低压电器故障诊断及检测方法分析

发表时间：2020-06-01T09:19:02.748Z 来源：《中国电业》（发电）》2020年第2期 作者： 龙玺 冯丽萍 朱琳[导读] 所以有效识别和判断故障，是保证电气系统可靠运行的重要基础。浙江省机电设计研究院有限公司 浙江省杭州市 310053

摘要：低压电器运行情况直接关系到整个系统的使用情况，对于低压电器而言，长期使用下必然会出现各种故障，快速、精确的进行诊断故障、处理故障十分关键。随着时代的发展和变化，低压电器的问题也变得更加的复杂和新颖，各种诊断与检测方法得到广泛应用，尤其是进一步研究新型智能检测技术显得十分重要，将有利于实现对各种故障的精确识别，有效保障了低压设备与相关系统的安全运行。 关键词：低压电器；故障诊断；检测方法

1低压电器类型与识别分析

低压电器，指的是工作电压交流、直流低于1000V、1200V的电气设备，主要功能包括通断、调节、保护、控制。根据其用途、操作方式的不同，可分为诸多类型，具体如表1所示：各种低压电器共同组成接触器控制线路，因此，对于一个较为复杂的电气控制线路而言，其故障原因大多是由低压电器故障所引发的，所以有效识别和判断故障，是保证电气系统可靠运行的重要基础。 2低压电器故障诊断及检测方法分析

现阶段，我国低压电器故障诊断及检测方法，主要分为两种：一是传统的故障诊断方法，包括：物理化学诊断、征兆诊断、阈值诊断等；二是人工智能诊断及检测技术。具体如表2所示： 表1低压电器类型一览表

表2故障诊断及检测方法总结.

如表2所示，目前我国在进行低压电器故障诊断与检测中，各种方法均有所应用。传统方法诊断速度快、操作简单，但是对诊断人员的经验要求较高，适用于部分常见故障类型；新型智能诊断与检测技术，更适用于一些复杂故障问题，其诊断效率、准确率均较高，且对操作人员经验无严格要求。

3低压电器各种故障诊断及检测方法的应用 3.传统诊断及检测方法

本文仅以断路器、继电器、交流接触器为例展开分析，就其常见故障类型及其传统诊断方法进行介绍： 1.断路器故障

低压短路器工作原理如图1所示，若是无法正常分合与开断，则表明出现了故障，大部分故障可通过例行检查排除。

图1低压断路器工作原理图

注：1.主触头；2.自由脱扣器；3.过电流脱扣器；4.分励脱扣器； 5.热脱扣器；6.欠电压脱扣器；7.停止按钮 断路器常见故障及诊断方法如下：

（1）合闸故障：检查合闸电磁铁吸合情况；检查定位件动作；检查储能机构。 （2）不分闸：检查控制与二次元件，包括：辅助开关、端子排；检查检修断路器主体。 （3）空合：检查合闸保持；检查储能机构。 2.继电器故障

继电器是一种电子控制器件，具有自动调节、安全保护和转换电路的功能。继电器主要是通过“通”“断”完成控制工作，常见故障表现为触点过热、磨损、融焊。继电器常见故障及诊断方法如下：

（1）触点过热：检查触点容量、压力；检查表面是否存在氧化情况；检查表明是否清洁。 （2）磨损加剧：检查触点容量；检查电弧温度。

（3）触点熔焊：检查电弧温度；检查触点是否严重跳动。 3.接触器故障

本文以最常见的交流接触器为例展开分析，其具有低电压（或失压）释放保护功能，可实现远距离控制，常与熔断器、热继电器配合使用。交流接触器故障诊断、排除必须迅速，以免出现安全事故，常见故障及诊断方法如下：

（1）线圈过热：检查衔铁与铁芯端面接触是否紧密；检查中柱铁芯是否气隙过大；检查衔铁安装是否正确；检查传动部分是否卡阻；检查线圈绝缘是否损坏；检查线圈匝间是否存在短路。（2）相间短路故障：检查电气联锁机构、机械联锁；检查线圈绝缘性能；检查是否存在零部件损坏。（3）电磁噪声过大：检查铁芯有衔铁端面是否存在磨损、灰尘等情况；检查触点弹簧压力；检查磁系统是否歪斜；检查短路环是否断裂；检查电压是否过低；检查运动部分是否卡阻。（4）线圈通电后无法吸合：检查电磁线圈两端是否存在额定电压：①无电压：需对控制回路进行检查；②电压＜额定电压：检查电路是否存在接触不良的情况；③额定电压：检查线圈是否断线、自锁触点是否接触不良。检查动触点是否卡组；检查接触器是否损坏。（5）线圈带电后铁芯无法释放：检查铁芯板面是否变形；检查铁芯端面是否存在较多污渍；检查触点是否熔焊。 3.2智能化诊断及检测方法

下文主要以低压断路器为研究对象，对其智能化故障检测与诊断程序展开具体分析。 1.断路器智能化诊断及检测步骤

断路器实现智能诊断的算法主要有以下几种：①基于解析模型的算法，包括：状态估计诊断法、一致性检验诊断法、参数估计诊断法，尤以一致性检验诊断法应用较多。②基于信号处理的算法：通过提取特征值的方式进行故障诊断，包括多元统计方法、时域频域分析

方法等。③基于知识的方法：包括逻辑推理、机器学习、神经网络、模糊理论等多种人工智能算法，主要是通过模拟大脑的方式进行故障诊断，可实现高效、精确分析，是未来智能诊断的主要发展方向。 2.断路器智能化诊断及检测实例分析

断路器故障诊断中，可通过检测多种运行参数完成智能诊断工作。下文以分合闸线圈电流信号为例展开分析，在人工智能算法的选用方面，以多核学习支持向量机（MKL-SVM）+遗传算法（Genetic Algorithm，GA）的综合应用为例展开分析。此方法不仅可实现故障类型诊断，更可以进行故障程度定量评估。

（1）合闸数据。本文以DW15-1600低压万能式断路器为例展开分析，模拟5种状态下的合闸线圈电流信号数据，包括：①正常状态；②铁芯卡涩状态；③机械结构卡涩状态；④铁芯行程不足状态；⑤线圈匝间短路状态。

每种状态下的信号数据采集30组，④、⑤状态存在不同程度故障（见表3），共采集150组，75组用于训练、75组用于测试。

图2断路器故障诊断流程

（2）诊断方法。本次诊断采用相应的故障检修便携装置，故障诊断流程如图2所示。 （3）诊断结果

①本次是隐性故障，常规检查不易发现，此检测系统快速检测出了故障类型，故障诊断准确率均达到90%以上，具备工程实用性； ②构建故障程度与EEMD能量矩相对熵特性曲线，实现定性分析，如表4、图3所示，即为合闸不同故障下EEMD能量矩相对熵。 表3合闸线圈故障程度设置

图4曲线图 结束语

低压电器属于基本电器元件，在各种电力系统中广泛存在，据相关研究数据显示，我国已经成为了低压电器制造与应用大国。从电力系统实际运行情况来看，低压电器的使用可靠性直接关系到系统安全，尤其是低压电器，一旦出现故障，必须及时诊断、处理，确保系统第一时间恢复正常。 参考文献

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