CN112083236B - 一种用于继电保护装置可靠性寿命验证的方法及系统 - Google Patents

一种用于继电保护装置可靠性寿命验证的方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN112083236B
CN112083236B CN202010758235.2A CN202010758235A CN112083236B CN 112083236 B CN112083236 B CN 112083236B CN 202010758235 A CN202010758235 A CN 202010758235A CN 112083236 B CN112083236 B CN 112083236B
Authority
CN
China
Prior art keywords
environmental stress
protection device
relay protection
parameter
test
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
Application number
CN202010758235.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112083236A (zh
Inventor
刘慧海
李伟
张逸帆
张红亮
张晓莉
艾淑云
夏烨
王惠平
唐翼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
State Grid Corp of China SGCC
China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
Electric Power Research Institute of State Grid Shandong Electric Power Co Ltd
Original Assignee
State Grid Corp of China SGCC
China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
Electric Power Research Institute of State Grid Shandong Electric Power Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by State Grid Corp of China SGCC, China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI, Electric Power Research Institute of State Grid Shandong Electric Power Co Ltd filed Critical State Grid Corp of China SGCC
Priority to CN202010758235.2A priority Critical patent/CN112083236B/zh
Publication of CN112083236A publication Critical patent/CN112083236A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112083236B publication Critical patent/CN112083236B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • 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
    • G01R31/003—Environmental or reliability tests
    • 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
    • G01R31/3277—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of low voltage devices, e.g. domestic or industrial devices, such as motor protections, relays, rotation switches
    • G01R31/3278—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of low voltage devices, e.g. domestic or industrial devices, such as motor protections, relays, rotation switches of relays, solenoids or reed switches
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/04—Ageing analysis or optimisation against ageing
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/08—Thermal analysis or thermal optimisation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/14—Force analysis or force optimisation, e.g. static or dynamic forces

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于继电保护装置可靠性寿命验证的方法及系统，其中方法包括：确定验证试验的环境应力；确定环境应力的参数和参数变化率，按预定的时间和参数变化率对环境应力的参数进行计算，依次生成环境应力的参数的参数值序列；当待验证的继电保护装置处于正常工作状态时，基于环境应力的参数的参数值序列中的环境应力的参数的第一参数值起依次对待验证的继电保护装置施加环境应力，对继电保护装置进行验证；当待验证的继电保护装置处于异常工作状态时，记录待验证的继电保护装置的工作状态和对应的环境应力的参数的异常参数值，并调整环境应力的参数的参数值至环境应力的参数值序列中异常参数值的前一个环境应力的参数的参数值。

Description

一种用于继电保护装置可靠性寿命验证的方法及系统
技术领域
本发明涉及电力系统继电保护测试技术领域，更具体地，涉及一种用于继电保护装置可靠性寿命验证的方法及系统。
背景技术
随着电力事业蓬勃发展，变电站二次设备制造水平的提升，继电保护装置及相关二次设备已经具备贴近一次设备就地化布置的技术基础和工程实施条件。新型的二次设备贴近一次设备安装，防护等级高，有利于减少二次电(光)缆长度、优化二次回路设计、提高保护可靠性、减少用地和建筑面积、节省投资等优点，目前就地化继电保护装置已组织在27个省77座变电站挂网试运行。
由于继电保护装置就地化安装越来越贴近一次设备，与原继电保护装置放置在继电保护室相比，运行环境有了很大变化，受温度、湿度、振动等环境因素影响更大，在新的环境条件下装置能否安全稳定运行，可靠性是否满足要求，预期寿命是否可信等问题亟待验证。
因此，需要一种技术，以实现对继电保护装置可靠性寿命进行验证。
发明内容
本发明技术方案提供一种用于继电保护装置可靠性寿命验证的方法及系统，以解决如何对继电保护装置可靠性寿命进行验证的问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种用于继电保护装置可靠性寿命验证的方法，所述方法包括：
确定验证试验的环境应力；
确定所述环境应力的参数和参数变化率，按预定的时间和所述参数变化率对所述环境应力的参数进行计算，依次生成所述环境应力的参数的参数值序列；
当待验证的继电保护装置处于正常工作状态时，基于所述环境应力的参数的参数值序列中的所述环境应力的参数的第一参数值起依次对待验证的继电保护装置施加环境应力，对继电保护装置进行验证；
当待验证的继电保护装置处于异常工作状态时，记录待验证的继电保护装置的工作状态和对应的所述环境应力的参数的异常参数值，并调整所述环境应力的参数的参数值至所述环境应力的参数值序列中异常参数值的前一个环境应力的参数的参数值。
优选地，包括：计算对所述待验证时施加所述环境应力的继电保护装置进行验证的加速因子，根据所述加速因子，确定对继电保护装置进行验证的时间。
优选地，还包括：计算对继电保护装置进行验证的验证进行的时间，当达到验证的时间时，停止对继电保护装置进行验证。
优选地，所述计算对所述待验证的继电保护装置进行验证的加速因子，包括：
根据所述环境应力的参数推导所述加速因子αAF：
Rtest为试验温度循环的参数；Ruse为装置运行中的环境温度循环的参数；Vtest为试验温度循环的变化率；Vuse为装置运行中的环境温度变化率；Wtest为试验随机振动的加速度；Wuse为装置运行中的振动加速度；n取3。
优选地，所述当待验证的继电保护装置处于正常工作状态时，对待验证的继电保护装置按预先确定的所述环境应力的参数施加环境应力，包括：
采用低温步进施加环境应力，低温步进应力试验从0℃开始,步长为-10℃,温变率选取为-20℃/min；
采用高温步进施加环境应力，低温步进应力试验从室温开始,步长为10℃,温变率选取为20℃/min；
所述随机振动均方根加速度值为3.28g。
基于本发明的另一方面，本发明提供一种用于继电保护装置可靠性寿命验证的系统，所述系统包括：
初始单元，用于确定验证试验的环境应力；确定环境应力的参数和参数变化率，按预定的时间和参数变化率对环境应力的参数进行计算，依次生成环境应力的参数的参数值序列；
验证单元，用于当待验证的继电保护装置处于正常工作状态时，基于所述环境应力的参数的参数值序列中的所述环境应力的参数的第一参数值起依次对待验证的继电保护装置施加环境应力，对继电保护装置进行验证；
记录单元，用于当待验证的继电保护装置处于异常工作状态时，记录待验证的继电保护装置的工作状态和对应的所述环境应力的参数的异常参数值，并调整所述环境应力的参数的参数值至所述环境应力的参数值序列中异常参数值的前一个环境应力的参数的参数值。
优选地，还包括计算单元，用于计算对所述待验证的继电保护装置进行验证时施加所述环境应力的加速因子，根据所述加速因子，确定对继电保护装置进行验证的时间。
优选地，所述计算单元还用于：计算对继电保护装置进行验证的验证进行的时间，当达到验证的时间时，停止对继电保护装置进行验证。
优选地，所述计算对所述待验证的继电保护装置进行验证的加速因子，包括：
根据所述环境应力的参数推导所述加速因子αAF：
Rtest为试验温度循环的参数；Ruse为装置运行中的环境温度循环的参数；Vtest为试验温度循环的变化率；Vuse为装置运行中的环境温度变化率；Wtest为试验随机振动的加速度；Wuse为装置运行中的振动加速度；n取3。
优选地，所述验证单元，用于当待验证的继电保护装置处于正常工作状态时，对待验证的继电保护装置按预先确定的所述环境应力的参数施加环境应力，包括：
采用低温步进施加环境应力，低温步进应力试验从0℃开始,步长为-10℃,温变率选取为-20℃/min；
采用高温步进施加环境应力，低温步进应力试验从室温开始,步长为10℃,温变率选取为20℃/min；
所述随机振动均方根加速度值为3.28g。
本发明技术方案提供一种用于继电保护装置可靠性寿命验证的方法及系统，其中方法包括：确定验证试验的环境应力；确定环境应力的参数和参数变化率，按预定的时间和参数变化率对所述环境应力的参数进行计算，依次生成环境应力的参数的参数值序列；当待验证的继电保护装置处于正常工作状态时，基于环境应力的参数的参数值序列中的环境应力的参数的第一参数值起依次对待验证的继电保护装置施加环境应力，对继电保护装置进行验证；当待验证的继电保护装置处于异常工作状态时，记录待验证的继电保护装置的工作状态和对应的所述环境应力的参数的异常参数值，并调整环境应力的参数的参数值至环境应力的参数值序列中异常参数值的前一个环境应力的参数的参数值。。本发明技术方案根据变电站继电保护装置技术要求，提出一种针对寿命指标验证的试验方法，通过掌握恶劣环境下继电保护的特性、失效机理，有效保证继电保护装置能适应预定的环境，符合装置设计寿命指标要求，有效推进继电保护及相关二次设备就地化技术的发展，支撑电网实时控制和智能调节，提升电网运行稳定性和可靠性。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为根据本发明优选实施方式的一种用于继电保护装置可靠性寿命验证的方法流程图；
图2为根据本发明优选实施方式的一种用于继电保护装置可靠性寿命验证的方法流程图；
图3为根据本发明优选实施方式的一种用于继电保护装置可靠性寿命验证的系统结构图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为根据本发明优选实施方式的一种用于继电保护装置可靠性寿命验证的方法流程图。寿命试验是研究产品寿命特征的方法，这种方法可在实验室模拟各种使用条件来进行。试验室的可靠性寿命评价试验具有一定的破坏性，因而不可能对所有的产品都进行试验；常规试验耗时较长，甚至产品已经退出市场其评价试验尚未完成，而且这样的工作量和成本非常高昂，无论用户还是生产方都无法承受。本发明对继电保护装置寿命验证采用加速寿命试验的方法，在可接受的试验时间里评估产品的使用寿命，在不破坏原有设计特性的前提下，以较短的时间试验来推定产品在正常使用状态的寿命或失效率。本发明采取的加速寿命试验方法使用前提是：假设产品寿命期内的失效率恒定且符合指数分布。
如图1所示，本发明提供一种用于继电保护装置可靠性寿命验证的方法，方法包括：
优选地，在步骤101：确定验证试验的环境应力，环境应力包括温度循环和随机振动。
优选地，在步骤102：确定环境应力的参数和参数变化率，按预定的时间和参数变化率对环境应力的参数进行计算，依次生成环境应力的参数的参数值序列。
本发明对压测的环境应力及参数进行选择：
1、应力的选择
就地化继电保护装置主要由继电保护装置本体、电连接器和光纤连接器组成。
1)继电保护装置的主要故障模式
由于保护装置是一种特殊的电子设备，选择适合的应力条件要考虑保护装置本身的功能特点及其主要故障模式。据统计，目前继电保护装置实际运行出现最多的故障模式是焊接问题，大约占50％，针对焊接问题非常有效的试验是温度循环和振动；其次的故障模式是元器件损坏和印制板损坏，针对这些问题温度循环和振动都能有效的激发；针对结构件缺陷选择的应力条件也是温度循环和随机振动。
2)电连接器的主要故障模式
通过调研现场和大量试验表明，电连接器的失效模式可分为接触失效、绝缘失效、机械连接失效和其他失效4种。研究表明，电连接器的主要失效形式为接触失效，具体表现为接触使瞬断和接触电阻增大。
3)光纤连接器的故障模式分析
光纤连接器是光纤与光纤之间进行可拆卸连接的无源光纤器件。一般在使用时将两个插头插入一个适配器中利用锁紧机构来锁紧。裸纤的失效受环氧树脂的形变影响，在温度、拉力等载荷的作用下，环氧树脂发生性变并在裸纤内部产生应力，造成裸纤失效，结合已有经验和相似产品，光纤连接器的失效模式包括光纤断裂、粘接失效、光纤凸出和凹入、光纤端面污染、光纤端面损伤和陶瓷件破碎、光缆破裂、液体浸入等。
通过对环境应力影响分析、失效机理分析和应力筛选，为能充分激发现有保护的潜在缺陷，考核就地化保护装置的可靠性能，综合保护装置及其附件存在的常见故障模式，最后选取适合就地化保护装置的基本强化试验条件是温度循环和随机振动这两种环境应力。
(2)温度循环和自由振动参数的选择
1)极限工作温度值试验
采取低温步进与高温步进方式获取装置极限工作温度值。低温步进应力试验设计从0℃开始,步长为-10℃,温变率选取为-20℃/min,在每个台阶的保持时间为20min,查到装置的低温工作极限为止。高温步进应力试验设计从室温开始,步长选为10℃,温变率选取为20℃/min，在每个台阶的保持时间为20min,查到装置的高温工作极限为止。
低温、高温步进试验时应对装置进行随时监视，保持阶段进行样品的功能测试和状态检查应对样品的模拟量精度和线性度进行测试，然后上下电五次，样品重启正常后进行下一步。
2)工作环境参数及试验环境参数确定
1)试验状态下的温度
工作极限温度由低温步进应力试验测试得到，加速寿命试验温变循环试验的高、低温温度值分别为高低温工作极限的85％～90％，温度循坏速率为20℃/min，最高和最低温度保持时间均为40min。
2)试验状态下的振动
根据GJB899A-2009附录B3.2.3对于地面固定设备，通常不加振动应力。根据GJBZ34-93电子产品环境应力筛选指南5.1.2.3.2.3随机振动一般在15～20min内产生最大效果，延长振动时间，不仅无意于筛选，反而会疲劳累积损伤，一般用功率谱密度0.04g2/Hz振动20min。对产品不会产生损伤。对应0.01g2/Hz，均方根加速度为3g，等效时间为1280min。为保证既可以通过施加随机振动有效激发样品固有缺陷同时又控制不至于因为振动引起样品疲劳累积损伤，经过计算试验振动均方根加速度值为3.28g。
3)自然环境下的温度
我国各气候类型区域部分气候参数参考如表1所示。据记载，我国最冷的地方是黑龙江漠河，最低气温-52.3℃，最热的地方是新疆的吐鲁番，最高气温49.6℃。就地化保护装置运行中受到太阳光热辐射，装置内部最高温度可达到82℃。
表1我国各气候类型区域部分气候参数参考
就地化保护装置运行阶段环境温度即为其通用技术条件规定的环境温度：-40℃～+85℃；自然温度循环周期为24h；自然循环温升率和温降率均为125/12*60＝0.174℃/min。
4)自然环境下的振动
根据GBT4798.4-2007电工电子产品应用环境条件第4部分：无气候防护场所固定使用表7：环境等级组合：气候条件4K4与机械条件4M3组合使用。气候条件4K4适用于无气候防护且直接暴露于极端寒冷和极端干热的气候环境中：低温-65℃，高温55℃，该条件与就地化保护技术规范书中的环境条件最接近；机械条件4M3适用于防止显著振动但可能发生传导冲击的场所，例如打桩和局部爆破等(断路器、隔离刀分、合闸振动传导)：位移1.5mm，加速度0.5g，频率2～200Hz。基本与变电站的实际情况吻合，完全可以作为就地化保护运行中的振动环境。根据GBT11287-2000电气继电器第21部分：量度继电器和保护装置的振动、冲击、碰撞和地震附录A：在多个电站对量度继电器壳体所做的测量表明，工作中预期的加速度峰值不大于1.0m/s2，即0.1g加速度。根据装置可能安装在高速公路、铁路附近，变电站内可能存在断路器间歇性分合闸及变压器、电抗器振动等因素，样品工作环境振动值假定均方根加速度为0.5g。
优选地，在步骤103：当待验证的继电保护装置处于正常工作状态时，基于环境应力的参数的参数值序列中的环境应力的参数的第一参数值起依次对待验证的继电保护装置施加环境应力，对继电保护装置进行验证。
优选地，在步骤104：当待验证的继电保护装置处于异常工作状态时，记录待验证的继电保护装置的工作状态和对应的环境应力的参数的异常参数值，并调整环境应力的参数的参数值至环境应力的参数值序列中异常参数值的前一个环境应力的参数的参数值。
优选地，包括：计算对待验证的继电保护装置进行验证时施加所述环境应力的加速因子，根据加速因子，确定对继电保护装置进行验证的时间。
优选地，还包括：计算对继电保护装置进行验证的验证进行的时间，当达到验证的时间时，停止对继电保护装置进行验证。
优选地，计算对待验证的继电保护装置进行验证的加速因子，包括：
根据环境应力的参数推导加速因子αAF：
Rtest为试验温度循环的参数；Ruse为装置运行中的环境温度循环的参数；Vtest为试验温度循环的变化率；Vuse为装置运行中的环境温度变化率；Wtest为试验随机振动的加速度；Wuse为装置运行中的振动加速度；n取3。
优选地，当待验证的继电保护装置处于正常工作状态时，对待验证的继电保护装置按预先确定的环境应力的参数施加环境应力，包括：
采用低温步进施加环境应力，低温步进应力试验从0℃开始,步长为-10℃,温变率选取为-20℃/min；
采用高温步进施加环境应力，低温步进应力试验从室温开始,步长为10℃,温变率选取为20℃/min；
随机振动均方根加速度值为3.28g。
本发明对继电保护装置进行寿命验证试验方案为：
1、试验平台
本文研究中的寿命可靠性试验平台由温度循环和随机振动系统及被试设备控制和检测系统组成。检测系统由模拟故障录波器、网络分析仪、管理单元和继电保护试验仪组成。
(1)温度循环和随机振动试验系统
温度循环和随机振动试验系统指标要求应如下：
1)温度范围：-100℃～+200.0℃；
2)温度变化率：平均大于60℃；
3)温度控制精度：±1℃；
4)振动频率：20Hz～10KHz，主要能量在6000Hz以内；
5)加速度有效值：80Grms；
6)振动台面规格：900mm×900mm；
7)振动台承重：150kg。
(2)被试设备控制和检测系统
1)模拟故障录波器、网络分析仪，可随时监视和观察样品参数并对异常情况进行录波。
2)管理单元：可对就地化保护进行管理和相关操作。一台管理机通过交换机管理所有样品。
3)继电保护试验仪：可对样品进行施加负载电压、电流及开入量并施加故障量。
(3)试验系统的搭建
1)试验样品在试验箱内将输入输出导线和光纤均引到箱外(所有线芯、光纤均做好标记便于区分功能及厂家和样品；公用端子排、引出线、光纤及光纤适配器必须满足试验环境的要求)。
2)在箱外正确连接样品电源，每台样品均经过专用空开和电源连接。
3)将样品电压、电流、开入、开出分别与对应的继电保护试验仪正确连接。其中电压与录波器并接，电流经录波器串接。开出分别接试验仪和录波器。
4)光纤正确与管理机连接，录波用的光纤接入网络分析仪。
5)将温度循环试验箱温度输出信号接至故障录波器。
2、试验方案
(1)加速寿命试验数据计算
保护装置使用阶段的失效率满足指数分布，MTBF值已经在技术规范书中明确，可靠性验证试验为时间确定试验，所以采用定时试验统计方案。失效样本试验过程中不被替换，因此试验结论以低单侧置信下限的形式表示。试验方案为定时截尾方案。
产品寿命的特征量一般表示为平均无故障工作时间和平均故障前工作时间两个指标，在失效数确定为0时，平均无故障工作时间和平均故障前工作时间相同，平均故障前时间和产品寿命相同。就地化保护产品技术规范中要求产品设计寿命15年，即平均无故障时间m为120000h。
根据GB/T5080.4，可靠性测定的点估计和区间估计方法(指数分布)：
置信度一定时，可接收的平均无故障工作时间MTBF(设为m)与总试验时间和总失效数r有如下关系：
式1中：C为置信度，r为总失效数，失效数为0时，取r＝0。
取可接收的失效数为0，置信度90％。(GJB899A-2009A5.4.2：在估计MTBF验证值时，不需要考虑α、β)
所需试验时间为
T＝2.3m＝120000*2.3＝276000h
受试样品数量为N＝3，得定时截尾试验时间为t＝276000/3＝92000h，即3件样品同时最少进行92000h的试验，期间无失效发生，即通过MTTF为120000h的可靠性验证。
(2)加速因子的计算
加速因子是加速寿命试验的一个重要参数。它是加速应力下产品某种寿命特征值与正常应力下寿命特征值的比值，也可称为加速系数，是一个无量纲数。加速因子反映加速寿命试验中某加速应力水平的加速效果，即是加速应力的函数。
92000h为10.5年的时间，现实中根本无法实现。所以必须采用加速试验，用超出产品基准运行环境的应力进行试验，以大幅缩短试验时间。
已经确定采用的是温度和振动循环应力加速试验，实际试验时间T＝92000/αAF，αAF为加速因子，其计算方法如下：
根据低温步进及高温步进得出的样品高温工作极限和低温工作极限，得出样品的试验温度循环范围为-60～+100℃，记为Rtest；试验最高温度100℃，记为Ttest，温度循环率为Vtest。振动采用固定值3.28g，记为Wtest。顶点温度驻留时间：40min。
就地化保护装置运行环境温度：-40～+85℃，记为Ruse；振动基础值为Wuse＝0.5g；
运行环境最高温度85℃，记为Tuse；每天24h完成1个温度循环，温升率和温降率均为125/(12×60)＝0.174℃/min，记为Vuse。
根据温度循环筛选度、随机振动筛选度和逆幂律推导出的加速因子公式：
根据上述公式2取n＝3(GJB1032推荐值，保守取3)，计算测试温度范围-60℃～+100℃之内变化、顶点温度驻留时间40分钟、不同温变率、固定随机振动3.28g[26]的加速因子与试验时间如表2所示。
表2加速因子和试验时间计算结果
表2说明，如果采用20℃/min的温变速率，-60℃～+100℃的温度范围，3.28g(100～1000Hz)的六自由度振动同时加速试验3台样品8h完成五个温度循坏，试验中没有出现样品失效，即可认为该产品有90％的置信度其平均无故障时间可以达到120000h(之所以选择20℃/min的温变速率是考虑到既要样品承受足够的温度冲击又要考虑到样品试验过程中内部温度变化的速度，环境温度变化越快与样品内部温度变化相差越大)。
3、试验步骤
可靠性试验步骤如下，流程图如图2所示。
(1)试验接线完成检查无误后，对样品上电，观察指示灯正常，管理机无告警。
(2)对故障录波器和网络分析仪进行设置，满足记录要求。
(3)通过管理机对样品进行操作，各项操作正常，模拟开入正常。
(4)试验仪开机上电，对样品施加运行电压和电流，检查样品采样精度满足要求；检查录波器、网分记录正常。
(5)施加规定的故障量，样品动作正常、开出正常、管理机正常、录波器、网分录波正常。
(6)以上任一项出现异常，需要及时处理完毕后重新进行检查正常。
(7)温度循环试验箱关门，温度循环和振动设置完毕，开机运行。同时检查录波器试验箱温度记录正常。
(8)温度循环试验由最低温度开始计时，期间观察管理机、录波器、网分记录数据。每个循坏最低最高温度时各施加一次故障量，确认保护无误动或拒动现象(开出正常)。管理机每个循坏最高最低温度时各对样品进行操作一次(开入正常)，如有异常进行记录。并记录各种通信及报警异常数据。
(9)保护动作选择：差动、距离、零序方向电流。
(10)试验中出现任何异常均做好记录，如精度、动作值、动作时间误差较大等、面板指示灯异常等。
(11)温度循环时间到后停止试验，试验箱温度恢复常温。稳定1个小时后对样品施加故障量进行测试。测试正常后对样品进行绝缘试验并记录数据。
4、失效判定
(1)保护误动
(2)保护拒动
(3)采样精度超标常态后不恢复
(4)动作值超标常态后不恢复
(5)动作时间超标常态后不恢复
(6)开入开出失效
(7)软压板投退失效
(8)修改定值失效
(9)管理机通信异常
(10)装置告警不能复归
(11)光纤纵差保护通道异常
(12)绝缘损坏
以上现象发生时均需要记录相应样品工作状态、温度及振动情况，为后续查找失效原因提供依据。样品内部具体何种原因引起这些失效需要在试验完成后由样品单位技术人员进行详细的分析检查，以用来检验试验效果和对样品设计、制造过程中引入的固有缺陷进行相应改进
本发明实施方式实现了一种针对继电保护装置及相关二次设备寿命验证试验方法，能有效验证装置设计寿命是否符合指标要求，为现场继电保护装置及相关二次设备选型及运行提供保障。本发明提供的寿命验证测试方法不受电压等级和被保护对象数量的限制，适用于变电站各电压等级所有二次设备的测试。
图3为根据本发明优选实施方式的一种用于继电保护装置可靠性寿命验证的系统结构图。如图3所示，本发明提供一种用于继电保护装置可靠性寿命验证的系统，系统包括：
初始单元301，用于确定验证试验的环境应力，环境应力包括温度循环和随机振动；确定环境应力的参数和参数变化率，按预定的时间和参数变化率对环境应力的参数进行计算，依次生成环境应力的参数的参数值序列；
验证单元302，用于当待验证的继电保护装置处于正常工作状态时，基于环境应力的参数的参数值序列中的环境应力的参数的第一参数值起依次对待验证的继电保护装置施加环境应力，对继电保护装置进行验证；
记录单元303，用于当待验证的继电保护装置处于异常工作状态时，记录待验证的继电保护装置的工作状态和对应的环境应力的参数的异常参数值，并调整环境应力的参数的参数值至环境应力的参数值序列中异常参数值的前一个环境应力的参数的参数值。
优选地，系统还包括计算单元，用于计算对待验证的继电保护装置进行验证时施加所述环境应力的加速因子，根据加速因子，确定对继电保护装置进行验证的时间。
优选地，计算单元还用于：计算对继电保护装置进行验证的验证进行的时间，当达到验证的时间时，停止对继电保护装置进行验证。
优选地，计算对待验证的继电保护装置进行验证的加速因子，包括：
根据环境应力的参数推导加速因子αAF：
Rtest为试验温度循环的参数；Ruse为装置运行中的环境温度循环的参数；Vtest为试验温度循环的变化率；Vuse为装置运行中的环境温度变化率；Wtest为试验随机振动的加速度；Wuse为装置运行中的振动加速度；n取3。
优选地，验证单元，用于当待验证的继电保护装置处于正常工作状态时，对待验证的继电保护装置按预先确定的环境应力的参数施加环境应力，包括：
采用低温步进施加环境应力，低温步进应力试验从0℃开始,步长为-10℃,温变率选取为-20℃/min；
采用高温步进施加环境应力，低温步进应力试验从室温开始,步长为10℃,温变率选取为20℃/min；
随机振动均方根加速度值为3.28g。
本发明优选实施方式的一种用于继电保护装置可靠性寿命验证的系统300与本发明优选实施方式的一种用于继电保护装置可靠性寿命验证的方法流程100相对应，在此不再进行赘述。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

Claims (4)

1.一种用于继电保护装置可靠性寿命验证的方法，所述方法包括：
确定验证试验的环境应力；
确定所述环境应力的参数和参数变化率，按预定的时间和所述参数变化率对所述环境应力的参数进行计算，依次生成所述环境应力的参数的参数值序列；
当待验证的继电保护装置处于正常工作状态时，基于所述环境应力的参数的参数值序列中的所述环境应力的参数的第一参数值起依次对待验证的继电保护装置施加环境应力，对继电保护装置进行验证；所述当待验证的继电保护装置处于正常工作状态时，对待验证的继电保护装置按预先确定的所述环境应力的参数施加环境应力，包括：
采用低温步进施加环境应力，低温步进应力试验从0℃开始,步长为-10℃,温变率选取为-20℃/min；
采用高温步进施加环境应力，低温步进应力试验从室温开始,步长为10℃,温变率选取为20℃/min；
随机振动均方根加速度值为3.28g；
当待验证的继电保护装置处于异常工作状态时，记录待验证的继电保护装置的工作状态和对应的所述环境应力的参数的异常参数值，并调整所述环境应力的参数的参数值至所述环境应力的参数值序列中异常参数值的前一个环境应力的参数的参数值；
还包括：计算对所述待验证的继电保护装置进行验证时施加所述环境应力的加速因子，根据所述加速因子，确定对继电保护装置进行验证的时间；所述计算对所述待验证的继电保护装置进行验证的加速因子，包括：
根据所述环境应力的参数推导所述加速因子αAF：
Rtest为试验温度循环的参数；Ruse为装置运行中的环境温度循环的参数；Vtest为试验温度循环的变化率；Vuse为装置运行中的环境温度变化率；Wtest为试验随机振动的加速度；Wuse为装置运行中的振动加速度；n取3。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：计算对继电保护装置进行验证的验证进行的时间，当达到验证的时间时，停止对继电保护装置进行验证。
3.一种用于继电保护装置可靠性寿命验证的系统，所述系统包括：
初始单元，用于确定验证试验的环境应力；确定环境应力的参数和参数变化率，按预定的时间和参数变化率对环境应力的参数进行计算，依次生成环境应力的参数的参数值序列；
验证单元，用于当待验证的继电保护装置处于正常工作状态时，基于所述环境应力的参数的参数值序列中的所述环境应力的参数的第一参数值起依次对待验证的继电保护装置施加环境应力，对继电保护装置进行验证；用于当待验证的继电保护装置处于正常工作状态时，对待验证的继电保护装置按预先确定的所述环境应力的参数施加环境应力，包括：
采用低温步进施加环境应力，低温步进应力试验从0℃开始,步长为-10℃,温变率选取为-20℃/min；
采用高温步进施加环境应力，低温步进应力试验从室温开始,步长为10℃,温变率选取为20℃/min；
随机振动均方根加速度值为3.28g；
记录单元，用于当待验证的继电保护装置处于异常工作状态时，记录待验证的继电保护装置的工作状态和对应的所述环境应力的参数的异常参数值，并调整所述环境应力的参数的参数值至所述环境应力的参数值序列中异常参数值的前一个环境应力的参数的参数值；
计算单元，用于计算对所述待验证的继电保护装置进行验证时施加所述环境应力的加速因子，根据所述加速因子，确定对继电保护装置进行验证的时间；所述计算对所述待验证的继电保护装置进行验证的加速因子，包括：
根据所述环境应力的参数推导所述加速因子αAF：
Rtest为试验温度循环的参数；Ruse为装置运行中的环境温度循环的参数；Vtest为试验温度循环的变化率；Vuse为装置运行中的环境温度变化率；Wtest为试验随机振动的加速度；Wuse为装置运行中的振动加速度；n取3。
4.根据权利要求3所述的系统，所述计算单元还用于：计算对继电保护装置进行验证的验证进行的时间，当达到验证的时间时，停止对继电保护装置进行验证。
CN202010758235.2A 2020-07-31 2020-07-31 一种用于继电保护装置可靠性寿命验证的方法及系统 Active CN112083236B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010758235.2A CN112083236B (zh) 2020-07-31 2020-07-31 一种用于继电保护装置可靠性寿命验证的方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010758235.2A CN112083236B (zh) 2020-07-31 2020-07-31 一种用于继电保护装置可靠性寿命验证的方法及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112083236A CN112083236A (zh) 2020-12-15
CN112083236B true CN112083236B (zh) 2023-10-24

Family

ID=73735261

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010758235.2A Active CN112083236B (zh) 2020-07-31 2020-07-31 一种用于继电保护装置可靠性寿命验证的方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112083236B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112507594B (zh) * 2020-12-17 2022-04-19 湖南大学 一种针对振动筛的时变可靠性优化设计系统及方法
CN114966482B (zh) * 2022-05-07 2024-04-26 中国人民解放军63653部队 基于步进应力的电连接器间歇故障复现方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5677853A (en) * 1994-11-16 1997-10-14 Delco Electronics Corp. Product testing by statistical profile of test variables
CN106777603A (zh) * 2016-12-02 2017-05-31 国网江苏省电力公司镇江供电公司 智能变电站继电保护装置寿命预测方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5677853A (en) * 1994-11-16 1997-10-14 Delco Electronics Corp. Product testing by statistical profile of test variables
CN106777603A (zh) * 2016-12-02 2017-05-31 国网江苏省电力公司镇江供电公司 智能变电站继电保护装置寿命预测方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
可靠性试验及其在继电保护装置的应用;凌刚;《电工电气》;20120715(第07期);第42-46页 *
基于加速环境的可靠性指标验证试验;王剑等;《电子产品可靠性与环境试验》;20100820;第28卷(第04期);第6-10页 *
微机继电保护装置应力筛选条件的研究;乔大雁等;《华北电力大学学报(自然科学版)》;20060330;第33卷(第02期);第59-62页 *
继电保护装置高加速寿命试验的研究;蔺杰等;《电工电气》;20131231(第06期);第40-44+59页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112083236A (zh) 2020-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112083236B (zh) 一种用于继电保护装置可靠性寿命验证的方法及系统
CN103487781B (zh) 一种基于加速老化的电子式互感器的可靠性评估方法
CN111077420A (zh) 一种敏感设备电压暂降耐受能力自动测试系统及方法
KR20180080568A (ko) 원자로보호계통 전자기판 종합 성능 진단 장비 및 방법
CN109061406B (zh) 核电站反应堆保护系统中继电器信号处理器的测试装置、方法
CN110398692A (zh) 一种燃料电池测试系统及方法
Wang et al. Research on reliability enhancement testing for single-phase smart meter
CN111965587B (zh) 一种电能表稳定性自动测试方法及其自动测试平台
CN115481806A (zh) 基于相关系数保留率的电缆剩余寿命在线预测方法及装置
Xia et al. Reliability research strategy of all-domesticized chip relay protection device
KR100352507B1 (ko) 배전용 피뢰기 장기신뢰성 검사장치
CN114169207A (zh) 一种基于数字孪生技术的隔离开关现场安装调试方法
CN105807215A (zh) 一种蓄能机组二次回路继电器测试设备及其测试方法
Qiu et al. Research on Fault Injection Method for Testability Verification Test
Afia et al. Evaluation of thermally aged nuclear power plant power cables based on electrical condition monitoring and regression analysis
Kim Evaluation of cable aging degradation based on plant operating condition
CN108762237A (zh) 分布式控制系统的备件检测系统
CN113703424B (zh) 伺服驱动器的平均无故障工作时间试验评估方法
Goo et al. A review of the equipment qualification testing sequence
CN117784698B (zh) 柴油机控制逻辑自动试验方法及装置
CN116930725B (zh) 一种船用电路板卡使用寿命试验与评估方法及系统
Samokhin et al. Verification the Reliability of Using (Non-Nuclear Grade) Electronic Devices in Nuclear Installations
CN117074810A (zh) 核电厂高压限流熔断器安全级鉴定试验方法
CN114814657A (zh) 一种用于变压器状态模拟的电气试验装置
Ma et al. Research and application of disconnection tester for control circuit of substation

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