小型斷路器電壽命試驗(yàn)研究

何志鵬, 趙 虎

(西北工業(yè)大學(xué) 自動(dòng)化學(xué)院, 陜西 西安 710129)

0 引 言

小型斷路器是低壓配電網(wǎng)中非常重要的一種開關(guān)電器,不僅能夠開斷正常工作回路,而且具備短路、過(guò)載、漏電保護(hù)等功能,廣泛安裝在家庭、店鋪、工廠等環(huán)境中[1-3]。隨著用戶對(duì)用電網(wǎng)絡(luò)安全性和可靠性需求的增加和人工智能技術(shù)的發(fā)展,智能斷路器已成為一種發(fā)展趨勢(shì)[4-5]。相比傳統(tǒng)斷路器,智能斷路器的優(yōu)勢(shì)之一就是能進(jìn)行剩余壽命預(yù)測(cè)。用戶可以通過(guò)剩余壽命預(yù)測(cè)及時(shí)發(fā)現(xiàn)和更換“危險(xiǎn)斷路器”,從而減小因小型斷路器失效引發(fā)火災(zāi)事故的概率,并提高用電網(wǎng)絡(luò)的安全性和可靠性。

小型斷路器的制造工藝已經(jīng)相當(dāng)成熟,因此影響斷路器壽命的主要因素是其電壽命。小型斷路器分閘過(guò)程中產(chǎn)生的電弧會(huì)燒蝕觸頭材料,觸頭材料在電弧的作用下會(huì)發(fā)生蒸發(fā)侵蝕、噴濺侵蝕等物理過(guò)程[6-8],這些物理過(guò)程影響著小型斷路器的電氣壽命。壽命劣化的斷路器存在合閘失效、保護(hù)失效、熄弧困難等問題,繼續(xù)使用壽命劣化的斷路器會(huì)降低用電網(wǎng)絡(luò)的安全性和可靠性。

小型斷路器和繼電器、接觸器等開關(guān)電器電壽命劣化的原因相同,國(guó)內(nèi)外有許多專家和學(xué)者在研究電弧燒蝕觸頭材料的過(guò)程和機(jī)理,也有許多專家和學(xué)者在研究開關(guān)電器電壽命預(yù)測(cè)模型?？傮w來(lái)說(shuō),目前開關(guān)電器電壽命預(yù)測(cè)模型可以分為兩類:一類是根據(jù)電弧燒蝕觸頭材料過(guò)程構(gòu)建的數(shù)學(xué)模型;另一類是借助概率統(tǒng)計(jì)模型或者人工智能算法構(gòu)建的電壽命預(yù)測(cè)模型[9]。哈工大翟國(guó)富等[6,10-11]一直在研究電弧燒蝕觸頭材料的過(guò)程和機(jī)理,并結(jié)合電弧燒蝕觸頭材料的機(jī)理建立了一些觸頭磨損的數(shù)學(xué)模型。此外,沈工大曹云東等[12-15]也一直在研究開關(guān)電器電壽命預(yù)測(cè)問題,對(duì)觸頭間電弧的產(chǎn)生及發(fā)展過(guò)程進(jìn)行了研究。但是電弧燒蝕觸頭材料是一個(gè)復(fù)雜的物理、化學(xué)過(guò)程,建立一個(gè)融合電弧燒蝕觸頭材料機(jī)理且預(yù)測(cè)準(zhǔn)確的電壽命預(yù)測(cè)模型較為困難。河工大李奎等[9,16-18]一直在研究接觸器的電壽命預(yù)測(cè)問題,結(jié)合概率統(tǒng)計(jì)理論和人工智能算法建立了交流接觸器的電壽命預(yù)測(cè)模型,并取得了不錯(cuò)的預(yù)測(cè)效果。但是應(yīng)用概率統(tǒng)計(jì)模型構(gòu)建開關(guān)電器的電壽命預(yù)測(cè)模型時(shí)需要大量試驗(yàn)數(shù)據(jù),且需分析壽命數(shù)據(jù)的分布類型,因此試驗(yàn)周期較長(zhǎng),試驗(yàn)成本較大。

目前,國(guó)內(nèi)外的許多專家和學(xué)者對(duì)接觸器、繼電器開展了電壽命評(píng)估的研究,但針對(duì)小型斷路器開展電壽命評(píng)估的研究較少。開展小型斷路器的電壽命評(píng)估離不開試驗(yàn)數(shù)據(jù)的支撐,本文結(jié)合小型斷路器電壽命試驗(yàn)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求[19],設(shè)計(jì)了一套小型斷路器電壽命試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),對(duì)6只額定通斷電流為16 A的小型斷路器進(jìn)行了電壽命試驗(yàn)。從試驗(yàn)過(guò)程中采集的電弧電壓和電弧電流等信號(hào)中提取了燃弧時(shí)間、燃弧能量、允通能量、相對(duì)合閘時(shí)間、跌落時(shí)間等特征量。借助BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,以特征量為輸入?yún)?shù),斷路器電壽命等級(jí)為輸出參數(shù),構(gòu)建了小型斷路器電壽命評(píng)估模型。

1 電壽命試驗(yàn)裝置

1.1 小型斷路器結(jié)構(gòu)

小型斷路器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。小型斷路器一般由電磁脫扣系統(tǒng)、熱脫扣系統(tǒng)、滅弧系統(tǒng)、操作機(jī)構(gòu)等部分組成[20]。轉(zhuǎn)動(dòng)手柄帶動(dòng)由連桿、轉(zhuǎn)動(dòng)板、鎖扣件等組成的操作機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng),可使斷路器合分閘。小型斷路器短路保護(hù)和過(guò)載保護(hù)的動(dòng)作過(guò)程:在線路發(fā)生短路故障時(shí),鐵心受電磁線圈的電磁力克服反力彈簧的反作用力,向另一側(cè)移動(dòng)觸發(fā)跳扣件使斷路器分閘斷電;在線路長(zhǎng)時(shí)間處于過(guò)載時(shí),雙金屬片受熱彎曲觸發(fā)跳扣件使斷路器分閘斷電。在斷路器分閘的瞬間,動(dòng)/靜觸頭間會(huì)產(chǎn)生電弧,電弧能量注入觸頭材料后,觸頭材料會(huì)發(fā)生相變,部分觸頭材料通過(guò)蒸發(fā)、噴濺等方式離開觸頭區(qū)域,小型斷路器的電壽命與電弧侵蝕觸頭材料的過(guò)程相關(guān)。

圖1 小型斷路器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

1.2 電壽命試驗(yàn)裝置

小型斷路器電壽命試驗(yàn)裝置的硬件組成包含4部分,分別是試驗(yàn)回路、合分閘操作機(jī)構(gòu)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和上位機(jī)。小型斷路器電壽命試驗(yàn)裝置硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 小型斷路器電壽命試驗(yàn)裝置硬件結(jié)構(gòu)

試驗(yàn)回路由交流電壓源AC、總開關(guān)QF1、試驗(yàn)斷路器QF2、可調(diào)電阻R1組成。合分閘操作機(jī)構(gòu)的硬件部分由SMART200型PLC、直流電機(jī)、動(dòng)作機(jī)構(gòu)和接近開關(guān)等組成。PLC根據(jù)上位機(jī)的指令驅(qū)動(dòng)直流電機(jī),電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)動(dòng)作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng),由動(dòng)作機(jī)構(gòu)操作小型斷路器進(jìn)行合閘和分閘。當(dāng)小型斷路器處于合閘狀態(tài)時(shí),上限位接近開關(guān)輸出高電平信號(hào);當(dāng)小型斷路器處于分閘狀態(tài)時(shí),下限位接近開關(guān)輸出高電平信號(hào),接近開關(guān)輸出的高低電平輸入PLC形成反饋信號(hào)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由PCI-3361型數(shù)據(jù)采集卡、DVL1000型電壓傳感器(1 000 V/50 mA)和采樣電阻等組成。電壓傳感器1和電壓傳感器2分別轉(zhuǎn)換觸頭電壓和負(fù)載電壓,通過(guò)采樣電阻R2和R3將電壓傳感器輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢暂斎霐?shù)據(jù)采集卡的電壓信號(hào)。上位機(jī)軟件界面是基于LabWindows編程環(huán)境開發(fā)的,一方面與PLC通信驅(qū)動(dòng)合分閘操作機(jī)構(gòu),另一方面驅(qū)動(dòng)采集卡并讀取采樣數(shù)據(jù)。試驗(yàn)裝置實(shí)物圖如圖3所示。

圖3 試驗(yàn)裝置實(shí)物圖

1.3 電壽命試驗(yàn)裝置運(yùn)行過(guò)程

上位機(jī)運(yùn)行界面如圖4所示。圖4中,可以設(shè)置信號(hào)的采樣頻率、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、小型斷路器合分閘頻率等參數(shù),也可以指定合分閘操作次數(shù)。

電壽命試驗(yàn)裝置運(yùn)行過(guò)程如圖5所示。首先PLC通過(guò)OPC(OLE for Process Control)將接近開關(guān)的輸出信號(hào)傳遞給上位機(jī),上位機(jī)依據(jù)該反饋信號(hào)判斷合分閘操作機(jī)構(gòu)初始位置是否合適,如果初始位置不合適,則上位機(jī)向PLC傳遞復(fù)位信號(hào),由PLC驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)帶動(dòng)動(dòng)作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)至合適位置。其次根據(jù)用戶輸入?yún)?shù)(如信號(hào)采樣頻率、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、觸發(fā)電平等參數(shù))驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)采集卡,采集卡一旦完成初始參數(shù)設(shè)置后就啟動(dòng)采樣任務(wù)等待觸發(fā)。然后上位機(jī)向PLC發(fā)送合閘操作指令,之后就一直查詢反饋信號(hào)。最后上位機(jī)依據(jù)反饋信號(hào)執(zhí)行下一步驟,如果合閘操作完成,上位機(jī)會(huì)從數(shù)據(jù)采集卡中讀取數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)保存在指定文件夾中;如果合閘操作失敗或者信號(hào)采集失敗,上位機(jī)會(huì)發(fā)出錯(cuò)誤警告并停止運(yùn)行。分閘操作的數(shù)據(jù)采集流程同合閘操作的數(shù)據(jù)采集流程類似。

圖5 電壽命試驗(yàn)裝置運(yùn)行過(guò)程

1.4 電壽命試驗(yàn)的試驗(yàn)參數(shù)

本文對(duì)6只小型斷路器進(jìn)行了電壽命試驗(yàn),在試驗(yàn)過(guò)程中每開斷500次便測(cè)量一次試驗(yàn)樣品的接觸電阻、動(dòng)/靜觸頭厚度和超程等參數(shù)。觸頭材料燒蝕程度決定著斷路器合閘成敗,因此本文依據(jù)觸頭燒蝕量(動(dòng)/靜觸頭厚度較初始狀態(tài)下的減少量)判定小型斷路器電壽命狀態(tài)。小型斷路器電壽命試驗(yàn)參數(shù)如表1所示。

表1 小型斷路器電壽命試驗(yàn)參數(shù)

2 特征量

觸頭材料在經(jīng)過(guò)電弧燒蝕后,其厚度會(huì)減小并且觸頭間的開距會(huì)增大,但是觸頭厚度和開距難以在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),其無(wú)法直接應(yīng)用于小型斷路器電壽命評(píng)估中。相比觸頭厚度和開距,電弧電壓和電弧電流更容易在線采集。此外,觸頭表面形貌在燒蝕前后會(huì)有較大的差異,其可能會(huì)影響觸頭間的燃弧過(guò)程,進(jìn)而影響電弧電壓和電弧電流波形,因此電弧電壓和電弧電流波形中可能含有反映斷路器壽命退化過(guò)程的信息。本文分析了電弧電壓和電弧電流的變化過(guò)程,并從中提取了相關(guān)特征量。

2.1 電壓信號(hào)波形特點(diǎn)

某次分?jǐn)噙^(guò)程中,電弧電壓和電弧電流信號(hào)波形如圖6所示。在t在0～9.95 ms內(nèi),動(dòng)/靜觸頭穩(wěn)定接觸,電弧電壓近似等于零,電弧電流跟隨電源電壓變化;在t=10.00 ms時(shí),動(dòng)/靜觸頭間出現(xiàn)電弧,電弧電壓開始從零迅速增大,電弧電流略微減小后繼續(xù)跟隨電源電壓變化;在t=11.60 ms時(shí),持續(xù)增大的電弧電壓出現(xiàn)跌落,由高速攝像機(jī)記錄的電弧運(yùn)動(dòng)過(guò)程可知,其原因是動(dòng)觸頭回落引起電弧更加劇烈燃燒所致;在t=19.00 ms時(shí),動(dòng)靜觸頭間的電弧熄滅,電弧電壓跟隨電源電壓變化,電弧電流減小為零。

2.2 特征量提取過(guò)程

某次分?jǐn)噙^(guò)程中,電弧電壓信號(hào)的波形如圖7所示。本文選取了從起弧時(shí)刻到電弧電壓發(fā)生跌落的這段時(shí)間作為特征量,即t2-t1,為描述方便文中將這段時(shí)間稱為跌落時(shí)間。此外,本文在電壽命試驗(yàn)過(guò)程中采用了2P斷路器作為試驗(yàn)樣品,一路通斷16 A電流,另外一路通斷25 mA電流,提取了兩路斷路器合閘時(shí)刻的時(shí)間差作為特征量,為方便描述文中將這段時(shí)間差稱為相對(duì)合閘時(shí)間。另外本文還提取了燃弧時(shí)間、燃弧能量、允通能量等特征量。

圖6 電弧電壓和電弧電流信號(hào)波形

圖7 電弧電壓信號(hào)波形

2.3 特征量的變化過(guò)程

2.3.1 物理參數(shù)

在電壽命試驗(yàn)過(guò)程中,每開斷500次就測(cè)量一次試驗(yàn)樣品的動(dòng)/靜觸頭厚度和超程。觸頭厚度減少量包括動(dòng)觸頭和靜觸頭厚度減少量之和。觸頭厚度減少量隨開斷次數(shù)的變化過(guò)程如圖8所示。超程隨開斷次數(shù)的變化過(guò)程圖9所示。在動(dòng)/靜觸頭合分過(guò)程中,觸頭材料會(huì)經(jīng)歷熱、力、化學(xué)作用等過(guò)程的破壞,觸頭材料的燒蝕量會(huì)隨著開斷次數(shù)增加而增加,動(dòng)觸頭需要運(yùn)動(dòng)更長(zhǎng)的路程才能和靜觸頭穩(wěn)定接觸,因此超程隨開斷次數(shù)增加而減小。

2.3.2 電參數(shù)

在電壽命試驗(yàn)過(guò)程中,起弧時(shí)刻的回路電流相位是隨機(jī)的,而交流電弧通常在回路電流過(guò)零時(shí)刻附近熄滅,因此燃弧時(shí)間這個(gè)特征量在交流小型斷路器壽命周期內(nèi)也呈現(xiàn)隨機(jī)趨勢(shì)。基于這個(gè)原因,本文特意將試驗(yàn)數(shù)據(jù)按照起弧相位分成了不同的組類,每一個(gè)小組內(nèi)的樣本數(shù)據(jù)的起弧相位基本是相同的,即每次觸頭分?jǐn)鄷r(shí)觸頭間的電壓和流過(guò)觸頭的電流基本是相同的,而觸頭表面形貌會(huì)因開斷次數(shù)的增加而發(fā)生改變,這樣能夠最大程度體現(xiàn)選取的特征量隨觸頭燒蝕量增加而改變的變化過(guò)程。相對(duì)合閘時(shí)間隨開斷次數(shù)的變化過(guò)程如圖10所示;特征量隨開斷次數(shù)的變化過(guò)程如圖11所示。

圖8 觸頭厚度減少量隨開斷次數(shù)的變化過(guò)程

圖9 超程隨開斷次數(shù)的變化過(guò)程

圖10 相對(duì)合閘時(shí)間隨開斷次數(shù)的變化過(guò)程

圖11 特征量隨開斷次數(shù)的變化過(guò)程

由圖10和圖11可見,跌落時(shí)間和相對(duì)合閘時(shí)間隨開斷次數(shù)變化的趨勢(shì)最明顯,而其他3個(gè)特征量與開斷次數(shù)之間的關(guān)聯(lián)度較差。如前文所述,電弧電壓跌落是因?yàn)閯?dòng)觸頭回落導(dǎo)致弧根更加劇烈燃燒所致,所以跌落時(shí)間與動(dòng)觸頭回落的位置、斷路器機(jī)械疲勞、觸頭表面形貌等有關(guān),間接反映了斷路器的電壽命狀態(tài)。而相對(duì)合閘時(shí)間更體現(xiàn)了觸頭燒蝕量,通斷mA級(jí)電流的觸頭燒蝕程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于通斷16 A電流的觸頭燒蝕程度,因此隨著開斷次數(shù)的增加,燒蝕程度小的觸頭接通時(shí)刻會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于觸頭燒蝕程度大的觸頭接通時(shí)刻,相對(duì)合閘時(shí)間隨開斷次數(shù)增加呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)。其他起弧相位區(qū)間內(nèi)各特征量的變化趨勢(shì)與該起弧相位下各特征量的變化趨勢(shì)一致,這里不再贅述。

3 電壽命評(píng)估模型

含有雙隱層的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠解決任何復(fù)雜的分類問題,應(yīng)用BP算法的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)更是具有良好的非線性映射能力、泛化能力和容錯(cuò)能力[21],且BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在繼電器和接觸器電壽命預(yù)測(cè)方面得到了應(yīng)用[18,22],因此本文選用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為小型斷路器電壽命評(píng)估的分類模型。本文用提取的特征量和小型斷路器電壽命等級(jí)分別作為模型的輸入?yún)?shù)和輸出參數(shù),并且構(gòu)造了相應(yīng)的訓(xùn)練集和測(cè)試集數(shù)據(jù)庫(kù)。

3.1 模型的輸入輸出參量

斷路器電壽命的退化過(guò)程是一個(gè)不可逆的過(guò)程,選取呈現(xiàn)單調(diào)性變化的趨勢(shì)特征量作為模型輸入?yún)?shù)能夠有效提高模型的評(píng)估準(zhǔn)確度。在小型斷路器通斷電路的過(guò)程中,觸頭間產(chǎn)生的電弧會(huì)燒蝕觸頭材料,觸頭燒蝕量(觸頭厚度的減小量)會(huì)隨開斷次數(shù)的累積而單調(diào)遞增,本文選用相對(duì)合閘時(shí)間和跌落時(shí)間這兩個(gè)趨勢(shì)特征量作為模型的輸入?yún)?shù),選用小型斷路器的電壽命等級(jí)作為模型的輸出參數(shù)。小型斷路器的電壽命等級(jí)依據(jù)觸頭燒蝕量劃分,不同的電壽命等級(jí)分別代表小型斷路器的不同健康狀態(tài),其代表的含義分別是良好、正常、注意和故障。本文對(duì)電壽命等級(jí)進(jìn)行了數(shù)值化,并將其作為電壽命評(píng)估模型的輸出參量。小型斷路器電壽命等級(jí)劃分規(guī)則如表2所示。

表2 小型斷路器電壽命等級(jí)劃分規(guī)則

3.2 電壽命評(píng)估模型的訓(xùn)練過(guò)程

本文利用測(cè)量的觸頭燒蝕量對(duì)其他未知的與開斷次數(shù)相對(duì)應(yīng)的觸頭燒蝕量進(jìn)行了插值擬合,并根據(jù)觸頭燒蝕量對(duì)斷路器電壽命等級(jí)進(jìn)行了標(biāo)簽化,將相對(duì)合閘時(shí)間、跌落時(shí)間和電壽命等級(jí)組成一組數(shù)據(jù),共得到了18 994組數(shù)據(jù),選用其中的20%作為測(cè)試集樣本,剩余80%作為訓(xùn)練集樣本。

本文選用的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)僅包含一層輸入層,一層隱含層和一層輸出層,為避免輸入?yún)⒘苛烤V對(duì)訓(xùn)練結(jié)果的影響,本文提前對(duì)訓(xùn)練集樣本進(jìn)行了歸一化處理,模型訓(xùn)練過(guò)程如圖12所示。

圖12 模型訓(xùn)練過(guò)程

首先在訓(xùn)練開始前對(duì)輸入層與隱含層、隱含層與輸出層之間的權(quán)值矩陣進(jìn)行了初始化處理。然后依據(jù)指定的神經(jīng)元激活函數(shù)正向計(jì)算各層輸出,并依據(jù)Levenberg-Marquarelt(LM)算法反向修正各權(quán)值矩陣。最后依據(jù)模型計(jì)算輸出與期望輸出的誤差是否滿足要求決定是否結(jié)束訓(xùn)練。

3.3 電壽命評(píng)估模型的測(cè)試結(jié)果

測(cè)試集數(shù)據(jù)輸入訓(xùn)練模型后,模型預(yù)測(cè)結(jié)果與期望結(jié)果對(duì)比如圖13所示。由圖13可知,訓(xùn)練模型預(yù)測(cè)結(jié)果不是期望的電壽命等級(jí),因此需要將預(yù)測(cè)結(jié)果整數(shù)化。預(yù)測(cè)結(jié)果整數(shù)化的思路是將預(yù)測(cè)結(jié)果與電壽命等級(jí)值進(jìn)行做差,然后再將差值最小的電壽命等級(jí)值作為模型輸出。預(yù)測(cè)結(jié)果整數(shù)化后的電壽命等級(jí)分布如圖14所示。

圖13 模型預(yù)測(cè)結(jié)果與期望結(jié)果對(duì)比

圖14 預(yù)測(cè)結(jié)果整數(shù)化后的電壽命等級(jí)分布

本文通過(guò)改變隱含層神經(jīng)元數(shù)目訓(xùn)練了不同的模型,并利用測(cè)試集數(shù)據(jù)對(duì)評(píng)估效果一一進(jìn)行了測(cè)試,在訓(xùn)練耗時(shí)方面并無(wú)明顯差異。不同隱含層神經(jīng)元數(shù)目下模型評(píng)估準(zhǔn)確度如表3所示。

表3 不同隱含層神經(jīng)元數(shù)目下模型評(píng)估準(zhǔn)確度

由表3可見,訓(xùn)練后的電壽命評(píng)估模型的評(píng)估準(zhǔn)確度約為91%,能夠滿足一般工程應(yīng)用要求,但是其也有一定的提升空間。在分析電壽命等級(jí)狀態(tài)隨趨勢(shì)特征量的分布情況時(shí),由于不同試驗(yàn)樣品存在些許差異,各試驗(yàn)樣品的趨勢(shì)特征量在不同電壽命等級(jí)時(shí)對(duì)應(yīng)閾值有略微差異,所以模型的評(píng)估準(zhǔn)確度在相鄰兩個(gè)電壽命等級(jí)位置附近較低。其次,趨勢(shì)特征量的變化過(guò)程并非呈現(xiàn)線性增大,而是呈現(xiàn)波動(dòng)式增大,其對(duì)模型評(píng)估準(zhǔn)確度也有一定的限制作用。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文基于LabWindows編程環(huán)境設(shè)計(jì)了一套小型斷路器電壽命試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),對(duì)試驗(yàn)樣品進(jìn)行了電壽命試驗(yàn),并從采集的數(shù)據(jù)中提取了相關(guān)趨勢(shì)特征量,利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建了小型斷路器電壽命評(píng)估模型。通過(guò)上述研究工作,可以獲得以下結(jié)論:

(1) 在小型斷路器進(jìn)行16 A電壽命試驗(yàn)過(guò)程中,跌落時(shí)間和相對(duì)合閘時(shí)間隨開斷次數(shù)增加有明顯的變化趨勢(shì)。其原因均和觸頭燒蝕量增加有關(guān),跌落時(shí)間因觸頭開距增加動(dòng)觸頭運(yùn)動(dòng)路程延長(zhǎng)而呈現(xiàn)增大的變化趨勢(shì),相對(duì)合閘時(shí)間因觸頭磨損累積和合閘時(shí)刻滯后而呈現(xiàn)增大的變化趨勢(shì)。

(2) 應(yīng)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型可以解決一般的開關(guān)電器電壽命狀態(tài)分類問題,BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測(cè)結(jié)果經(jīng)過(guò)整數(shù)化后,其評(píng)估準(zhǔn)確度約為91%,能夠滿足一般的工程應(yīng)用要求。

本文以設(shè)計(jì)和制造工藝成熟的小型斷路器為研究對(duì)象,從電壽命試驗(yàn)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)中提取了反映其性能退化過(guò)程的趨勢(shì)特征量。不同型號(hào)的小型斷路器觸頭材料、內(nèi)部零件參數(shù)等略有差異,特征量的失效閾值會(huì)因產(chǎn)品型號(hào)不同而不同,因此在未來(lái)研究中需要提取更加有效的趨勢(shì)特征量和構(gòu)建融合多參數(shù)的電壽命評(píng)估模型。