一种在线分析电涌保护器寿命和失效的方法技术

本发明专利技术提供了一种在线分析电涌保护器寿命和失效的方法。提出了SPD寿命与失效时间计算的一种新方法。该方法通过监测SPD的漏电流、SPD的温升、SPD的温升速率、SPD电容变化、SPD在线时间、SPD泄放雷击的次数、SPD工作状态，并控制不同参数整体比重和加权因子最终得出SPD寿命与失效时间的计算。相比以前依靠单一数值进行SPD寿命与失效时间计算的准确性更高。

A method of on-line analysis of life and failure of surge protectors

The present invention provides an on-line method for analyzing the life and failure of a surge protector. A new method for calculating the lifetime and failure time of SPD is proposed. The method by monitoring the SPD leakage current, SPD temperature rise, temperature rise of SPD rate, SPD capacitor changes, SPD online time, SPD times, SPD lightning discharge condition, the calculation of different parameters and the overall proportion of weighted factor obtained SPD life and failure time and control. Compared with the previous single value, the SPD life and failure time are more accurate.

【技术实现步骤摘要】
一种在线分析电涌保护器寿命和失效的方法
本专利技术涉及数控机床故障诊断与预测领域，具体的说是一种在线分析电涌保护器寿命和失效的方法，尤其是根据多个参数进行的具有高准确性的在线分析电涌保护器寿命和失效的方法。
技术介绍
现有电涌保护器寿命和失效时间的计算一般只根据漏电流或温度单一数据参数进行，即通过单一的SPD(电涌保护器)泄放雷击的次数或SPD的漏电流值来进行。但由于电涌保护器种类繁多，仅内部元件类型就分为开关型、组合型和复合型三种，不同类型内部元件的参数、数量又有很大差别，单纯使用单一数据参数进行的寿命和失效时间计算误差很大。如采用单一SPD泄放雷击次数来计算，由于不同能量的雷电流对核心元件的寿命影响是不同的，并且没有将泄放雷电流能量的监测纳入，因此该计算方法几乎不具备参考价值。再如采用单一的SPD漏电流数据来进行计算，在不影响SPD寿命的情况下，SPD漏电流数据极易因短时间电网供电电压上升、短时间内电网谐波增大等情况而导致对寿命的错误计算。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述不足之处，本专利技术要解决的技术问题是提供一种在线分析电涌保护器寿命和失效的方法。本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：一种在线分析电涌保护器寿命和失效的方法，包括以下步骤：计算SPD的漏电流、温度变化、电容变化、在线时间、泄放雷击的次数和工作状态的中的一项或任意多项参数的寿命和失效时间的计算值，并设定对应的加权因子；根据所述计算值及其对应的加权因子，计算SPD的综合寿命和失效时间。所述SPD的漏电流参数的寿命和失效时间的计算值为：P1＝(Iz-IK1)/(IK2-IK1)其中，SPD的阻性电流值Iz＝Iq-Ir，Iq为漏电流传感器测得的SPD的全漏电流值，SPD的容性漏电流值Ir＝2πUfC，U为SPD安装环境的实时工作电压，f为电网的工作频率，电容C＝(1-n*CK1)*C0，C0为SPD初始电容值，CK1为SPD的变化控制因子，n为SPD的泄放雷电次数，IK1为SPD的第一阻性电流阀值，IK2为SPD的第二阻性电流阀值。所述SPD的温度变化参数的寿命和失效时间的计算值为：P2＝max{P2′，P2″}P2′＝T/TK2P2″＝T/TK1当T≤TK1时，计算出P2′＝T/TK2，其中，SPD的工作温升T＝T1-T2，T1为SPD的最高工作温度，温度最高点测得的温度，T2为SPD的运行环境温度，TK1为第一温升阀值，TK2为第二温升阀值；当T△/Δt≥2时，计算出P2″＝T/TK1，其中，温差T△＝T△2-T△1，Δt为SPD设定的时间控制参数，T△2和T△1为温度传感器传回的以Δt为时间间隔的最近两次的SPD温度。所述SPD的电容变化参数的寿命和失效时间的计算值为：P3＝(CK2-C)/CK2其中，电容C＝(1-n*CK1)*C0，C0为SPD初始电容值，CK1为SPD的变化控制因子，CK2为SPD的电容阀值，n为SPD的泄放雷电次数。所述SPD的在线时间参数的寿命和失效时间的计算值为：P4＝Zt/3650其中，等效在线时间Zt＝U/220*ZK*nT，U为SPD安装环境的实时工作电压，ZK为工作时间校准系数，nT为在线时间。所述SPD的泄放雷击的次数参数的寿命和失效时间的计算值为：P5＝n/XK其中，XK为SPD选择设定泄放雷击次数阀值，n为SPD的泄放雷电次数。所述SPD的工作状态参数的寿命和失效时间的计算值通过防雷器状态得出。在无SPD的漏电流的监测时，所述P1的加权因子K1＝0；在无SPD的温度变化的监测时，所述P2的加权因子K2＝0；在无SPD的电容变化的监测时，所述P3的加权因子K3＝0；在无SPD的在线时间的监测时，所述P4的加权因子K4＝0；在无SPD的泄放雷击的次数的监测时，所述P5的加权因子K5＝0；在无SPD的工作状态的监测时，所述P6的加权因子K6＝0。在有SPD的漏电流的监测时，所述P1的加权因子K1＝2；在有SPD的温度变化的监测时，所述P2的加权因子K2＝3；在有SPD的电容变化的监测时，所述P3的加权因子K3＝1；在有SPD的在线时间的监测时，所述P4的加权因子K4＝1；在有SPD的泄放雷击的次数的监测时，所述P5的加权因子K5＝1；在有SPD的工作状态的监测时，所述P6的加权因子K6＝2。所述计算SPD的综合寿命和失效时间，具体为：其中，P1为SPD的漏电流的寿命和失效时间的计算值，P2为SPD的温度变化的寿命和失效时间的计算值，P3为SPD的电容变化的寿命和失效时间的计算值，P4为SPD的在线时间的寿命和失效时间的计算值，P5为SPD的泄放雷击的次数的寿命和失效时间的计算值，P6为SPD的工作状态的寿命和失效时间的计算值；K1为P1的加权因子，K2为P3的加权因子，K3为P3的加权因子，K4为P4的加权因子，K5为P5的加权因子，K6为P6的加权因子。本专利技术提出了SPD寿命与失效时间计算的一种新方法。该方法通过监测SPD的漏电流、SPD的温升、SPD的温升速率、SPD电容变化、SPD在线时间、SPD泄放雷击的次数、SPD工作状态，并控制不同参数整体比重和加权因子最终得出SPD寿命与失效时间的计算。相比以前依靠单一数值进行SPD寿命与失效时间计算的准确性更高。附图说明图1为本专利技术方法的流程图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步的详细说明。如图1所示，本专利技术包括以下步骤：步骤1，计算SPD的漏电流、温度变化、电容变化、在线时间、泄放雷击的次数和工作状态的中的一项或任意多项参数的寿命和失效时间的计算值，并设定对应的加权因子。寿命与失效时间计算即可根据SPD的阻性漏电流、SPD的温升、SPD的温升速率、SPD电容变化、SPD在线时间、SPD泄放雷击的次数、SPD工作状态多个参数来进行。也可根据其中某一项或几项参数来进行。步骤2，根据所述计算值及其对应的加权因子，计算SPD的综合寿命和失效时间。其中，步骤1的各个计算值及其对应的加权因子，计算如下：(1)SPD的漏电流值所测量的是SPD的阻性漏电流，由SPD的全漏电流值减去SPD的容性漏电流值所得到。SPD的全漏电流值由漏电流传感器测量所得，SPD的容性漏电流值由电网实时的工作电压、SPD电容计算得出；通过SPD漏电流所得出的寿命计算值由根据电涌保护器选择所设置阻性电流阀值，并通过阀值与阻性漏电流之间的关系通过计算得出。具体为：根据传感器测得的全漏电流值Iq、SPD安装环境的实时工作电压U、前期测量并经过第(3)条计算过后的电容C，以及电网的工作频率f，通过Ir＝2πUfC公式计算出的容性电流值相减得到电涌保护器的阻性电流值Iz＝Iq-Ir。根据电涌保护器选择设置SPD的第一阻性电流阀值IK1和第二阻性电流阀值IK2，用Iz对比IK1和IK2，当IK1≤Iz≤IK2时，通过(Iz-IK1)/(Ik2-Ik1)公式计算寿命百分比P1，并设定加权因子K1。无此项监测时该项不列入计算寿命公式，同时K1取0，有此项监测时，因该项参数会直接影响到SPD损坏所以K1取2。IK1为SPD的第一阻性电流阀值，IK2为SPD的第二阻性电流阀值。IK1与IK2两个都是人为进行设置(主要依据SPD所使用核心器件种类、串并联数量而设定)。两个阀值的区本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在线分析电涌保护器寿命和失效的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)计算SPD的漏电流、温度变化、电容变化、在线时间、泄放雷击的次数和工作状态的中的一项或任意多项参数的寿命和失效时间的计算值，并设定对应的加权因子；2)根据所述计算值及其对应的加权因子，计算SPD的综合寿命和失效时间。

【技术特征摘要】
1.一种在线分析电涌保护器寿命和失效的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)计算SPD的漏电流、温度变化、电容变化、在线时间、泄放雷击的次数和工作状态的中的一项或任意多项参数的寿命和失效时间的计算值，并设定对应的加权因子；2)根据所述计算值及其对应的加权因子，计算SPD的综合寿命和失效时间。2.根据权利要求1所述的一种在线分析电涌保护器寿命和失效的方法，其特征在于，所述SPD的漏电流参数的寿命和失效时间的计算值为：P1＝(Iz-IK1)/(IK2-IK1)其中，SPD的阻性电流值Iz＝Iq-Ir，Iq为漏电流传感器测得的SPD的全漏电流值，SPD的容性漏电流值Ir＝2πUfC，U为SPD安装环境的实时工作电压，f为电网的工作频率，电容C＝(1-n*CK1)*C0，C0为SPD初始电容值，CK1为SPD的变化控制因子，n为SPD的泄放雷电次数，IK1为SPD的第一阻性电流阀值，IK2为SPD的第二阻性电流阀值。3.根据权利要求1所述的一种在线分析电涌保护器寿命和失效的方法，其特征在于，所述SPD的温度变化参数的寿命和失效时间的计算值为：P2＝max{P2′，P2″}P2′＝T/TK2P2″＝T/TK1当T≤TK1时，计算出P2′＝T/TK2，其中，SPD的工作温升T＝T1-T2，T1为SPD的最高工作温度，温度最高点测得的温度，T2为SPD的运行环境温度，TK1为第一温升阀值，TK2为第二温升阀值；当T△/Δt≥2时，计算出P2″＝T/TK1，其中，温差T△＝T△2-T△1，Δt为SPD设定的时间控制参数，T△2和T△1为温度传感器传回的以Δt为时间间隔的最近两次的SPD温度。4.根据权利要求1所述的一种在线分析电涌保护器寿命和失效的方法，其特征在于，所述SPD的电容变化参数的寿命和失效时间的计算值为：P3＝(CK2-C)/CK2其中，电容C＝(1-n*CK1)*C0，C0为SPD初始电容值，CK1为SPD的变化控制因子，CK2为SPD的电容阀值，n为SPD的泄放雷电次数。5.根据权利要求1所述的一种在线分析电涌保护器寿命和失效的方法，其特征在于，所述SPD的在线时间参数的寿命和失效时间的计算值为：P4＝Zt/3650其中，等效在线时间Zt＝U/220*ZK*nT，U为SPD安装环境的实时工作电压，ZK为工作时间校准系数...

【专利技术属性】
技术研发人员：江洲玮，邓道阳，徐飞，
申请(专利权)人：南京宁普防雷设备制造有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32