專利名稱：電磁電器測試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電磁電器設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種電磁電器測試系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，低壓電器的理論分析、產(chǎn)品設(shè)計、性能檢驗極為復雜。在分析與設(shè)計低 壓電器產(chǎn)品時，除采用低壓電器傳統(tǒng)理論電接觸理論、電弧理論、發(fā)熱與電動力理論、電 磁機構(gòu)理論等進行必要的理論推導、分析計算之外，還使用了大量的經(jīng)驗數(shù)據(jù)。即便這樣， 有時設(shè)計計算數(shù)據(jù)與產(chǎn)品實際性能仍然存在較大差異，需要反復修改和試驗，導致開發(fā)周期 長、資金投入大，要設(shè)計出性能優(yōu)良、價格合理的低壓電器產(chǎn)品十分困難。電磁電器一直是 大量使用的低壓電器產(chǎn)品。如電磁式交直流接觸器、電磁式繼電器以及斷路器的電磁脫扣機 構(gòu)等等。其在結(jié)構(gòu)上主要包含感測機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)這兩部分。進入新世紀以來，國外著名低 壓電器公司紛紛推出新一代電磁電器系列產(chǎn)品。在節(jié)能、節(jié)材、控制可靠的基礎(chǔ)上，試圖提 高產(chǎn)品的各項性能指標，尤其是壽命指標。
發(fā)展性能優(yōu)良的低壓電器產(chǎn)品，必須配以先進的測試、檢驗手段。90年代人們提出了"可 測性設(shè)計"新觀念。在系統(tǒng)設(shè)計開始就同時考慮測試問題，并同時進行可測性設(shè)計，縮短產(chǎn) 品的開發(fā)周期。近年來，對電器開關(guān)測試技術(shù)的研究得到全面展開。目前，國內(nèi)外各類低壓 電器檢測站已廣泛采用微機數(shù)采系統(tǒng)作為其試驗機構(gòu)的數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以方 便實現(xiàn)線路電壓、斷口電壓、斷口電流、功率因數(shù)、頻率(交流)、時間常數(shù)(直流)，以 及接通分斷的峰值電流(Ip)、 I2t、通斷時間和通斷操作過電壓等參數(shù)的自動實時測量。但是， 這些系統(tǒng)都沒有考慮到電器產(chǎn)品的性能特征和分析功能，只是單純的參數(shù)測試。隨著各項技 術(shù)的發(fā)展，研制含有功能測試與性能預測的新型測試系統(tǒng)成為可能。
目前，國內(nèi)外對開關(guān)電器電壽命的研究，基本上集中在觸頭系統(tǒng)中。如表面粗糙度法、 觸頭的有效接觸距離法、接觸電阻法、簇射電弧法、燃弧參數(shù)的統(tǒng)計分析法、觸頭的質(zhì)量損 耗法、頻譜分析法和多變量壽命預測法等。但是這些方法多難以實時反映觸頭剩余電壽命狀 態(tài)。因此，需要尋找一種通用的、合理的能反映開關(guān)電器觸頭實時剩余電壽命的預測監(jiān)測方 法。國內(nèi)各電器檢測機構(gòu)只是進行電磁電器的常規(guī)型式試驗認證。沒有將電磁機構(gòu)的動作特 征一并考慮。而電磁機構(gòu)性能測試裝置，如"光機電電磁電器動態(tài)測試裝置"等，實現(xiàn)了電 磁電器動態(tài)過程各參數(shù)的可視化檢測，但是其在測試過程中主回路系統(tǒng)不帶載。由于開關(guān)電 器不同的操作方式、不同負載、不同工作環(huán)境，工作壽命有顯著差別。所以，開關(guān)電器的壽 命預測難度很大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種電磁電器測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)有利于對 電磁電器進行壽命預測與失效機理分析。
為實現(xiàn)上述之目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這種電磁電器測試系統(tǒng)，其特征在于將主 回路測試與電磁機構(gòu)測試、電磁機構(gòu)動態(tài)特性仿真相結(jié)合，該系統(tǒng)包括
電壓互感器系統(tǒng)L、 M、 N及電壓信號調(diào)理模塊J，電壓互感器系統(tǒng)L的輸入端接入主電 路線電壓信號，以進行主電路與測試系統(tǒng)的電壓隔離與信號采集，電壓互感器系統(tǒng)M的輸入
端接入斷口電壓信號，以測試觸頭系統(tǒng)的斷口電壓信號，電壓互感器系統(tǒng)N的輸入端接入電 磁電器電磁機構(gòu)線圈的電壓信號電壓互感器系統(tǒng)L、 M、 N各自采集的電壓信號都進入電 壓信號調(diào)理模塊J,以進行相應的信號處理和抗干擾處理；
電流互感器系統(tǒng)X、 Y及電流信號調(diào)理模塊K，電流互感器系統(tǒng)X的輸入端接入主電路 電流信號，以進行觸頭系統(tǒng)斷口電流的信號隔離與測試，電流互感器系統(tǒng)Y的輸入端接入電 磁機構(gòu)的電流信號；電流互感器系統(tǒng)X、 Y各自采集的電流信號都輸入電流信號調(diào)理模塊K， 以進行信號的轉(zhuǎn)換、采集與抗干擾處理；
高速信號采集卡A，用于接收電壓信號調(diào)理模塊J和電流信號調(diào)理模塊K輸入的信號， 并將采集卡中的信號輸入測試程序模塊C;
測試程序模塊C，接收并對高速信號采集卡A輸入的所有實測參數(shù)進行測量和計算，而 后將相關(guān)參數(shù)輸入綜合分析模塊D;
仿真軟件數(shù)據(jù)庫E，用于向綜合分析模塊D輸入相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)、電器特征參數(shù)和電磁機 構(gòu)動態(tài)特性仿真波形；
綜合分析模塊D，接收測試程序模塊C輸入的測試參數(shù)和仿真軟件數(shù)據(jù)庫E輸入的仿真 參數(shù)，通過波形分析法、人工智能相關(guān)算法、可靠性理論分析法進行綜合分析并將分析結(jié)果 輸入到波形顯示模塊G和壽命預測模塊S;
管理設(shè)置模塊H，根據(jù)需要進行參數(shù)的設(shè)置和系統(tǒng)管理，通過綜合分析模塊D完成波形 顯示模塊G和壽命預測模塊S之間的切換與管理。
波形顯示模塊G，通過對測試波形的處理分析，實現(xiàn)對電壓、電流測試信號的運算處理， 并對采集到的波形進行顯示和相關(guān)的圖像處理；
壽命預測模塊S，將測試參數(shù)與仿真參數(shù)相結(jié)合，對測試樣品進行失效機理分析和壽命 預測。
本發(fā)明的有益效果是改變了以往主回路測試與動作機構(gòu)測試分離的測試系統(tǒng)，在電磁電 器進行型式試驗的同時，建立基于波形分析法的電磁電器壽命預測模型，并結(jié)合模型給出樣
4機的壽命預測，將電磁機構(gòu)動態(tài)特性指標與產(chǎn)品的通斷能力相結(jié)合，建立了含電磁電器壽命 預測功能的新型電磁電器測試系統(tǒng)，具有廣闊的實際應用前景。
下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。


圖l是本發(fā)明的工作原理框圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的電磁電器測試系統(tǒng)，將主回路測試與電磁機構(gòu)測試、電磁機構(gòu)動態(tài)特性仿真相 結(jié)合，該系統(tǒng)包括電壓互感器系統(tǒng)L、 M、 N，電壓信號調(diào)理模塊J，電流互感器系統(tǒng)X、 Y，電流信號調(diào)理模塊K，高速信號采集卡A，測試程序模塊C，仿真軟件數(shù)據(jù)庫E，綜合分 析模塊D，波形顯示模塊G，壽命預測模塊S以及管理設(shè)置模塊H。下面對各模塊作進一步 詳細的敘述。
電壓互感器系統(tǒng)L、 M、 N及電壓信號調(diào)理模塊J:電壓互感器系統(tǒng)L的輸入端接入主電 路線電壓信號，以進行主電路與測試系統(tǒng)的電壓隔離與信號采集，電壓互感器系統(tǒng)M的輸入 端接入斷口電壓信號，以測試觸頭系統(tǒng)的斷口電壓信號，電壓互感器系統(tǒng)N的輸入端接入電 磁電器電磁機構(gòu)線圈的電壓信號，以作為電磁機構(gòu)動態(tài)計算模塊的激勵源信號；電壓互感器 系統(tǒng)L、 M、 N各自采集的電壓信號都進入電壓信號調(diào)理模塊J，以進行相應的信號處理和抗 干擾處理。
電流互感器系統(tǒng)X、 Y及電流信號調(diào)理模塊K:電流互感器系統(tǒng)X的輸入端接入主電路 電流信號，以進行觸頭系統(tǒng)斷口電流的信號隔離與測試，電流互感器系統(tǒng)Y的輸入端接入電 磁機構(gòu)的電流信號，以作為電磁機構(gòu)動態(tài)特性計算的重要基準參量；電流互感器系統(tǒng)X、 Y 各自采集的電流信號都輸入電流信號調(diào)理模塊K，以進行信號的轉(zhuǎn)換、采集與抗干擾處理。
高速信號采集卡A:用于接收電壓信號調(diào)理模塊J和電流信號調(diào)理模塊K輸入的信號， 并將采集卡中的信號輸入測試程序模塊C。
測試程序模塊C:接收并對高速信號采集卡A輸入的所有實測參數(shù)進行測量和計算，其 可以實現(xiàn)線路電壓、斷口電壓、線圈勵磁電壓、線圈勵磁電流、斷口電流、功率因數(shù)、頻率 (交流)、時間常數(shù)(直流)，以及接通分斷的峰值電流(Ip)、 I2t、通斷時間和通斷操作過電 壓等參數(shù)的自動實時測量，并將相關(guān)參數(shù)輸入綜合分析模塊D。
仿真軟件數(shù)據(jù)庫E:仿真軟件數(shù)據(jù)庫E為采用MATLAB等相關(guān)軟件建立的仿真軟件數(shù)據(jù) 庫，該數(shù)據(jù)庫中涵蓋了相關(guān)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和電器特征參數(shù)，以及后臺運算、處理、仿真程序， 用于向綜合分析模塊D輸入相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)、電器特征參數(shù)和電磁機構(gòu)動態(tài)特性仿真波形。
綜合分析模塊D:綜合分析模塊D接收并集中了測試程序模塊C輸入的測試參數(shù)和仿真軟件數(shù)據(jù)庫E輸入的仿真參數(shù)，通過波形分析法、人工智能相關(guān)算法、可靠性理論分析法進 行綜合分析并將分析結(jié)果輸入到波形顯示模塊G、壽命預測模塊S。
管理設(shè)置模塊H:根據(jù)需要進行參數(shù)的設(shè)置和系統(tǒng)管理，通過綜合分析模塊D完成波形 顯示模塊G和壽命預測模塊S之間的切換與管理。
波形顯示模塊G:通過對測試波形的處理分析，實現(xiàn)對電壓、電流等測試信號的運算處 理，如最大值、最小值、方均根值、I2t、功率因數(shù)等，也可實現(xiàn)通道間的運算如電弧能量計 算；同時，對采集到的波形進行顯示和相關(guān)的圖像處理，如單通道/全通道的放大、縮小或?qū)?指定區(qū)域進行縮放處理，可以自動讀出通流時間以及光標間指定的波形數(shù)據(jù)，具有友好的人 機界面，操作方便、功能完善；波形顯示模塊G還具有自動報表功能通過預先設(shè)置的試驗 參數(shù)(報告編號、試驗類別、試驗條件、樣品信息、儀器信息、樣品編號、測量參數(shù)、試驗 時間、試驗人員等)可在試驗后自動生成試驗報告，并且可以自動對各通道進行零位校準。 當試品發(fā)生熔焊故障時，具有自動報警功能。
壽命預測模塊S:將測試系統(tǒng)中的電壓、電流、電弧電壓、系統(tǒng)過電壓、燃弧時間、電 弧能量、觸頭系統(tǒng)的開距、超程等測試參數(shù)，與仿真計算中的電磁機構(gòu)運動速度、撞擊能量、 線圈電流、磁鏈、吸力特性、反力特性等動態(tài)過程仿真參數(shù)相結(jié)合，對測試樣品進行失效機 理分析和壽命預測。此功能模塊極大提高了測試系統(tǒng)的技術(shù)含量，改變了傳統(tǒng)壽命試驗浪費 時間、浪費能源、浪費人力的落后周面，并且可以提出產(chǎn)品設(shè)計參數(shù)的修改意見。
管理設(shè)置模塊H:管理設(shè)置模塊H根據(jù)需要進行參數(shù)的設(shè)置和系統(tǒng)管理，分為兩個相對 獨立又相互關(guān)聯(lián)的參數(shù)設(shè)置模塊，即波形顯示模塊G參數(shù)設(shè)置模塊和壽命預測模塊S參數(shù)設(shè) 置模塊，由系統(tǒng)管理界面進行切換。
(1) 電壓互感器系統(tǒng)L、 M、 N和電流互感器系統(tǒng)X、 Y的測試范圍、測試精度等參數(shù) 設(shè)置，并對波形顯示模塊G的參數(shù)與顯示進行設(shè)置根據(jù)試驗樣機進行歷史記錄存儲、顯示 參數(shù)、報告格式、報表輸出等設(shè)置；
(2) 壽命預測模塊S的參數(shù)與顯示設(shè)置根據(jù)試驗樣機設(shè)定動態(tài)計算與分析模塊的樣機 結(jié)構(gòu)尺寸、反力、勵磁線圈等相關(guān)參數(shù)，設(shè)定失效機理分析與壽命預測的關(guān)鍵參數(shù)，根據(jù)要 求設(shè)定顯示的動態(tài)過程特性參數(shù)與分析參數(shù)值。
以上是本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明技術(shù)方案所作的改變，所產(chǎn)生的功能作用未超 出本發(fā)明技術(shù)方案的范圍時，均屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1、一種電磁電器測試系統(tǒng)，其特征在于將主回路測試與電磁機構(gòu)測試、電磁機構(gòu)動態(tài)特性仿真相結(jié)合，該系統(tǒng)包括電壓互感器系統(tǒng)[L]、[M]、[N]及電壓信號調(diào)理模塊[J]，電壓互感器系統(tǒng)[L]的輸入端接入主電路線電壓信號，以進行主電路與測試系統(tǒng)的電壓隔離與信號采集，電壓互感器系統(tǒng)[M]的輸入端接入斷口電壓信號，以測試觸頭系統(tǒng)的斷口電壓信號，電壓互感器系統(tǒng)[N]的輸入端接入電磁電器電磁機構(gòu)線圈的電壓信號；電壓互感器系統(tǒng)[L]、[M]、[N]各自采集的電壓信號都進入電壓信號調(diào)理模塊[J]，以進行相應的信號處理和抗干擾處理；電流互感器系統(tǒng)[X]、[Y]及電流信號調(diào)理模塊[K]，電流互感器系統(tǒng)[X]的輸入端接入主電路電流信號，以進行觸頭系統(tǒng)斷口電流的信號隔離與測試，電流互感器系統(tǒng)[Y]的輸入端接入電磁機構(gòu)的電流信號；電流互感器系統(tǒng)[X]、[Y]各自采集的電流信號都輸入電流信號調(diào)理模塊[K]，以進行信號的轉(zhuǎn)換、采集與抗干擾處理；高速信號采集卡[A]，用于接收電壓信號調(diào)理模塊[J]和電流信號調(diào)理模塊[K]輸入的信號，并將采集卡中的信號輸入測試程序模塊[C]；測試程序模塊[C]，接收并對高速信號采集卡[A]輸入的所有實測參數(shù)進行測量和計算，而后將相關(guān)參數(shù)輸入綜合分析模塊[D]；仿真軟件數(shù)據(jù)庫[E]，用于向綜合分析模塊[D]輸入相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)、電器特征參數(shù)和電磁機構(gòu)動態(tài)特性仿真波形；綜合分析模塊[D]，接收測試程序模塊[C]輸入的測試參數(shù)和仿真軟件數(shù)據(jù)庫[E]輸入的仿真參數(shù)，通過波形分析法、人工智能相關(guān)算法、可靠性理論分析法進行綜合分析并將分析結(jié)果輸入到波形顯示模塊[G]和壽命預測模塊[S]；管理設(shè)置模塊[H]，根據(jù)需要進行參數(shù)的設(shè)置和系統(tǒng)管理，通過綜合分析模塊[D]完成波形顯示模塊[G]和壽命預測模塊[S]之間的切換與管理。波形顯示模塊[G]，通過對測試波形的處理分析，實現(xiàn)對電壓、電流測試信號的運算處理，并對采集到的波形進行顯示和相關(guān)的圖像處理；壽命預測模塊[S]，將測試參數(shù)與仿真參數(shù)相結(jié)合，對測試樣品進行失效機理分析和壽命預測。
2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的電磁電器測試系統(tǒng)，其特征在于所述管理設(shè)置模塊[H]包括波形顯 示模塊[G]參數(shù)設(shè)置、壽命預測模塊[S]參數(shù)設(shè)置以及電壓互感器系統(tǒng)[L]、 [M]、 [N]和電流互感 器系統(tǒng)[X]、 [Y]的測試范圍、測試精度設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明涉及電磁電器設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種電磁電器測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)將主回路測試與電磁機構(gòu)測試、電磁機構(gòu)動態(tài)特性仿真相結(jié)合，電壓互感器系統(tǒng)L、M、N及電壓信號調(diào)理模塊J對主電路線電壓信號、斷口電壓信號和電磁電器電磁機構(gòu)線圈的電壓信號進行采集和處理，電流互感器系統(tǒng)X、Y及電流信號調(diào)理模塊K對主電路電流信號和電磁機構(gòu)的電流信號進行采集和處理，采集的電壓、電流信號經(jīng)高速信號采集卡A和用于對實測參數(shù)進行測量和轉(zhuǎn)換的測試程序模塊C輸入綜合分析模塊D，綜合分析模塊D對測試參數(shù)和仿真軟件數(shù)據(jù)庫E輸入的仿真參數(shù)進行綜合分析后，將分析結(jié)果輸入到壽命預測模塊S和波形顯示模塊G，以進行樣機的壽命預測以及測試波形的顯示和相關(guān)的圖像處理。
文檔編號G01R31/00GK101566662SQ20091011186
公開日2009年10月28日 申請日期2009年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月27日
發(fā)明者林抒毅, 蘇金州, 許志紅, 昕 鄭 申請人:福州大學