电磁继电器失效分析与可靠性提升

电磁继电器失效分析与可靠性提升

肖文信 ,郑旭斌

身份证号：332528197408212810  身份证号:330382198211194057

摘要：电磁继电器在日常生活中有很多优点。 电磁继电器的实质是通过低电压、弱电流控制高电压、强电流电路，加以利用可实现远距离操纵和生产自动化，在现代生活中起着举足轻重的作用。本文主要对电磁继电器失效分析与可靠性提升进行论述，详情如下。

关键词：电磁；继电器；失效分析

引言

电力系统运行时，数据信息的响应高速度是硬性要求。如果在电力系统正常运行时，智能变电站继电保护系统遇到数据信息不能及时响应，就会出现系统中的保护指令不能及时、有效反馈，导致电力系统出现故障，造成一定的财产损失和引起人员安全问题。简而言之，就是电力系统中的光纤线路等传输介质出现问题，就会造成信息数据的传输障碍，进而影响智能变电站的稳定工作，损坏设备、元件，减少电力企业的经济效益。

1失效分析

（1）近期在家用空调电控主板生产过程中，所使用电磁继电器出现批量不良下线，数量15PCS，原因为测试过程中吸合电压过大。手动把衔铁向前移动，再次测试结果为合格；（2）复现合格品跌落后出现的不良现象与下线品一致；（3）结合下线品的质量表现，可以明确失效原因为跌落或受外力冲击导致产品内部结构发生变异即衔铁后移，导致力臂发生变化，出现吸合电压大现象。

2电磁继电器可靠性提升

2.1继电保护不动作

首先是检查控制电源系统。控制泵站机组分合闸时，需要保证控制电源系统正常。如果直流电源未供电或者直流屏出现故障。会导致开关柜不能够进行分合闸，机组无法正常运转，所以直流电源在泵站自动控制系统中很关键。应定期对直流系统的电池模块进行检测，确保机组安全稳定的运行。其次是检查保护整定值。保护定值是设计院严格按照泵站整体负荷、运行方式、设备等计算出的保护整定值。当泵站电力系统故障时继电保护根据相应的保护整定值自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除,使故障元件免于继续遭到破坏,保证其它无故障部分迅速恢复正常运行。泵站工作人员对保护装置要非常熟悉，保护装置在做完保护实验后要对照整定值表，检查整定值设置是否正确，保护投切正确。最后是保护装置故障。在泵站正常运行当中引起继电保护故障的原因很多，如果保护装置出现误动作、不动作或动作不灵敏的情况，应该及时维修或更换。因此应每年定期对继电保护进行校验确保继电保护装置处于良好运行状态。

2.2优化过流继电器与距离继电器协调组合最佳距离

继电保护系统是指当电力系统发生故障或异常工况时,在可能实现的最短时间和最小区域内,自动将故障设备从系统中切除,或发出信号由值班人员消除异常工况根源,以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。保护系统必须对配电系统的故障作出快速、选择性和可靠的响应。过流保护是配电系统中最基本的继电保护方案之一。过流保护更经济,它不需要在距离和差动保护方案中使用昂贵的通信设备,因此在配电水平上更受欢迎。过流继电器被用作重网格和多源配电系统的主保护和备份保护。过流继电器的低速迫使距离继电器应用于保护子传输系统。因此,距离继电器和过流继电器的配合在子传输系统的保护中起着重要作用。在进行协调之前,必须找到距离继电器和备用过电流继电器之间的时间裕度最小的关键故障位置。在制定过流继电器和距离继电器联合协调方案时,我们考虑了故障位置等五个不同的临界点。距离继电器是主要保护,过流继电器是备用保护。距离继电器的三个区域特性与过流继电器的反时限特性相协调,当子传输系统发生故障时,距离继电器的区域-1必须对其作出响应。如果区域-1保护失败,区域-2应将其清除。因此,过流继电器为距离继电器提供后备保护。在协调程序中,必须计算两种类型的抽头设置,即PS和TDS。每个继电器的电流设置由两个参数决定,即最小故障电流和最大负载电流。对于TDS计算,使用优化技术优化目标函数。

2.3基于安全继电器的SIL4逻辑控制单元

近年来，随着互联网技术的发展，智能化产业进入快速发展阶段，城市的轨道交通也逐渐向无人驾驶的趋势发展。然而，近年来由于站台门系统与信号系统安全连锁失效导致的安全事故层出不穷。当前国内在站台门系统逻辑控制单元（PEDC）方面的重视程度不足，同时能够自主设计且深入研究安全相关技术的厂家较少，相关方面的技术发展速度较轨道交通行业的其他产品滞后。因此，为确保全自动驾驶项目实现核心设备系统的全自动驾驶GOA4/UTO功能，同时保证其安全运行，针对行业发展的现状，对站台门系统逻辑控制单元的安全性设计进行研究。逻辑控制单元主要由强制导向型安全继电器、反向二极管、超快恢复二极管及PCB线路板组成，采用快速拆装的整体外壳底板，逻辑控制线圈低内阻的安全继电器，有多个常开和多个常闭触点，线圈串联普通二极管防反向导通，并联超快恢复二极管续流。关键控制指令均由高可靠性的安全继电器逻辑处理后，分别控制单侧站台门，确保为各单元滑动门提供正确的硬线控制信息，保证系统的可靠性。方案设计合理，结构紧凑，充分体现了安全可靠的设计原则。设备放置于焊接光滑的金属外壳里面，金属壳体表面电镀，避免壳体接地设备由于接地线的影响而产生不必要的干扰信号，以提高设备的抗电磁干扰性能。

2.4保护动作监测

首先是双重化配置保护装置。双重化配置保护装置即配置A、B两套保护装置，并通过监测两套保护装置的动作行为、出口时间差、时间特性是否一致，来判断继电保护系统的动作行为是否正确及相应的时间特性。并且可通过GOOSE内的开关量时间计算出保护装置的出口时间差，从而可以为保护动作正确性的综合分析提供参考。其次是网络信息异常状态监测及告警测试。主要验证信息采集功能、故障监测功能及故障告警功能三个方面。假定二次回路的三相电压是260kV，系统原负荷值是53kW，交变电压迭代周期取25，电机空载电压取26V，仿真模型内的故障采样数据大小是1200个。具体方法如下。（1）信息采集功能测试方法是通过网络报文记录分析装置对线路1、线路2的电压数值进行采集，并观察对比接收端数据跟实际数据是否一致，以此来判断信息采集功能模块是否可以正常采集和筛选数据。（2）故障监测及故障告警测试方法是分别对两条SV/GOOSE链路及两条交流回路的状态进行监测，并观察其故障发生时是否正常发出告警信息，以此来判断故障诊断及告警功能是否正常。

结语

DLMS/COSEM协议中规定的继电器控制状态和控制模式可以满足大多数海外市场的需求，对于某些用户的特殊需求超出协议规定的，可以单独做特殊处理，最终能够保证继电器控制的安全性和有效性。

参考文献

［1］何建英，钱海波.继电器控制在智能电表中的应用［J］.自动化与仪表，2017，32（6）：74-76

［2］徐京生，卢玉凤，薛洪春，等.电能计量装置继电器控制算法及实现［J］.电工技术，2022（7）：88-89

［3］雷利兵，朱青，张利平.基于DLMS/COSEM协议的智能电表设计［J］.微计算机信息，2010，26（2）：44-46

［4］陈伟，侯荣旭，田桂岩，等.基于DLMS、COSEM协议的远程抄表通信系统设计［J］.沈阳工程学院学报（自然科学版），2018，14（1）：75-81

［5］彭健.DLMS/COSEM标准协议在三相智能电表中实现的方法［J］.科技与企业，2013（17）：110