BR112013004577A2

BR112013004577A2 - sistema para estimar curva de deslocamento para contatos de interruptor de disjuntor e método para estimar curva de deslocamento para contatos de interruptor de disjuntor

Info

Publication number: BR112013004577A2
Application number: BR112013004577-9A
Authority: BR
Inventors: Anton F. Poel
Original assignee: Abb Technology Ag
Priority date: 2010-08-31
Filing date: 2011-08-11
Publication date: 2021-04-20
Also published as: BR112013004577B1; EP2612338A1; EP2612338B8; US8718968B2; BR112013004577B8; EP2612338B1; CA2809786A1; CA2809786C; US20120053886A1; WO2012030498A1; CN103155076A; CN103155076B; RU2013114324A; RU2582577C2

Abstract

SISTEMA PARA ESTIMAR CURVA DE DESLOCAMENTO PARA CONTATOS DE INTERRUPTOR DE DISJUNTOR E MÉTODO PARA ESTIMAR CURVA DE DESLOCAMENTO PARA CONTATOS DE INTERRUPTOR DE DISJUNTOR. A presente invenção refere-se a um método e a um sistema para estimar curva de deslocamento (300, 400, 500) para contatos (108, 110) de interruptor (210) de disjuntor (106) compreendendo uma memória (226) que armazena predeterminadas informações de distância de deslocamento de contatos (108, 110) de um disjuntor (106) de alta tensão e um microprocessador (224) que estima uma curva de deslocamento (300, 400, 500) para pelo menos uma da operação fechada, aberta ou uma combinação de operações fechada e aberta para os contatos (108, 110) com base tanto em uma ou mais distâncias de deslocamento das informações de distância de deslocamento armazenadas e um ou mais valores de tempo correspondentes a transições de estado de interruptores (210) entre estados fechados e abertos, em que os interruptores (210) são afixados aos contatos (108, 110), de modo que é feita a transição entre os estados fechado e aberto enquanto os contatos (108, 110) se movem entre as posições fechada e aberta.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTE- MA PARA ESTIMAR CURVA DE DESLOCAMENTO PARA CONTA- TOS DE INTERRUPTOR DE DISJUNTOR E MÉTODO PARA ESTI- MAR CURVA DE DESLOCAMENTO PARA CONTATOS DE INTER- RUPTOR DE DISJUNTOR".

ANTECEDENTES

[001] O que segue refere-se genericamente à determinação de uma curva de deslocamento para contatos de interruptor de disjuntor de um disjuntor de alta tensão e, mais particularmente, para estimar uma ou mais curvas de deslocamento, com ou sem contato medições reais de distância de deslocamento de contatos sendo realizadas du- rante uma operação de disjuntor aberto e/ou fechado através de sen- sores de deslocamento de contato.

[002] Manutenção baseada na condição de disjuntores de alta tensão foi implementada incorporando dispositivos de monitoramento de condições on-line controlado por microprocessador e sensores com os disjuntores de alta tensão. Geralmente, os dispositivos/sensores são configurados para medir informação utilizada para calcular os pa- râmetros críticos, que representam a saúde do disjuntor. Um exemplo de tal sensor é um sensor de deslocamento de contato. Um tal sensor é capaz de seguir a posição dos contatos do disjuntor que se movem de posições abertas para fechadas, e vice-versa, com uma resolução de cerca de 0,1 - 1,0 mm (milímetros) e um período de amostragem tipicamente de 0.1- 0.3 ms (milissegundos).

[003] A representação gráfica da posição de contato ao longo do tempo tem sido referida como a curva de deslocamento. Uma curva de deslocamento é registada durante um período de tempo de aquisição, por exemplo, de 150 ms ou semelhante. Os tipos e seqüências de o- peração que são capturados durante este período de tempo são fe- chadas (C), abertas (O), e aberta/fechada (C-O). A operação aberta tem sido referida como uma operação de "deslocamento". Sequências mais complexas, tais como aberta/fechada/aberta (O-C-O) podem ser capturadas com períodos de tempo de aquisição mais longos ou cap- turadas ao longo de dois ou mais períodos de tempo mais descontí- nuos.

[004] Uma vez que a curva de deslocamento é registrada, parâ- metros importantes podem ser derivados a partir dela. Estes parâme- tros incluem, mas não estão limitados a: deslocamento em excesso, que é a distância percorrida temporariamente acima da posição final projetada; ressalto, que é a distância percorrida temporariamente afas- tada da posição final projetada como resultado de excesso de deslo- camento; deslocamento total, que é a distância percorrida entre o pon- to mais afastado da posição final e o ponto mais afastado da posição inicial; tempo de reação, que é o tempo desde o início da operação até que os contatos começam a mover-se; velocidade de contato, que é a inclinação de uma linha reta que liga dois pontos na curva de deslo- camento, tal como especificado pelo fabricante, e tempo de mecanis- mo, que é o tempo desde o início da operação, até que é atingida uma posição de contato quando os contatos se engatam ou separam.

[005] O componente de um disjuntor projetado para produzir ou romper correntes de diversas magnitudes é chamado o interruptor. Du- rante o tempo de vida do disjuntor, o seu interruptor está sujeito a des- gaste. O desgaste é acumulado durante os períodos de arco, isto é, o período durante uma operação de abrir ou fechar, onde os contatos estão fisicamente separados por um intervalo e no intervalo é produzi- do um arco elétrico. O arco faz a ponte entre um conjunto dedicado de contatos que são projetados para essa finalidade e são chamados de contatos de arco. Existem vários métodos para calcular ou, pelo me- nos, aproximar o desgaste do interruptor através da medição da cor- rente através do disjuntor. Estes métodos são por vezes referidos co-

mo os algoritmos de desgaste do interruptor.

[006] Além da corrente de disjuntor, um algoritmo de desgaste de interruptor deve ter conhecimento do momento em que os contatos de arco se separam durante uma operação de abertura ou engatam du- rante uma operação de fechamento. Este conhecimento pode vir de um monitoramento de interruptor auxiliar, que se encontra mecanica- mente ligado aos contatos do disjuntor e se fecha e se abre ao mesmo tempo, em que os contatos de arco separam ou engatam. Exemplos de tais interruptores auxiliares incluem, mas não estão limitados a, in- terruptores A e B. Um interruptor A fecha durante uma operação de fechamento depois que os contatos se deslocaram cerca de 70% em direção a sua posição final, e um interruptor B abre durante uma ope- ração de fechamento depois que os contatos se deslocaram cerca de 30% em direção a sua posição final. Os valores exatos são dependen- tes do disjuntor e do modelo. O interruptor A abre e o interruptor B fe- cha durante uma operação de abertura. O uso típico de interruptores auxiliares é para esquemas de controle e para indicação remota dos contatos do disjuntor. Devido a esta última função é fundamental para a operação dos disjuntores de alta tensão, disjuntores estão equipados com interruptores auxiliares como componentes padrões.

[007] Além do cálculo de desgaste de interruptor, típicos disposi- tivos de monitoramento de condição em linha usam interruptores auxi- liares para monitorar o tempo do disjuntor. No entanto, em vez de deri- var parâmetros, tais como tempo de reação ou velocidade de contato, eles simplesmente monitoram se os interruptores auxiliares fecham ou abrem dentro de um intervalo de tempo especificado. Alternativamen- te, se um sensor de deslocamento é utilizado, o tempo em que os con- tatos de arco engatam ou se separam pode ser derivado encontrando o ponto correspondente na curva de deslocamento. O uso de um sen- sor de deslocamento também permite algoritmos de desgaste de inter-

ruptor mais sofisticados. Não somente pode ser determinado o tempo em que o contato de arco engata ou separa, mas também quando ou- tras partes do interruptor, tais como bocais são submetidos a formação de arco, já que isto é uma função da posição de contato.

[008] A medição de deslocamento não é apenas utilizada por monitores de condição em linha. Ela é também usada como parte das medições fora da linha durante os testes de fábrica, comissionamentos e manutenção anual (ou baseada em outro tempo). Devido a que o seu uso é ubíquo na indústria de energia elétrica, a representação grá- fica em forma de uma curva de deslocamento em si tem valor para o usuário, além dos parâmetros importantes, que podem ser derivados a partir da curva de deslocamento.

[009] Infelizmente, o uso de sensores de deslocamento para mo- nitoramento de condição em linha coloca vários desafios técnicos e econômicos. Embora encontrem-se comercialmente disponíveis vários codificadores de posição linear e rotativos, a sua instalação bem suce- dida em um disjuntor de alta tensão é uma tarefa não trivial. Isto é, os pontos de montagem que são usados para sensores de deslocamento fora da linha não podem, geralmente, serem utilizados, porque esses locais não são protegidos ao clima. Os locais que são protegidos do clima, muitas vezes não têm as partes do mecanismo acessíveis ade- quadas para apanhar tanto um movimento linear ou rotativo, em parti- cular, o movimento que seja proporcional ao deslocamento do contato a ser medido ou, pelo menos, seja ligado a ele de forma inequívoca.

[0010] Uma vez que um local de montagem adequado e as neces- sárias disposições de montagem de engenharia para um sensor de deslocamento em linha são identificadas, a disposição do sensor de deslocamento deve ser testada para vida de pelo menos 2000 opera- ções (C e O) para assegurar que a montagem e/ou o sensor não vai falhar durante sua vida útil prevista. Teste de vida de uma instalação do sensor de deslocamento é econômica somente durante a fase de protótipo de um novo modelo de disjuntor, já que o teste de vida tem que ser feito de qualquer maneira. Além disso, é mais dispendioso pa- ra os modelos atuais de produção, porque um disjuntor tem que ser construído especialmente para o propósito do teste de vida do sensor de deslocamento e, obviamente, não pode ser vendido depois. Além disso, para os modelos que estão fora de produção, os únicos espéci- mes são disjuntores ainda em serviço e sujeitar estes disjuntores a um teste de vida não é uma opção viável. Portanto, a concepção de um sistema de monitoramento em linha que utiliza sensores de desloca- mento é tanto inviável economicamente quanto traz grandes riscos de confiabilidade de produto.

SUMÁRIO

[0011] Aspectos do presente pedido abordam estas questões, e outras.

[0012] De acordo com um aspecto, um sistema inclui memória que armazena informações predeterminadas de distância de deslocamento de contato de disjuntor de alta tensão e um processador que estima uma curva de deslocamento para pelo menos uma de uma operação fechada, aberta ou uma combinação de operações fechada e aberta para os contatos com base em tanto uma ou mais distâncias de deslo- camento da informação de distância de deslocamento armazenada quanto um ou mais valores de tempo correspondentes a transições de estado de interruptores entre os estados fecado e aberto, em que os interruptores são afixados nos contatos de modo a transitar entre os estados fechado e aberto enquanto os contatos se movem entre as posições fechada e aberta.

[0013] De acordo com um outro aspecto, um método inclui esti- mar, por meio de um processador, uma curva de deslocamento para pelo menos uma de uma operação fechada, aberta ou uma combina-

ção de operações fechada e aberta dos contatos de interruptor de cir- cuito de um disjuntor de alta tensão com base em uma ou mais distân- cias de deslocamento predeterminadas dos contatos com relação um ao outro e um ou mais valores de tempo correspondentes a transições de estado de interruptores entre estados fechado e aberto durante a operação de disjuntor, em que os interruptores são afixados nos conta- tos de modo a transitar entre estados e fechado e aberto enquanto os contatos se movem entre as posições fechada e aberta.

[0014] De acordo com outro aspecto, um método inclui exibir uma curva de deslocamento para pelo menos uma de uma operação fe- chada, aberta ou uma combinação de operações fechada e aberta dos contatos de interruptor de circuito de um disjuntor de alta tensão em que a curva de deslocamento é estimada com base tanto em uma ou mais distâncias predeterminadas dos contatos com relação um ao ou- tro quanto um ou mais valores de tempo correspondentes a transições de estado de interruptores entre os estados fechado e aberto, em que os interruptores são afixados nos contatos de modo a transitar entre os estados fechado e aberto enquanto os contatos se movem entre as posições fechada e aberta.

[0015] Um método inclui determinar, por meio de um processador, um ou mais parâmetros para um disjuntor de alta tensão com base em uma curva de deslocamento, para pelo menos, uma de uma operação fechada, aberta ou uma combinação de operações fechada e aberta dos contatos de interruptor de circuito do disjuntor de alta tensão, em que a curva de deslocamento é estimada com base tanto em uma ou mais distâncias predeterminadas de deslocamento dos contatos com relação um ao outro quanto um ou mais valores de tempo correspon- dentes a transições de estado de interruptores entre os estados fecha- do e aberto, em que os interruptores são afixados aos contatos de modo a fazer a transição entre estados fechado e aberto enquanto os contatos se movem entre as posições fechada e aberta.

[0016] Os peritos na técnica irão apreciar ainda outros aspectos do presente pedido de patente com a leitura e compreensão das figuras e da descrição em anexo.

FIGURAS

[0017] O presente pedido está ilustrado, a título de exemplo e não de limitação nas figuras dos desenhos anexos, nos quais referências iguais indicam elementos semelhantes e nos quais:

[0018] A Figura 1 ilustra um exemplo de rede de energia elétrica;

[0019] A Figura 2 ilustra um exemplo de disjuntor de circuito de alta tensão, com um monitor de condição em linha integrado com o mesmo;

[0020] A Figura 3 ilustra um exemplo de curva de deslocamento para uma operação fechada do disjuntor;

[0021] A Figura 4 ilustra um exemplo de curva de deslocamento para uma operação aberta do disjuntor;

[0022] A Figura 5 ilustra um exemplo de curva de deslocamento para uma operação fechada - aberta do disjuntor, e

[0023] A Figura 6 ilustra um método exemplificativo para estimar uma curva de deslocamento de disjuntor.

DESCRIÇÃO

[0024] O que segue refere-se em geral a monitorar condição em linha em conexão com um disjuntor de alta tensão em que um monitor de condição em linha estima uma ou mais curvas de deslomento (por exemplo, contínua e diferenciável, descontínua, etc), com base em dis- tâncias de deslocamento dos contatos prémedidas ou prédetermina- das e registradas do disjuntor e estados detectados de interruptores que são afixados aos contatos para abrir e fechar ou vice-versa com abertura e fechamento dos contatos. Em um exemplo, isto permite a determinação de vários parâmetros, tais como os parâmetros que indi-

cam a saúde do disjuntor, sem ter de utilizar um sensor de desloca- mento de contato e/ou medir distâncias reais de deslocamentos dos contatos durante as operações de fechamento, abertura, e/ou outras operações do disjuntor.

[0025] A Figura 1 ilustra um exemplo de rede de energia elétrica

100. A rede de energia elétrica 100 inclui uma parte de geração de e- nergia 102, tal como uma ou mais usinas que geram energia elétrica. As usinas podem gerar energia através de um gerador que converte energia mecânica em energia elétrica e/ou abordagens baseadas em não-gerador. A fonte de energia utilizada para ligar o gerador pode in- cluir uma ou mais de carvão, gás natural, nuclear, hidrelétrica (água), petróleo, solar, eólica, geotérmica, e/ou outras fontes de energia utili- zadas por usinas geradoras de energia. A energia gerada por uma ou mais partes de geração de energia 102 pode estar na faixa de mega- watts (MW) a gigawatts (GW), por exemplo, de 1 MW a 50 GW ou su- perior.

[0026] A rede de energia elétrica 100 inclui ainda uma parte de transmissão de alta tensão 104 tendo um ou mais linhas de transmis- são de alta tensão que transportam a energia elétrica desde a parte de geração de energia 102 para utilização pelos consumidores de energia elétrica ou utilizadores finais. A energia da parte de geração de ener- gia 102 tem a tensão elevada através de um transformador de eleva- ção de tensão ou outro dispositivo de aumento de tensão antes de ser transportada pela parte de transmissão de tensão 104. A parte de transmissão de alta tensão ilustrada 104 transporta tensões em uma faixa de 100 kV a 230 kV ou superior. As linhas de transmissão de alta tensão podem incluir condutores aéreos de alta tensão e/ou cabos subterrâneos.

[0027] A parte de transmissão de alta tensão 104 inclui pelo me- nos um interruptor ou disjuntor de alta tensão 106 tendo os contatos elétricos 108 e 110. Os contatos elétricos 108 e 110 são configurados para engatar eletricamente para completar um caminho de fluxo elétri- co para transportar alta tensão e para seletivamente desengatar eletri- camente para interromper a continuidade do fluxo elétrico. Para este último, os contatos elétricos 108 e 110 podem ser desengatados, em resposta a uma condição de falha, tais como uma sobrecarga, um cur- to-circuito, ou outra condição de erro sendo detectada. Disjuntores a- dequados incluem um disjuntor de pólo único que interrompem apenas um único polo e um disjuntor ou conjunto de múltiplos polos que inter- rompe simultaneamente múltiplos polos.

[0028] O disjuntor de alta tensão 106 inclui ainda um monitor de condição em linha 112 (que é integrado com o disjuntor, neste exem- plo), que facilita a monitorização de um estado de saúde ou outro do disjuntor 106. Conforme descrito em maior detalhe abaixo, em um e- xemplo, o monitor de condição em linha 112 estima uma curva de des- locamento para os contatos 108 e 110, sem ter que depender de me- dições reais de distância de deslocamento de sensores de desloca- mento de contato durante as operações do disjuntor. (Naturalmente, o monitor de condição em linha 112 pode adicionalmente ou alternati- vamente utilizar as medições reais de deslocamento para calcular a curva de deslocamento com disjuntores que incluem sensores de des- locamento de contato.) Numa modalidade não limitativa, a curva de deslocamento estimado é contínua ou descontínua e diferenciável, e pode ser processada como uma curva de deslocamento composta a partir de medições reais de deslocamento para determinar os vários parâmetros tais como o tempo de reação, a velocidade de contato, o tempo de mecanismo, o desgaste do interruptor, etc. Além disso, o monitor de condição em linha 112 pode comparar os parâmetros a li- mites e/ou faixas predeterminadas e prearmazenadas e gerar e/ou in- vocar um ou mais alarmes quando um parâmetro não satisfaz um limi-

te e/ou faixa correspondente.

[0029] A rede de energia elétrica 100 inclui ainda uma parte 114 de distribuição com uma ou mais redes de distribuição de energia elé- trica que facilitam a entrega a um ou mais consumidores ou utilizado- res finais 116. A parte de distribuição ilustrada 114 transporta a ener- gia elétrica desde a parte de transmissão 104 para o utilizador final

116. Um transformador abaixador de uma subestação de distribuição é utilizado para abaixar a alta tensão para a média tensão, tais como tensão inferior a 50 kV, a qual é então transportada ao longo de linhas de distribuição de energia através de transformadores montados em poste, os quais abaixam a tensão para tensões tais como de menos de 1 kV e entregam as baixas tensões para fiação de distribuição e/ou medidores de energia elétrica do usuário final 116.

[0030] A Figura 2 ilustra um exemplo do disjuntor 106. Linhas elé- tricas 202 e 204 transportam a eletricidade para o disjuntor 106 e para fora do disjuntor 106. Uma das linhas 202 ou 204 transporta energia para um dos contatos 108 e 110 (ambos estão encerrados em um alo- jamento 206, neste exemplo), e a outra das linhas 202 ou 204 trans- porta a eletricidade a partir do outro dos contatos 108 ou 110. Bobinas de controle de 208 abrem e fecham os contatos 108 e 110.

[0031] Interruptores auxiliares 210, tais como um ou mais interrup- tores A e B estão ligados mecanicamente aos contatos do disjuntor 108 e 110 e abrem e fecham os contatos 108 e 110. Várias informa- ções sobre os contatos 108 e 110 e os interruptores 210, tais como a distância percorrida pelos contatos 108 e 110, desde totalmente aberto até totalmente fechado, a partir de totalmente fechado até que o inter- ruptor A abre, de totalmente fechado até que o interruptor B fecha, desde totalmente aberto até que o interruptor A fecha, e desde total- mente aberto até que o interruptor B abre podem ser determinadas, por exemplo, com base no projeto do disjuntor e/ou através de medi-

ção real, e registadas.

[0032] O monitor de condição em linha ilustrado 112 inclui um ou mais indicadores binários 212. Para fins explicativos e de uma maior clareza, o monitor de condição em linha ilustrado 112 inclui cinco (5) indicadores binários 212, incluindo um indicador de estado de interrup- tor A 214, um indicador de estado de interruptor B 216, um indicador de estado de comando de fechamento 218, um indicador de estado de comando de deslocamento primário 220, e um indicador de estado de comando de deslocamento secundário 222. Cada um dos indicadores binários 212 fornece uma indicação do estado (por exemplo, aberto ou fechado, e presente ou ausente) do componente ou comando corres- pondente.

[0033] Noutras modalidades, um ou mais dos indicadores binários 212 podem ser omitidos. Por exemplo, numa modalidade alternativa, o indicador de estado de comando de deslocamento de secundário 222 é omitido. Numa outra modalidade, adicionalmente ou alternativamen- te, o indicador do estado de comando de deslocamento primário 220 é omitido. Com esta modalidade, o indicador de estado de comando de fechamento 218 pode incluir um indicador de estado de comando de fechamento e um indicador de estado de comando de deslocamento. Em ainda outra modalidade, o monitor de condição em linha 112 con- tém mais de cinco (5) indicadores binários 212. Os indicadores adicio- nais podem ser utilizados em conexão com as entradas acima e/ou com outras entradas.

[0034] O monitor de condição em linha 112 inclui ainda um micro- processador 224. O microprocessador ilustrado 224 amostra os indi- cadores binários 212, determina os estados indicados (liga/desliga), e controla a monitor de condição em linha 112 e/ou executa várias fun- ções com base nos estados. O microprocessador 224 é configurado para estados de amostra ao longo de um período de tempo suficiente para cobrir pelo menos uma extensão de tempo necessária para uma operação de fechamento-abertura (CO) e com resolução suficiente en- tre as amostras. Operações adequadas incluem fechar, abrir, fechar- abrir, fechar-abrir-fechar, e/ou outras combinações de operações de fechar e abrir.

[0035] O monitor de condição em linha 112 inclui ainda a memória 226, a qual pode ser usada para armazenar diversas informações, tais como a informação sobre a distância de deslocamento dos contatos 108 e 110, incluindo o deslocamento de totalmente aberto para total- mente fechado e deslocamento de totalmente aberto ou fechado até que os interruptores A e B comutam estados (ou seja, a transição de aberto para fechado e vice-versa), as informações sobre os estados (ligado/desligado) dos interruptores 210, informações sobre o estado dos comandos, e/ou outras informações, como uma curva de deslo- camento estimado, parâmetros derivados de uma curva de desloca- mento estimado, dados que facilitam a derivação dos parâmetros, e/ou outras informações.

[0036] O monitor de condição em linha 112 inclui além disso en- trada/ saída 228 que pode ser usada para transmitir informação de e para o monitor de condição em linha 112. Por exemplo, a entra- da/saída 228 pode ser usada para transmitir a informação utilizada pa- ra estimar uma curva de deslocamento para outro dispositivo, o qual estima a curva de deslocamento, com base na informação transmitida. Em outro exemplo, a entrada/saída 228 pode ser usada para transmitir uma curva de deslocamento estimado. Em qualquer dos casos, a cur- va de deslocamento pode ser exibida num monitor, impressa e/ou a- presentada de outra forma, analisada para determinar os diversos pa- râmetros relacionados ao disjuntor, etc. pelo monitor de condição em linha 112 e/ou o dispositivo de computação localizado distante do dis- juntor 106. Em outro exemplo, a entrada/saída 228 pode ser usada para receber uma curva de deslocamento, os parâmetros derivados dela, e/ou outra informação a partir de um dispositivo de computação localizado distante do disjuntor 106.

[0037] Tal como brevemente descrito acima, o monitor de condi- ção em linha 112 estima uma curva de deslocamento para os contatos 108 e 110. Nesta modalidade, o microprocessador 224 estima um ou mais curvas de deslocamento com base na informação na memória 226, tal como com base na informação sobre a distância de desloca- mento dos contatos 108 e 110, e os estados dos interruptores 210, du- rante uma operação do disjuntor. Num exemplo não limitativo, uma curva de deslocamento é estimada através do mapeamento das dis- tâncias e os estados de interruptor como uma função de tempo (por exemplo, plotando as distâncias e os estados de interruptor como uma função do tempo) e ajustando uma curva com os valores mapeados. Isto é ilustrado por meio das figuras 3-5.

[0038] A Figura 3 ilustra uma estimativa de uma curva de deslo- camento 300 para uma operação de fechamento do disjuntor 106, em que os contatos 108 e 110 transitam de um estado de completamente aberto para um estado completamente fechado. Na Figura 3, um eixo y 302 representa a distância percorrida dos contatos e o eixo x repre- senta o tempo 304.

[0039] Indicadas no eixo y 302 estão uma gama completa de movi- mentos 306 (entre 3061 e 3062) dos contatos, um ponto 308 durante a faixa 306 onde o interruptor B abre, e um ponto de 310 durante a faixa 306 onde o interruptor A fecha. Recorde-se que estes são valores pre- determinados ou medidos, os quais estão armazenados na memória

226.

[0040] Indicados no eixo x 304 estão um ponto no tempo 312 no qual um comando de fechamento é recebido (conforme determinado pelo indicador de comando de fechamento 218), um ponto no tempo

314 no qual o estado do interruptor B transita de fechado para aberto (conforme determinado pelo indicador de interruptor B 216) e um ponto no tempo 316 no qual o estado do interruptor A transita de aberto para fechado (tal como determinado pelo indicador de interruptor A 214).

[0041] Uma intersecção 318 dos pontos 308 e 314 e uma intersec- ção 320 dos pontos 310 e 316 também são indicados na Figura 3. Uma primeira parte 322 da curva de deslocamento 300 é estimada a- través dos pontos 318 e 320, conectando os pontos em conjunto. No ilustrado, os pontos são ligados através de uma linha reta. Noutras modalidades, linhas não lineares podem ser usadas.

[0042] Uma parte 324 da curva 300 desde onde os contatos estão completamente abertos até onde o interruptor B abre é extrapolada com base na posição totalmente aberta 3061 e o ponto no tempo em que o comando de fechamento é recebido 312, e no ponto de inter- secção 318. Nesta modalidade, a parte 324 é estimada como uma função suave se estendendo desde o ponto de intersecção 318 e ter- minando com um ponto de tangência na intersecção dos pontos 3061 e

312.

[0043] Uma parte 326 da curva 300 desde onde o interruptor A se fecha para uma em que os contatos estão completamente fechados é extrapolada com base na posição totalmente fechada 3062 e no ponto de intersecção 320. Da mesma forma, a parte 326 é estimada como uma função suave que se estende desde o ponto de intersecção 320 e um ponto de tangência na posição de completamente fechado 3062.

[0044] Note-se que a curva 300 é contínua e diferenciável e come- ça na posição totalmente aberta 3061, passa através do ponto 318 (a intersecção de 308 e 314) e o ponto 320 (a intersecção de 310 e 316), e termina na posição completamente fechada 3062, cobrindo a distân- cia total 306. Em outra modalidade, a curva 300 pode ser descontínua.

[0045] A Figura 4 ilustra uma estimativa de uma curva de deslo-

camento 400 para uma operação (deslocamento) de abertura do dis- juntor 106, em que os contatos 108 e 110 transitam de um estado completamente fechado para um estado completamente aberto. Se- melhante à Figura 3, o eixo y 302 representa a distância percorrida dos contatos e o eixo x 304 representa o tempo.

[0046] Indicado no eixo y 302 estão a faixa completa de movimen- to 306 dos contatos, um ponto 408 durante o intervalo 306 onde o in- terruptor A abre, e um ponto 410 durante a faixa 306 onde o interruptor B fecha. Indicado no eixo x 304 estão um ponto no tempo 412 no qual um comando de deslocamento é recebido, um ponto no tempo 414 no qual o estado do interruptor A transita de fechado para aberto, e um ponto no tempo 416 no qual o estado do interruptor B transita de aber- to para fechado.

[0047] Uma intersecção 418 dos pontos 408 e 414 e uma intersec- ção 420 dos pontos 410 e 416 são também indicadas. Semelhante às partes 322, 324 e 326 da Figura 3, a parte 422 da curva de desloca- mento 400 é estimada por meio de conectar os pontos 418 e 420, uma parte 424 da curva 400 desde onde os contatos estão completamente fechados até onde o interruptor A abre é estimada com base nos pon- tos de posição totalmente aberta 3062 e o tempo no qual o comando de deslocamento 412 é detectado e o ponto de intersecção 418, e uma parte 426 da curva 400 desde onde o interruptor B se fecha, até onde os contatos estão completamente abertos é estimado com base na posição totalmente aberta 3061 e o ponto de intersecção 420.

[0048] A Figura 5 ilustra a estimativa de uma curva de desloca- mento 500 para uma operação de abrir/fechar. Note-se que, neste e- xemplo, a curva 500 é uma combinação da curva de deslocamento estimado de fechamento 300 (Figura 3) e a curva de deslocamento estimado de abertura 400 (Figura 4), com a exceção de que um ponto de transição 502 representando a transição entre os estados fechado e aberto não alcança a linha totalmente fechada 3062. Abordagens semelhantes podem ser utilizadas para estimar as outras combinações de operações tais como a abrir-fechar-abrir, fechar-abrir-fechar, e/ou outras combinações. Noutra modalidade, o ponto 502 encontra-se na linha totalmente fechada 3062.

[0049] As curvas de deslocamento estimado 300, 400 e 500 po- dem ou não representar a posição de contato real ao longo do tempo, mas elas representam uma solução matemática possível e útil que produz as mesmas mudanças de estado binário nos pontos exatos no tempo e que fornece a usuário final com o aspecto de uma curva de deslocamento gravada. Como observado acima, as curvas estimadas permitem a determinação de vários parâmetros, tais como o tempo de reação, a velocidade de contato, o tempo de mecanismo, o desgaste do interruptor, etc. Como tal, eventualmente com alguma perda de precisão, o utilizador final obtém a mesma informação desde um moni- tor de estado em linha, como se um sensor de deslocamento e/ou me- dições reais de deslocamento fossem utilizadas.

[0050] Além disso, sendo capaz de omitir sensores de desloca- mento pode reduzir muito os custos e riscos de confiabilidade do pro- duto de um monitor de condição em linha. Além disso, monitores de em linha condição instalados na fábrica, a omissão de tais componen- tes pode tornar os dispositivos mais competitivos. Para mercados de recondicionamento, por exemplo, onde os sensores de deslocamento não são rentáveis e/ou de risco, a omissão de tais componentes pode adicionar uma vantagem competitiva em relação aos produtos que nem usam sensores de deslocamento nem calculam curvas de deslo- camento, por exemplo, através da oferta de todas ou um subconjunto de características de diagnóstico que podem ser extraídas a partir de uma curva de deslocamento.

[0051] A Figura 6 ilustra um método para determinar uma ou mais curvas de deslocamento para um disjuntor de alta tensão através da monitorização de condição em linha.

[0052] Deve ser apreciado que a ordem das ações abaixo não é limitante. Como tal, uma ou mais das ações podem ocorrer numa or- dem diferente. Além disso, uma ou mais das ações pode ser omitida e/ou uma ou mais ações adicionais podem ser incluídas.

[0053] Em 602, é determinada uma distância percorrida pelos con- tatos 108 e 110 entre a posição completamente aberta e a posição completamente fechada.

[0054] Em 604, são determinadas as distâncias percorridas pelos contatos 108 e 110 desde a posição de totalmente aberta, até que um primeiro interruptor abre e desde a posição totalmente fechada até que um primeiro interruptor fecha.

[0055] Em 606, são determinadas as distâncias percorridas pelos contatos desde a posição completamente aberta até que um segundo interruptor aberto fecha e desde a posição completamente fechada até que um segundo interruptor fechado abre.

[0056] Como descrito aqui, as distâncias dos atos 602-606 podem ser medidas e/ou determinadas com base no desenho do disjuntor

106.

[0057] Em 608 todas as distâncias são armazenadas na memória

[0058] Em 610 em reposta à detecção e identificação de uma ope- ração de disjuntor (por exemplo, fechamento e/ou abertura) do disjun- tor, é identificado um tempo(s) no qual o primeiro interruptor transita entre estados, em que os tempos identificados não são iguais.

[0059] Em 612 é determinada uma curva de deslocamento para a operação baseado nas distâncias e tempos identificados, como descri- to aqui.

[0060] Em 614 a curva de deslocamento é exibida em um formato legível pelo ser humano.

[0061] Em 616 a curva de deslocamento é usada para derivar vá- rios parâmetros para o disjuntor como descrito aqui.

[0062] O anterior pode ser implementado por meio de instruções legíveis em computador, as quais, quando executadas por um proces- sador de computador(es), causa ao(s) processador (es) a levar a cabo as técnicas descritas. Em tal caso, as instruções são armazenadas num meio de armazenamento legível por computador ou de outro mo- do associado com ou de outra forma acessível ao computador relevan- te.

[0063] É para ser apreciado que a curva de deslocamento pode ser estimada através do monitor de condição em linha 112 (por exem- plo, através do microprocessador 224 e/ou outro componente), um ou- tro componente do disjuntor 106, e/ou um dispositivo de computação remota a partir do disjuntor 106. Da mesma forma, os parâmetros deri- vados a partir da curva de deslocamento pode ser derivada através do monitor de condição em linha 112 (por exemplo, através do micropro- cessador 224 e/ou outro componente), um outro componente do dis- juntor 106, e/ou um dispositivo de computação remota a partir de o dis- juntor 106. Da mesma forma, a curva de deslocamento e/ou um ou mais destes parâmetros derivados pode ser exibida graficamente atra- vés do monitor de condição em linha 112 (por exemplo, através do mi- croprocessador 224 e/ou outro componente), um outro componente do disjuntor 106, e/ou um dispositivo de computação remota do disjuntor

106.

[0064] É claro que modificações e alterações irão ocorrer a outras pessoas na leitura e compreensão da descrição anterior. Pretende-se que a invenção seja interpretada como incluindo todas tais modifica- ções e alterações na medida em que elas estejam dentro do âmbito das reivindicações anexas ou dos seus equivalentes.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema para estimar curva de deslocamento (300, 400, 500) para contatos (108, 110) de interruptor (210) de disjuntor (106) caracterizado pelo fato de compreender: uma memória (226) que armazena informações predeter- minadas de distância de deslocamento de contato (108, 110) de dis- juntor (106) de alta tensão, e um microprocessador (224) que estima uma curva de des- locamento (300, 400, 500) para pelo menos uma das operações fe- chada, aberta ou uma combinação de operações fechada e aberta pa- ra os contatos (108, 110) com base tanto em uma ou mais das infor- mações predeterminadas de distâncias de deslocamento armazena- das quanto um ou mais valores de tempo correspondentes a transi- ções de estado de interruptores (210), em que os interruptores (210) são afixados aos contatos (108, 110) de modo a fazer a transição en- tre os estados fechado e aberto enquanto os contatos (108, 110) se movem entre as posições fechada e aberta, e o disjuntor (106) não inclui um sensor de deslocamento de contato (108, 110) que mede dis- tâncias reais de deslocamento dos contatos (108, 110) durante opera- ções do disjuntor (106).

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente: um ou mais indicadores binários (212) que detectam um ou mais valores de tempo.

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que as distâncias de deslocamento incluem uma ou mais de uma distância de deslocamento dos contatos (108, 110) entre as posições totalmente fechada (3062) e totalmente aberta (3061), uma distância de deslocamento dos contatos (108, 110) desde a posição totalmente aberta, até que um primeiro interruptor (210) fechado abre,

uma distância de deslocamento dos contatos (108, 110) desde uma posição totalmente aberta (3061) até que um segundo interruptor (210) aberto fecha, uma distância de deslocamento dos contatos (108, 110) desde uma posição totalmente fechada (3062) até que um primeiro in- terruptor (210) fechado abre, e uma distância de deslocamento dos contatos (108, 110) desde a posição fechada até que um primeiro in- terruptor (210) aberto fecha.

4. Sistema, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o funcionamento do disjuntor (106) é uma operação de fechamento e um primeiro valor de tempo, dos valores de tempo corresponde à abertura do primeiro interruptor (210) fechado e um se- gundo valor de tempo dos valores de tempo corresponde ao fecha- mento do segundo interruptor (210) aberto.

5. Sistema, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o microprocessador (224) determina: um primeiro par de valor, incluindo a distância de deslocamento dos contatos (108, 110) desde a posição de totalmente aberta (3061) até que o primeiro interruptor (210) fechado abre e primeiro valor de tempo primeiro e um segundo par de valor, incluindo a distância de deslocamento dos con- tatos (108, 110) desde a posição de totalmente aberta (3061) até que o segundo interruptor (210) aberto se fecha e o segundo o valor de tem- po, e estima uma curva de deslocamento (300, 400, 500) operação de fechamento ajustando uma curva aos valores de primeiro e segundo pares.

6. Sistema, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o microprocessador (224) estende a curva de deslo- camento (300, 400, 500) de operação de fechamento para a posição de contato (108, 110) totalmente aberta (3061) e fechada (3062) por meio de extrapolação.

7. Sistema, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a operação do disjuntor (106) é uma operação de a- bertura e um primeiro valor de tempo, dos valores de tempo corres- ponde à abertura do segundo interruptor (210) fechado e um segundo valor de tempo dos valores de tempo corresponde ao fechamento do primeiro interruptor (210) aberto.

8. Sistema, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o microprocessador (224) determina: um primeiro par de valor, incluindo a distância de deslocamento dos contatos (108, 110) desde a posição completamente fechada (3062) até que o primei- ro interruptor (210) fechado abre e o primeiro valor de tempo e um se- gundo par de valor, incluindo a distância de deslocamento dos conta- tos (108, 110) desde a posição totalmente fechada (3062) até que o primeiro interruptor (210) aberto fecha e o segundo valor do tempo, e estima uma curva de deslocamento (300, 400, 500) de operação de deslocamento ajustando uma curva aos valores do primeiro e segundo pares.

9. Sistema, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o microprocessador (224) estende a curva de deslo- camento (300, 400, 500) de operação de fechamento para a posição de contato totalmente aberta (3061) e fechada (3062) por meio de ex- trapolação.

10. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracteriza- do pelo fato de que o microprocessador (224) é um componente físico de um monitor em linha (112) integrado com o disjuntor (106).

11. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracteriza- do pelo fato de que o microprocessador (224) é um componente físico de um dispositivo de computação que é separado do disjuntor (106).

12. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracteriza- do pelo fato de que o microprocessador (224) calcula pelo menos um de tempo de reação, velocidade de contato, tempo de mecanismo, ou desgaste do interruptor (210) com base na curva de deslocamento (300, 400, 500) estimado.

13. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracteriza- do pelo fato de que a curva de deslocamento (300, 400, 500) estimado é contínua e diferenciável.

14. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracteriza- do pelo fato de que o disjuntor (106) inclui um ou mais sensores de contato de deslocamento que medem as distâncias dos deslocamento reais dos contatos (108, 110) durante as operações do disjuntor (106).

15. Método para estimar curva de deslocamento (300, 400, 500) para contatos (108, 110) de interruptor (210) de disjuntor (106) caracterizado pelo fato de que compreende: estimar através de um microprocessador (224), uma curva de deslocamento (300, 400, 500) para pelo menos uma das operações fechada, aberta ou uma combinação de operações fechada e aberta dos contatos (108, 110) de interruptor (210) de circuito de um disjuntor (106) de alta tensão com base tanto em uma ou mais das distâncias de deslocamento predeterminadas dos contatos (108, 110) com rela- ção a cada outro e um ou mais valores de tempo correspondentes a transições de estado de interruptores (210) entre os estados fechados e abertos durante a operação do disjuntor (106), em que os interrupto- res (210) são afixados aos contatos (108, 110) de modo a fazer a tran- sição entre os estados fechado e aberto enquanto os contatos (108, 110) se movem entre as posições fechada e aberta, e o disjuntor (106) não inclui um sensor de deslocamento de contato que mede distâncias reais de deslocamento dos contatos (108, 110) durante operações do disjuntor (106).

16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracteriza- do pelo fato de que compreende adicionalmente: estimar a curva de deslocamento (300, 400, 500) com base tanto no valor de um primeiro par incluindo uma distância de desloca- mento dos contatos (108, 110) desde uma posição totalmente aberta, até que um primeiro interruptor fechado abre e um primeiro valor de tempo dos valores de tempo correspondendo a abertura do primeiro interruptor (210) fechado e um segundo par de valor incluindo a dis- tância de deslocamento dos contatos (108, 110) desde a posição to- talmente aberta (3061) até que um segundo interruptor (210) aberto fecha e um segundo valor de tempo dos valores de tempo correspon- dente ao fechamento do segundo interruptor (210) aberto, e estenden- do-se a curva de deslocamento (300, 400, 500) para a posição de con- tato totalmente aberta (3061) e totalmente fechada (3062) por meio de extrapolação.

17. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracteriza- do pelo fato de que compreende adicionalmente: estimar a curva de deslocamento (300, 400, 500) com base tanto no valor de um primeiro par incluindo uma distância de desloca- mento dos contatos (108, 110) desde uma posição totalmente fechada (3062), até que um segundo interruptor fechado abre e um primeiro valor de tempo dos valores de tempo correspondendo à abertura do segundo interruptor (210) fechado e um segundo par de valor incluindo uma distância de deslocamento dos contatos (108, 110) desde a posi- ção totalmente fechada (3062) até que um primeiro interruptor aberto fecha e um segundo valor de tempo dos valores de tempo correspon- dente ao fechamento do primeiro interruptor (210) aberto, e estenden- do-se a curva de deslocamento (300, 400, 500) para a posição de con- tato totalmente aberta (3061) e totalmente fechada (3062) por meio de extrapolação.

18. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracteriza- do pelo fato de que compreende adicionalmente: estimar a curva de deslocamento (300, 400, 500) para combinações de operações de abertura e fechamento através da combinação de curvas de deslocamento (300, 400, 500) estimadas para operações de abertura e operações de fechamento.

19. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracteriza- do pelo fato de que compreende adicionalmente: estimar a curva de deslocamento (300, 400, 500) mapean- do as distâncias de deslocamento e os valores de tempo de estado de interrupção, como uma função do tempo.

20. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracteriza- do pelo fato de que compreende adicionalmente: calcular pelo menos um dos parâmetros de tempo de rea- ção, velocidade de contato, tempo de mecanismo, ou parâmetros de desgaste de interruptor (210) com base na curva de deslocamento (300, 400, 500) estimado.

21. Método, de acordo com a reivindicação 20, caracteriza- do pelo fato de que os parâmetros são calculados por meio de um mo- nitor de condição em linha (112) integrado com o disjuntor (106).

22. Método, de acordo com a reivindicação 20, caracteriza- do pelo fato de que os parâmetros são calculados por meio de um dis- positivo de computação localizado distante do disjuntor (106).

23. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracteriza- do pelo fato de que a curva de deslocamento (300, 400, 500) estimado é contínua e diferenciável.

24. Método para estimar curva de deslocamento (300, 400, 500) para contatos (108, 110) de interruptor (210) de disjuntor (106) caracterizado pelo fato de que compreende: exibir visualmente em um monitor de linha (112) uma curva de deslocamento (300, 400, 500) para, pelo menos, uma das opera- ções fechada, aberto ou uma combinação das operações fechada e aberta dos contatos (108, 110) de interruptor (210) de circuito de um disjuntor (106) de alta tensão, em que a curva de deslocamento (300, 400, 500) é estimada com base tanto em uma ou mais distâncias pre- determinadas de deslocamento dos contatos (108, 110) com relação um ao outro e um ou mais valores de tempo correspondentes a transi- ções de estado de interruptores (210) entre os estados aberto e fecha- do, em que os interruptores (210) são afixados aos contatos (108, 110) de modo que a transição entre os estados aberto e fechado seja feita enquanto os contatos (108, 110) se movem entre as posições aberta e fechada, e o disjuntor (106) não inclui um sensor de deslocamento de contato que mede distâncias reais de deslocamento dos contatos (108, 110) durante operações do disjuntor (106).

25. Método para estimar curva de deslocamento (300, 400, 500) de interruptor (210) de disjuntor (106) caracterizado pelo fato de que compreende: determinar, por meio de um microprocessador (224), um ou mais parâmetros para um disjuntor (106) de alta tensão com base em uma curva de deslocamento (300, 400, 500), para pelo menos, uma de uma operação fechada, aberta ou uma combinação de operações fe- chada e aberta dos contatos (108, 110) de interruptor (210) de circuito do disjuntor (106) de alta tensão, em que a curva de deslocamento (300, 400, 500) é estimada com base tanto em uma ou mais distâncias predeterminadas de deslocamento dos contatos (108, 110) com rela- ção um ao outro quanto um ou mais valores de tempo corresponden- tes a transições de estado de interruptores (210) entre os estados a- berto e fechado, em que os interruptores (210) são afixados aos conta- tos (108, 110) de modo a fazer a transição entre estados fechado e aberto enquanto os contatos se movem entre as posições fechada e aberta, e o disjuntor (106) não inclui um sensor de deslocamento de contato (108, 110) que mede distâncias reais de deslocamento dos contatos (108, 110) durante operações do disjuntor (106).

26. Método, de acordo com a reivindicação 25, caracteriza- do pelo fato de que um ou mais parâmetros inclui um ou mais de um tempo de reação, uma velocidade de contato, um tempo de mecanis- mo, ou um desgaste de interruptor (210).