专利名称：熔断器老化状态多因子检测系统及老化状态评估方法
技术领域：
本发明涉及一种熔断器检测装置，尤其涉及用于检测熔断器老化状态的系统及方法。
背景技术：
熔断器是根据电流超过规定值一定时间后，以其自身产生的热量使熔体熔化，从 而使电路断开的原理制成的一种电流保护器。熔断器广泛应用于低压配电系统和控制系统 及用电设备中，作为短路和过电流保护，是应用最普遍的保护器件之一。 而熔断器在使用过程中，由于电流及外界环境的影响，其不可避免的发生老化。熔
断器的老化主要包括熔丝的老化以及电极的老化。前者主要机理包括金属电迁移、银离子
迁移、焊点熔化、金属蒸发、焊剂的合金效应、助焊剂腐蚀等；后者的老化机理主要是高温与
潮湿导致电接触表面氧化，导致接触不良。熔丝老化的熔断器会在熔丝金属上出现局部质
量亏损或空洞等现象，从而改变熔断器的保护特性曲线，在随后的运行中极易发生熔断器
误动作(指熔断器在未达到最小约定熔断电流的条件下就出现熔断的现象)。 但是熔断器的老化不易直接观察判断，由于应用数量巨大，也不易通过全部检测
来判断。作为电路或重要负载的保护元件，一旦发生熔断，很难鉴定是由于电路异常引发的
正常熔断还是熔断器老化引起的误动作。这种现象对于某些重要电路或负载，存在重大安
全隐患。 现有的熔断器测试技术包括熔断器电阻测量以及X-RAY检测技术。这些检测的主 要目的是生产厂家对新熔断器产品进行性能测试与筛选，并不关注熔断器的老化状态，即 目前在熔断器老化状态检测技术与寿命评估方面的研究相对落后，无法及时察觉熔断器的 老化情况，导致大量老化的熔断器继续使用的情况。因此，如何及时的检测出熔断器的老化 状态是亟待解决的问题。

发明内容
本发明的目的在于提供一种能够对熔断器的多种状态参数进行测量分析，从而判 断其老化状态的检测装置。 为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是一种熔断器老化状态多因子检测 系统，它包括， 可调恒流源，用于与待测熔断器相串联，为不同容量等级的待测熔断器提供模拟 电流； 可调恒温箱，内设有用于将待测熔断器安装在其中的测试板，所述的可调恒温箱 用于模拟待测熔断器现场运行工况； 温度采集装置，包括与待测熔断器相接触用于测量熔断器上多点温度的热电偶、 与热电偶输出端相连接的多通道采集卡； 电阻测量仪，其用于定期或实时测量待测熔断器在恒温箱内的电阻数据；
PC机，所述的PC机与多通道采集卡的输出端相连接，其实时接收多通道采集卡采 集的温度数据并进行熔断器温升特性分析，同时结合电阻测量仪传输的电阻数据对熔断器 是否老化进行判断。 对上述技术方案进一步地优化为，它还包括输出端与PC机相连接的红外测温装
置，所述的红外测温装置用于直观地检测熔断器上的温度分布并进行热点定位。 所述的红外测温装置为红外热像仪。 该装置还包括熔断器外观检测装置，所述的外观检测装置包括用于判断熔断器的
形状与尺寸是否发生变化从而初步判断熔断器是否老化的照相机和称重台。 所述的PC机分别与所述的可调恒流源及可调恒温箱相控制连接，在测量过程中，
所述的PC机对测得的数据进行处理，并以图表方式显示。 所述的图表方式为电流-时间-温度曲线。 所述的PC机设置有人机交互界面，在根据不同熔断器及不同现场工况进行相应 地设定后，系统对待测熔断器状态进行自动检测。 具体地，根据系统界面接收到的设定信号，根据需要任意调制恒流源电流输出波 形，包括阶跃、正弦、脉冲及其他特定波形等；控制恒温箱温度，模拟熔断器现场运行工况； 控制多通道温度采集卡和红外检测装置实时、连续、断续和特定时刻自动采集数据；定期对 熔断器进行外观检查、电阻进行自动测量；所有的检测过程以及检测结果的记录都能够实 现自动化控制。 同时其对自动采集的检测结果进行处理，形成特性曲线、表格、图片或视频，并形 成数据库，能够实现存储、查询与调用功能，并以表格、曲线、图片或视频等方式存储及显 示。
本发明还提供了一种熔断器多因子老化状态评估方法，它包括 采用熔断器老化状态多因子检测系统对待检测熔断器的温升特性、电阻特性进行 检测以判断熔断器当前状态的步骤； 采用X-射线仪对熔断器的熔丝进行透视检测步骤； 采用电子扫描显微镜SEM对熔断器进行开封处理以进行微观检测步骤； 将采用检测系统检测的结果与X-射线检测结果和SEM检测结果进行综合判断，以
实现对熔断器的老化进行评估。 进一步地，检测系统还包括对熔断器外观进行检测以及熔断器热点测量。
由于上述技术方案的采用，本发明与现有技术相比，具有以下优点本发明通过
模拟待测熔断器的现场工况，对熔断器进行电阻测量、红外测温及接触式测温，并对检测的
结果进行分析，实现熔断器的多因子状态检测以对熔断器是否老化进行判断，同时结合了
X-RAY、SEM检测的结果，对熔断器的老化状态进行综合评估，以实现对检测系统可靠性的检
测。熔断器老化状态多因子检测系统可以对采购、库存以及在役的熔断器进行测量，通过该
系统，将有效增强熔断器使用的安全性。


附图1为本发明熔断器多因子状态检测系统原理框图； 其中1、可调恒流源；2、可调恒温箱；3、温度采集单元；31、热电偶；32、多通道采集卡；4、电阻测量仪；5、PC机；6、红外检测单元；7、外观检测装置；10、待测熔断器；
具体实施例方式
如图1所示的熔断器老化状态多因子检测系统，主要包括 可调恒流源l，其用于为待测熔断器IO提供电流，在具体应用时，根据不同容量等 级的熔断器，该可调恒流源的量程与精度能够调整，同时根据不同试验要求，电流输出信号 可调节，本实施例中，恒流源的输出波形可为阶跃、正弦(工频)、脉冲等波形；
可调恒温箱2，其用于模拟熔断器所在的现场工况，为了准确模拟熔断器现场工 况，恒温箱2应保证具有足够空间，在本实施例中，可调恒温箱的量程可选择在10 70°C，
精度rc，箱体可采用透明材质制成；在恒温箱内安装有测试板，由于熔断器的类型和尺寸
不同，因此，本实施例中，测试板的形状应与熔断器在相应现场的安装尽量保持一致；
温度采集装置3，包括与待测熔断器相接触用于测量熔断器上多点温度的热电偶 31、与热电偶31输出端相连接的多通道采集卡32。其中，热电偶可选用选用小型、高精度热 点偶，并视情况测量熔断器沿线多点温度，从而达到测量熔断器温升特性与温度分布的要 求。在本实施例中，多通道温度采集卡可同时接受16个测温通道数据，并将测量数据进行 实时传递； 电阻测量仪4，其用于定期或实时测量待测熔断器在恒温箱内的电阻数据；本实 施例中，选用高精度万用表对熔断器的电阻进行测量； 红外测温装置6，主要使用高空间分辨率的红外热像仪，直观地对熔断器温度分布 进行显示，且可精确定位热点； 外观检测装置7，主要使用高性能照相机，能够对熔断器进行拍照，判断熔断器的 形状与尺寸是否出现变化； PC机5，其具有足够处理速度、存储空间和并行接口 ，如采用便携的笔记本电脑， 同时，其可根据具体输入、输出设备配置。 上述对熔断器老化状态检测系统的各个组成部分进行了说明，在现场测量时，需 要将可调恒流源1与待测熔断器10相串联，且PC机对可调恒流源1的输出进行控制，以为 不同的熔断器提供相应的电流信号，然后将熔断器置入可调恒温箱2内，同样PC机5对恒 温箱2的温度进行调节控制。将多个热电偶31的输入端直接与熔断器相接触，热电偶31 的输出端与多通道温度采集卡32相连接，多通道采集卡32的输出端与PC机5相连接，从 而，热电偶将熔断器上不同点的温度通过多通道采集卡实时传输给PC机。同样，电阻测量 仪4输出端和红外检测装置6的输出端也分别与PC机5相连，使得测量数据能够实时传输 至PC机，PC机接收上述各装置对待测熔断器检测的相应数据进行判断，从而可分析出熔断 器的老化状态。而且在测量的时候，PC机对测量数据进行电流-时间-温度曲线的显示， 从而为进一步判定熔断器的老化状态提供直观分析手段。 在实际测量时，本实施例中，可先通过外观检测装置从外观上对熔断器的老化状 态进行初步判断，然后再进一步采用上述方式进行精确检测，即从多方面对熔断器的状态 进行采样分析，以保证检测的准确性和可靠性。 上述各检测单元对熔断器的检测过程可进行自动控制，具体地，该系统设置有人 机交互界面，通过人机交互界面对待检测的熔断器的参数特征进行设定，从而根据需要任意调制恒流源电流输出波形，控制恒温箱温度以模拟熔断器现场运行工况，多通道温度采 集卡和红外检测装置对数据的自动采集，对自动采集的检测结果进行处理，形成特性曲线、 表格、图片或视频，并形成数据库，以便进行存储、查询与调用；上述自动控制过程可通过嵌 入在PC机中的软件实现，具体软件实现流程本领域技术人员根据上述对系统的各组成及 工作原理介绍就可实现，在此不再赘述。 本发明检测系统通过外观检测、高精度电阻检测、温升特性检测以及热点测量等 多种手段对待检测的熔断器当前状态进行综合判断，以达到判断熔断器是否老化的目的。 为了进一步评估上述多因子老化状态检测结果的可靠性，本发明还提供了一种熔断器多因 子老化状态评估方法，其根据上述检测系统检测的各种检测结果，综合x-射线仪对待检测 熔断器的熔丝透视检测以及电子扫描显微镜SEM对熔断器开封微观检测，从而可综合判定 熔断器的老化状态。 上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人 士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明 精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种熔断器老化状态多因子检测系统，其特征在于它包括，可调恒流源(1)，用于与待测熔断器相串联，为不同容量等级的待测熔断器提供模拟电流；可调恒温箱(2)，内设有用于将待测熔断器安装在其中的测试板，所述的可调恒温箱(2)用于模拟待测熔断器现场运行工况；温度采集装置(3)，包括与待测熔断器相接触用于测量熔断器上多点温度的热电偶(31)、与热电偶(31)输出端相连接的多通道采集卡(32)；电阻测量仪(4)，其用于定期或实时测量待测熔断器(10)在恒温箱(2)内的电阻数据；PC机(5)，所述的PC机(5)与多通道采集卡(32)的输出端相连接，其实时接收多通道采集卡(32)采集的温度数据并进行熔断器温升特性分析，同时结合电阻测量仪(4)传输的电阻数据对熔断器是否老化进行判断。
2. 根据权利要求1所述的熔断器老化状态多因子检测系统，其特征在于它还包括输 出端与PC机(5)相连接的红外测温装置(6)，所述的红外测温装置(6)用于直观地检测熔 断器上的温度分布并进行热点定位。
3. 根据权利要求2所述的熔断器老化状态多因子检测系统，其特征在于所述的红外 测温装置(6)为红外热像仪。
4. 根据权利要求1或2所述的熔断器老化状态多因子检测系统，其特征在于该装置 还包括熔断器外观检测装置(7)，所述的外观检测装置(7)包括用于判断熔断器的形状与 尺寸是否发生变化从而初步判断熔断器是否老化的照相机和称重台。
5. 根据权利要求4所述的熔断器老化状态多因子检测系统，其特征在于所述的PC机 (5)分别与所述的可调恒流源(1)及可调恒温箱(2)相控制连接，在测量过程中，所述的PC 机(5)对测得的数据进行处理，并以图表方式显示。
6. 根据权利要求5所述的熔断器老化状态多因子检测系统，其特征在于所述的图表 方式为电流_时间_温度曲线。
7. 根据权利要求4所述的熔断器老化状态多因子检测系统，其特征在于所述的PC机 (5)设置有人机交互界面，在根据不同熔断器及不同现场工况进行相应地设定后，系统对待 测熔断器状态进行自动检测。
8. —种熔断器多因子老化状态评估方法，其特征在于它包括采用熔断器老化状态多因子检测系统对待检测熔断器的温升特性、电阻特性进行检测以判断熔断器当前状态的步骤；采用X-射线仪对熔断器的熔丝进行透视检测步骤； 采用电子扫描显微镜SEM对熔断器进行开封处理以进行微观检测步骤； 将采用检测系统检测的结果与X-射线检测结果和SEM检测结果进行综合判断，以实现对熔断器的老化进行评估。
9. 根据权利要求8所述的熔断器多因子老化状态评估方法，其特征在于检测系统还 包括对熔断器外观进行检测以及熔断器热点测量。
全文摘要
本发明涉及一种熔断器老化状态多因子检测系统，它包括，用于与待测熔断器相串联的可调恒流源、用于模拟待测熔断器现场运行工况的可调恒温箱、温度采集装置、用于定期或实时测量待测熔断器在恒温箱内的电阻数据的电阻测量仪、PC机，所述的PC机与多通道采集卡的输出端相连接，其实时接收多通道采集卡采集的温度数据并进行熔断器温升特性分析，同时结合电阻测量仪传输的电阻数据对熔断器是否老化进行判断。本发明熔断器老化状态多因子检测系统可以对采购、库存以及在役的熔断器进行测量，通过该系统，将有效增强熔断器使用的安全性。
文档编号G01R31/00GK101776720SQ201010003668
公开日2010年7月14日 申请日期2010年1月4日 优先权日2010年1月4日
发明者姚建林, 施海宁, 李建文, 涂丰盛, 石颉, 金心明 申请人:苏州热工研究院有限公司;中国广东核电集团有限公司