【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电器设备，具体来说，是一种微型断路器剩余电寿命预测方法。
技术介绍
1、微型断路器属于低压开关电器中的保护类电器，广泛应用于家用、工业建筑物以及配电系统。当用电线路中发生故障情况时，微型断路器能自动切断故障回路，起到保护用电线路和用电设备的作用。
2、微型断路器内部主要由触头灭弧系统、机械操作系统以及过流保护系统组成。微型断路器每次动作都会使动静触头间产生电弧，对触头材料进行烧蚀，当触头累积侵蚀量到达一定程度会使得微型断路器不能可靠接通，导致断路器寿命终结，并威胁配电系统安全运行。
3、对开关电器可靠性和剩余寿命预测研究较多。文献《赵成晨,李奎,胡博凯,等.变应力条件下低压断路器剩余电寿命预测[j].中国电机工程学报,2022,42(21):8004-8016.》分析了不同电流下电弧对触头侵蚀量的影响，提出3种变应力条件下低压断路器的剩余电寿命预测方法。
4、但是实际上在微型断路器性能退化及剩余寿命预测的相关研究尚不成熟。使用电弧电流和断口电压进行寿命预测需要进行实时采集，且难以反映断路器内部情况。且受微型断路器组装方式限制，难以在实验过程中拆开测量触头重量。因此，亟需一种微型断路器剩余电寿命预测方法。
技术实现思路
1、本专利技术为了克服以上技术的不足，提供了一种微型断路器剩余电寿命预测方法，通过分析合闸过程中的刚和角度退化建立基于wiener过程的微型断路器电性能退化模型，从而进行微型断路器的剩余电寿命预测。
2、本
3、进一步的，所述合闸过程的机构运动规律为平面四连杆形式运动，如公式（1）所示，
4、 （1），
5、其中，为为手柄bc与x轴的夹角，为u形连杆cd与x轴的夹角，为杆3与 x轴的夹角， lbc、 ldf、 lcd和 lcf分别对应为微型断路器机械操作系统中手柄、锁扣、u型连接件和cf两个定点的长度。
6、进一步的，所述对微型断路器进行电寿命试验并根据力矩传感器采集的合闸力矩计算刚合角度，具体包括：
7、进行电寿命试验，间隔使用力矩传感器以的角速度匀速转动微型断路器手柄采集合闸力矩；
8、监测动静触头接通状态得到刚合时间t；
9、通过刚合时间t和力矩传感器的角速度计算得到刚合角度。
10、进一步的，所述基于微型断路器失效机理确定电弧侵蚀对机械操作系统的影响，具体包括：
11、每开断 k次对单次触头厚度进行累积得到每段的累积触头厚度损失δ h如公式（2）和公式（3）所示，
12、（2），
13、（3），
14、式中， m j表示微型断路器第 j次动作时产生的随机的触头质量损失，为开断k次累积触头质量损失， j表示微型断路器的第 j次开断， ρ表示触头材料密度， s表示开断后触头损失区域的面积， 其中每段的累积触头厚度损失服从正态分布且均值和标准差不变。
15、进一步的，所述结合刚合角度的计算将电弧侵蚀对机械操作系统的影响转换为刚合角度变化，包括：基于机械操作系统运动规律和每段的累积触头厚度损失计算得到每开断k次的刚合角度，从而得到刚合角度变化。
16、进一步的，所述微型断路器电性能退化模型的如公式（4）所示，
17、（4），
18、其中，为随着时间t递增的刚合角度累积退化量，为标准布朗运动, 、为微型断路器电性能退化模型参数。
19、进一步的，采用极大似然估计法对微型断路器电性能退化模型的模型参数进行估计，估计式如式（5）所示：
20、（5），
21、式中， k为每段累积的微型断路器合分闸次数，n为测量次数，δ y i为第 i次测量时的刚合角度退化增量，为退化模型参数的估计值，为退化模型参数的估计值，为失效阈值的估计值。
22、进一步的，所述基于估计后的微型断路器电性能退化模型进行微型断路器的剩余电寿命预测，具体包括：当刚合角度累积退化量 y( t)还没有达到失效阈值 l时，设， l0为通过测量刚合角度得到的当前累积退化量，在当前退化时刻的电寿命概率密度函数为式(6)所示，微型断路器运行到当前时刻的电寿命可靠度函数为式(7)所示，微型断路器运行至当前时刻的电寿命期望和方差可表示为式（8）所示,
23、（6），
24、（7），
25、（8），
26、式中，f(·)为标准正态分布函数。
27、本专利技术的有益效果是：
28、1、根据微型断路器机械操作系统的运行原理将机械操作系统简化为机构运动模型，从而确定刚合角度作为特征量，为后续微型断路器剩余电寿命预测打好基础；
29、2、通过分析电弧侵蚀对机械操作系统的影响，得到触头不同厚度时的刚合角度，通过刚合角度变化规律建立基于winner过程的微型断路器电性能退化模型，准确的进行不同阶段下微型断路器剩余电寿命预测；
30、3、通过力矩传感器得到合闸力矩从而方便计算得到刚合角度，既可以反映断路器内部动静触头情况，也方便得到特征量。
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1.一种微型断路器剩余电寿命预测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种微型断路器剩余电寿命预测方法，其特征在于，所述合闸过程的机构运动规律为平面四连杆形式运动，如公式（1）所示，
3.根据权利要求1所述的一种微型断路器剩余电寿命预测方法，其特征在于，所述对微型断路器进行电寿命试验并根据力矩传感器采集的合闸力矩计算刚合角度，具体包括：
4.根据权利要求1所述的一种微型断路器剩余电寿命预测方法，其特征在于，所述基于微型断路器失效机理确定电弧侵蚀对机械操作系统的影响，具体包括：
5.根据权利要求4所述的一种微型断路器剩余电寿命预测方法，其特征在于，所述结合刚合角度的计算将电弧侵蚀对机械操作系统的影响转换为刚合角度变化，包括：
6.根据权利要求1所述的一种微型断路器剩余电寿命预测方法，其特征在于，所述微型断路器电性能退化模型的如公式（4）所示，
7.根据权利要求6所述的一种微型断路器剩余电寿命预测方法，其特征在于，采用极大似然估计法对微型断路器电性能退化模型的模型参数进行估计，估计式如式（5）所示：<...
【技术特征摘要】
1.一种微型断路器剩余电寿命预测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种微型断路器剩余电寿命预测方法，其特征在于，所述合闸过程的机构运动规律为平面四连杆形式运动，如公式（1）所示，
3.根据权利要求1所述的一种微型断路器剩余电寿命预测方法，其特征在于，所述对微型断路器进行电寿命试验并根据力矩传感器采集的合闸力矩计算刚合角度，具体包括：
4.根据权利要求1所述的一种微型断路器剩余电寿命预测方法，其特征在于，所述基于微型断路器失效机理确定电弧侵蚀对机械操作系统的影响，具体包括：
5.根据权利要求4所述的一种微型断路器...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢振华，侯林明，何普全，任建民，马蕾，王铮，李文青，黄惠根，蔡益州，钱于正，
申请(专利权)人：浙江省机电产品质量检测所有限公司，
类型：发明
国别省市：
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