(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 202111583643.X (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　应勇　周睿　 闫比男　杨滢璇　李惺宇　钱旭　 张维娜　邰晓雪　付程傲　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 31/327(2006.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 超程与吸合时间双变量电气开关寿命评估 系统与方法 (57)摘要 本发明属于电气开关寿命评估系统技术领 域， 尤其涉及一种超程与吸合时间双变量电气开 关寿命评估系统与方法。 本系统由显示单元和数 据存储单元分别 与PIC相连接， 控制面板与 PIC相 连接； 供电电源、 复位电路、 时钟电路、 晶振电路 的输出端分别 与PIC连接， PIC通过 驱动模块与电 气开关连接； 电气开关通过电流传感器和电压互 感器分别与信号处理电路连接， 信号处理电路的 输出端与PI的输入端连接； 电气开关通过行程传 感器、 模数转换单元与PIC连接； PIC的输入端经 通讯电路与工业计算机连接。 该系统具有结构简 单， 操作便携的特点， 能够提高电气开关寿命预 测精度， 保证电气开关产品质量， 节约电力资源， 提升电气开关安全水平。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 114397567 A 2022.04.26 CN 114397567 A 1.超程与吸合时间双变量电气开关寿命评估系统， 其特征是： 包括显示单元(1)、 控制 面板(2)、 供电电源(3)及工业计算机(16)， 其特征是： 显示单元(1)和数据存储单元(17)的 输入端分别与PIC(7)的输出端相连接， 控制面板(2)的输出端与PIC(7)的输入端相连接； 供 电电源(3)、 复位电路(4)、 时钟电路(5)、 晶振电路(6)的输出端分别与PIC(7)相连接， PIC (7)通过驱动模块(8)与电气开关(9)相连接； 电气开关(9)通过电流传感器(11)和电压互感 器(14)分别与信号处理电路(10)相连接， 信号处理电路(10)的输出端与PIC(7)的输入端相 连接； 电气开关(9)通过行程传 感器(13)、 模数转换单元(12)与PIC(7)相连接； PIC(7)的输 入端经通讯电路(15)与工业计算机(16)相连接 。 2.根据权利要求1所述的超程与吸合 时间双变量电气开关寿命评估系统， 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)控制信号的输入端相连接； 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所述的超程与吸合 时间双变量电气开关寿命评估系统， 其特征是： 所 述PIC(7)的控制信号输出端与驱动模块(8)控制 信号输入端相连接， 驱动模块(8)的控制信 号输出端与电气开关(9)的控制信号输入端相连接； 电流传感器(11)的信号测试端与电气 开关(9)的电流测试部位相连接， 电压传感器(14)的信号测试端与电气开关(9)的电压测试 部位相连接， 电流互感器(11)、 电压互感器(14)的信号输出端分别与信号处理电路(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。 4.根据权利要求1所述的超程与吸合 时间双变量电气开关寿命评估系统， 其特征是： 所 述行程传感器(13)的信号测试端与电气开关(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)的计数信号输入端相连接 。 5.根据权利要求1所述的超程与吸合 时间双变量电气开关寿命评估系统， 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。 6.根据权利要求1所述的超程与吸合 时间双变量电气开关寿命评估系统， 其特征是： 所 述所述数据存 储单元(17)的信号输入端与PIC(7)的存 储信号输出端相连接 。 7.根据权利要求1所述的超程与吸合 时间双变量电气开关寿命评估系统， 其特征是： 所 述驱动模块(8)的电路包括电源VCC、 驱动芯片M57962L、 二极管VD1、 二极管VD2、 二极管VD3、 二极管VD4、 二极管VD5、 电阻R1、 电阻R2、 电容C1、 电容C2、 IGBT； 所述电源VCC与驱动芯片 M57962L的 引脚相连接， PLC的控制信号与驱动芯片M57962L的 引脚相连接， 二极管VD1 的两端分别与驱动芯片M57962L的 ①引脚和IGB T的一端、 电气开关控制的一端输入相连接， 驱动芯片M57962L的 ⑧引脚与二级管VD2的一端相连接， 二级管VD2的另一端与电阻R3的一 端相连接， 电阻R3的另一端与电源VCC1、 驱动芯片M57962L的 ④引脚相连接， 驱动芯片 M57962L的 ⑥引脚与电容C1的一端、 电容C2的一端、 接地端子GND相连接,电容C2的另一端与 VD4的一端、 电阻R2的一端、 IGBT的另一端、 开关电源的一端相连接， 电阻R1的另一端与二级 管VD3的一端、 电阻R2的另一端、 IGBT的控制端相连接， 二级管VD3的另一端与二级管VD4的权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114397567 A 2另一端相连接， 二级 管VD5的两端与IGBT的两端相连接， 开关电源的另一端与电气开关控制 的另一端相连接 。 8.超程与吸合时间双变量电气开关寿命评估方法， 其特 征是： 包括以下步骤： 步骤1.计算电气开关的超程时间和吸合时间； 步骤2.根据得到的超程时间和吸合时间计算电气开关寿命； 步骤3.根据电气开关寿命进行评估， 当超程时间缩短到允许的极限值时， 电气开关失 效。 9.根据权利要求8所述的超程与吸合 时间双变量电气开关寿命评估方法， 其特征是： 步 骤1所述计算电气开关的超程时间和吸合时间， 所述吸合时间是电气开关接 收到动作指令 开始动作到动静触头接触所用的时间； 所述超程时间是电气开关动静触头开始接触到完全 闭合所用的时间； 超程时间与吸合时间双变量电气开关寿命评估系统采集电气开关动作线 圈的电流和触点间的电压信号， 通过计算得到超程时间与吸合时间； 电气开关电压与电流曲线图中ta为吸合时间， tb为动作指令开始动作到动静触头全闭 合所用的时间， 超程时间计算公式为： tc＝tb‑ta  (1) 式中， tc为吸合时间； 步骤2.根据得到的超程时间和吸合时间计算电气开关寿命。 电气开关超程 时间随动作次数的增加而不断缩短， 电气开关吸合 时间随动作次数的增 加而不断延长； 超程时间对电气开关寿命的影响要大于 吸合时间， 因此在电气开关寿命评 估时超程时间的权 重大于吸合时间； 电气开关寿命计算公式为： 式中， Ts为电气开关寿命； Tc为超程时间评估电气开关寿命； Tx为吸合时间评估电气开 关寿命； m为超程时间评估电气开关寿命比例系数； n为吸合时间评估电气开关寿命比例系 数； p为电气开关寿命比例系数； 步骤3.根据电气开关寿命进行评估； 超程时间评估电气开关寿命评估通过超程速度变化率进行评估， 电气开关动作 过程由 于触头磨损、 绝缘老化等问题 导致超程时间不断缩短， 当超程时间缩短到允许的极限值时， 电气开关将失效； 评估时假定超时 时间缩短按照线性 规律变化， 则Tc计算公式为： 式中， Tq为电气开关初始超程时间， Tj为电气开关超程时间允许极限值， k为电气 开关超 程时间缩短速率。 10.一种计算机存储介质， 其特征是： 所述计算机存储介质上存有计算机程序， 所述计 算机程序被处理器执行时实现权利要求8 ‑9所述的超程与吸合时间双变量电气开关寿命评 估方法的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114397567 A 3