超程与吸合时间双变量电气开关寿命评估系统与方法技术方案

本发明专利技术属于电气开关寿命评估系统技术领域，尤其涉及一种超程与吸合时间双变量电气开关寿命评估系统与方法。本系统由显示单元和数据存储单元分别与PIC相连接，控制面板与PIC相连接；供电电源、复位电路、时钟电路、晶振电路的输出端分别与PIC连接，PIC通过驱动模块与电气开关连接；电气开关通过电流传感器和电压互感器分别与信号处理电路连接，信号处理电路的输出端与PI的输入端连接；电气开关通过行程传感器、模数转换单元与PIC连接；PIC的输入端经通讯电路与工业计算机连接。该系统具有结构简单，操作便携的特点，能够提高电气开关寿命预测精度，保证电气开关产品质量，节约电力资源，提升电气开关安全水平。提升电气开关安全水平。提升电气开关安全水平。

【技术实现步骤摘要】
超程与吸合时间双变量电气开关寿命评估系统与方法


[0001]本专利技术属于电气开关寿命评估系统
，尤其涉及一种超程与吸合时间双变量电气开关寿命评估系统与方法。

技术介绍

[0002]电气开关是常用的用电设备，通过接通和分断实现对电气设备的工作状态的有效控制，在工业生产、军事、航空航天等领域具有广泛的应用。电气开关目前采用故障检修和更换的方式，存在一定的安全隐患，为安全生产和人民生活带来事故隐患。
[0003]寿命评估技术是利用电气开关参数检测和智能算法判断设备运行状态，在将发生故障或故障时进行报警，有利于科学安排检修和提高电气设备的使用率。现有电气开关寿命评估大部分采用模糊综合诊断法，评判模型因素权重凭经验准确度的不到保障，不能有效对电气开关的状态进行诊断。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术中存在的不足之处，本专利技术提供了一种超程与吸合时间双变量电气开关寿命评估系统与方法。其目的是为了实现提高电气开关及其相关设备安全性和可靠性，为智能化电器技术发展奠定基础的专利技术目的。
[0005]本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：
[0006]超程与吸合时间双变量电气开关寿命评估系统，包括显示单元、控制面板供电电源及工业计算机，其特征是：显示单元和数据存储单元的输入端分别与PIC的输出端相连接，控制面板的输出端与PIC的输入端相连接；供电电源、复位电路、时钟电路、晶振电路的输出端分别与PIC相连接，PIC通过驱动模块与电气开关相连接；电气开关通过电流传感器和电压互感器分别与信号处理电路相连接，信号处理电路的输出端与PIC的输入端相连接；电气开关通过行程传感器、模数转换单元与PIC相连接；PIC的输入端经通讯电路与工业计算机相连接。
[0007]更进一步的，所述显示单元的信号输入端与PIC的显示信号输出端相连接，控制面板的信号输出端与PIC控制信号的输入端相连接；供电电源、复位电路、时钟电路、晶振电路的信号输出端分别与PIC的电源接线端子、复位信号接线端子、时钟信号输入端子、晶振信号输入端子相连接。
[0008]更进一步的，所述PIC的控制信号输出端与驱动模块控制信号输入端相连接，驱动模块的控制信号输出端与电气开关的控制信号输入端相连接；电流传感器的信号测试端与电气开关的电流测试部位相连接，电压传感器的信号测试端与电气开关的电压测试部位相连接，电流互感器、电压互感器的信号输出端分别与信号处理电路的信号输入端相连接，信号处理电路的信号输出端与PIC的电压、电流信号输入端相连接。
[0009]更进一步的，所述行程传感器的信号测试端与电气开关的行程测试部位相连接，行程传感器的信号输出端与模数转换单元的信号输入端相连接，模数转换单元的信号输出
端与PIC的计数信号输入端相连接。
[0010]更进一步的，所述工业计算机的通讯信号输出端经过通讯电路与PIC的通讯信号输入端相连接。
[0011]更进一步的，所述所述数据存储单元的信号输入端与PIC的存储信号输出端相连接。
[0012]更进一步的，所述驱动模块的电路包括电源VCC、驱动芯片M57962L、二极管VD1、二极管VD2、二极管VD3、二极管VD4、二极管VD5、电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2、IGBT；所述电源VCC与驱动芯片M57962L的引脚相连接，PLC的控制信号与驱动芯片M57962L的引脚相连接，二极管VD1的两端分别与驱动芯片M57962L的
①
引脚和IGBT的一端、电气开关控制的一端输入相连接，驱动芯片M57962L的
⑧
引脚与二级管VD2的一端相连接，二级管VD2的另一端与电阻R3的一端相连接，电阻R3的另一端与电源VCC1、驱动芯片M57962L的
④
引脚相连接，驱动芯片M57962L的
⑥
引脚与电容C1的一端、电容C2的一端、接地端子GND相连接,电容C2的另一端与VD4的一端、电阻R2的一端、IGBT的另一端、开关电源的一端相连接，电阻R1的另一端与二级管VD3的一端、电阻R2的另一端、IGBT的控制端相连接，二级管VD3的另一端与二级管VD4的另一端相连接，二级管VD5的两端与IGBT的两端相连接，开关电源的另一端与电气开关控制的另一端相连接。
[0013]超程与吸合时间双变量电气开关寿命评估方法，包括以下步骤：
[0014]步骤1.计算电气开关的超程时间和吸合时间；
[0015]步骤2.根据得到的超程时间和吸合时间计算电气开关寿命；
[0016]步骤3.根据电气开关寿命进行评估，当超程时间缩短到允许的极限值时，电气开关失效。
[0017]更进一步的，步骤1所述计算电气开关的超程时间和吸合时间，所述吸合时间是电气开关接收到动作指令开始动作到动静触头接触所用的时间；所述超程时间是电气开关动静触头开始接触到完全闭合所用的时间；超程时间与吸合时间双变量电气开关寿命评估系统采集电气开关动作线圈的电流和触点间的电压信号，通过计算得到超程时间与吸合时间；
[0018]电气开关电压与电流曲线图中t
a
为吸合时间，t
b
为动作指令开始动作到动静触头全闭合所用的时间，超程时间计算公式为：
[0019]t
c
＝t
b
‑
t
a
ꢀꢀꢀ
(1)
[0020]式中，t
c
为吸合时间；
[0021]步骤2.根据得到的超程时间和吸合时间计算电气开关寿命。
[0022]电气开关超程时间随动作次数的增加而不断缩短，电气开关吸合时间随动作次数的增加而不断延长；超程时间对电气开关寿命的影响要大于吸合时间，因此在电气开关寿命评估时超程时间的权重大于吸合时间；电气开关寿命计算公式为：
[0023][0024]式中，T
s
为电气开关寿命；T
c
为超程时间评估电气开关寿命；T
x
为吸合时间评估电气开关寿命；m为超程时间评估电气开关寿命比例系数；n为吸合时间评估电气开关寿命比
例系数；p为电气开关寿命比例系数；
[0025]步骤3.根据电气开关寿命进行评估；
[0026]超程时间评估电气开关寿命评估通过超程速度变化率进行评估，电气开关动作过程由于触头磨损、绝缘老化等问题导致超程时间不断缩短，当超程时间缩短到允许的极限值时，电气开关将失效；
[0027]评估时假定超时时间缩短按照线性规律变化，则T
c
计算公式为：
[0028][0029]式中，T
q
为电气开关初始超程时间，T
j
为电气开关超程时间允许极限值，k为电气开关超程时间缩短速率。
[0030]一种计算机存储介质，所述计算机存储介质上存有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的超程与吸合时间双变量电气开关寿命评估方法的步骤。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.超程与吸合时间双变量电气开关寿命评估系统，其特征是：包括显示单元(1)、控制面板(2)、供电电源(3)及工业计算机(16)，其特征是：显示单元(1)和数据存储单元(17)的输入端分别与PIC(7)的输出端相连接，控制面板(2)的输出端与PIC(7)的输入端相连接；供电电源(3)、复位电路(4)、时钟电路(5)、晶振电路(6)的输出端分别与PIC(7)相连接，PIC(7)通过驱动模块(8)与电气开关(9)相连接；电气开关(9)通过电流传感器(11)和电压互感器(14)分别与信号处理电路(10)相连接，信号处理电路(10)的输出端与PIC(7)的输入端相连接；电气开关(9)通过行程传感器(13)、模数转换单元(12)与PIC(7)相连接；PIC(7)的输入端经通讯电路(15)与工业计算机(16)相连接。2.根据权利要求1所述的超程与吸合时间双变量电气开关寿命评估系统，其特征是：所述显示单元(1)的信号输入端与PIC(7)的显示信号输出端相连接，控制面板(2)的信号输出端与PIC(7)控制信号的输入端相连接；供电电源(3)、复位电路(4)、时钟电路(5)、晶振电路(6)的信号输出端分别与PIC(7)的电源接线端子、复位信号接线端子、时钟信号输入端子、晶振信号输入端子相连接。3.根据权利要求1所述的超程与吸合时间双变量电气开关寿命评估系统，其特征是：所述PIC(7)的控制信号输出端与驱动模块(8)控制信号输入端相连接，驱动模块(8)的控制信号输出端与电气开关(9)的控制信号输入端相连接；电流传感器(11)的信号测试端与电气开关(9)的电流测试部位相连接，电压传感器(14)的信号测试端与电气开关(9)的电压测试部位相连接，电流互感器(11)、电压互感器(14)的信号输出端分别与信号处理电路(10)的信号输入端相连接，信号处理电路(10)的信号输出端与PIC(7)的电压、电流信号输入端相连接。4.根据权利要求1所述的超程与吸合时间双变量电气开关寿命评估系统，其特征是：所述行程传感器(13)的信号测试端与电气开关(9)的行程测试部位相连接，行程传感器(13)的信号输出端与模数转换单元(12)的信号输入端相连接，模数转换单元(12)的信号输出端与PIC(7)的计数信号输入端相连接。5.根据权利要求1所述的超程与吸合时间双变量电气开关寿命评估系统，其特征是：所述工业计算机(16)的通讯信号输出端经过通讯电路(15)与PIC(7)的通讯信号输入端相连接。6.根据权利要求1所述的超程与吸合时间双变量电气开关寿命评估系统，其特征是：所述所述数据存储单元(17)的信号输入端与PIC(7)的存储信号输出端相连接。7.根据权利要求1所述的超程与吸合时间双变量电气开关寿命评估系统，其特征是：所述驱动模块(8)的电路包括电源VCC、驱动芯片M57962L、二极管VD1、二极管VD2、二极管VD3、二极管VD4、二极管VD5、电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2、IGBT；所述电源VCC与驱动芯片M57962L的引脚相连接，PLC的控制信号与驱动芯片M57962L的引脚相连接，二极管VD1的两端分别与驱动芯片M57962L的
①
引脚和IGBT的一端、电气开关控制的一端输入相连接，驱动芯片M57962L的
⑧
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【专利技术属性】
技术研发人员：郎福成，张红奎，应勇，周睿，闫比男，杨滢璇，李惺宇，钱旭，张维娜，邰晓雪，付程傲，田博文，
申请(专利权)人：国家电网有限公司中煤科工集团沈阳研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：