CN109406992A - 触点失效预警方法及开关电器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及低压电器领域，具体涉及一种触点失效预警方，其通过测量开关电器的接触电阻，依据接触电阻得到接触电阻平均值，对多个接触电阻平均值进行拟合，并依据拟合得到的接触电阻拟合线，得到接触电阻预警线，判断后续获得接触电阻平均值中的一个或连续多个是否超过预警线，对开关电器的触点失效进行预警，不需要改动开关电器的原有结构，通用性好，而且测量方法简单，属于直接测量法，测量精度高，预警结果准确。

Description

触点失效预警方法及开关电器

技术领域

本发明涉及低压电器领域，具体涉及一种触点失效预警方法，以及一种应用上述方法的开关电器。

背景技术

接触器一般用于可快速切断交流与直流主回路和可频繁地接通与大电流控制电路的装置，所以经常运用于电动机做为控制对象，也可用作控制工厂设备、电热器、工作母机和各样电力机组等电力负载，接触器不仅能接通和切断电路，而且还具有低电压释放保护作用，是自动控制系统中的重要元件之一。

随着电器化水平的不断提高，配电系统的可靠性、稳定性的要求也越来越高。接触器因其控制容量大、频繁操作和远距离控制等特性，如果失效会对整个控制系统产生影响。然而目前市场未有较成熟的接触器产品，可用于发现接触器故障并进行预警，从而提早更换接触器，达到消除用电安全隐患、降低经济损失的目的。

现有的一些技术专利，例如中国专利，申请号CN2016108534909，名称：一种接触器故障预警方法及预警装置，其通过获取接触器控制指令发出及完成的时间差，来判断机构各方面的磨损量，给接触器做预警。这类方法属于间接测量法，精度不高，且主弹簧力值的衰减，一些非重量零件的磨损都会的影响测量结果。此外，不同接触器产品在使用一定后，因机构特性不同，所获得的控制指令时间差的变化规律也会不一致，不具备通用性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供两种触点失效预警方法，其方法简单、预警结果准确且通用性好。同时还提供一种应用所述预警方法的开关电器，其结构简单，操作简便，通用性好。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种触点失效预警方法，其包括以下步骤：

步骤一：获取开关电器的接触电阻值，每获取n个接触电阻值，则求取n个接触电阻值的接触电阻平均值，n为≥1的整数；

步骤二：获取m1个接触电阻平均值后，m1为≥2的整数，为对所获取的接触电阻平均值进行拟合，得到拟合的接触电阻拟合线，并获得接触电阻拟合线的拟合线斜率；

步骤三：将得到的接触电阻拟合线向其拟合线斜率方向偏移预设的预警阈值，得到接触电阻预警线；

步骤四：得到接触电阻平均值预警线后，后续获得的接触电阻平均值值中的一个或连续多个，在趋势方向上，超过接触电阻预警线时，则发出预警信号。

优选的，

步骤一：获取开关电器的接触电阻值，每获取n个接触电阻值，则求取n个接触电阻值的接触电阻平均值，n为≥1的整数；

步骤二：获取m2个接触电阻平均之后，m2为≥2的整数，为对所获取的接触电阻平均值进行首次拟合，得到首次拟合的接触电阻拟合线，并记录该接触电阻拟合线的拟合线斜率，然后每多获取p1个接触电阻平均值，p1为≥1的整数，即对当前获取的全部接触电阻平均值进行一次拟合，得到接触电阻拟合线，并记录该接触电阻拟合线的拟合线斜率，当获取p2个拟合线斜率后，p2为≥2的整数，开始对拟合线斜率进行验证，若验证通过，则进入步骤三，若验证未通过，则每多获取p1个接触电阻平均值，p1为≥1的整数，对当前获取的接触电阻平均值进行拟合，得到接触电阻拟合线，并获得当前接触电阻拟合线的拟合线斜率，并对拟合线斜率验证，直至验证通过，然后进入步骤三；

步骤三：将验证通过的接触电阻拟合线，依据其趋势方向偏移预设的预警阈值，得到接触电阻预警线；

步骤四：得到接触电阻预警线后，后续获得的接触电阻平均值中的一个或连续多个，在其趋势方向上，超过接触电阻预警线时，则发出预警信号。

优选的，步骤二中，对拟合线阻斜率进行验证的方法为，至少连续2个拟合线斜率均小于<预设的斜率阈值时，则验证通过，否则验证不通过。

优选的，步骤二中，对拟合线斜率进行验证的方法为，计算最近获取的p3个接触电阻斜率的方差S，p3为≥2的整数，当方差S≥预设的方差阈值S0时，验证不通过，当方差S<方差阈值S0时验证通过。

优选的，所述预警阈值为预设的固定常数或预设的比例值。

优选的，步骤三中，依据接触电阻拟合线的趋势方向，将接触电阻拟合线偏移预设的固定常数，则得到接触电阻预警线；

或者，步骤三中，依据接触电阻拟合线的趋势方向，将接触电阻拟合线偏移预设的比例值x％，则得到接触电阻预警线。

优选的，步骤一中，在获取开关电器首次闭合时的接触电阻值后，每间隔k次闭合，获取一次接触电阻值，k为≥1的整数。

优选的，所述接触电阻值，由开关电器闭合后，开关电器的动触头和静触头接触，流过动触头和静触头的电流、动触头和静触头两端的电压，计算得到。

优选的，所述接触电阻平均值采用均值算法对n个接触电阻值进行计算得出。

优选的，0.005≤S0≤0.015。

优选的，所述固定常数为0.001-0.003，比例值x％为5％-15％。

一种开关电器，其特征在于，其应用所述的触点失效预警方法。

本发明的触点失效预警方法，通过测量开关电器的接触电阻，对开关电器的触点失效进行预警，不需要改动开关电器的原有结构，通用性好，而且测量方法简单，属于直接测量法，测量精度高，预警结果准确。

本发明的开关电器采用本发明的触点失效预警方法，结构简单、操作简便且通用性好。所述的检测装置优选为接触器，也可以是断路器等开关电器。

附图说明

图1是本发明接触器的动触头和静触头配合的结构示意图；

图2是本发明接触器触点失效预警方法的逻辑框图；

图3是本发明坐标系中，接触电阻平均值、接触电阻斜率、接触电阻拟合线和接触电阻预警线的曲线图。

具体实施方式

以下结合附图1-3给出的实施例，进一步说明本发明的触点失效预警方法的具体实施方式。本发明的触点失效预警方法不限于以下实施例的描述。

本发明的开关电器，其应用本发明的触点失效预警方法，所述的开关电器优选为接触器，也可以是断路器等开关电器。下面以接触器为例子进一步说明本发明的触点失效预警方法。

如图1所示，为接触器的动触头10和静触头20配合的示意图，动触头10上下运动，与静触头20闭合/断开，每次动触头10和静触头20的闭合和断开，动触头10和静触头20均会因为碰撞和电弧烧蚀发生磨损，而动触头10和静触头20表面的磨损，形成不光滑的表面，必然造成二者之间的接触面积的减小，从而使得二者的接触电阻上升。而本发明的触点失效预警方法，正是基于上述过程和原理，对动触点10和静触点20的接触电阻进行测量，从而实现对于接触器触点失效做出精准的预警，保证了接触器可靠有效的工作，从而保障接触器所在的整个电路的正常运行。

本发明公开的第一种触点失效预警方法，其包括以下步骤：

步骤一：获取接触器的接触电阻值，每获取n个接触电阻值，则求取n个接触电阻值的接触电阻平均值，n为≥1的整数。

步骤二：获取m个接触电阻平均值后，m1为≥2的整数，为对所获取的接触电阻平均值进行拟合，得到拟合的接触电阻拟合线，并获得接触电阻拟合线的拟合线斜率。

需要指出的是，m的取值不宜太小，以避免所获取的接触电阻平均值的偶然性因素，对检测结果准确性的影响。优选的，m1≥100。

步骤三：将得到的接触电阻拟合线向其拟合线斜率方向偏移预设的预警阈值，得到接触电阻预警线。

步骤四：得到接触电阻预警线后，后续获得的接触电阻平均值值中的一个或连续多个，超过接触电阻预警线时，则发出预警信号。

本发明的触点失效预警方法，通过测量接触器的接触电阻，对开关电器的触点失效进行预警，不需要改动开关电器的原有结构，通用性好，而且测量方法简单，属于直接测量法，测量精度高，预警结果准确。

本发明还公开第二种触点失效预警方法，其包括以下步骤：

步骤一：获取接触器的接触电阻值，每获取n个接触电阻值，则求取n个接触电阻值的接触电阻平均值，n为≥1的整数。步骤二：获取m2个接触电阻平均之后，m2为≥2的整数，为对所获取的接触电阻平均值进行首次拟合，得到接触电阻拟合线，并记录该接触电阻拟合线的拟合线斜率，然后每多获取p1个接触电阻平均值，p1为≥1的整数，即对当前获取的全部接触电阻平均值进行一次拟合，并记录接触电阻拟合线的斜率，当获取p2个拟合线斜率后，p2为≥2的整数，开始对拟合线斜率进行验证，若验证通过，则进入步骤三，若验证未通过，则每多获取p1个接触电阻平均值，p1为≥1的整数，对当前获取的全部接触电阻电阻平均值进行拟合，得到接触电阻拟合线，并获得当前接触电阻拟合线的拟合线斜率，并对拟合线斜率验证，直至验证通过，然后进入步骤三。

优选的，步骤二中，对接触电阻拟合线的接触电阻斜率进行验证的方法为，接触电阻斜率小于<预设的斜率阈值，则验证通过；或者至少连续2个拟合线斜率均小于<预设的斜率阈值时，则验证通过，否则验证未通过。

优选的，步骤二中，对拟合线斜率进行验证的方法为，计算最近获取的p3个接触电阻斜率的方差S，p3为≥2的整数，当方差S≥预设的方差阈值S0时，验证不通过，当方差S<方差阈值S0时验证通过。

优选的，0.005≤S0≤0.015。进一步优选的，S0的取值可以是0.006、0.007、0.008、0.009、0.010、0.011、0.012、0.013、0.014中的任意一个。

步骤三：将验证通过的接触电阻拟合线，依据其拟合线斜率方向偏移预设的预警阈值，得到接触电阻预警线。

优选的，所述预警阈值为预设的固定常数或预设的比例值。当预警阈值为预设的固定常数时，步骤三中，依据接触电阻拟合线的拟合线斜率方向，将接触电阻拟合线偏移预设的固定常数，则得到接触电阻预警线；当预警阈值为预设的比例值时，步骤三中，依据接触电阻拟合线的拟合线斜率方向，将接触电阻拟合线偏移预设的比例值x％，则得到接触电阻预警线。

优选的，所述固定常数为0.001-0.003，比例值x％为5％-15％。进一步优选的，所述固定常数为0.002，x％为10％。

步骤四：得到接触电阻预警线后，后续获得的接触电阻平均值中的一个或连续多个，在其趋势方向上，超过接触电阻预警线时，则发出预警信号。

本发明的检测方法，通过对拟合线斜率的验证，从而避免了因为接触电阻拟合线的偶然性因素，对接触电阻预警线的影响，进一步提高了检测结果的精准性。

优选的，步骤一中，在获取接触器首次闭合时的接触电阻值后，每间隔k次闭合，获取依次接触电阻值，k为≥1的整数；具体的，当k＝1时，则在接触器第一次闭合时获取接触器的接触电阻值，然后在3次接触器闭合时、第5次接触器闭合时、第7次接触器闭合时，获取接触器的接触电阻值，以此类推，也即是在两次获取接触器的接触电阻值之间，间隔一次接触器的闭合。当然，k的取值也可以是2、3、4、5、6，但是不宜取值过大，以免放大接触器电阻值取值的偶然性因素的影响。

优选的，所述接触电阻值，由接触器闭合后，开关电器的动触头和静触头接触，流过动触头和静触头的电流、动触头和静触头两端的电压，计算得到。进一步的，每次接触器闭合后，在20-50ms内，持续测量流过动触头和静触头的电流，并持续测量动触头和静触头两端的电压。

优选的，所述接触电阻平均值采用均值算法对n个接触电阻值进行计算得出。

如图3所示的坐标系中，折线a即由多个接触电阻平均值连接而成，曲线b即是多条接触电阻拟合线的拟合线斜率连成的曲线，线条c即接触电阻拟合线，线条d即接触电阻预警线。

以下为本发明第二种触点失效预警方法的第一实施例。

本实施例的触点失效预警方法，其包括以下步骤：

步骤一：获取接触器闭合时的接触电阻，每获取5个接触电阻值，则求取所获取的5个接触电阻值的接触电阻平均值；

步骤二：获取100个接触电阻平均值后，对所获取的100个接触电阻平均值进行首次拟合，得到首次拟合的接触电阻拟合线，并记录首次拟合的接触电阻拟合线的拟合线斜率，然后再获取1个接触电阻平均值，则对当前获取的全部接触电阻平均值进行拟合，得到接触电阻拟合线，并记录该接触电阻拟合线的拟合线斜率，获取两个拟合线斜率后，对拟合线斜率进行验证，如果获取的2个拟合线斜率均小于预设的斜率阈值，则验证通过，则进入步骤三，否则验证未通过，每多获取1个接触电阻平均值，对当前获取的全部接触电阻平均值进行一次拟合，得到接触电阻拟合线，并记录该接触电阻拟合线的拟合线斜率，然后将最近获得的2个拟合线斜率与预设的斜率阈值进行比较，直至验证通过进入步骤三。

步骤三：验证通过后，依据最新获得的接触电阻拟合线的拟合线斜率方向偏移预设的预警阈值，预警阈值为预设的固定常数，得到接触电阻预警线。

步骤四：得到接触电阻预警线后，后续获得的接触电阻平均值中的1个或连续多个，在其趋势方向上，超过接触电阻预警线时，则发出预警信号。

以下为本发明第二种触点失效预警方法的第二实施例。

本实施例的触点失效预警方法，其包括以下步骤：

步骤一：获取接触器闭合时的接触电阻，每获取10个接触电阻值，则求取所获取的10个接触电阻值的接触电阻平均值；

步骤二：获取150个接触电阻平均值后，对所获取的150个接触电阻平均值进行首次拟合，得到首次拟合的接触电阻拟合线，并记录首次拟合的接触电阻拟合线的拟合线斜率，然后再获取2个接触电阻平均值，则对当前获取的全部接触电阻平均值进行拟合，得到接触电阻拟合线，并记录该接触电阻拟合线的拟合线斜率，获取两个拟合线斜率后，对拟合线斜率进行验证，如果获取的2个拟合线斜率的方差值S小于预设的方差阈值S0，验证通过，则进入步骤三，否则验证未通过，每多获取2个接触电阻平均值，对当前获取的全部接触电阻平均值进行一次拟合，得到接触电阻拟合线，并记录该接触电阻拟合线的拟合线斜率，然后计算最近获得的2个拟合线斜率的方差值S，并比较方差值S与预设的方差与之S0，直至验证通过进入步骤三。

步骤三：验证通过后，依据最新获得的接触电阻拟合线的拟合线斜率方向偏移预设的预警阈值，预警阈值为预设的比例值x％，得到接触电阻预警线。

步骤四：得到接触电阻预警线后，后续获得的接触电阻平均值中的1个或连续多个，在其趋势方向上，超过接触电阻预警线时，则发出预警信号。

本发明还公开一种开关电器，其应用本发明的触点失效预警方法，所述的开关电器为接触器、断路器或其它低压开关。当然也可以设置独立的触点检测设备，其包括微控制器，以及与开关电器的触点连接的电压采集模块和电流采集模块，应用本发明的触点失效预警方法对开关电器进行检测预警。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种触点失效预警方法，其特征在于，其包括以下步骤：

步骤一：获取开关电器的接触电阻值，每获取n个接触电阻值，则求取n个接触电阻值的接触电阻平均值，n为≥1的整数；

步骤二：获取m1个接触电阻平均值后，m1为≥2的整数，为对所获取的接触电阻平均值进行拟合，得到拟合的接触电阻拟合线，并获得接触电阻拟合线的拟合线斜率；

步骤三：将得到的接触电阻拟合线向其拟合线斜率方向偏移预设的预警阈值，得到接触电阻预警线；

步骤四：得到接触电阻平均值预警线后，后续获得的接触电阻平均值值中的一个或连续多个，在趋势方向上，超过接触电阻预警线时，则发出预警信号。

2.一种触点失效预警方法，其特征在于：其包括以下步骤：

步骤一：获取开关电器的接触电阻值，每获取n个接触电阻值，则求取n个接触电阻值的接触电阻平均值，n为≥1的整数；

步骤二：获取m2个接触电阻平均之后，m2为≥2的整数，为对所获取的接触电阻平均值进行首次拟合，得到首次拟合的接触电阻拟合线，并记录该接触电阻拟合线的拟合线斜率，然后每多获取p1个接触电阻平均值，p1为≥1的整数，即对当前获取的全部接触电阻平均值进行一次拟合，得到接触电阻拟合线，并记录该接触电阻拟合线的拟合线斜率，当获取p2个拟合线斜率后，p2为≥2的整数，开始对拟合线斜率进行验证，若验证通过，则进入步骤三，若验证未通过，则每多获取p1个接触电阻平均值，p1为≥1的整数，对当前获取的接触电阻平均值进行拟合，得到接触电阻拟合线，并获得当前接触电阻拟合线的拟合线斜率，并对拟合线斜率验证，直至验证通过，然后进入步骤三；

步骤三：将验证通过的接触电阻拟合线，依据其趋势方向偏移预设的预警阈值，得到接触电阻预警线；

步骤四：得到接触电阻预警线后，后续获得的接触电阻平均值中的一个或连续多个，在其趋势方向上，超过接触电阻预警线时，则发出预警信号。

3.根据权利要求2所述的触点失效预警方法，其特征在于：步骤二中，对拟合线阻斜率进行验证的方法为，至少连续2个拟合线斜率均小于<预设的斜率阈值时，则验证通过，否则验证不通过。

4.根据权利要求2所述的触点失效预警方法，其特征在于：步骤二中，对拟合线斜率进行验证的方法为，计算最近获取的p3个接触电阻斜率的方差S，p3为≥2的整数，当方差S≥预设的方差阈值S0时，验证不通过，当方差S＜方差阈值S0时验证通过。

5.根据权利要求1或3所述的触点失效预警方法，其特征在于：

所述预警阈值为预设的固定常数或预设的比例值。

6.根据权利要求5所述的触点失效预警方法，其特征在于：

步骤三中，依据接触电阻拟合线的趋势方向，将接触电阻拟合线偏移预设的固定常数，则得到接触电阻预警线；

或者，步骤三中，依据接触电阻拟合线的趋势方向，将接触电阻拟合线偏移预设的比例值x％，则得到接触电阻预警线。

7.根据权利要求1或2所述的触点失效预警方法，其特征在于：

步骤一中，在获取开关电器首次闭合时的接触电阻值后，每间隔k次闭合，获取一次接触电阻值，k为≥1的整数。

8.根据权利要求1或2所述的触点失效预警方法，其特征在于：

所述接触电阻值，由开关电器闭合后，开关电器的动触头和静触头接触，流过动触头和静触头的电流、动触头和静触头两端的电压，计算得到。

9.根据权利要求6所述的触点失效预警方法，其特征在于：所述固定常数为0.001-0.003，比例值x％为5％-15％。

10.一种开关电器，其特征在于，其应用权利要求1-9任一所述的触点失效预警方法。