[发明专利]一种开入回路光耦可靠性实时预测方法、装置及系统

说明书

本发明公开了一种开入回路中光耦可靠性实时预测方法，此方法利用了光耦在恒定温度应力下，其可靠寿命符合阿伦尼斯模型这一特性，推算出光耦在各工作温度下理论可靠运行时间；为了能实时在线评估光耦的运行状态，需实时采集光耦的工作环境温度，并在线累加各温度下的运行时间；通过Miners法则，计算光耦各温度下累计的运行时间和各温度下理论可靠工作时间的比值和，当比值和接近1时，微机保护装置将发出光耦可能失效的预警。本方法运用在电力微机保护装置中，可以简单、有效、实时、合理的评估开入回路中光耦的运行状态，并可在光耦即将可能发生失效前，微机保护装置发出预警。

技术领域

本发明属于电力系统保护自动化技术领域，具体涉及一种基于阿伦尼斯模型的开入回路光耦可靠性实时预测方法，还涉及一种基于阿伦尼斯模型的开入回路光耦可靠性实时预测装置及系统。

背景技术

在电力系统运行中的微机保护装置需要采集各种开关量信息，这类开关量主要有屏柜上的各种压板、刀闸位置、各种保护安全装置动作报警信号、操作继电器的触点以及其他等公用信号等。这些开关量采集回路基本上都采用了以光耦为主要器件，通过光耦的“电-光-电”信号转换和信号传递功能，从而实现了对外部开入量信号的采集。

对于开入回路来说，作为关键器件的光耦是影响开入回路可靠性最主要的因素，而开入回路工作环境中的高温、水汽、盐雾、辐射、电压力等都会对光耦的可靠性造成影响。但光耦的可靠性最主要是受高温的影响，其他因素相比较高温来说影响基本可以忽略。光耦随着工作环境温度的升高，可靠工作寿命将大为缩短。

目前电力系统微机保护装置的特点是：1)用户要求微机保护装置无故障运行10年甚至是15年；2)除短时定期检修外，微机保护装置一直处于工作状态，而装置运行时的内部温度远高于室温，装置内的器件长期处于较高的温度运行；3)微机保护装置甚至可能长期处在极端环境中运行。因此如何保证装置长期可靠运行将面临很大困难。对于开入量采集回路来说，作为主要器件的光耦，往往是依据厂家提供给的一定工作条件下的MTTF(平均无故障时间)作为失效评估依据。但如前文所述，电力微机保护装置面临的工作条件比较复杂，不一定能将所有的工作环境条件实现都能预测到。如按最恶劣的温度条件评估光耦的可靠工作寿命的话，导致装置整体可靠性寿命大为缩短，不能满足用户要求，同时按最恶劣温度条件评估也不符合实际的现场情况。

因此，如果微机保护装置能有一种合理的评估现场工作光耦可靠性的方法，并能在光耦将要发生失效前，装置能发出预警，将大大提高装置的可靠性和智能化水平。

发明内容

本发明的目的在于克服现有微机保护装置不能合理评估开入回路工作光耦的可靠性，本发明提供了一种开入回路光耦可靠性实时预测方法，能实时预测光耦可靠性并且在光耦失效前预警。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种开入回路光耦可靠性实时预测方法，包括以下步骤：

基于阿伦尼斯模型预测光耦在各工作温度下理论可靠运行时间；

采集光耦实际工作温度，并统计各实际工作温度下实际运行时间；

计算光耦各实际工作温度下累计的实际运行时间和理论可靠运行时间的比值和；

比较比值和设定阈值的大小，若比值和大于等于阈值，则发出光耦失效预警。

可选地，所述基于阿伦尼斯模型预测光耦在各工作温度下理论可靠运行时间，包括：

阿伦尼斯模型可靠运行时间L(T)定义如下：

L(T)＝K×e^-E/(k*T)

式中：K为常量；E为激活能，单位为电子伏特(eV)；k为波尔兹曼常数；T为是绝对温度；