交流接触器智能化控制与设计技术的研究及实现解析

  交流接触器智能化控制与设计技术的研究及实现解析

1、刘日松2、郑建村3、杜学锋

1、浙江科瑞普电气有限公司       浙江省温州市   325000

2、温州市百展包装装潢有限公司   浙江省温州市   325000

3、浙江科瑞普电气有限公司       浙江省温州市   325000

摘要：在电力系统中，交流接触器是一种应用十分广泛的开关电器，保障交流接触器设计的可靠性、智能化，对提高电力系统运行综合效益有着重要意义。基于此，本文以交流接触器控制与设计作为探究主要内容，包括智能化控制策略、智能监测与诊断技术、结构设计等，旨在充分发挥交流接触器的智能化控制效能。

关键词：交流接触器；智能化控制；集成；结构

引言

在电力系统中，交流接触器在运行中可能需要频繁的接通和断开电路，使用频率非常高，在民用、工业领域应用十分广泛。随着电力产业持续发展以及智能技术支持下，智能电网发展对交流接触器的性能、智能化程度提出了更高要求。而传统的机械式交流接触器存在着可靠性差、精度低、缺少智能化功能等问题，无法满足智能电网运营要求。因此，全方位开展交流接触器智能化控制与设计研究，实现交流接触器的智能化升级，具有重要的理论和实际意义。

1. 交流接触器智能化控制策略

1.1智能控制算法

想要实现交流接触器智能化控制功能，必须要有智能控制算法作为支撑。常见的智能控制算法包括模糊控制、神经网络控制、遗传算法等。智能控制算法可根据接触器运行环境、状态变化自动调节运行参数，从而实现高精度控制。如模糊控制算法通过模糊推理与决策，优化控制接触器的吸合、释放过程，保障接触器控制精度以及速度[1]。

1.2自适应控制

该策略是根据系统变化情况自动调节控制策略的一种方式。在实际应用中，根据负载变化、电源电压波动等因素，对交流接触器运行参数实时调控，确保交流接触器在各类工况下都能够可靠运行。如负载发生变化时，通过自动调节接触器吸合电压、释放电压，从而适应新负载状况。

1.3远程控制与监控

借助网络通信技术，对交流接触器进行远程监控和操控，便于用户对交流接触器实时运维管理。用户可通过PC端、移动端，远程控制接触器的吸合、释放动作，时刻观察交流接触器运行参数与状态，及时发现故障并及时处理。

2. 交流接触器智能检测与诊断技术

2.1在线监测技术

通过在交流接触器安装传感器等设备，实时采集交流接触器运行参数和状态，如电流、电压、温度、触头磨损度等，将这些数据参数直接反馈给控制中心，为系统自动控制提供信息支持，根据数据变化判断是否存在隐藏故障。

2.2故障诊断算法

故障诊断算法可根据所采集的数据信息判断交流接触器故障类型与位置。常见的故障诊断算法有模型诊断算法、数据驱动诊断算法，如采用机器学习算法采集的数据进行训练、分析，搭建故障类型、特征多项关系的模型，从而快速诊断交流接触器故障相关情况。

2.3寿命预测技术

通过对交流接触器运行数据进行分析，可借助寿命预测技术估算交流接触器所剩余的使用寿命，帮助技术人员提前对交流接触器开展运维、换新工作，避免交流接触器突然失效造成电力系统发生故障。

3. 交流接触器新型材料与结构设计

3.1新型触头材料

交流接触器运行质量会直接受到触头材料性能影响。近些年，新型触头材料持续推出，如银镍合金触头材料具有非常强的耐电弧腐蚀性和导电性。相比传统的触头材料，银镍合金触头的导电率可提升15%以上，有助于降低接触电阻、降低能耗。同时，在耐磨性方面，相比传统材料磨损率降低20%以上，从而延长了交流接触器使用寿命。此外，目前还有诸多的复合型材料被逐渐推出，如基于纳米技术的触头材料，可进一步加强触头性能。

3.2优化结构设计

精心设计交流接触器结构有助于提升其整体性能，如将传统的触头结构设计为特殊的曲面结构，扩大接触面积，提升电流承载性能。如椭圆形触头接触面积相比传统触头接触面积扩大30%左右，其电流承载能力也更强。磁路结构设计中，科学选择铁芯形状、科学设计绕组布局，可进一步强化磁场强度、均匀性，从而提升动作速度[2]。通过结构优化还有助于降低噪音水平，有助于优化工作环境。

3.3电磁兼容设计

电力系统环境相对比较复杂，容易产生电磁干扰问题。为了保障电磁的兼容性，可采用多层电路板设计方案，用于隔离干扰电源和敏感电路，从而有效降低电磁干扰的负面影响。在一些敏感或关键部位设置屏蔽罩，通常屏蔽罩可降低30%以上的电磁干扰。此外，科学布线和接地设计也是重要环节，通过优化布线方案可降低信号串扰问题，良好的接地设计有助于将电磁干扰能量导向大地。

4. 交流接触器智能化控制与设计的实现

4.1硬件系统搭建

作为智能化控制系统的核心基础，必须要保障硬件系统性能达标以及各个设备的兼容性。为了提高系统运行效率，需要选择高性能微处理器，要求主频不低于2.0GHZ的型号，高性能微处理器可在短时间内处理大量数据和复杂算法，可保证系统运行效率、信息采集的实时性。在传感器选择中，采用智能化电流传感器、温度传感器，新型传感器控制精度误差不超过0.5%，温度测量误差通常在0.2℃以内，为保障监控数据精度提供了保障。通信模块设计采用光纤通信和无线通信组合方式，借助以太网或蓝牙5.0技术，保障数据传输效率，可达到每秒上百兆字节的传输速率。配备稳定、可靠的UPS电源模块，可实现电网断电后自动切换为蓄电池供电，保持系统运行的连续性

[3]。

4.2软件系统开发

软件系统是实现智能化功能的核心一环。需要开发一个功能强大、易于上手、画面简洁的人机界面，用户在控制中心的显示屏幕上直接观测到交流接触器运行参数与状态。在控制算法选择中，目前主流智能控制算法有模糊逻辑控制算法、神经网络控制算法，相关技术也更为成熟，通过对算法模型展开大量数据训练与优化，从而提升交流接触器智能化控制精度。编写高精度故障诊断程序，实现交流接触器检测与智能诊断功能，快速识别交流接触器中存在的故障类型和位置，要求故障诊断率不低于95%，避免频繁误报浪费人力、物力。软件设计还需要具有可维护性、可拓展性，定期对软件系统进行维护和升级[4]。

4.3系统集成与测试

为了保障系统运行效率、实现整体功能，应对系统进行集成和测试。集成器件，严格调试、优化每个功能模块，检查各个功能模块运行的协调性，避免存在性能冲突。在系统测试中，主要开展功能测试、性能测试、可靠性测试等。其中，开展功能测试用于验证系统智能化控制功能是否正常，如远程控制、在线监控、故障诊断等。性能测试主要是侧重考虑多种工况下系统的性能表现，如控制精度、响应速度等。可靠性测试主要是通过长期运行或在恶劣条件下系统运行的稳定性与可靠性，如持续运行1000h，对系统各个节点进行实时监测，要求系统故障率低于1%即为合格。

结束语

综上所述，交流接触器智能化控制与设计技术的研究与实现具有重要意义。作为电力系统运行的重要设备，通过对交流接触器不断创新和改进，将为电力系统的安全、可靠、高效运行提供有力保障，同时也将推动相关产业的发展和进步。在未来的发展中，应紧跟技术发展趋势，不断探索和实践，积极应用新技术、新设备，不断提高智能化控制系统的功能特性，从而为交流接触器智能化技术的进一步发展奠定基础。

参考文献

[1] 王磊.交流接触器同步过零分断控制策略的研究与分析[J].电气开关, 2024(01):62-65.

[2] 周煜源,刘向军.组合式交流接触器全过程智能控制策略[J].  2021(01):108-109.

[3] 董宗哲.PLC 自动控制系统的可靠性研究及设计方案分析[J].科技创新与品牌, 2020(11):201-202.

[4] 席国乾,车军.干式负载智能控制系统的研究[J].内燃机与配件, 2020(1):288-290.