CN111104643B - 开关寿命评估方法及系统 - Google Patents
开关寿命评估方法及系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111104643B CN111104643B CN201811270340.0A CN201811270340A CN111104643B CN 111104643 B CN111104643 B CN 111104643B CN 201811270340 A CN201811270340 A CN 201811270340A CN 111104643 B CN111104643 B CN 111104643B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- switch
- stress factor
- factor
- failure rate
- stress
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 230000035882 stress Effects 0.000 claims description 147
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 claims description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 24
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 22
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 20
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 claims description 16
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 11
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 10
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 claims description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 16
- 230000006353 environmental stress Effects 0.000 abstract description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 6
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 3
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- KJBWWVTTZNVMKW-LPYMAVHISA-N 1-(dipyridin-2-ylmethylideneamino)-3-[(E)-(2-hydroxyphenyl)methylideneamino]thiourea Chemical compound Oc1ccccc1\C=N\N\C([S-])=[NH+]/N=C(c1ccccn1)c1ccccn1 KJBWWVTTZNVMKW-LPYMAVHISA-N 0.000 description 1
- ZCJJIQHVZCFSGZ-UHFFFAOYSA-N 2,8-bis(diphenylphosphoryl)dibenzothiophene Chemical compound C=1C=CC=CC=1P(C=1C=C2C3=CC(=CC=C3SC2=CC=1)P(=O)(C=1C=CC=CC=1)C=1C=CC=CC=1)(=O)C1=CC=CC=C1 ZCJJIQHVZCFSGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
- G06F17/10—Complex mathematical operations
- G06F17/18—Complex mathematical operations for evaluating statistical data, e.g. average values, frequency distributions, probability functions, regression analysis
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/327—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Evolutionary Biology (AREA)
- Operations Research (AREA)
- Probability & Statistics with Applications (AREA)
- Bioinformatics & Computational Biology (AREA)
- Algebra (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Databases & Information Systems (AREA)
- Software Systems (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)
Abstract
本发明实施例提供了一种开关寿命评估方法及系统，所述方法首先获取开关的固有属性参数以及外界环境对开关的影响因子，然后基于固有属性参数以及影响因子，评估出开关的寿命。通过本发明实施例中提供的开关寿命评估方法评估出开关的寿命，反映了热、电、温度循环、机械、湿度、化学环境应力对开关可靠性的影响，有效提高了开关寿命评估的准确性。
Description
技术领域
本发明实施例涉及开关失效统计技术领域，更具体地，涉及开关寿命评估方法及系统。
背景技术
开关作为常用的机电元器件，在使用过程中通常会受到机械、热、电、湿度等多种环境应力的影响，为了保证产品的可靠性，在器件选型和产品设计过程中需要对其可靠性进行评估。
目前对开关寿命的评估主要是基于失效统计的方法进行，即对失效的开关进行统计，确定失效的开关的使用时间，即确定开关的寿命。进而以此作为参考来评估类型相同的开关的寿命。
虽然基于失效统计的方法可以确定出开关的寿命，并以此作为参考确定类型相同的开关的寿命，但是并不能准确的反映出开关在各种环境应力的影响下开关的失效变化，导致开关寿命评估精度较差。
发明内容
为克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本发明实施例提供了一种。
第一方面，本发明实施例提供了一种开关寿命评估方法，包括：
获取开关的固有属性参数以及外界环境对所述开关的影响因子；
基于所述固有属性参数以及所述影响因子，评估所述开关的寿命；
其中，所述影响因子包括：热应力因子、电应力因子、温度循环应力因子、机械应力因子以及湿度应力因子。
第二方面，本发明实施例提供了一种开关寿命评估系统，包括：
参数及因子获取模块，用于获取开关的固有属性参数以及外界环境对所述开关的影响因子；
寿命评估模块，用于基于所述固有属性参数以及所述影响因子，评估所述开关的寿命；
其中，所述影响因子包括：热应力因子、电应力因子、温度循环应力因子、机械应力因子以及湿度应力因子。
第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括：
至少一个处理器、至少一个存储器、通信接口和总线；其中，
所述处理器、存储器、通信接口通过所述总线完成相互间的通信；
所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令，以执行第一方面提供的开关寿命评估方法。
第四方面，本发明实施例提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行第一方面提供的开关寿命评估方法。
本发明实施例提供的一种开关寿命评估方法及系统，首先获取开关的固有属性参数以及外界环境对开关的影响因子，然后基于固有属性参数以及影响因子，评估出开关的寿命。通过本发明实施例中提供的开关寿命评估方法评估出开关的寿命，反映了热、电、温度循环、机械、湿度、化学环境应力对开关可靠性的影响，有效提高了开关寿命评估的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种开关寿命评估方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种开关寿命评估系统的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
如图1所示，本发明实施例提供了一种开关寿命评估方法，包括：
S1，获取开关的固有属性参数以及外界环境对所述开关的影响因子；
S2，基于所述固有属性参数以及所述影响因子，评估所述开关的寿命；
其中，所述影响因子包括：热应力因子、电应力因子、温度循环应力因子、机械应力因子以及湿度应力因子。
具体地，本发明实施例中首先获取开关的固有属性参数以及外界环境对开关的影响因子，其中影响因子可以包括：热应力因子、电应力因子、温度循环应力因子、机械应力因子以及湿度应力因子。热应力因子反映了温度变化对开关失效率的影响，进而反映温度变化对开关寿命的影响；电应力因子反映了电应力变化对开关失效率的影响，进而反映电应力变化对开关寿命的影响；温度循环应力因子反映了温度循环对开关失效率的影响，进而反映温度循环对开关寿命的影响；机械应力因子反映了机械应力变化(主要为振动变化)对开关失效率的影响，进而反映机械应力变化对开关寿命的影响；湿度应力因子反映了湿度变化对开关失效率的影响，进而反映湿度变化对开关寿命的影响。
开关的固有属性参数可以包括：开关的基础失效率、开关的自身保护能力、开关的动作次数、开关的触点材料类型、开关的刀柱个数、开关的断路能力和开关的负载类型等。其中，开关的基础失效率可以通过开关的使用以及试验数据获得，开关的基础失效率的单位为时间的倒数，即每小时(/h)。
获取得到固有属性参数以及影响因子之后，将固有属性参数以及影响因子结合考虑对开关的失效率的影响，建立开关的固有属性参数、影响因子与开关的失效率之间的物理关系，即可评估出开关的失效率，进而评估出开关的寿命。
本发明实施例中提供的开关寿命评估方法，首先获取开关的固有属性参数以及外界环境对开关的影响因子，然后基于固有属性参数以及影响因子，评估出开关的寿命。通过本发明实施例中提供的开关寿命评估方法评估出开关的寿命，反映了热、电、温度循环、机械、湿度、化学环境应力对开关可靠性的影响，有效提高了开关寿命评估的准确性。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的开关寿命评估方法中，采用λ0_switch表示开关的基础失效率，λ0_switch的具体取值一般为0.85。
一般情况下，外界环境对开关产生的应力均会对开关的基础失效率产生影响，即热应力、电应力、温度循环应力、机械应力以及湿度应力均会对基础失效率产生影响。本发明实施例中采用CTH表示热应力对基础失效率的影响系数，采用CTCy表示温度循环应力对基础失效率的影响系数，采用CME表示机械应力对基础失效率的影响系数，采用CRH表示湿度应力对基础失效率的影响系数，采用CEL表示电应力对基础失效率的影响系数。其中，CTH、CTCy、CME、CRH以及CEL的具体取值如表1所示。
表1应力对基础失效率的影响系数
| 开关类型 | C<sub>TH</sub> | C<sub>TCy</sub> | C<sub>ME</sub> | C<sub>RH</sub> | C<sub>EL</sub> | λ<sub>0_switch</sub> |
| 拨动式开关 | 1.11 | 0.56 | 1.11 | 0.56 | 0.56 | 0.85 |
| 滑动式开关 | 1.11 | 0.56 | 1.11 | 0.56 | 0.56 | 0.85 |
| 钮子式开关 | 1.11 | 0.56 | 1.11 | 0.56 | 0.56 | 0.85 |
| 双列直插式(DIP)开关 | 1.11 | 0.56 | 1.11 | 0.56 | 0.56 | 0.85 |
| 旋转式开关 | 1.78 | 1.19 | 1.78 | 1.19 | 1.19 | 0.85 |
| 指轮式开关 | 1.78 | 1.19 | 1.78 | 1.19 | 1.19 | 0.85 |
| 瞬时按键(单稳态)开关 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0.85 |
| 长效按键(双稳态)开关 | 1.11 | 0.56 | 1.11 | 0.56 | 0.56 | 0.85 |
开关的自身保护能力主要包括产品保护水平和继电器保护水平，产品保护水平通过开关是否密封体现，密封则表示产品保护水平高，不会受到污染，非密封则表示产品保护水平低，会受到污染。例如，采用产品保护影响参数ΠProt表示开关是否密封对开关寿命的影响，密封时取值为0，表示开关不受污染，对开关寿命无影响，非密封时取值为1，表示开关受到污染，对开关寿命产生影响。
继电器保护水平主要包括化学应力下的继电器保护水平和温度循环应力下的继电器保护水平，也通过开关是否密封体现。密封则表示继电器保护水平高，基本不会受到相关应力的影响，条封则表示继电器保护水平次之，会受到相关应力的轻微影响，无密封措施则表示继电器保护水平低，会受到相关应力的严重影响。例如，采用化学应力保护影响参数ΠProt_CHI表示化学应力下开关是否密封对开关寿命的影响，密封时取值为0.01，表示化学应力下开关密封，开关寿命基本不受化学应力的影响，条封时取值为0.6，表示化学应力下开关条封，开关寿命会受到化学应力的轻微影响，无密封措施时取值为1，表示化学应力下开关无密封措施，开关寿命受到化学应力的严重影响。采用温度循环应力保护影响参数ΠProt_TCy表示温度循环应力下开关是否密封对开关寿命的影响，密封时取值为1，表示温度循环应力下开关密封，开关寿命基本不受温度循环应力的影响，条封时以及无密封措施时取值均为3，表示温度循环应力下开关条封或者无密封措施，开关寿命均会受到温度循环应力的严重影响。具体如表2所示。
表2开关是否密封对开关寿命的影响
| 继电器保护水平 | Π<sub>prot_CHI</sub> | Π<sub>prot_TCy</sub> |
| 密封 | 0.01 | 1 |
| 条封 | 0.6 | 3 |
| 无密封措施 | 1 | 3 |
开关的动作次数是指开关在预设时间段内的开关次数，例如每小时内的开关次数。本发明实施例中采用动作次数影响参数Πmanoeuvres表示开关在每小时内的开关次数对开关寿命的影响，开关在每小时内的开关次数小于或等于1，则Πmanoeuvres的取值为1，否则Πmanoeuvres的取值为开关在每小时内的开关次数的平方根，即如表3所示。
表3开关在每小时的开关次数对开关寿命的影响
开关的触点材料类型是指开关的触点所镀的材料类型，具体触点可以镀金，也可以镀银。本发明实施例中采用触点机械应力影响参数ΠME_contact表示机械应力下触电材料类型对开关寿命的影响，采用触点湿度应力影响参数ΠRH_contact表示湿度应力下触电材料类型对开关寿命的影响，ΠME_contact和ΠRH_contact的具体取值如表4所示。
表4触电材料类型对开关寿命的影响
| 触点材料类型 | Π<sub>ME_contact</sub> | Π<sub>RH_contact</sub> |
| 金 | 1.5 | 1 |
| 银 | 1 | 2 |
开关的刀柱个数可以包括单刀柱的个数和双刀柱的个数，其中单刀柱只用常开触点(NO)，双刀柱使用常开触点(NO)和常闭触点(NC)。本发明实施例中采用刀柱个数影响参数Πpole表示刀柱个数对开关寿命的影响。刀柱个数影响参数Πpole通过如下公式计算：
Πpole＝1.25×NDT+0.5×NST+0.5
其中，NDT表示单刀柱的个数，NST表示双刀柱的个数。
不同开关对应的刀柱个数影响参数Πpole的具体取值如表5所示。
表5刀柱个数影响参数的取值
| 开关类型 | Π<sub>pole</sub> |
| SPST | 1 |
| DPST | 1.5 |
| 3PST | 2 |
| 4PST | 2.5 |
| SPDT | 1.75 |
| DPDT | 3 |
| 3PDT | 4.25 |
| 4PDT | 5.5 |
| 6PDT | 8 |
开关的断路能力是指开关自动断路的能力，不同的应力环境下开关的断路能力对开关寿命的影响也不相同，本发明实施例中采用电应力断路能力影响参数ΠEL_breaking表示电应力下开关的断路能力对开关寿命的影响，采用机械应力断路能力影响参数ΠME_breaking表示机械应力下开关的断路能力对开关寿命的影响。ΠEL_breaking和ΠME_breaking的具体取值如表6所示。
表6开关的断路能力对开关寿命的影响
| 断路能力 | Π<sub>EL_breaking</sub> | Π<sub>ME_breaking</sub> |
| 断路能力<2A | 1.5 | 3 |
| 断路能力>2A | 1.2 | 1 |
开关的负载类型是指开关所控制的通路中接有的载荷的类型，开关的负载类型具体可包括阻性载荷(例如电阻)、感性载荷(例如电感)、白炽灯以及容性载荷(例如电容)。开关的负载类型对开关寿命的影响不仅体现在负载类型上，还体现在开关两端的电压以及流过开关的电流，因此本发明实施例中采用负载类型影响参数Πload_type表示负载类型对开关寿命的影响，采用开关电压影响参数SV表示开关两端的电压对开关寿命的影响，采用开关电流影响参数SI表示流过开关的电流对开关寿命的影响。Πload_type、SV以及SI的具体取值如表7所示。从表7中可以看出，开关的负载类型与开关的工作电压及额定电压、开关的工作电流及额定电流密切相关，且相互制约。
表7开关的负载类型对开关寿命的影响
其中，Vcontact表示开关的工作电压，即开关在实际使用时的触点端子电压，单位为V；Icontact表示开关的工作电流，即开关在实际使用时流经触点的电流，单位为A；Vnominal表示开关的额定电压，即开关触点端子的额定电压，单位为V；Inominal表示开关的额定电流，即开关触点端子的额定电流，单位为A。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的开关寿命评估方法，所述固有属性参数包括：所述开关的基础失效率、所述开关的自身保护能力、所述开关的动作次数、所述开关的触点材料类型以及所述开关的刀柱个数；相应地，
所述热应力因子由热应力对所述基础失效率的影响系数、所述开关所处的外界环境对所述开关的污染指数、所述开关的自身保护能力、所述开关的动作次数、所述开关的触点材料类型、所述开关的刀柱个数以及所述开关的工作温度确定；
其中，所述污染指数包括：盐度污染指数、使用污染指数以及环境污染指数。
具体地，本发明实施例中的开关所处的外界环境对所述开关的污染指数可以包括：盐度污染指数、使用污染指数以及环境污染指数。本发明实施例中采用ΠSal、ΠArea以及ΠEnvir分别表示盐度污染指数、使用污染指数以及环境污染指数，用以反映开关所处的外界环境的盐度污染水平、使用污染水平以及环境污染水平，ΠSal、ΠArea以及ΠEnvir的具体取值随着污染水平的高低程度的变化具体如表8所示。
表8开关的负载类型对开关寿命的影响
| 盐度污染水平 | ∏<sub>Sal</sub> | 使用污染水平 | ∏<sub>Area</sub> | 环境污染水平 | ∏<sub>Envir</sub> |
| 低 | 1 | 低 | 1 | 低 | 1 |
| 高 | 2 | 中 | 2 | 中 | 1.5 |
| 高 | 4 | 高 | 2 |
本发明实施例中提供了一种热应力因子的确定方法，即热应力因子通过如下公式确定：
其中，ΠThermal为热应力因子，不同环境中的热应力因子并不相同，在实际计算时需要考虑实际环境，此处仅用于说明热应力因子的计算方法。CTH表示热应力对基础失效率的影响系数，Πchemical＝Πsal×Πarea×Πenvir×ΠProt×ΠProt_CHI。Πmanoeuvres表示动作次数影响参数。当开关的工作温度Tamb≤125℃时，ΠTH_contact＝1，当Tamb>125℃时，ΠTH_contact＝ΠME_contact×Πpole。当开关处于工作阶段，则若Tamb≤0℃，T’＝40–85/55×Tamb；若0<Tamb≤40℃，T’＝40；若Tamb>40℃，T’＝Tamb；当开关处于非工作阶段，则ΠThermal＝0。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的开关寿命评估方法，所述固有属性参数包括：所述开关的基础失效率、所述开关的刀柱个数、所述开关的断路能力、所述开关的负载类型、所述开关的工作电压及额定电压、所述开关的工作电流及额定电流以及所述开关的动作次数；相应地，
所述电应力因子由电应力对所述基础失效率的影响系数、所述开关的刀柱个数、所述开关的断路能力、所述开关的负载类型、所述开关的工作电压及额定电压、所述开关的工作电流及额定电流以及所述开关的动作次数确定。
具体地，本发明实施例中提供了一种电应力因子的确定方法，即电应力因子通过如下公式确定：
其中，Πelectrical为电应力因子，不同环境中的电应力因子并不相同，在实际计算时需要考虑实际环境，此处仅用于说明电应力因子的计算方法。CEL为电应力对基础失效率的影响系数，Πpole为刀柱个数影响参数，ΠEL_breaking为电应力断路能力影响参数，Πload_type为负载类型影响参数，Πmanoeuvres表示动作次数影响参数，SV为开关电压影响参数，SI为开关电流影响参数。m1和m2的具体取值与Vcontact和Vnominal的比值有关，m2的具体取值与Icontact和Inominal的比值有关，具体如表9所示。
表9 m1和m2的具体取值
当开关处于非工作阶段，则Πelectrical＝0。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的开关寿命评估方法，所述固有属性参数包括：所述开关的基础失效率、所述开关的刀柱个数以及所述开关的自身保护能力；相应地，
所述温度循环应力因子由温度循环应力对所述基础失效率的影响系数、所述开关的刀柱个数、所述开关的自身保护能力、所述开关在不同的外界环境中的工作时长、所述开关所处的温度循环阶段的温度循环次数、所述开关所处的温度循环阶段的温度循环时长、所述开关所处的温度循环阶段的温度变化幅度以及所述开关所处的温度循环阶段中所述开关的电路板的最高温度确定。
具体地，本发明实施例中提供了一种温度循环应力因子的确定方法，即温度循环应力因子通过如下公式确定：
其中，ΠTCy为温度循环应力因子，不同环境中的温度循环应力因子并不相同，在实际计算时需要考虑实际环境，此处仅用于说明温度循环应力因子的计算方法。CTCy为温度循环应力对基础失效率的影响系数，ΠProt_TCy为温度循环应力保护影响参数，Nannual_cy为开关所处的温度循环阶段的温度循环次数，tannual为开关在某一外界环境中的工作时长，θcy为开关所处的温度循环阶段的温度循环时长，单位为h，△Tcycling为开关所处的温度循环阶段的温度变化幅度，Tmax_cycling为开关所处的温度循环阶段中开关的电路板的最高温度。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的开关寿命评估方法，所述固有属性参数包括：所述开关的基础失效率、所述开关的自身保护能力、所述开关的刀柱个数、所述开关的触点材料类型、所述开关的动作次数以及所述开关的断路能力；相应地，
所述机械应力因子由机械振动对所述基础失效率的影响系数、所述开关所处的外界环境对所述开关的污染指数、所述开关的自身保护能力、所述开关的刀柱个数、所述开关的触点材料类型、所述开关的动作次数、所述开关的断路能力以及所述开关所处的机械振动阶段的振幅确定。
具体地，本发明实施例中提供了一种机械应力因子的确定方法，即机械应力因子通过如下公式确定：
其中，Πmechanical为机械应力因子，不同环境中的机械应力因子并不相同，在实际计算时需要考虑实际环境，此处仅用于说明机械应力因子的计算方法。CME为机械应力对基础失效率的影响系数，Πchemical＝Πsal×Πarea×Πenvir×ΠProt×ΠProt_CHI，Πpole为刀柱个数影响参数，ΠME_contact为触点机械应力影响参数，Πmanoeuvres表示动作次数影响参数。ΠME_breaking为机械应力断路能力影响参数，GRMS为开关所处的机械振动阶段的振幅。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的开关寿命评估方法，所述固有属性参数包括：所述开关的基础失效率、所述开关的刀柱个数、所述开关的自身保护能力以及所述开关的触点材料类型；相应地，
所述湿度应力因子由湿度对所述基础失效率的影响系数、所述开关的刀柱个数、所述开关所处的外界环境对所述开关的污染指数、所述开关的自身保护能力、所述开关的触点材料类型、所述开关所处的外界环境的湿度以及所述开关的工作温度确定。
具体地，本发明实施例中提供了一种湿度应力因子的确定方法，即湿度应力因子通过如下公式确定：
其中，ΠRH为湿度应力因子，不同环境中的湿度应力因子并不相同，在实际计算时需要考虑实际环境，此处仅用于说明湿度应力因子的计算方法。CRH表示湿度应力对基础失效率的影响系数，Πpole表示刀柱个数影响参数，Πchemical＝Πsal×Πarea×Πenvir×ΠProt×ΠProt_CHI，ΠRH_contact表示触点湿度应力影响参数，RHamb表示开关所处的外界环境的湿度，Tamb表示开关的工作温度。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的开关寿命评估方法，所述基于所述固有属性参数以及所述影响因子，评估所述开关的寿命，具体包括：
基于所述基础失效率以及所述影响因子，通过如下公式评估所述开关的物理失效率，并基于所述物理失效率，确定所述开关的寿命：
其中，λPhysical为所述开关的物理失效率，λ0_Switch为所述基础失效率，n为所述开关所处的不同环境的数量，tannual为所述开关在第i种环境中的工作时长，ΠThermal为第i种环境对应的所述热应力因子，Πelectrical为第i种环境对应的所述电应力因子，ΠTCy为第i种环境对应的所述温度循环应力因子，ΠMechanical为第i种环境对应的所述机械应力因子，ΠRH为第i种环境对应的所述湿度应力因子。
具体地，本发明实施例中提供的开关寿命评估方法，通过λPhysical的计算公式确定出开关的物理失效率，进而确定开关的寿命。其中，i表示第i种环境，也即开关所处的第i个阶段，例如处于室内阶段、处于室外阶段等。本发明实施例中阶段主要以年为研究对象，主要研究每一年内开关的工作阶段。
如图2所示，在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供了一种开关寿命评估系统，包括：参数及因子获取模块21和寿命评估模块22。其中，
参数及因子获取模块21用于获取开关的固有属性参数以及外界环境对所述开关的影响因子；
寿命评估模块22用于基于所述固有属性参数以及所述影响因子，评估所述开关的寿命；
其中，所述影响因子包括：热应力因子、电应力因子、温度循环应力因子、机械应力因子以及湿度应力因子。
具体地，本发明实施例中通过参数及因子获取模块21获取得到固有属性参数以及影响因子之后，通过寿命评估模块22将固有属性参数以及影响因子结合考虑对开关的失效率的影响，建立开关的固有属性参数、影响因子与开关的失效率之间的物理关系，即可评估出开关的失效率，进而评估出开关的寿命。
本发明实施例中提供的开关寿命评估系统中各模块的作用与上述方法类实施例中的操作流程是一一对应的，且各技术名词的含义与上述方法类实施例中也是完全一致的，本发明实施例中在此不作具体限定。
本发明实施例中提供的开关寿命评估系统，首先通过参数及因子获取模块获取开关的固有属性参数以及外界环境对开关的影响因子，然后通过寿命评估模块22基于固有属性参数以及影响因子，评估出开关的寿命。通过本发明实施例中提供的开关寿命评估系统评估出开关的寿命，反映了热、电、温度循环、机械、湿度、化学环境应力对开关可靠性的影响，有效提高了开关寿命评估的准确性。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供了一种开关寿命评估系统，参数及因子获取模块具体包括：热应力因子确定子模块；
所述热应力因子确定子模块用于：根据热应力对所述基础失效率的影响系数、所述开关所处的外界环境对所述开关的污染指数、所述开关的自身保护能力、所述开关的动作次数、所述开关的触点材料类型、所述开关的刀柱个数以及所述开关的工作温度确定热应力因子；其中，所述污染指数包括：盐度污染指数、使用污染指数以及环境污染指数。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供了一种开关寿命评估系统，参数及因子获取模块还具体包括：电应力因子确定子模块；
所述电应力因子确定子模块用于：根据电应力对所述基础失效率的影响系数、所述开关的刀柱个数、所述开关的断路能力、所述开关的负载类型、所述开关的工作电压及额定电压、所述开关的工作电流及额定电流以及所述开关的动作次数确定电应力因子。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供了一种开关寿命评估系统，参数及因子获取模块还具体包括：温度循环应力因子确定子模块；
所述温度循环应力因子确定子模块用于：根据温度循环应力对所述基础失效率的影响系数、所述开关的刀柱个数、所述开关的自身保护能力、所述开关在不同的外界环境中的工作时长、所述开关所处的温度循环阶段的温度循环次数、所述开关所处的温度循环阶段的温度循环时长、所述开关所处的温度循环阶段的温度变化幅度以及所述开关所处的温度循环阶段中所述开关的电路板的最高温度确定温度循环应力因子。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供了一种开关寿命评估系统，参数及因子获取模块还具体包括：机械应力因子确定子模块；
所述机械应力因子确定子模块用于：根据机械振动对所述基础失效率的影响系数、所述开关所处的外界环境对所述开关的污染指数、所述开关的自身保护能力、所述开关的刀柱个数、所述开关的触点材料类型、所述开关的动作次数、所述开关的断路能力以及所述开关所处的机械振动阶段的振幅确定机械应力因子。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供了一种开关寿命评估系统，参数及因子获取模块还具体包括：湿度应力因子确定子模块；
所述湿度应力因子确定子模块用于：根据湿度对所述基础失效率的影响系数、所述开关的刀柱个数、所述开关所处的外界环境对所述开关的污染指数、所述开关的自身保护能力、所述开关的触点材料类型、所述开关所处的外界环境的湿度以及所述开关的工作温度确定湿度应力因子。
在上述实施例的基础上，如图3所示，本发明实施例中提供了一种电子设备，电子设备包括：处理器(processor)301、存储器(memory)302、通信接口(CommunicationsInterface)303和总线304；其中，
所述处理器301、存储器302、通信接口303通过总线304完成相互间的通信。所述存储器302存储有可被所述处理器301执行的程序指令，处理器301用于调用存储器302中的程序指令，以执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：S1，获取开关的固有属性参数以及外界环境对所述开关的影响因子；S2，基于所述固有属性参数以及所述影响因子，评估所述开关的寿命；其中，所述影响因子包括：热应力因子、电应力因子、温度循环应力因子、机械应力因子以及湿度应力因子。
存储器302中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：S1，获取开关的固有属性参数以及外界环境对所述开关的影响因子；S2，基于所述固有属性参数以及所述影响因子，评估所述开关的寿命；其中，所述影响因子包括：热应力因子、电应力因子、温度循环应力因子、机械应力因子以及湿度应力因子。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种开关寿命评估方法，其特征在于，包括：
获取开关的固有属性参数以及外界环境对所述开关的影响因子；
基于所述固有属性参数以及所述影响因子，评估所述开关的寿命；
其中，所述影响因子包括：热应力因子、电应力因子、温度循环应力因子、机械应力因子以及湿度应力因子；
所述固有属性参数包括：所述开关的基础失效率；
所述基于所述固有属性参数以及所述影响因子，评估所述开关的寿命，具体包括：
基于所述基础失效率以及所述影响因子，通过如下公式评估所述开关的物理失效率，并基于所述物理失效率，确定所述开关的寿命：
其中，λPhysical为所述开关的物理失效率，λ0_Switch为所述基础失效率，n为所述开关所处的不同环境的数量，tannual为所述开关在第i种环境中的工作时长，ΠThermal为第i种环境对应的所述热应力因子，Πelectrical为第i种环境对应的所述电应力因子，ΠTCy为第i种环境对应的所述温度循环应力因子，ΠMechanical为第i种环境对应的所述机械应力因子，ΠRH为第i种环境对应的所述湿度应力因子。
2.根据权利要求1所述的开关寿命评估方法，其特征在于，所述固有属性参数还包括：所述开关的自身保护能力、所述开关的动作次数、所述开关的触点材料类型以及所述开关的刀柱个数；相应地，
所述热应力因子由热应力对所述基础失效率的影响系数、所述开关所处的外界环境对所述开关的污染指数、所述开关的自身保护能力、所述开关的动作次数、所述开关的触点材料类型、所述开关的刀柱个数以及所述开关的工作温度确定；
其中，所述污染指数包括：盐度污染指数、使用污染指数以及环境污染指数。
3.根据权利要求1所述的开关寿命评估方法，其特征在于，所述固有属性参数还包括：所述开关的刀柱个数、所述开关的断路能力、所述开关的负载类型、所述开关的工作电压及额定电压、所述开关的工作电流及额定电流以及所述开关的动作次数；相应地，
所述电应力因子由电应力对所述基础失效率的影响系数、所述开关的刀柱个数、所述开关的断路能力、所述开关的负载类型、所述开关的工作电压及额定电压、所述开关的工作电流及额定电流以及所述开关的动作次数确定。
4.根据权利要求1所述的开关寿命评估方法，其特征在于，所述固有属性参数还包括：所述开关的刀柱个数以及所述开关的自身保护能力；相应地，
所述温度循环应力因子由温度循环应力对所述基础失效率的影响系数、所述开关的刀柱个数、所述开关的自身保护能力、所述开关在不同的外界环境中的工作时长、所述开关所处的温度循环阶段的温度循环次数、所述开关所处的温度循环阶段的温度循环时长、所述开关所处的温度循环阶段的温度变化幅度以及所述开关所处的温度循环阶段中所述开关的电路板的最高温度确定。
5.根据权利要求1所述的开关寿命评估方法，其特征在于，所述固有属性参数还包括：所述开关的自身保护能力、所述开关的刀柱个数、所述开关的触点材料类型、所述开关的动作次数以及所述开关的断路能力；相应地，
所述机械应力因子由机械振动对所述基础失效率的影响系数、所述开关所处的外界环境对所述开关的污染指数、所述开关的自身保护能力、所述开关的刀柱个数、所述开关的触点材料类型、所述开关的动作次数、所述开关的断路能力以及所述开关所处的机械振动阶段的振幅确定。
6.根据权利要求1所述的开关寿命评估方法，其特征在于，所述固有属性参数还包括：所述开关的刀柱个数、所述开关的自身保护能力以及所述开关的触点材料类型；相应地，
所述湿度应力因子由湿度对所述基础失效率的影响系数、所述开关的刀柱个数、所述开关所处的外界环境对所述开关的污染指数、所述开关的自身保护能力、所述开关的触点材料类型、所述开关所处的外界环境的湿度以及所述开关的工作温度确定。
7.一种开关寿命评估系统，其特征在于，包括：
参数及因子获取模块，用于获取开关的固有属性参数以及外界环境对所述开关的影响因子；
寿命评估模块，用于基于所述固有属性参数以及所述影响因子，评估所述开关的寿命；
其中，所述影响因子包括：热应力因子、电应力因子、温度循环应力因子、机械应力因子以及湿度应力因子；
所述固有属性参数包括：所述开关的基础失效率；
所述基于所述固有属性参数以及所述影响因子，评估所述开关的寿命，具体包括：
基于所述基础失效率以及所述影响因子，通过如下公式评估所述开关的物理失效率，并基于所述物理失效率，确定所述开关的寿命：
其中，λPhysical为所述开关的物理失效率，λ0_Switch为所述基础失效率，n为所述开关所处的不同环境的数量，tannual为所述开关在第i种环境中的工作时长，ΠThermal为第i种环境对应的所述热应力因子，Πelectrical为第i种环境对应的所述电应力因子，ΠTCy为第i种环境对应的所述温度循环应力因子，ΠMechanical为第i种环境对应的所述机械应力因子，ΠRH为第i种环境对应的所述湿度应力因子。
8.一种电子设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器、至少一个存储器、通信接口和总线；其中，
所述处理器、存储器、通信接口通过所述总线完成相互间的通信；
所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令，以执行如权利要求1-6中任一项所述的开关寿命评估方法。
9.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如权利要求1-6中任一项所述的开关寿命评估方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811270340.0A CN111104643B (zh) | 2018-10-29 | 2018-10-29 | 开关寿命评估方法及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811270340.0A CN111104643B (zh) | 2018-10-29 | 2018-10-29 | 开关寿命评估方法及系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111104643A CN111104643A (zh) | 2020-05-05 |
| CN111104643B true CN111104643B (zh) | 2023-03-21 |
Family
ID=70419478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811270340.0A Active CN111104643B (zh) | 2018-10-29 | 2018-10-29 | 开关寿命评估方法及系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111104643B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112733356B (zh) * | 2021-01-04 | 2023-04-14 | 中车青岛四方车辆研究所有限公司 | 用于预测开关器件寿命的方法、装置和存储介质 |
| CN113609760B (zh) * | 2021-07-19 | 2023-12-05 | 北京圣涛平试验工程技术研究院有限责任公司 | 集成电路寿命预估方法及装置、电子设备和存储介质 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102721920A (zh) * | 2012-06-29 | 2012-10-10 | 沈阳工业大学 | 一种断路器操动机构剩余寿命预测装置及方法 |
| CN106249135A (zh) * | 2015-06-04 | 2016-12-21 | Ls产电株式会社 | 开关装置健康指数评估系统 |
| CN106443430A (zh) * | 2016-08-30 | 2017-02-22 | 浙江西子重工机械有限公司 | 一种开关寿命自检测预警方法及相应的开关 |
| CN106447521A (zh) * | 2016-06-24 | 2017-02-22 | 武汉理工大学 | 微型断路器资产寿命预测方法 |
| CN107228926A (zh) * | 2017-06-09 | 2017-10-03 | 电子科技大学 | 基于加速寿命评估的爆炸逻辑网络可靠性分析方法 |
| CN108181580A (zh) * | 2018-01-25 | 2018-06-19 | 江苏德春电力科技股份有限公司 | 固体绝缘开关设备智能诊断装置及寿命评估方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008014149A2 (en) * | 2006-07-17 | 2008-01-31 | Ridgetop Group, Inc. | Prognostic health monitoring in switch-mode power supplies with voltage regulation |
| CN107238761A (zh) * | 2016-03-28 | 2017-10-10 | 通用电气公司 | 开关放大器、梯度放大器及估算开关放大器剩余寿命的方法 |
-
2018
- 2018-10-29 CN CN201811270340.0A patent/CN111104643B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102721920A (zh) * | 2012-06-29 | 2012-10-10 | 沈阳工业大学 | 一种断路器操动机构剩余寿命预测装置及方法 |
| CN106249135A (zh) * | 2015-06-04 | 2016-12-21 | Ls产电株式会社 | 开关装置健康指数评估系统 |
| CN106447521A (zh) * | 2016-06-24 | 2017-02-22 | 武汉理工大学 | 微型断路器资产寿命预测方法 |
| CN106443430A (zh) * | 2016-08-30 | 2017-02-22 | 浙江西子重工机械有限公司 | 一种开关寿命自检测预警方法及相应的开关 |
| CN107228926A (zh) * | 2017-06-09 | 2017-10-03 | 电子科技大学 | 基于加速寿命评估的爆炸逻辑网络可靠性分析方法 |
| CN108181580A (zh) * | 2018-01-25 | 2018-06-19 | 江苏德春电力科技股份有限公司 | 固体绝缘开关设备智能诊断装置及寿命评估方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 10KV真空断路器开关柜在线寿命综合评估方法研究;逮怀东，et al;《电工技术》;全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111104643A (zh) | 2020-05-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111104643B (zh) | 开关寿命评估方法及系统 | |
| CN212462273U (zh) | 电插座 | |
| CN107238788B (zh) | 基于矩阵电容板的触控芯片测试系统及其测试方法 | |
| US10111624B2 (en) | Measuring electrode impedance in an impedance measurement circuit | |
| KR20180086983A (ko) | 음극 릴레이를 이용한 배터리팩의 절연저항 측정 장치 및 측정 방법 | |
| CN106535463A (zh) | 一种改善电流检测精度的焊盘结构及电路 | |
| CN202886575U (zh) | 一种快速检测电源模块性能的装置 | |
| CN201489083U (zh) | 电工薄膜耐压测试仪 | |
| CN113376544B (zh) | 膜材料中线路异常检测方法、装置、存储介质以及终端 | |
| CN216351077U (zh) | 功耗测试装置 | |
| CN211426707U (zh) | 一种继电保护跳闸回路接触电阻检测装置 | |
| CN115184822A (zh) | 多通道切换的hi-pot测试装置及其接触自检方法 | |
| CN106874638A (zh) | 多重开关信号的ad处理电路和电动汽车 | |
| CN110244115B (zh) | 一种基于信号连接性的负载开关事件检测方法及系统 | |
| CN201804647U (zh) | 高压高阻电阻箱 | |
| CN110750403B (zh) | 基于电力终端的停上电测试方法及相关装置 | |
| CN111308333B (zh) | 一种继电保护跳闸回路接触电阻检测装置及方法 | |
| EP3625646A1 (en) | System and method for controlling an electrical receptacle based on operational profile | |
| CN110780725B (zh) | 定时复位时间的确定方法及相关装置 | |
| CN217820803U (zh) | 一种支持实时自校准的多线制兼容电阻测量校准工具 | |
| CN221007627U (zh) | 电子设备的加速度计电路以及主板 | |
| CN209676322U (zh) | 假电测试治具 | |
| CN112307986B (zh) | 一种利用高斯梯度的负荷开关事件检测方法和系统 | |
| CN208060682U (zh) | 一种电源效率测试系统 | |
| KR102129547B1 (ko) | 저항변화 메모리 소자의 전류성분 측정을 위한 등가회로 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |