CN113933698A - 继电器寿命预测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种继电器寿命预测方法及装置，其中，根据待测继电器的使用环境，对继电器进行性能测试，使用环境包括继电器的负载阻值以及输入电流；性能测试包括触点分合频率测试；获取性能测试对应的性能测试结果，性能测试结果包括触点实际分合频率；根据性能测试结果，预测继电器的剩余寿命。本申请所提供的继电器寿命预测方法能够准确地预测继电器的剩余寿命。

Description

继电器寿命预测方法及装置

技术领域

本申请涉及继电器检测技术领域，特别涉及一种继电器寿命预测方法以及一种继电器寿命预测装置。

背景技术

继电器是机车控制系统的主要控制部件，继电器的质量好坏直接关系到机车的性能。机车在大修时因无法判定继电器的性能及剩余寿命，通常将继电器进行更新，由于继电器数量多、价格高，造成机车的检修费用上涨，给铁路部门及检修厂家造成很大的经济压力。

因此，如何准确地预测继电器的剩余寿命一直是本领域技术人员致力解决的问题。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本申请的一个目的在于提供一种能够准确预测继电器剩余寿命的继电器寿命预测方法。

本申请的另一个目的在于提供一种能够准确预测继电器剩余寿命的继电器寿命预测装置。

为解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案：

根据本申请的一个方面，本申请提供一种继电器寿命预测方法，包括：根据待测继电器的使用环境，对继电器进行性能测试，使用环境包括继电器的负载阻值以及输入电流；性能测试包括触点分合频率测试；获取性能测试对应的性能测试结果，性能测试结果包括触点实际分合频率；根据性能测试结果，预测继电器的剩余寿命。

在一些实施例中，根据性能测试结果，预测继电器的剩余寿命，包括：根据触点实际分合频率与剩余寿命的对应关系，预测继电器的剩余寿命。

在一些实施例中，性能测试包括带载性能测试；在根据性能测试结果，预测继电器的剩余寿命之前，方法还包括：调节负载阻值，并监测继电器的通断状态，以获取带载性能测试对应的性能测试结果。

在一些实施例中，性能测试包括触点接触电阻测试；在根据性能测试结果，预测继电器的剩余寿命之前，方法还包括：获取继电器的触点接触时的工作电流，以及触点间的工作电压；根据工作电流以及工作电压，确定继电器的触点接触电阻。

在一些实施例中，方法还包括：根据所预测剩余寿命，确定继电器的后序检测计划，后序检测计划包括检测频率。

根据本申请的一个方面，本申请还提供一种继电器寿命预测装置，包括：

电源模块，电源模块的输出电流可调节，电源模块与待测继电器的低压侧电连接；

继电器驱动模块，继电器驱动模块与待测继电器的低压侧电连接；以输出驱动信号至继电器，驱动信号用于进行性能测试；

测试模块，测试模块具有安装机构以及测试信号输出端，安装机构用于安装待测继电器；

控制器，控制器与测试信号输出端电连接，用于根据测试信号，确定继电器的性能测试结果；以及根据性能测试结果，预测继电器的剩余寿命；性能测试结果包括触点实际分合频率。

在一些实施例中，控制器包括上位机，上位机与继电器驱动模块电连接，以控制继电器驱动模块输出驱动信号。

在一些实施例中，装置还包括存储模块，存储模块用于建立继电器的测试档案，测试档案包括测试时间以及性能测试结果。

在一些实施例中，测试模块还包括电压传感器、电流传感器以及滑动变阻器；电压传感器、电流传感器以及滑动变阻器组成负载回路，以模拟继电器的负载。

在一些实施例中，装置还包括测试板以及控制板；测试模块集成于测试板上；控制器与继电器驱动模块集成于控制板上；控制板与测试版具有通讯接口，以实现控制板与测试版的交互。

由上述技术方案可知，本申请的有益效果为：

本申请中，通过包括继电器的负载阻值以及输入电流的模拟环境来模拟继电器的实际应用环境，并根据模拟环境中继电器的实际分合频率预测继电器的剩余寿命，以此能准确地预测继电器的剩余寿命，由此，既检测了继电器的性能，又能充分利用原有的电器部件，减少不必要的浪费。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施例，本申请的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。

图1是根据一示例实施方式示出的一种继电器寿命预测方法的流程图。

图2是根据本申请实施例的一种继电器寿命预测装置的结构示意图。

图3是本申请实施例的又一种继电器寿命预测装置的结构示意图。

图4是图3所示装置实施例的可调直流电源模块的电路结构示意图。

图5是图3所示装置实施例的主控单元的电路结构示意图。

图6是图3所示实施例的测试板的电路结构示意图。

具体实施方式

尽管本申请可以容易地表现为不同形式的实施方式，但在附图中示出并且在本说明书中将详细说明的仅仅是其中一些具体实施方式，同时可以理解的是本说明书应视为是本申请原理的示范性说明，而并非旨在将本申请限制到在此所说明的那样。

由此，本说明书中所指出的一个特征将用于说明本申请的一个实施方式的其中一个特征，而不是暗示本申请的每个实施方式必须具有所说明的特征。此外，应当注意的是本说明书描述了许多特征。尽管某些特征可以组合在一起以示出可能的系统设计，但是这些特征也可用于其他的未明确说明的组合。由此，除非另有说明，所说明的组合并非旨在限制。

在附图所示的实施方式中，方向的指示(诸如上、下、左、右、前和后)用于解释本申请的各种元件的结构和运动不是绝对的而是相对的。当这些元件处于附图所示的位置时，这些说明是合适的。如果这些元件的位置的说明发生改变时，则这些方向的指示也相应地改变。

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些示例实施方式使得本申请的描述将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。附图仅为本申请的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

以下结合本说明书的附图，对本申请的较佳实施方式予以进一步地详尽阐述。

图1是根据一示例实施方式示出的一种继电器寿命预测方法的流程图。如图1所示，继电器寿命预测方法至少包括以下几个步骤S210至步骤S230。

步骤S210、根据待测继电器的使用环境，对继电器进行性能测试，使用环境包括继电器的负载阻值以及输入电流；性能测试包括触点分合频率测试。

首先，需要获取待测继电器的使用环境。使用环境包括继电器的负载阻值以及输入电流，从而可通过继电器的负载阻值以及输入电流的调节，便利、可靠地对继电器进行性能测试。

在一些实施例中，使用环境还可以包括温度、振动强度、湿度等环境。根据待测继电器的使用环境，对继电器进行性能测试。具体可包括以下步骤：根据使用环境确定一个或多个测试参数，所述测试参数包括使用温度、振动强度、驱动电流、驱动电压中的至少一个；并以所确定的所述测试参数对所述继电器进行性能测试。具体的，使用温度可以是继电器工作环境中所处的温度范围，示意性的，工作温度与实际气温相关，还与继电器所处的位置相关。示意性的，靠近发热器件的继电器的所处的工作环境将高于靠近通风良好位置的继电器的工作环境。由于继电器是通过衔铁吸合来实现通断的开关设备。当处于振动环境时，有可能会导致误触发的情况，进而导致失控情况的产生。为了使继电器能正常工作，有必要对继电器的抗振能力进行测试。可通过预估的或者实际测量的设备的振动来设置测试用的振动参数，进而通过该振动参数对继电器进行测试，以获得测试结果，以便于预测继电器的剩余寿命。

步骤S220、获取性能测试对应的性能测试结果，性能测试结果包括触点实际分合频率。

首先需要说明的是，触点实际分合频率为继电器在一个使用环境下的最大开闭频率，其代表着继电器触点的打开和关闭性能，可以用于反映继电器的剩余寿命。

通过待测继电器各个使用环境下的继电器的工作表现，可直接或通过计算后间接得到对该继电器的性能测试结果。在本申请中，性能测试结果包括触点实际分合频率。具体的，首先可通过可调直流电源模拟继电器真实工作电压和电流，继而在不损坏继电器的前提下，测量继电器在设定时长内的平均吸合频率，将其作为触点的实际分合频率。可以多次测量，并获取平均值，以提高测试精度。

在一个实施例中，示意性的，在使用环境包括温度环境时，例如高温环境，可将继电器置于模拟高温环境下，测试继电器在设定高温环境中的吸合、释放性能，并得到相应的性能测试结果。

在另外的实施例中，性能测试还可以包括继电器基本参数测试、动作特征测试以及电气绝缘特性测试中的一种或多种。示意性的，吸合电压和释放电压的测试、触点电阻和绕组电阻测试、动合点接触电阻、静合点接触电阻、耐受温度测试、吸合时长和释放时长、吸合回跳时间、吸合转换时间、介质耐压测试和绝缘电阻测试等。举例来说，可通过直流法或者脉冲法对吸合电压和释放电压进行测试。具体的，可将一直流电源接在被测继电器的绕组上，缓慢调节稳压源电压，同时监视继电器触点的状态即可测到吸合电压和释放电压。其中，触点的状态可通过是否通路，指示灯来指示。将上述测试结果组合起来，即可得到待测继电器的性能测试结果。

步骤S230、根据性能测试结果，预测继电器的剩余寿命。

性能测试结果用于反应继电器的使用状况。其中，触点实际分合频率能够反映触点的化学和物理性能，与继电器的实际使用状况密切相关。因此，通过触点实际分合频率能够预测继电器的剩余寿命。

在一个实施例中，根据性能测试结果，预测继电器的剩余寿命，具体可以包括以下步骤：根据触点实际分合频率与剩余寿命的对应关系，预测继电器的剩余寿命。具体的，可根据经验以及以往测试中，可保存继电器的分合频率与剩余寿命的对应关系，在获取待测继电器的实际分合频率后，通过查表预测剩余寿命。

由此，通过包括继电器的负载阻值以及输入电流的模拟环境来模拟继电器的实际应用环境，并根据模拟环境中继电器的实际分合频率预测继电器的剩余寿命，以此能准确地预测继电器的剩余寿命，从而既检测了继电器的性能，又能充分利用原有的电器部件，减少不必要的浪费。

在一些实施例中，性能测试包括带载性能测试；在根据性能测试结果，预测继电器的剩余寿命之前，继电器寿命预测方法还可以包括：调节负载阻值，并监测继电器的通断状态，以获取带载性能测试对应的性能测试结果。

具体的，通过调节负载阻值，可以检测出继电器辅助电路的最大负载，从而判定继电器的过载能力，得到带载性能测试对应的性能测试结果，并结合触点实际分合频率共同预测继电器的剩余寿命，提高寿命预测的准确性。

在一些实施例中，性能测试包括触点接触电阻测试；在根据性能测试结果，预测继电器的剩余寿命之前，继电器寿命预测方法还可以包括：获取继电器的触点接触时的工作电流，以及触点间的工作电压；根据工作电流以及工作电压，确定继电器的触点接触电阻。

具体的，触点电阻包括动合点接触电阻和静合点接触电阻，用于反应触点的电性能。触点接触电阻还能够反映触点的物理和化学性能。例如触点表面是否有钝化膜产生，触点间的压力是否能达到设计要求。试验证明当继电器中的弹性材料应力减退，触点压力下降将会在触点接触电阻参数上有明显的反映。因此，在该实施例中，通过触点电阻结合触点实际分合频率共同预测继电器的剩余寿命，以提高寿命预测的准确性。

在一些实施例中，方法还包括：根据所预测剩余寿命，确定继电器的后序检测计划，后序检测计划包括检测频率。

具体的，若继电器的剩余寿命较长，则可降低继电器的检测频率，以节约成本。若继电器的剩余寿命较短，则可提高或维持继电器的检测频率，以在继电器不符合使用要求时更换，从而实现充分利用原有的电器部件，降低成本，提升效率的目的。

图2是根据本申请实施例的一种继电器寿命预测装置的结构示意图。如图2所示，继电器寿命预测装置至少包括电源模块201、继电器驱动模块202、测试模块203以及控制器204。

其中，电源模块201的输出电流可调节，电源模块201与待测继电器的低压侧电连接，以用于模拟待测继电器的输入电流；继电器驱动模块202用于输出驱动信号至继电器，驱动信号用于控制继电器触点移动，以对待测继电器进行性能测试；测试模块203具体包括安装机构以及测试信号输出端，安装机构用于安装待测继电器；控制器204与测试信号输出端电连接，用于根据测试信号，确定继电器的性能测试结果；以及根据性能测试结果，预测继电器的剩余寿命；性能测试结果包括触点实际分合频率。由此，可实现根据模拟环境中继电器的实际分合频率预测继电器的剩余寿命。由此，能准确地预测继电器的剩余寿命，既检测了继电器的性能，又能充分利用原有的电器部件，减少不必要的浪费。

在一些实施例中，测试模块203具体包括多个安装机构，一个安装机构可安装一个待测继电器，从而可同时对多个继电器进行检测，从而可大大增加检测效率。

在一个实施例中，控制器包括上位机，用于实现各种试验程序的编制，试验电压设定、动作时间间隔设定，且便于实现人机交互。

图3是本申请实施例的又一种继电器寿命预测装置的结构示意图。在该实施例中，继电器寿命预测装置具体包括上位机DDU、主控单元MPU、可调直流电源POWER、测试板600、打印机PRIN、操作键盘800以及计数器COUN。

其中，上位机DDU用于实现各种试验程序的编制，试验电压设定、动作时间间隔设定以及人机交互，操作键盘800可用于接收用户指令，例如设置试验电压。主控单元MPU用于实现测试信号的输入和输出逻辑运算并将运算结果输出至上位机DDU。可调直流电源POWER用于模拟待测继电器的输入电流，并给继电器寿命预测装置的其余模块供电。测试板600用于对待测继电器进行测试。打印机PRIN与上位机DDU连接，可根据上位机DDU发出的指令实时打印检修档案等信息。计数器COUNT用于计算设定时间范围内的继电器的开合次数，以此得到继电器的实际开合频率。

在一个实施例中，继电器寿命预测装置还包括及控制板。上位机DDU、主控单元MPU、可调直流电源POWER集成于控制板上，控制板与测试版具有通讯接口，以便于模块化地实现控制板与测试版的交互。

在一个实施例中，测试板上配置有电压传感器、电流传感器、与滑动变阻器组成负载回路，从而可靠地实现负载模拟，继而实现模拟带载工况条件下继电器接触电阻的测量。

图4是图3所示装置实施例的可调直流电源的电路结构示意图。图5是图3所示装置实施例的主控单元MPU的电路结构示意图。

如图4所示，在该实施例中，输入电源经断路器QF、转换开关SA-POWER、急停按钮SB-STOP、火线311/L、零线301/N、地线302/PE向用电设备供电。用电设备包括可调直流电源POWER、上位机DDU、主控单元MPU、计数器COUN、打印机PRIN、电压表VOU等部件。其中，转换开关SA-POWER是继电器的测试启动开关。急停按钮SB-STOP为继电器的测试停止开关。由此，确保各用电设备正常工作的同时，具备安全保护的作用，确保整个试验过程安全可靠。如图4所示，可调直流电流具有第一输出导线550以及第二输出导线501，用于连接主控单元MPU。

如图5所示，主控单元MPU可集成于主控芯片上。主控芯片第二输入接口520由可调直流电流的第一输出导线550以及第二输出导线501供电。具体的，第一输出导线550通过继电器启动按钮SB-DST和继电器停止按钮SB-DSP分别与第二输入接口520对应的第一接口和第二接口连接，第二输出导线501连接至第二输入接口520对应的第七接口。其中，继电器启动按钮SB-DST和继电器停止按钮SB-DSP用于分别控制主控单元的启动和停止。主控单元MPU的第一输入接口510由火线311/L和零线301/N供电。第二输入接口520的第三至第六接口分别与导线571、导线572、导线573、导线574一一对应连接，导线571、导线572、导线573、导线574分别与测试继电器常开触点和常闭触点电连接，用于将待测继电器输出的测试信号辅入到主控单元，由主控单元进行计算分析，从而得出继电器闭合、分断次数和闭合、分断的响应时间，进而通过第一通讯接口COM1输出到上位机。

值得一提的是，第四输入接口540、第三通讯接口COM3以及第四通讯接口COM4为预留接口，以满足测试扩充能力的需要。

第三输入接口530用于与测试板上的电流传感器UA、电压传感器UV交互。图6是图3所示实施例的测试板600的电路结构示意图，如图和图6所示，第三输入接口530与测试板600上的电流传感器UA、电压传感器UV的输出端连接。具体的，电流传感器UA输入信号线1101和1103为电压信号，输出信号线1102为电流信号，电压传感器UV输入信号线1201和1203为电压信号，输出信号线1202为电压信号，电流信号与电压信号输出到主控单元MPU，通过主控单元MPU计算可得出辅助触点NO3的接触电阻。滑动变阻器R可调节辅助电路的负载，R增大，辅助电路的电流减小，R减小，辅助电路的电流增大，从而计算出继电器的带载能力，进而通过第一通讯接口COM1接口输出到上位机。

第二通讯接口COM2与可调直流电源连接，通过上位机可调节继电器测试电压，由电源线560将该测试电压输出到待测继电器。并且，输出接口550通过导线L520将信号输出到计数器，以通过计数器显示继电器闭合和断开的次数。

测试板600用于对待测继电器进行测试，测试内容包括：在设定电压范围内检测待测继电器的实际开合频率，以用于反映待测继电器的闭合或通断的能力。具体的，DJ1、DJ2、DJ3、DJ4、DJ5为断路器，用于分别控制对应支路的开通或断开，导线561与待测继电器的第一常开触点NO1连接，导线562与待测继电器的第一常闭触点NC1连接，导线563与待测继电器的第二常开触点NO2连接，导线564与待测继电器的第二常闭触点NC2连接。第一常开触点NO1的另一端通过导线571、第一常闭触点NC1的另一端通过导线572、第二常开触点NO2的另一端通过导线573、第二常闭触点NC2的另一端通过导线574分别连接至主控单元MPU，以将待测继电器KA的各触点的闭合和断开信号传输到主控单元，从而通过MPU进行计算分析，可得出继电器闭合、分断次数和闭合、分断的响应时间，继而检测到待测继电器的实际开合频率。

由此，在装置的低压侧通过过载断路器、单级转换开关、急停按钮，用于在确保回路能正常工作的同时，具备安全保护的作用，确保整个试验过程安全可靠。继电器试验启动和停止信号由按钮开关SA-POWER和SB-STOP实现。继电器动作响应时间通过计算继电器线圈得电和其触头闭合断开信号时间差实现，精准度非常高。且，该装置的测试板600还可同时满足多个继电器安装，大大提高了检修效率。继电器测试板配置了电压传感器UA、电流传感器UV，与外围滑动变阻器R组成负载回路，可以实现负载模拟，便于实现继电器触头模拟带载工况条件下接触电阻值的测量。

在一些实施例中，装置还包括存储模块，存储模块用于建立继电器的测试档案，测试档案包括测试时间以及性能测试结果。具体的，存储模块能够实现检测数据实时保存，同时还可将操作者、检测日期、检测结论信息自动保存，从而能够实现为每个被检测继电器建立检修数据档案，另外，通过打印机还可实现实时打印功能，以便于后续检修，保证检修质量。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本申请，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本申请能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种继电器寿命预测方法，其特征在于，包括：

根据待测继电器的使用环境，对所述继电器进行性能测试，所述使用环境包括继电器的负载阻值以及输入电流；所述性能测试包括触点分合频率测试；

获取所述性能测试对应的性能测试结果，所述性能测试结果包括触点实际分合频率；

根据所述性能测试结果，预测所述继电器的剩余寿命。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述性能测试结果，预测所述继电器的剩余寿命，包括：

根据触点实际分合频率与剩余寿命的对应关系，预测所述继电器的剩余寿命。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述性能测试包括带载性能测试；在所述根据所述性能测试结果，预测所述继电器的剩余寿命之前，所述方法还包括：

调节所述负载阻值，并监测所述继电器的通断状态，以获取所述带载性能测试对应的性能测试结果。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述性能测试包括触点接触电阻测试；在所述根据所述性能测试结果，预测所述继电器的剩余寿命之前，所述方法还包括：

获取所述继电器的触点接触时的工作电流，以及所述触点间的工作电压；

根据所述工作电流以及所述工作电压，确定所述继电器的触点接触电阻。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所预测所述剩余寿命，确定所述继电器的后序检测计划，所述后序检测计划包括检测频率。

6.一种继电器寿命预测装置，其特征在于，所述装置包括：

电源模块，所述电源模块的输出电流可调节，所述电源模块与待测继电器的低压侧电连接；

继电器驱动模块，所述继电器驱动模块与待测继电器的低压侧电连接，以输出驱动信号至所述继电器，所述驱动信号用于进行性能测试；

测试模块，所述测试模块具有安装机构以及测试信号输出端，所述安装机构用于安装待测继电器；

控制器，所述控制器与所述测试信号输出端电连接，用于根据测试信号，确定所述继电器的性能测试结果；以及根据所述性能测试结果，预测所述继电器的剩余寿命；所述性能测试结果包括触点实际分合频率。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述控制器包括上位机，所述上位机与所述继电器驱动模块电连接，以控制所述继电器驱动模块输出驱动信号。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括存储模块，所述存储模块用于建立所述继电器的测试档案，所述测试档案包括测试时间以及性能测试结果。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述测试模块还包括电压传感器、电流传感器以及滑动变阻器；所述电压传感器、所述电流传感器以及所述滑动变阻器组成负载回路，以模拟所述继电器的负载。

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括测试板以及控制板；

所述测试模块集成于所述测试板上；所述控制器与所述继电器驱动模块集成于所述控制板上；所述控制板与所述测试版具有通讯接口，以实现所述控制板与所述测试版的交互。

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