用于真空斷路器的故障預測裝置和方法制造方法及圖紙

提供了一種被構造成監測斷路器組件部件(28)特性的部件監測系統(200)。部件監測系統(200)包括記錄組件(210)、若干脈沖傳感器組件(420)、比較組件(230)以及輸出組件(240)。記錄組件(210)包括所選斷路器部件(28)的所選標稱數據。脈沖傳感器組件(420)被構造成測量斷路器組件(10)的主要部分的若干實際部件特性，并且發送實際部件特性輸出數據。比較組件(230)被構造成從記錄組件(210)和脈沖傳感器組件(420)接收電子信號，將每個脈沖傳感器組件(420)實際部件特性輸出數據與所選標稱數據比較，并且提供作為當與所選標稱數據比較時脈沖傳感器組件輸出數據是否可接受的指示信號。輸出組件(240)包括通信組件(260)和輸出裝置(242)。

Fault prediction device and method for vacuum circuit breaker

A component monitoring system (200) configured to monitor the characteristics of a circuit breaker assembly (28) is provided. A component monitoring system (200) includes a recording assembly (210), a number of pulse sensor assemblies (420), a comparison assembly (230), and an output component (240). The recording component (210) includes the selected nominal data of the selected circuit breaker unit (28). The pulse sensor assembly (420) is configured to measure a few of the actual part characteristics of the main part of the circuit breaker assembly (10) and to transmit actual component characteristic output data. Comparison of the component (230) is constructed from a recording component (210) and a pulse sensor assembly (420) receives the electrical signal, each pulse sensor assembly (420) the actual component characteristics of output data and selected nominal data, and provide as selected nominal data indicating whether the signal output data of the sensor assemblies can accept compared with the pulse. The output assembly (240) includes a communication assembly (260) and an output device (242).

【技術實現步驟摘要】
用于真空斷路器的故障預測裝置和方法相關申請的交叉引用本申請是全部都在2015年8月13日提交的，題為“監測CIRCUITBREAKEROPERATINGMECHANISMCOMPONENTMONITORINGSYSTEMANDASSOCIATEDMETHOD”的美國專利申請No.14/825,207；題為“VIBRATIONSENSORASSEMBLYFORPROGNOSTICANDDIAGNOSTICHEALTHASSESSMENTOFAPOWERCIRCUITBREAKER’SPOWERTRANSMISSIONANDDISTRIBUTIONSYSTEMINREALTIME”的美國專利申請No.14/825,219；題為“COMPONENTMONITORINGSYSTEMWITHMONITORYLATCHASSEMBLY監測監測”的美國專利申請No.14/825,232；以及題為“ELECTROMECHANICALDEVICEFORPROGNOSTICANDDIAGNOSTICHEALTHASSESSMENTOFAPOWERCIRCUITBREAKER’SPOWERTRANSMISSIONANDDISTRIBUTIONSYSTEMINREALTIME”的美國專利申請No.14/825,243的連續部分。
所公開和要求的概念涉及具有部件監測系統的斷路器和開關齒輪組件，以及更具體地涉及具有包括脈沖傳感器組件的模塊化部件監測系統的斷路器組件。
技術介紹
斷路器組件為電氣系統提供免于諸如電流過載、短路和低電平電壓狀況的電故障狀況的保護。通常，斷路器包括跳閘裝置和操作機構。跳閘裝置檢測過電流狀況，并致動操作機構。操作機構手動或響應于跳閘裝置打開和閉合若干電觸點。這些跳閘裝置和保護繼電器與斷路器一起容納在開關齒輪單元內。在示例性實施例中，操作機構利用若干彈簧來產生用于打開和閉合操作的力。進一步，將彈簧保持處于充電狀態，以使得例如，緊隨過電流狀況，觸點可以閉合而不必對彈簧充電。斷路器組件的部件(諸如但不限于操作機構的部件)隨著時間的推移受到磨損和毀壞。由于斷路器的操作機構和其它子組件的磨損和毀壞，諸如但不限于保護繼電器、跳閘單元等的其它輔助裝置的信號輸出同樣受到影響。當操作機構部件變得磨損時，在其服務期間發生將導致停電和增加的計劃外停機的故障之前更換應更換操作機構部件。可期望的是搶先更換操作機構部件，而不是等待操作機構部件被磨損到需要更換的地步。維護的焦點已經從計劃改為預防性維護。然而，需要進一步的提高以將它改變為以可靠性為中心的維護(RCM)，其中先驗預測具有其故障模式的部件故障，并且以適當的時間預先布置維護。也就是說，可期望的是連續監測斷路器和開關齒輪子組件、操作機構部件的“健康”，并且診斷操作機構部件何時將需要更換。因此，需要被構造成監測斷路器組件操作機構部件特性以及其它部件(諸如但不限于開關齒輪、動力分配和傳輸系統部件)的部件監測系統和預測性方法。進一步，需要可在斷路器之間移動的模塊化、便攜式、“即插即用”類型和可改造(retrofitable)部件監測系統。
技術實現思路
這些需求和其它需求由提供被構造成監測斷路器組件子組件和其部件特性的部件監測系統的所公開和要求的實施例中的至少一個實施例滿足。下面，說明書將使用操作機構部件作為示例。然而應當理解，部件監測系統被構造成監測任何斷路器組件子組件和它們的部件特性，并且不限于監測操作機構部件。部件監測系統包括記錄組件、若干傳感器組件、比較組件以及輸出組件。記錄組件包括用于所選斷路器部件、若干斷路器部件、基本上全部斷路器組件、或全部斷路器組件中的所選標稱(nominal)數據。傳感器組件被構造成測量所選斷路器部件、若干斷路器組件、基本上全部斷路器組件、或全部斷路器組件中的若干實際部件特性并且發送實際部件特性輸出數據。比較組件被構造成從記錄組件和傳感器組件接收電子信號，將傳感器組件實際部件特性輸出數據與所選標稱數據或故障預測性算法比較，該故障預測性算法采用一些形式的統計方法(諸如但不限于并行格式)或串行監測格式分析原始傳感器數據，并且提供當其與所選標稱數據比較時傳感器組件輸出數據是否可接受的指示。輸出組件包括通信組件和輸出裝置。通信組件被構造成從比較組件接收指示信號，并且向輸出裝置通信信號。每個傳感器組件與比較組件電子通信。比較組件與通信組件電子通信。在示例性實施例中，若干傳感器組件包括如下面定義的若干脈沖傳感器。若干傳感器組件被構造成測量實際部件特性，即操作機構部件(諸如但不限于調節桿)的應力或力以及位移。附圖說明當結合附圖閱讀時，可以從優選實施例的以下描述得到本專利技術的完整理解，在附圖中：圖1是斷路器組件的等距視圖。圖2是斷路器組件的側視圖。圖2A是斷路器組件的側視圖。圖3是部件監測系統的示意圖。圖4是具有所選部件特性的所選操作機構部件的局部側視圖。圖5是示出電流的包絡線和充電時間的圖。圖6是示出充電過程的所選標稱時間周期的圖。圖7是示出標稱和故障模式特性的圖。圖8是所公開方法的流程圖。圖9是監測閂鎖組件的等距視圖。圖10是監測閂鎖組件的側視圖。圖11是監測閂鎖組件的頂視圖。圖12是示出在可移動觸點組件的打開速度和接觸彈簧力之間關系的圖。圖13是示出在閂鎖力和接觸彈簧力之間關系的圖。圖14A是與應力傳感器模塊、控制電路監測模塊、打開/閉合評估模塊和充電電動機監測模塊相關聯的方法的流程圖的第一部分。圖14B是與應力傳感器模塊、控制電路監測模塊、打開/閉合評估模塊和充電電動機監測模塊相關聯的方法的流程圖的第二部分。圖15是示出針對基于振動的診斷和預測的步驟的流程圖。圖16是示出針對信號分段的步驟的流程圖。圖17是針對在閉合操作期間與杰作(masterpiece)斷路器相關聯的振動的示例性模型所選標稱數據的圖。圖18A是針對第一傳感器的第一和第二傳感器組件的計算部件特性與模型所選標稱數據的比較的視覺表示。圖18B是針對第二傳感器的第一和第二傳感器組件的計算部件特性與模型所選標稱數據的比較的視覺表示。圖19是計算部件特性與模型所選標稱數據的比較的另一視覺表示。圖20是從振動數據來估計位移曲線的模型。圖21是具有表示估計位移的線的示例性模型所選標稱振動數據的圖。圖22是表示閉合位移特性的圖。圖23是用于示出理論應力/力數據的脈沖傳感器組件的示例性模型所選標稱數據的圖。圖24是用于在閉合操作期間脈沖傳感器組件的示例性實際或計算的數據的圖。圖25是用于在打開操作期間脈沖傳感器組件的示例性實際或計算的數據的圖。具體實施方式應當認識到，本文中在附圖中所示并且在以下說明中描述的特定元件只是所公開概念的示例性實施例，其僅僅是為了說明目的而作為非限制性示例而提供的。因此，不應認為與本文所公開的實施例相關的具體尺寸、取向、組件、使用部件數量、實施例配置和其它物理特性限制所公開概念的范圍。在此所使用的方向術語，諸如例如，順時針、逆時針、左、右、頂部、底部、向上、向下及其衍生詞涉及在附圖中所示的元件取向，并且除非在其中明確記述外并不限制權利要求。如在此所使用的，單數形式“一”、“一個”和“該”包括復數引用，除非上下文另有明確說明。如在此所使用的，兩個或多個部分或部件被“耦接”的表述本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種部件監測系統(200)，用于斷路器組件(10)，所述斷路器組件(10)包括若干部件(28)，所述斷路器組件部件監測系統(200)被構造成監測斷路器組件部件特性，所述系統包括：記錄組件(210)，其包括所選斷路器部件的所選標稱數據；若干脈沖傳感器組件(420)，每個脈沖傳感器組件被構造成測量若干斷路器組件部件的力和運動實際部件特性，并且發送實際部件特性輸出數據；比較組件(230)，其被構造成從所述記錄組件(210)和所述脈沖傳感器組件(420)接收電子信號，將所述脈沖傳感器組件實際部件特性輸出數據與所述所選標稱數據比較，并且提供作為當與所選標稱數據比較時所述脈沖傳感器組件輸出數據是否可接受的指示信號；輸出組件(240)，其包括通信組件(260)和輸出裝置(242)；所述通信組件(260)被構造成從所述比較組件(230)接收所述指示信號，并且向所述輸出裝置(242)通信信號；每個脈沖傳感器組件(420)與所述比較組件(230)電子通信；以及所述比較組件(230)與所述通信組件(260)電子通信。

【技術特征摘要】
2015.12.10 US 14/9649461.一種部件監測系統(200)，用于斷路器組件(10)，所述斷路器組件(10)包括若干部件(28)，所述斷路器組件部件監測系統(200)被構造成監測斷路器組件部件特性，所述系統包括：記錄組件(210)，其包括所選斷路器部件的所選標稱數據；若干脈沖傳感器組件(420)，每個脈沖傳感器組件被構造成測量若干斷路器組件部件的力和運動實際部件特性，并且發送實際部件特性輸出數據；比較組件(230)，其被構造成從所述記錄組件(210)和所述脈沖傳感器組件(420)接收電子信號，將所述脈沖傳感器組件實際部件特性輸出數據與所述所選標稱數據比較，并且提供作為當與所選標稱數據比較時所述脈沖傳感器組件輸出數據是否可接受的指示信號；輸出組件(240)，其包括通信組件(260)和輸出裝置(242)；所述通信組件(260)被構造成從所述比較組件(230)接收所述指示信號，并且向所述輸出裝置(242)通信信號；每個脈沖傳感器組件(420)與所述比較組件(230)電子通信；以及所述比較組件(230)與所述通信組件(260)電子通信。2.根據權利要求1所述的部件監測系統(200)，其中：每個脈沖傳感器組件(420)包括處理組件(232)、若干應力傳感器(430)、若干位移傳感器(440)；所述脈沖傳感器組件處理組件(232)被構造成接收包括應力數據的應力信號和包括位移數據的位移信號；每個所述應力傳感器(430)被構造成提供包括應力數據的應力信號；每個所述應力傳感器(430)與所述脈沖傳感器組件處理組件(232)電子通信；每個位移傳感器(440)被構造成提供包括位移數據的位移信號；每個所述位移傳感器(440)與所述脈沖傳感器組件處理組件(232)電子通信；所述脈沖傳感器組件處理組件(232)被構造成將所述應力數據轉換為力實際部件特性；以及所述脈沖傳感器組件處理組件(232)被構造成將所述位移數據轉換為運動實際部件特性。3.根據權利要求1所述的部件監測系統(200)，其中：所述比較組件(230)包括處理組件(232)、輸入/輸出裝置(234)以及比較模塊(236)；所述處理組件(232)被構造成執行所述比較模塊(236)；以及所述比較組件(230)被構造成將所述脈沖傳感器組件(420)實際部件特性輸出數據與所述所選標稱數據比較，并且提供表示所選斷路器部件的剩余使用壽命的指示的指示信號。4.根據權利要求1所述的部件監測系統(200)，其中所述所選標稱數據是模型所選標稱數據。5.根據權利要求4所述的部件監測系統(200)，其中所述模型所選標稱數據包括分段信號數據。6.根據權利要求5所述的部件監測系統(200)，其中：所述分段信號數據包括若干數據段；以及每個數據段包括段持續時間屬性、段電壓屬性、段位移屬性以及段應力屬性。7.根據權利要求6所述的部件監測系統(200)，其中：所述比較組件(230)被構造成將所述實際部件特性輸出數據分成基本上與所述分段信號數據段對應的測量周期；所述比較組件(230)被構造成計算包括計算的段電壓特性、計算的段位移特性以及計算的段應力特性的計算部件特性；其中所述比較組件(230)被構造成將每個所述測量周期的所述計算部件特性與對應的段信號數據段的模型所選標稱數據比較；以及其中所述比較組件(230)被構造成在每個測量周期和分段信號數據段內將所述段電壓特性與所述段電壓屬性比較，將所述段位移特性與所述段位移屬性比較，以及將所述段應力特性與所述段應力屬性比較。8.根據權利要求7所述的部件監測系統(200)，其中所述測量周期包括打開位置周期、閉合周期、接觸沖擊周期、超行程周期、閉合位置周期、打開周期、調節桿沖擊周期、過渡周期以及主軸沖擊周期；以及所述分段信號數據段包括打開位置段、閉合段、接觸沖擊段、超行程段、閉合位置段、打開段、調節桿沖擊段、過渡段以及主軸沖擊段。9.根據權利要求7所述的部件監測系統(200)，其中所述比較組件(230)被構造成將每個所述數據段與所述斷路器組件(10)的所選部件比較。10.根據權利要求1所述的部件監測系統(200)，其中所述斷路器組件(10)包括搖臂連桿構件(70)、調節桿(26)和可移動觸點組件(20)，所述搖臂連桿構件(70)包括第一端(134)，所述搖臂連桿構件(70)在第一位置和第二位置之間可移動，所述調節桿(26)包括上部(31)和下部(33)，所述搖臂連桿構件(70)被耦接到所述調節桿(26)，所述調節桿(26)被耦接到所述可移動觸點組件(20)，其中：每個脈沖傳感器組件(420)包括若干應力傳感器(430)、若干位移傳感器(440)；第一應力傳感器(430A)被設置在所述調節桿上部(31)上；第二應力傳感器(430B)被設置在所述調節桿下部(33)上；以及第一位移傳感器與所述搖臂連桿構件第一端(134)相鄰設置，所述第一位移傳感器被構造成隨著所述搖臂連桿構件在所述第一位置和所述第二位置之間移動而確定所述搖臂連桿構件第一端(134)的位...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊和，陳炯，M·毛，侯文潔，余礫，
申請(專利權)人：伊頓公司，
類型：發明
國別省市：美國,US