.43.4.4显示屏的选择显示屏的选择显示屏材料显示屏材料方案评估并确定最佳方案方案评估并确定最佳方案 结论结论采用液晶显示屏采用液晶显示屏 项目项目方案方案成像成像能力能力使用寿命使用寿命制作制作费用费用对比结果对比结果液晶屏液晶屏优优10年年20元元/个个采用采用玻璃屏玻璃屏一般一般8年年13元元/个个不采用不

15、采用3.4.53.4.5内部电路导线的选择内部电路导线的选择裸铜线裸铜线聚氯乙烯聚氯乙烯1.5mm2导线导线 聚氯乙烯聚氯乙烯2.5mm2导线导线加工时间加工时间约约100分钟分钟约约110分钟分钟约约120分钟分钟防护性能防护性能容易氧化容易氧化不易氧化不易氧化防护等级防护等级IP35IP35不易氧化不易氧化防护等级防护等级IP45IP45绝缘性绝缘性承受不起电压承受不起电压可承受可承受1kV1kV电压电压可承受可承受3kV3kV电压电压性价比性价比65元元/kg40元元/kg45元元/kg对比结果对比结果不采用不采用不采用不采用采用采用内部电路导线的选择内部电路导线的选择并确定最佳方案并确

16、定最佳方案 结论结论采用采用聚氯乙烯聚氯乙烯2.5mm2.5mm2 2导线导线3.4.63.4.6传输介质的选择传输介质的选择传输方式传输方式蓝牙蓝牙Zig-bee射频射频传输距离传输距离10m15m1.5km传输速率传输速率40-50k/s40-50k/s20k/s20k/s4-5k/s4-5k/s价格价格1000元元800元元300元元对比结果对比结果不采用不采用不采用不采用采用采用传输介质的选择传输介质的选择并确定最佳方案并确定最佳方案3.4.6传输介质的选择传输介质的选择 射频技术是物联网广泛采用的传输介射频技术是物联网广泛采用的传输介质，价格低廉，传输速率满足要求，误差质，价格低廉，

17、传输速率满足要求，误差满足一般密度继电器要求，且对结果不会满足一般密度继电器要求，且对结果不会产生较大影响。产生较大影响。 结论结论采用射频技术作为传输介质采用射频技术作为传输介质3.4.73.4.7最终方案确定最终方案确定非接触式开关同期测试装置非接触式开关同期测试装置传输介质：射频技术传输介质：射频技术内部导线：聚氯乙烯内部导线：聚氯乙烯2.5mm2导线导线 控制面板：环氧树脂材质控制面板：环氧树脂材质面板面板显示屏：液晶显示屏显示屏：液晶显示屏 接线端子及面板按键：绝缘材料接线端子及面板按键：绝缘材料天线及信号触点：金属材料天线及信号触点：金属材料四、制定对策表非接触式开关同期测试装置的

18、研制非接触式开关同期测试装置的研制4.14.1对策表对策表序号序号对策对策目标目标实施实施措施措施责任人责任人地点地点完成时间完成时间1加工控制面板加工控制面板按设计要求按设计要求加工面板加工面板1.1.设计原理设计原理； 2.2.控制面板绝缘试验控制面板绝缘试验；3.3.制作控制面板。制作控制面板。张作鹏张作鹏张张 嵩嵩班组班组办公室办公室7月月31日日之前之前2选择配件选择配件满足绝缘性能满足绝缘性能及感应能力的及感应能力的要求要求1.1.配件的选用配件的选用刘刘 航航杨俊伟杨俊伟班组班组办公室办公室8月月31日日之前之前3组装布线组装布线排线清晰排线清晰逻辑清楚逻辑清楚1 1. .布线及

19、封装布线及封装唐巾鸿唐巾鸿刘刘 航航试验试验 大厅大厅9月月30日日之前之前4性能验证性能验证达到预期效果达到预期效果 1 1、现场试验现场试验邓旭东邓旭东杨俊伟杨俊伟现场现场10月月31日日之前之前五、对策实施非接触式开关同期测试装置的研制非接触式开关同期测试装置的研制5.15.1加工控制面板加工控制面板这是我们采用环氧这是我们采用环氧树脂控制面板加工树脂控制面板加工出来的控制面板图出来的控制面板图5.25.2选择配件选择配件面板按键面板按键显示屏显示屏导导 线线连接端子连接端子5.35.3组装布线组装布线制作地点：试验大厅制作地点：试验大厅制作时间：制作时间：09.01-09.3009.0

20、1-09.30制作人员：小组全体成员制作人员：小组全体成员剥线剥线配线配线5.45.4性能验证性能验证2011年年10月月21日，日，我们在思源变电站我们在思源变电站进行了现场试验进行了现场试验5.45.4性能验证性能验证对比值：原方法测量值 平台值：应用本平台之后测量值 结论结论用非接触式开关同期测试装置所测数据用非接触式开关同期测试装置所测数据满足精度要求，可在现场使用满足精度要求，可在现场使用不同期时间（ms）合闸分闸1分闸2对比值平台值对比值平台值对比值平台值A60.761.218.218.617.918.3B60.260.818.118.517.818.2C60.360.918.11

21、8.417.618.1三相最大不同期时间（ms）0.50.40.10.20.30.21、开关速度将同时性的具有相同数值的延迟时间，约为0.3-0.5ms；2、同期差与开关同期测试仪的测试结果相差0.1ms；3、本试验平台引入的误差没有影响实验结果，并减少了不同开关试验切换等情况下的主机接线更改等工作量。六、确定效果非接触式开关同期测试装置的研制非接触式开关同期测试装置的研制6.16.1效果一效果一 信号采集准确度信号采集准确度100%100%。该图为对霍尔元件的。该图为对霍尔元件的检测，试验电流为检测，试验电流为 -0.5mA-0.5mA。准确度目标达成准确度目标达成6.26.2效果二效果二传

22、输距离传输距离30m30m以上，避免测试时主机与开关之间以上，避免测试时主机与开关之间现场限制。现场限制。 （射频技术为（射频技术为kmkm级）级）测量范围目标达成测量范围目标达成6.36.3效果三效果三1）开关同期试验现场试验方案采用无线模块，进行非接触方式测量，避免大量的拆接线工作；避免测试时主机与开关之间现场限制；多个开关测试时主机不用拆接线，开关试验切换，测试仪不用移动位置。6.36.3效果三效果三测量终端向控制平测量终端向控制平台传输测量信号台传输测量信号控制平台向测量终控制平台向测量终端传输控制信号端传输控制信号高压试验测量平台高压试验测量平台开关测试模式开关测试模式高压开关测试仪高压开关测试仪A1C2C1A2B2B1N6.46.4效果四效果四本次本次QC成果成果1、适用于各种开关测、适用于各种开关测试场合，降低了企业试场合，降低了企业总体投入成本总体投入成本 ；2、无需拆装二次线，、无需拆装二次线，采用类似钳型电流表采用类似钳型电流表结构，直接夹在信号结构，直接夹在信号线上，降低时间线上，降低时间30分分钟，一人即可完成；钟，一人即可完成；3、降低安全风险。、降低安全风险。目前的