小型断路器可靠性检测装置研究黄南（宜昌供电公司检修公司检修试验工区，湖北宜昌443005）摘要：主要利用了性能高、功能优良的PCL-818HG数据信息采集卡对断路器的接头两侧进行电压的测试，详细阐述了对于小型断路器可靠性的检测分析装置，判断断路器的接头是否持续有效。
对于检测装置的控制界面采用MCF以及Visual C++等计算机基础语言编写而成。
关键词：小型断路器；硬件系统；软件系统1前言在电路应用中，小型断路器可以对设备的电路及应用安全起到保护作用，因此属于保护类型的电器。
如果使用过程中电器设备由于过大的负载以及线路漏电短路等问题造成使用威胁时，断路器应该能够在第一时间将电路可靠的切断。
断路器对于线路的切断是靠脱扣器进行的，在线路发生危险时脱扣器能够快速切断，如果线路运行可靠，脱扣器应该能够保证线路的正常连通，不能随意的进行切断动作。
有鉴于此，我们需要通过实验对小型断路器的可靠性进行检测。
这种检测有两个主要组成：首先是对于实验指标以及实验方案的设计和选择，然后以此为基础研制出一套具有较高可靠性的实验设备，只有通过这种才能够对器械的可靠性予以保证。
2可靠性硬件设施在实验装置中的设计在可靠性实验中，通过试验控制柜、试品柜、大电流柜等功能单元的有机组合构成了可靠性试验系统中的硬件组成。
控制柜的主要构成有打印机、工控机以及由研华公司开发生产的控制卡和信息采集卡等等。
通过八台电动机的驱动作用，试品柜由一些受到驱动作用的机械手柄组成。
工控机可以对电动机进行控制，带动机械手柄的运行，对试品触头两端的电压进行不断的采集从而对触头的质量进行判断，其具体的检验方式可参见图1。
通过对符合电路实际的控制卡输出口，工控机可以对电动机的正反两个电路的工作状态进行判断，使得设设备正反转之间的变换可以对分合闸起到控制作用。
在通过电动机进行控制的机械结构上通常设置有霍尔元件，这种原件的功能机理是当电动机的转动结束后可以对到位信号进行输出，引起下一步的工作内容。
在整个信号传递过程中，控制卡是一个中心枢纽环节，其输入口可以通过信号的传递得到电动机的到位信息并经过转换整合后通过输出口进行传出，传出的信号最终会形成指令使得电动机停止工作。
对于电压值的检查，可以通过数据采集卡两端的闭合电压和打开电压，对电压值进行判断，如果其数据值不能满足供电要求则系统会将此触头记录为失效触头。
在进行数据采集的过程中，如果待测触头处于闭合状态，触头的电压通常为0V，与之相对应的信息采集卡采集到的电压数值也应该是0V。
打开待测触头时电压值会发生改变，通常会改变至24V，这个数据与采集卡的采集范围相违背。
工程中通常应用的采集卡最大的采集范围为10V，所以在进行采集工作之前应该通过并联电路进行分压，再对分压后的电压值进行采集。
通过电力公式的计算，并联后的电压检测值为5.6V，其具体的电路模型如图2所示。
对于大电流柜的设置通常是将接触器、调压器、变压器等结构构件有机结合在一起，其整体的作用机理是通过模拟产生一个起到故障作用的大电流。
对于普通应用的小型断路器，这种大电流具有很高的瞬时性和可靠性，通常为额定电流的5~10倍。
当通过的电流为额定电流的5倍时，短路器中的小型脱扣器不应该发生动作，而与此相反，如果电流达到额定电流的10倍时，脱扣器就应该立即动作，防止由于电流的持续进行造成系统回路的损坏。
实验过程中对于电压的调节是通过调压器进行的，实验操作人员根据具体的数据需要通过调压器进行调节从而使得回路中的电流在5~10倍的额定范围内变化。
电压调节之后需要关闭试品回路，触头两段的电压数据会在这个时间里被采集卡进行采集，在与事先输入好的允许值参数进行比较，判断产品是否失效。
整个试验过程中还用到了负载电路板，它的主要功用是在电流中为触头提供阻性负载，通常的设定值为24V、0.1A。
负载电路板在回路中通过负载和采样的两条作用机理可以在上述图2中得以体现，其操作的实际意义是：当试验系统连接24V 的电源电压时，线路中的负载电阻为0.24kΩ，断路器触头中的电流为0.1A。
3可靠性系统中软件功能模块的设计如果说硬件是骨骼，那么软件就是血液，试验系统中的软件主要是在硬件系统和人之间搭接了一个可控制的平台，通过软件的功能，我们可以根据实际的试验需求对试验系统进行控制。
试验系统中的软件采用计算机基础语言Visual C++等编写而成。
软件系统对于计算机的操作环境有所要求，往往使用的是Windows的非完全保护环境，在这种环境下，相关的软件可以更为方便快捷的进行功能拓展和后续维护。
电力建设32广东科技2013.3.第6期小型断路器的各项控制数据在相应的菜单中都会得以体现，操作人员可以根据具体的实验要求进行选择，也可以根据试验环境的不同对菜单的功能按键进行编排。
在上述界面中对相关的功能项进行点击会出现下拉菜单，这个菜单中的主要功能模块有初始化实验环境的设置、试验的各项参数设置、辅助操作的进行、对于系统可靠性的验证、对进程中各项参数的查看和比较等等。
在应用界面的操作过程中，首先需要进行的就是参数的设置，主要有两个重点：①对试验硬件设施的相关技术指标进行分析，找到最为合理的参数设置，防止因为设置的不合理使得试验设备损坏。
②在设置过程中要体现试验过程的渐进性和比较性，通过数据的不断推演和相互比较找到最为准确的试验结果。
通过参数进行的初始化过程中，如果系统没有成功检测到试验品，会在界面处有一个试验无法顺利进行的提示；如果试验品被系统成功检测，可以通过对操作可靠性按钮或瞬动可靠性按钮的点击进入到试验环节。
试验过程中如果需要暂停试验，也可以通过点击来终止进程。
界面的操作流水图如图3所示。
3.1菜单项中试验初始化数据的设置初始化过程主要通过计算机的自动检测进行。
计算机会在这个过程中进行与系统硬件系统的首次连接，确定试验品的数量以及试验中需要检测的接头数量。
整个初始化过程用户与软件系统之间的交流通过一个对话框进行，用户通过点击使得软件系统进入初始化设定，并在设定过程中不断通过对话框将当前的检测数据回馈给用户。
试验软件系统的操作者要熟悉软件的函数，清楚人机对话过程中各项数据的意义，并能根据试验的实际进程对软件的相关设定进行调节。
3.2软件中试验参数的设定在软件进入界面中点击参数的设置按键会出现设置参数的对话框。
在对话框中需要对触头在电路闭合状态下的最大容许电压进行设定。
除此之外，与最大容许电压相关的其他参数，比如实验过程中通过允许失效数对操作可靠性的判断，以及瞬动失效数对于瞬动可靠性的判断等等。
在参数设定环节，操作人员还要对占空比、额定电流值等相关试验数据进行设定。
参数的设定质量决定了试验的成果好坏，是整个软件操作环节重要的组成步骤。
3.3对于系统操作可靠性的试验软件系统中对于操作的可靠性有一个特定的下拉菜单，该菜单主要有开始和暂停两个组成。
操作人员对开始按钮进行点击之后，系统会按照事先设定好的操作频率进行断路器分合闸的调节，并在这个过程中对触头的电压值进行检查，如果其电压值不满足要求，该组失效数据就会被存入系统文档，系统会在后续试验中不断的对失效数据进行检测和存储，如果累计的失效数据达到了系统规定的最大限制要求，该触头就会被系统判定为失效触头，其相关的检测证明都会被存入指定的文件单位中。
试验装置在行进的过程中需要对操作频率进行设置，比如，如果在试验中将试验的频率设置为每小时500次，设备的占空比就会达到50%。
占空比指的是试验过程中待检触头闭合的时间长度与整个周期长度的比值，试验中通过对占空比的统计并结合相关的设备频率，就可以得到设备的具体开放时间和闭合时间。
通过公式对小型断路器的闭合时间进行计算，在到达时间节点后可以进行操作以释放系统定时器的资源。
3.4对试验数据的查看整个试验过程中起到实际功用的是试验后的数据。
软件系统会在整个试验过程中对所有有效或是失效的数据进行记录，操作人员根据数据的比较，尤其是对失效数据的统计，可以得到小型断路器的正常工作百分比，这个百分比就是断路器在实际工作中的可靠性。
试验的目的正是通过操作得到数据，进行计算后能够更为量化的对断路器的好坏进行判断。
3.5帮助功能的使用帮助功能是大部分现代软件都具备的一项后期维护功能，主要有两种应用方式：①软件开发商事先对软件系统的基本应用和操作问题进行预判，并将解决办法利用文档或者操作调整的方式记录到软件本身当中，使用者在安装软件过程中会在计算机本地直接获得这些数据；②更为先进的云处理系统，使用者可以利用这项功能获得软件运营商的后台支持，通过消息函数的增加找到各种软件使用问题的解决办法。
4试验过程中对于触头电压的采集触头电压的采集是本试验最为核心的环节，触头电压信息的采集质量，直接决定了试验的成败，下面主要论述的是模拟量的采集方法：试验系统中使用的主要是PCL-818HG采集卡，采用16路通道的模拟输入量对电压值进行信息采集。
采集卡通过对数据资源的缓冲得到信号的转换，结束之后将信号以缓冲数据的形式存到FIFO中，如果其中的缓冲储备达到一半以上，就停止信息的采集，然后对每一个周期的数据进行整理，通过概率论当中的冒泡法进行排序，求取中位数后就可以得到每个通道的电压值。
这种方法随着通道数量的增多以及测试的不断重复进行，会不断提升试验的精度，得到更为可靠的数值。
5结语在工业生产中，小型断路器作为重要的电路控制元件有着十分广泛的应用，因此对其可靠性进行检测对提高整个工业生产的质量有着十分重要的意义。
小型断路器的检测主要包括两个方面内容：操作可靠性试验和瞬动可靠性试验，两种试验方式的相互结合可以实现对于小型断路器的整体质量监控，对于生产过程的自动化以及相关的科学研究具有十分重要的意义。
参考文献：［1］程亚平，李志刚，岂峰.小型断路器可靠性检测装置［J］.电气应用，2008（4）.［2］程亚平.小型断路器可靠性试验装置的远程控制系统［J］.电工电气，2011（11）.33广东科技2013.3.第6期。
