(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111583645.9 (22)申请日 2021.12.2 2 (71)申请人 国网辽宁省电力有限公司电力科 学 研究院 地址 110006 辽宁省沈阳市和平区四平街 39-7号 申请人 国家电网有限公司 　 中煤科工集团沈阳研究院有限公司 (72)发明人 郎福成　张红奎　张军如　李燕　 李桐喆　杨璐羽　贾玥　张年维　 金元元　孙文静　邰晓雪　田博文　 (74)专利代理 机构 辽宁沈阳国兴知识产权代理 有限公司 21 100 代理人 何学军　侯景明(51)Int.Cl. G01R 31/00(2006.01) G01R 19/25(2006.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 相对电磨损法低压电气设备寿命预测系统 与方法 (57)摘要 本发明属于本发明属于低压电气设备寿命 预测技术领域， 尤其涉及一种相对电磨损法低压 电气设备寿命 预测系统与方法。 本发 明系统是在 PIC的一端连接显示单元、 控制面板、 供电电源、 复位电路、 时钟电路、 晶振电路及数据存储单元； 在PIC的另一端通过驱动模块与低压电气设备相 连接； 在PIC的另一端还通过信号处理电路、 电流 传感器和电压传感器与低压电气设备相连接； 在 PIC的另一端还通过模数转换单元、 行程传感器 与低压电气设备相连接； 在PIC的另一端还通过 通讯电路连接工业计算机。 本发 明提出了一种相 对电磨损法低压电气设备寿命预测系统与方法， 能够提高低压电气设备安全性和可靠性， 为智能 化电器技 术发展奠定 基础的发明目的。 权利要求书3页 说明书7页 附图3页 CN 114384360 A 2022.04.22 CN 114384360 A 1.相对电磨损法低压电气设备寿命预测系统， 包括显示单元和工业计算机， 其特征是： 所述显示单元(1)的一端与PIC(7)相连接， 控制面板(2)的一端与PIC(7)相连接， 供电电源 (3)、 复位电路(4)、 时钟电路(5)、 晶振电路(6)的一端分别与PIC(7)相连接； PIC(7)的一端 与驱动模块(8)相连接， 驱动模块(8)的另一端与低压电气设备控制信号相连接； 电流传感 器(11)和电压传感器(14)的一端分别与低压电气设备(9)相连接； 电流互感器(11)和电压 互感器(14)的另一端分别与信号处理电路(10)的一端相连接， 信号处理电路(10)的另一端 与PIC(7)相连接； 行程传感器(13)的一端与低压电气设备(9)相连接， 行程传感器(13)的另 一端与模数转换单元(12)相连接， 模数转换单元(12)的另一端与PIC(7)； 工业计算机(16) 的一端经 过通讯电路(15)与PIC(7)相连接； 数据存 储单元(17)的一端与PIC(7)相连接 。 2.根据权利要求1所述的相对电磨损法低压电气设备寿命预测系统， 其特征是： 所述显 示单元(1)的信号输入端与PIC(7)的显示信号输出端相连接， 控制面板(2)的信号输出端与 PIC(7)控制信 号输入端相连接， 供电电源(3)、 复位电路(4)、 时钟电路(5)、 晶振电路(6)的 信号输出端分别与PIC(7)的电源接线端子、 复位信号接线端子、 时钟信号输入端子、 晶振信 号输入端子相连接 。 3.根据权利要求1所述的相对电磨损法低压电气设备寿命预测系统， 其特征是： 所述 PIC(7)的控制 信号输出端与驱动模块(8)的控制 信号输入端相连接， 驱动模块(8)的控制信 号输出端与低压电气设备控制信号输入端相连接 。 4.根据权利要求1所述的相对电磨损法低压电气设备寿命预测系统， 其特征是： 所述控 制面板(2)的操作按钮电路包括电源VCC1、 电源VCC2、 光耦TLP521、 接地端子GND1、 接地端子 GND2、 接地端子GND3、 接地端子GND4、 二极管D1、 电容C1、 电容C2、 电阻R1、 电阻R2、 电感L1、 反 向二极管TV1、 按 钮S1、 PIC(7)组成； 所述PIC(7)的信号输入端与光耦TLP521接线端子 ②、 电阻R1的一端相 连接， 电阻R1的 另一端与电源VCC1相连接， 光耦TLP521接线端子 ①与接地端子GND1相连接， 光耦TLP521接 线端子③与二极管D1的一端、 电容C1的一端、 电阻R2的一端相连接， 光耦TLP521接线端子 ④、 二极管D1的另一端、 电容C1的另一端与接地端子 GND2相连接， 电阻R2的另一端与电容C2 的一端、 电感L1的一端相连接， 电容C2的另一端与接地端子 GND3相连接， 电感L1的另一端与 反向二极管TV1的一端、 按钮S1的一端相连接， 反向二极管TV1的另一端与接地端子GND4相 连接， 按钮S1的另一端与电源VC C2相连接 。 5.根据权利要求1所述的相对电磨损法低压电气设备寿命预测系统， 其特征是： 所述电 流传感器(11)的信号测试端与低压电气设备(9)的电流测试部位相连接， 电压传感器(14) 的信号测试端与低压电气设备(9)的电压测试部位相连接； 电流互感器(11)、 电压互感器 (14)的信号输出端与信号处理电路(10)的信号输入端相连接， 信号处理电路(10)的信号输 出端与PIC(7)的电压、 电流信号输入端相连接 。 6.根据权利要求1所述的相对电磨损法低压电气设备寿命预测系统， 其特征是： 所述行 程传感器(13)的信号测试端与低压电气设备(9)的行程测试部位相连接， 行程传感器(13) 的信号输出端与模 数转换单元(12)的信号输入端相连接， 模 数转换单元(12)的信号输出端 与PIC(7)的行程输入端相连接 。 7.根据权利要求1所述的相对电磨损法低压电气设备寿命预测系统， 其特征是： 所述工 业计算机(16)的通讯信号输出端经过通讯电路(15)与PIC(7)的通讯信号输入端相连接； 所权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114384360 A 2述数据存 储单元(17)的信号输入端与PIC(7)的存 储信号输出端相连接 。 8.相对电磨损法低压电气设备寿命预测方法， 其特 征是： 包括以下步骤： 步骤1.首 先采集电流数据， 并进行判断分断类型； 步骤2.利用分断类型与允许磨损总量特 征值进行比较； 步骤3.根据比较结果， 判断警报类型， 并提出 预警和报警。 9.根据权利要求1所述的相对电磨损法低压电气设备寿命预测方法， 其特征是： 步骤1 所述首先采集电流数据， 并进行判断分断类型， 包括： 低压电气设备分断电流次数越多， 触头磨损量越大； 低压电气设备分断电流分为额定 电流、 过载电流和短路电流， 分断不同电流对触头的影响差异较大； 分断额定电流属于正常 开断,寿命预测时次数统计与实际分断次数一致； 过载电流对触头的损害远远大于额定电 流， 开断过载电流根据实际开断电流值与额定电流的比例再加上一个加权系 数； 短路电流 对触头的损害远远大于过载电流， 开断过载电流根据实际开断电流值与额定电流的比例再 加上一个加权系数； 低压电气设备运行 过程对触头损耗 量， 如下式所示： Q＝M+KEN+PFW      (1) 式中， Q为低压电气设备触头损耗量， M为低压电气设备分断额定电流次数， N为低压电 气设备分断过载电流次数， K为低压电气设备过载电流加权系 数， E为低压电气设备过载电 流与额定电流比值， W为低压电气设备分断短路电流次数， P为低压电气设备过载电流加权 系数,F为低压电气设备短路电流与额定电流比值； 低压电气设备 过载电流与额定电流比值E计算方法为： 式中， Ig为低压电气设备 过载电流， Ie为低压电气设备额定电流； 低压电气设备短路电流与额定电流比值F计算方法为： 式中， Id为低压电气设备短路电流； 步骤2中所述利用分断类型与允许磨损总量特 征值进行比较， 包括： 根据公式(1)、 公式(2)和公式(3)得到低 压电气设备运行过程触头实际损耗量， 如 下式 所示： 相对电磨损法低压电气设备寿命预测系统中PIC采集分断电流和行程数据， 根据分断 电流类型、 行程和额定 分断电流对低压电气设备运行过程触头实际损耗量Q进 行计算， 通过 显示单元1显示触头磨损量数据； 同时调用低压电气设备的触头额定磨损量Qz， 将触头额定 磨损量Qz和PIC计算的触头实际磨损量 Q进行比较； 步骤3所述 根据比较结果， 判断警报类型， 并提出 预警和报警， 包括： 如果Q≥0.9Qz， 则认为低压电气设备将发生故障， 通过显示单元和工业计算机进行报权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114384360 A 3