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绕组温升自动测试系统研究

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      本项目是上海市质量监督检验技术研究院承担的上海市质量技术监督局科研项目《绕组温升自动测试系统研究》(项目编号:2013-20)。 电子电路、电器、电气甚至机电类整机产品均是由诸多甚至可以说是数以万计零部件组合而成,附件检测是整机检测的有机和重要组成部分。对于检测种类繁多、检测手段多样化、电路复杂多变、检测项目环节多、差异性大且重复性高的电子零部件产品,自动化测试系统开发的必要性就不言而喻,然而也恰恰因为这些错综原因,电子零部件产品自动化测试平台的开发难度也更甚。国际上高精尖检测机构的工程师们一直致力于用软件定义的“合成”仪器开发各种自动化流程并拓展其在测量领域的应用。国内检测实验室配备的各测试仪器之间可集成度低下,自动化控制水平和测试效率相比工业大生产的发展程度而言严重滞后。对于更熟悉标准流程的专业检测机构而言,需要更加方便适用的模块化软件结构来实现标准化、流程化的自动测试体系,这方面研究任重而道远。 本项目的主要研究对象是作为电子电力重要零部件产品之一的变压器(指包括变压器、电抗器和电源,也包括与电器构成一个整体部分而不能单独作用的变压器),绕组温升(“发热”)和异常状态试验(“短路和过载保护”)是考核其技术性能的两个重要指标,体现了变压器绝缘材料的等级和绝缘系统的性能,直接关系到变压器安全性、可靠性和使用寿命,还关乎设计制造成本,是变压器产品认证时型式试验主要测试项目,也是整机产品认证中关键零部件随机检验的重要项目之一,是质检部门市场监督和认证检验的重要业务内容、避免安全风险和突发事件的前提保障。 本项目首次针对电力电子小型变压器类产品型式试验的自动化测试提出一套完整的解决方案,并自主研发了一种智能自动化测量与控制系统,该系统严格遵循GB19212.1/IEC61558-1标准和实施细则的测试要求,以实现温升试验自动化检测为出发点,并进行了系统升级,最终成果首次实现了变压器认证检验中复杂度最高、也是人员在线时间最长的三大主要型式试验的自动化测试流程,即“发热”(也称“温升”)、“短路和过载保护”(也称“异常状态试验”)和“空载输出电压、负载输出电压和输出电流”。本项目的系统设计包括软硬件两部分,基于LabVIEW图形化编程环境并采用以软件为核心的模块化架构,配合研制出的集成控制硬件组,通过用户自定义需求,可完成包括试验设备控制、数据分析、实时监测、定时采集与算法处理、试验方案保存与原始记录生成等一系列功能,真正实现了变压器多个测试项目的“试前一次配置,全流程自动化”的试验过程。 本项目以缩短测试周期、减少人员在线时间为目标服务于检测实验室或变压器生产厂及其电子电器整机产品的相关采购商,使测试工程师能够方便、快捷、准确地完成检测并出具报告。试验结果验证,所开发的系统能精确断电时间、提高测量数据点的准确性,测试离散数据拟合后得到的断电瞬间的绕阻值更接近理想真值,克服了以往传统测试方式的诸多问题,其应用可大幅降低人工测量环节的不确定度、提高测试结果准确率,能有效地保证试验过程的可复制性、结果的一致性和可追溯性。 本项目由于是针对实验室中构成电路回路的较底层、基础设备(如电源、负载等)和通用测量设备(如数字万用表、数据采集仪等热电参数相关的传感与采集仪器等)所进行的软硬件开发,且鉴于该系统配套软件采用了模块化设计,具备可扩展性和可移植性,探索工作获得的成果,迎合了检测行业未来发展趋势,为后期带动实验室其它检测试验项目的自动化流程与系统开发、检测设备的集成、自动化检测水平的提高以及未来实现实验室测试整体自动化控制提供有力的技术支撑和有效的示范模型,本项目后期可继续拓展的研究方向和应用领域更为广阔。以该项目为基础引导2015年新的科研项目“熔断器电压降,耐久性与时间/电流特性测试系统研究”已经完成了立项工作,正在研究进行中。 本项目成果建立的电力电子变压器型式试验的智能自动化测量与控制系统,自2015年1月起已成功应用于“国家智能电网分布式电源装备质量监督检验中心”对于电力电子类变压器的附件产品及相关整机的质量认证与检验检测中;并将其推广到“国家家用电器与电子产品质检中心技术联盟”各检测机构,应用于电力电子类变压器附件产品及相关整机的质量认证与检验检测(包括CQC自愿认证检测和委托检验)和监督抽查工作之中,均反响较好,产生了良好的经济效益和社会效应。