(19)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 202210951302.1 (22)申请日 2022.08.09 (71)申请人 国网河南省电力公司电力科 学研究 院 地址 450052 河南省郑州市二七区嵩 山南 路85号 申请人 山东大学 (72)发明人 杨威　吴明孝　肖亦辰　石磊　 周少珍　白银浩　付刚　王震宇　 李海峰　王吉　 (74)专利代理 机构 济南圣达知识产权代理有限 公司 372 21 专利代理师 李琳 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01)G06F 119/02(2020.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种开关柜梅花触头抱紧弹簧可靠性的诊 断方法及系统 (57)摘要 本发明提供了一种开关柜梅花触头抱紧弹 簧可靠性的诊断方法及系统， 确定开关柜梅花触 头抱紧弹簧类型和运行参数， 根据该类抱紧弹簧 不同温度和应力条件下的蠕变试验 结果， 建立与 温度和时间相关的蠕变本构 模型； 基于所述蠕变 本构模型， 结合抱紧弹簧的尺寸和运行服役参 数， 确定弹簧应力松弛过程中的弹簧抱紧力变化 曲线； 根据弹簧抱紧力对触头接触电阻和温升的 影响规律， 确定导致过热故障的临界抱紧力； 基 于所述弹簧抱紧力变化曲线和已确定的临界抱 紧力， 根据实测弹簧抱紧力情况， 计算弹簧应力 松弛达到临界抱紧力所需时间， 即为剩余可靠运 行时间， 本发明可 以快速、 准确判断弹簧可靠运 行的剩余时间， 避免了过早更换带来的成本上升 和资源浪费。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 115310287 A 2022.11.08 CN 115310287 A 1.一种开关柜梅 花触头抱紧弹簧可靠性的诊断方法， 其特 征是， 包括以下步骤： 确定开关柜梅花触头抱紧弹簧类型和运行参数， 根据该类抱 紧弹簧不同温度和应力条 件下的蠕变试验结果， 建立与温度和时间相关的蠕变本构模型； 基于所述蠕变本构模型， 结合抱紧弹簧的尺寸和运行服役参数， 确定弹簧应力松弛过 程中的弹簧抱紧力变化曲线； 根据弹簧抱紧力对触头接触电阻和温升的影响规律， 确定导致过热故障的临界抱紧 力； 基于所述弹簧抱紧力变化曲线和已确定的临界抱紧力， 根据实测弹簧抱紧力情况， 计 算弹簧应力松弛达 到临界抱紧力所需时间， 即为剩余可靠运行时间； 将剩余可靠运行时间与检修周期进行比较， 确定当前检修周期是否需要更换抱紧弹 簧。 2.如权利要求1所述的一种开关柜梅花触头抱紧弹簧可靠性的诊断方法， 其特征是， 确 定开关柜梅花触头抱紧弹簧类型和运行参数的具体过程包括： 根据高压触头形状特征及相 关尺寸参数和开关柜运行参数， 确定 抱紧弹簧材 料、 几何特 征及尺寸 参数、 运行服役参数。 3.如权利要求1所述的一种开关柜梅花触头抱紧弹簧可靠性的诊断方法， 其特征是， 所 述运行服役参数包括 正常运行服役时开关柜触头 部位的服役温度和已运行服役时间。 4.如权利要求1所述的一种开关柜梅花触头抱紧弹簧可靠性的诊断方法， 其特征是， 建 立与温度和时间相关的蠕变本构模型 的过程包括： 预先进行蠕变试验， 或获取该类材料 的 抱紧弹簧已知蠕变试验数据， 利用材料 的蠕变应变率为应力、 时间、 温度函数 的乘积， 构建 蠕变本构模型， 并给予试验数据， 对 模型参数进行 标定。 5.如权利要求1所述的一种开关柜梅花触头抱紧弹簧可靠性的诊断方法， 其特征是， 确 定弹簧应力松弛过程中的弹簧抱紧力变化曲线的具体过程包括， 根据弹簧特征及相关尺寸 参数， 建立准确的弹簧的仿 真模型并划分 网格， 采用所述 弹簧蠕变本构模型， 根据实际服役 时的伸长量， 设置边界条件， 开展弹簧应力松弛模拟与试验验证， 确定弹簧应力松弛过程中 的抱紧力变化曲线。 6.如权利要求1所述的一种开关柜梅花触头抱紧弹簧可靠性的诊断方法， 其特征是， 根 据弹簧抱紧力对触头接触电阻和温升的影响规律， 确定导致过热故障的临界抱紧力的具体 过程包括： 根据温升结果， 明确弹簧抱紧力对触头接触电阻与温升的影响规律， 进一步 获得 抱紧力不足引起温升故障的临界抱紧力。 7.如权利要求6所述的一种开关柜梅花触头抱紧弹簧可靠性的诊断方法， 其特征是， 确 定所对应的型号开关柜运行安全要求温升其不超过设定阈值， 则进行不同抱紧力条件下的 触头温升试验或数值模拟， 获取温升超过设定阈值的温度时的抱紧力， 即为该型号开关柜 的临界抱紧力。 8.如权利要求6所述的一种开关柜梅花触头抱紧弹簧可靠性的诊断方法， 其特征是， 所 述温升结果为预先进 行不同抱紧力条件下的触头的温升试验得到的结果， 或获取已有不同 抱紧力条件下的触头的温升试验结果。 9.如权利要求6所述的一种开关柜梅花触头抱紧弹簧可靠性的诊断方法， 其特征是， 将 剩余可靠运行时间与检修周期进 行比较， 确定 当前检修周期是否需要 更换抱紧弹簧的具体 过程包括， 将剩余可靠运行时间与检修周期换算至同一单位， 比较剩余可靠运行时间与检权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115310287 A 2修周期， 若剩余可靠运行时间小于检修周期， 则当前检修周期需要更 换抱紧弹簧。 10.一种开关柜梅 花触头抱紧弹簧可靠性的诊断系统， 其特 征是， 包括： 蠕变本构模型构建模块， 被配置为确定开关柜梅花触头抱紧弹簧类型和运行参数， 根 据该类抱紧弹簧不同温度和应力条件下的蠕变试验结果， 建立与温度和时间相关的蠕变本 构模型； 弹簧抱紧力变化曲线确定模块， 被配置为基于所述蠕变本构模型， 结合抱紧弹簧的尺 寸和运行服役参数， 确定弹簧应力松弛过程中的弹簧抱紧力变化曲线； 临界抱紧力确定模块， 被配置为根据弹簧抱紧力对触头接触电阻和温升的影响规律， 确定导致过热故障的临界抱紧力； 剩余可靠运行时间确定模块， 被配置为基于所述弹簧抱 紧力变化曲线和已确定的临界 抱紧力， 根据实测弹簧抱紧力情况， 计算 弹簧应力松弛达到临界抱紧力所需时间， 即为剩余 可靠运行时间； 比较模块， 被配置为将剩余可靠运行时间与检修周期进行比较， 确定当前检修周期是 否需要更 换抱紧弹簧。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115310287 A 3