CN109490765A - 开关电器触点剩余寿命计算方法及检测装置、接触器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及低压电器领域，具体涉及一种开关电器触点剩余寿命计算方法，其采集开关电器的接触电阻，并对得到的接触电阻数据进行线性回归，依据线性回归线得到初始内阻rc和当前内阻rn，依据初始内阻rc、当前内阻rn和开关电器整个生命周期的内阻变化量Δr，计算得出开关电器触点剩余寿命，本发明的方法简单，属于直接测量法，结果准确，通用性好，易普及；还涉及一种开关电器触电剩余寿命的检测装置，其结构简单，检测结果可靠性高；还涉及一种接触器，其结构简单，检测结果可靠性高。
Description
技术领域
本发明涉及低压电器领域，具体涉及一种开关电器触点剩余寿命计算方法，可用于预测开关电器的电气寿命，开关电器可以是接触器或断路器，还涉及一种应用上述计算方法的检测装置，还涉及一种应用上述计算方法的接触器。
背景技术
当前工业应用领域的电气化水平越来越高，对供配电系统及其元器件的可靠性要求越来越高。在现有的开关电器中，接触器作为控制器件需要频繁带电执行动作，其电气寿命要求较高，一般达到上百万次。接触器作为供配控制系统中的重要元件，其在运行过程中出现故障等安全事故，将严重危及用电安全。若能提前预知接触器的电气寿命并指示，将大大降低或避免故障，减少经济损失。在实际使用过程中，接触器的运行工况和试验工况存在差异，其标称电寿命并非其实际使用过程中的电寿命次数，存在较大差异。
当前接触器产品的电寿命指示一般都是对触头组的磨损量的计算来反映剩余寿命，其分为直接测量和间接测量两种：
1.直接测量就是通过结构设计实现对触头组剩余量的指示，该方法一方面需要在结构设计上进行较大的改动，另一方面该方法不能反映触头组的接触状况，如粒子粘连造成磨损量的误判。
2.间接测量一般都是通过测定接触器动静电磁铁分离与最先分离触头组间的时间间隔来间接反映触头组的剩余超程，即触头组的剩余量。该间接测量方法对于直流电压控制的电磁铁能较好的反映超程剩余量，但对于交流电压控制的电磁铁还存在控制电压相角造成时间间隔的偏差问题。另一间接测量方法是能量累积法，能量累积到一定阀值即寿命终止，该方法计算量大对硬件要求较高，且和具体产品结构相关性很大。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种开关电器触点剩余寿命计算方法，其计算结果可靠性高，简单易行；还提供一种应用该计算方法的开关电器触点剩余寿命检测装置和接触器，其结构简单，检测结果可靠性高。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种开关电器触点剩余寿命计算方法，其包括以下步骤：
步骤一：获取开关电器的接触电阻值；
步骤二：获取多个接触电阻值后，对当前获得的接触电阻值数据进行线性回归处理，得到接触电阻线性回归曲线；
步骤三：依据接触电阻回归曲线，计算开关电器的初始内阻rc和当前内阻rn；
步骤四：已知开关电器在整个生命周期内的内阻变化量为Δr，则触点剩余寿命L＝(rn-rc)*100％/Δr。
优选的，步骤一中，每次开关电器闭合后，获取开关电器的电压U和电流I，依据电压U和电流I，计算接触电阻值。
优选的，每次开关电器闭合后，在时间t内，持续采集开关电器的电压U和电流I，t＞0。
优选的，获取开关电器的电压U和电流I时，分别对所述采集的电压U和电流I进行滤波处理。
优选的，所述开关电器连接在直流电回路时，电压U和电流I分别为t时间内各自的均值。
优选的，所述开关电器连接在交流电回路时，电压U和电流I分别是t时间内各自的有效值。
一种开关电器触点寿命检测装置，其采用所述的开关电器触点剩余寿命计算方法。
优选的，包括电压采集器101、电流采集器102和处理器103；
所述电压采集器101分别与开关电器的进线端和出线端电连，电流采集器102与开关电器相连，电压采集器101和电流采集器102分别与处理器103相连；
所述开关电器闭合后，开关电器内的电流信号通过电流采集器102触发处理器103，处理器103控制电压采集器101、电流采集器102同步采集开关电器的电压U和电流I。
优选的，还包括设置在电流采集器102和处理器103之间的电流滤波电路，以及设置在电压采集器101和处理器103之间的电压滤波电路；所述电流采集器102为电流传感器，电压采集器101为电压传感器；所述处理器103包括用于内阻分析处理的计算模块和用于显示开关电器触点剩余寿命的显示模块。
一种接触器，其采用所述的开关电器触点剩余寿命计算方法。
本发明的开关电器触点剩余寿命计算方法，依据开关电器的接触电阻的测定和处理，综合反映了开关电器的触头组的接触状况和剩余寿命，结果准确性高，方法简单，便于实施和普及，通用性好。本发明的开关电器触点剩余寿命检测装置，其应用本发明的计算方法，检测结构准确性高，本发明的检测装置，结构简单，无需改变开关电器的现有结构，装配简单，易于普及，通用性好。本发明的接触器，其无需对接触器的原有结构进行大的改动，即可实现开关电器剩余寿命的计算，检测结果准确。
附图说明
图1是本发明开关电器触点剩余寿命检测装置的结构示意图，其应用于接触器的触点剩余寿命的检测；
图2是本发明开关电器的接触电阻值数据的接触电阻回归曲线。
具体实施方式
以下结合附图1-2给出的实施例，进一步说明本发明的开关电器触点剩余寿命计算方法的具体实施方式。本发明的开关电器触点剩余寿命计算方法不限于以下实施例的描述。
本发明的开关电器触点剩余寿命计算方法，其包括以下步骤：
步骤一：获取开关电器的接触电阻值；
步骤二：获取多个接触电阻值后，对当前获得的接触电阻值数据进行线性回归处理，得到接触电阻线性回归曲线；
步骤三：依据接触电阻回归曲线，计算开关电器的初始内阻rc和当前内阻rn；
步骤四：已知开关电器在整个生命周期内的内阻变化量为Δr，则触点剩余寿命L＝(rn-rc)*100％/Δr。
本发明的开关电器触点剩余寿命计算方法，依据开关电器的接触电阻的测定和处理，综合反映了开关电器的触头组的接触状况和剩余寿命，结果准确性高，方法简单，便于实施和普及，通用性高。
本发明的开关电器触点寿命计算方法，用于计算开关电器的触点的剩余寿命，所述开关电器可以是接触器或断路器，以下将以接触器为例进行说明。
本发明的开关电器触点寿命计算方法，其包括以下步骤：
步骤一：获取接触器的接触电阻值。
优选的，每次接触器闭合后，获取接触器的进线端和出线端之间的电压U和电流I，依据电压U和电流I，计算接触器的接触电阻值。需要指出的是，所述接触器的主回路的阻抗可近似认为纯阻性，因此接触器的接触电阻值即为电压U与电流I的比值。
优选的，每次接触器闭合后，在时间t内，持续采集开关电器的电压U和电流I，t＞0。进一步优选的，所述t为30ms。
优选的，所述接触器连接在直流电回路时，电压U和电流I分别为t时间内的各自均值。
优选的，所述接触器连接在交流电回路时，电压U和电流I分别为t时间各自的有效值。
优选的，在获取接触器的电压U和电流I时，分别对二者进行滤波处理，以滤出高频信号。
优选的，还可以将连续几次的接触电阻值平均作为一个用于后续计算的接触电阻值。
步骤二：获取m个接触电阻之后，对当前获得的接触电阻值数据进行线性回归处理，得到接触电阻线性回归曲线，m为≥2的整数。进一步优选的，m≥500。更进一步优选的，m≥1000。如图2所示的坐标系中，曲线a即为接触电阻线性回归曲线。
需要指出的是，m的取值不宜过小，否则对当前获得的接触电阻值数据进行线性回归处理后，得到的接触电阻线性回归曲线未进入稳定状态，会增加偶然性因素对于计算结果的影响，因此，m最好大于1000。
步骤三：依据接触电阻回归曲线，计算接触器的初始内阻rc和当前内阻rs。如图2所示的坐标系中，接触电阻线性回归曲线的首末两端即分别对应初始内阻rc和当前内阻rs。图2所示的坐标系中，X轴为试验次数，Y轴是每次试验，接触器的接触内阻值，初始内阻rc是X轴取值为0时，回归曲线的值。
需要指出的是，可在进行首次线性回归处理后，每多获得一个接触电阻值，则对当前获得接触电阻值数据进行一次线性回归处理，然后依据接触电阻线性回归曲线，计算当前内阻rn，并计算触点剩余寿命L。当然，也可以在进行首次线性回归处理后，每多获得n个接触电阻值，n为＞1的整数则对当前获得的接触电阻值数据进行一次线性回归处理，然后依据接触电阻线性回归曲线，计算当前内阻rn，并计算触点剩余寿命L。优选的，本发明采用后一种方法，以减少检测频率，从而提高计算效率，从而降低对于处理器103的性能要求，以降低本发明开关电器触点剩余寿命检测装置的生产成本。
步骤四：已知接触器在整个生命周期内的内阻变化量为Δr，则触点剩余寿命L＝(rn-rc)*100％/Δr。
需要指出的是，所述触电剩余寿命L，指的是触点寿命的剩余百分比。
需要指出的是，所述接触器在整个生命周内的内阻变化量Δr，因接触器的不同而不同。
通过上述方法，即可实现对接触器的触点剩余寿命的持续监测，有利于及时更换回路中寿命终结或临近寿命终结的接触器，保证用电的持续性和安全性。
本发明还公开一种开关电器触点剩余寿命检测装置，其应用本发明的开关电器触点寿命计算方法。
如图1所示，本发明开关电器触点剩余寿命检测装置，用于接触器1的触点剩余寿命的检测，其包括电压采集器101、电流采集器102和处理器103，电压采集器101的一端通过第一采集线3与接触器的进线端电连，另一端通过第二采集线3’与接触器的出线端电连，电流采集器102通过第三采集线4与接触器的出线端相连，电压采集器101和电流采集器102分别与处理器103相连。
工作时，所述接触器闭合后，接触器内的电流信号通过电流采集器102触发处理器103，处理器103控制电压采集器101、电流采集器102同步采集接触器的电压U和电流I。
优选的，所述电流采集器102和处理器103之间设有电流滤波电路，电压采集器101和处理器103之间设有电压滤波电路。
优选的，所述电流采集器102为电流传感器，电压采集器101为电压传感器。
优选的，所述处理器103包括用于内阻分析处理的计算模块和显示接触器触点剩余寿命的显示模块。
优选的，本发明开关电器触点剩余寿命检测装置，包括与处理器103相连的预警装置，当接触器的接触电阻大于预设值时，处理器103控制预警装置发出光和/或声预警信号。
本发明还提供一种接触器，其采用本发明的开关电器触点剩余寿命计算方法，接触器包括处理器、以及与接触器的进线端和出线端连接的电压采集器和电流采集器，处理器基于电压采集器和电流采集器采集的电压U和电流I，采用本发明的开关电器触点剩余寿命计算方法对接触器的的触头寿命进行评估，结果准确性高，方法简单；而且处理器就采用电子式的智能接触器本身自带的处理器即可，无需增加额外的费用。当然，断路器或继电器等也可以采用本发明的开关电器触点剩余寿命计算方法。
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)
1.一种开关电器触点剩余寿命计算方法，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；
步骤二：获取多个接触电阻值后，对当前获得的接触电阻值数据进行线性回归处理，得到接触电阻线性回归曲线；
步骤三：依据接触电阻回归曲线，计算开关电器的初始内阻r。和当前内阻rn；
步骤四：已知开关电器在整个生命周期内的内阻变化量为Δr，则触点剩余寿命L＝(rn-rc)*100％/Δr。
2.根据权利要求1所述的开关电器触点剩余寿命计算方法，其特征在于：步骤一中，每次开关电器闭合后，获取开关电器的电压U和电流I，依据电压U和电流I，计算接触电阻值。
3.根据权利要求2所述的开关电器触点剩余寿命计算方法，其特征在于：每次开关电器闭合后，在时间t内，持续采集开关电器的电压U和电流I，t＞0。
4.根据权利要求2所述的开关电器触点剩余寿命计算方法，其特征在于：获取开关电器的电压U和电流I时，分别对所述采集的电压U和电流I进行滤波处理。
5.根据权利要求3所述的开关电器触点剩余寿命计算方法，其特征在于：所述开关电器连接在直流电回路时，电压U和电流I分别为t时间内各自的均值。
6.根据权利要求3所述的开关电器触点剩余寿命计算方法，其特征在于：所述开关电器连接在交流电回路时，电压U和电流I分别是t时间内各自的有效值。
7.一种开关电器触点寿命检测装置，其特征在于，其采用权利要求1-6任一所述的开关电器触点剩余寿命计算方法。
8.根据权利要求7所述的开关电器触点寿命检测装置，其特征在于：包括电压采集器(101)、电流采集器(102)和处理器(103)；
所述电压采集器(101)分别与开关电器的进线端和出线端电连，电流采集器(102)与开关电器相连，电压采集器(101)和电流采集器(102)分别与处理器(103)相连；
所述开关电器闭合后，开关电器内的电流信号通过电流采集器(102)触发处理器(103)，处理器(103)控制电压采集器(101)、电流采集器(102)同步采集开关电器的电压U和电流I。
9.根据权利要求8所述的开关电器触点寿命检测装置，其特征在于：还包括设置在电流采集器(102)和处理器(103)之间的电流滤波电路，以及设置在电压采集器(101)和处理器(103)之间的电压滤波电路；所述电流采集器(102)为电流传感器，电压采集器(101)为电压传感器；所述处理器(103)包括用于显示开关电器触点剩余寿命的显示模块。
10.一种接触器，其特征在于，其采用权利要求1-6任一所述的开关电器触点剩余寿命计算方法。
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