交流接触器电寿命试验数据处理及剩余电寿命预测研究

• 作 者: 高志成
• 出 处: 河北工业大学
• 发表日期: 2019年01期
• 关键词: 交流接触器 特征参数 Wiener过程 统计回归 寿命预测

交流接触器是一种广泛应用于电力系统和控制系统中的低压控制电器,其优点是可以频繁接通和分断交流主电路和大容量控制电路,其性能好坏直接影响用电系统可靠性和安全性。交流接触器触头寿命是评价交流接触器性能好坏的主要指标,随着操作次数的增加,由电应力和机械应力引起的触头质量损耗不断累积,使其性能不断退化,最终引起交流接触器失效。因此,交流接触器的可靠性评估和剩余寿命的准确预测,对提高用电控制系统的可靠性及用电设备的安全性有重要意义。本文选择CJX2-32型交流接触器作为研究对象,对其电气操作试验、性能退化特征和剩余电寿命预测开展了一系列研究工作。第一,根据国准GB14048.4和交流接触器主要试验模式设计了交流接触器电气操作试验装置。对试验总体方案和试验设备软硬件进行了设计,重点介绍了数据采集、试验控制、故障检测、故障处理以及试验数据同步采集的设计。第二,构造了表征交流接触器性能退化的特征参数,设计了特征参数的提取软件。研究了交流接触器燃弧能量计算精度提高方法和抗干扰方法。分析了交流接触器特征参数的分布规律及其与交流接触器性能变化之间的关系。第三,对交流接触器失效机理和失效模式进行了研究,介绍了线性Wiener过程和可线性化的非线性Wiener过程,对比了两种过程的建模方法,建立了基于统计回归和非线性Wiener过程的性能退化模型。将退化量首次达到失效阈值的时间作为交流接触器的寿命,推导了基于性能退化模型的交流接触器可靠度函数和概率密度函数,并对交流接触器剩余寿命进行了极大似然估计。最后,进行交流接触器电寿命试验,得到了3台交流接触器性能退化数据。利用统计回归的方法建立了三阶时间尺度变换模型,对交流接触器剩余寿命进行预测。并比较分析了不同数据处理方法的预测精度,验证了本文剩余寿命预测方法的准确性。结果表明,利用同批产品的完整历史退化信息进行建模的效果更好,预测的剩余寿命平均相对误差整体呈下降趋势,且最后3个阶段相对误差均在10%以下,因此预测精度满足工程需要。