CN100480720C - 用于监测多触点开关中触点烧损的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于监测负载选择器类型的多触点开关中触点烧损的方法，在此开关中通过运动的触点在一个步骤中完成选择功能和切换功能，它没有分开的负载切换器。在本发明的方法中每次操作多触点开关时测量负载电流。借助于事先存储的运行电路的标准分级电压和关于在“更高”或“更低”方向上切换的信息，计算出被关断的触点的开关电流，由此求出烧损率并进行累加，得到相应的容积烧损。这个累加值与一个事先存储的边界值进行比较；在达到边界值时产生告警信息或其它消息。

Description

用于监测多触点开关中触点烧损的方法

技术领域

本发明涉及用于监测具有转换电抗的多触点开关中触点烧损的方法。

背景技术

由DE 1000 3918 C1已知一种用于监测多触点开关中触点烧损的方法。其中在每次负载切换时，即每次操作多触点开关时，由负载电流的测量值和相应的标称分级电压求出相应被关断的触点的开关电流，并由它求出相应触点烧损率。然后由这个烧损率求出多触点开关的负载切换器的开关触点和电阻触点的累加体积烧损，并与预先存储的边界值相比较。

然而这种已公开的方法原理上仅可应用于这种多触点开关：其中一个双臂的选择器首先无功地预选一个所要切换到其上的新的线圈抽头，并且接着一个独立的负载切换器在一个选择器臂的刚刚流过电流的抽头和另一个臂的新的抽头之间切换负载电流。然而对于负载选择型的多触点开关—其中没有独立的负载切换开关，选择功能和开关功能通过运动开关触点在一个步骤中完成—这种已公知的方法是不适用的。此方法同样不适用于具有转换电抗的多触点开关，即按照电抗开关的原理工作的多触点开关。

图3示出现有技术中已知的具有转换电抗(SVR)的多触点开关。这种负载选择器结构的多触点开关至少已在美国应用于可调变压器中作为所谓的“步进电压调节器”。通常调节范围为±16级中±10％，即每级5/8％。这里一个转换电抗用来替代转换电阻。在从抽头m切换到m+1时，运动的开关触点SK-G离开固定触点FK-m，其中一半的负载电流转换到图中左边支路上，并通过它同时在运动的开关触点SK-G和图中触点FK-m的右边缘产生电弧烧损。开关触点SK-G切换到新的触点FK-m+1上，并从而抵达所谓的“桥接位置”，它在这种结构的负载选择器中是一个稳定的工作位置。由分级电压U_S产生的回路电流在转换电抗中不产生损耗，因为这两个同样大小的线圈部分是反极性缠绕的，并从而电抗在铁芯中的感应互相抵消。在接着的向m+1方向的切换过程中，开关触点SK-H离开固定的分级触点FK-m，并且同时关断回路电流和一半负载电流；这在开关触点SK-H上、并再一次在图中分级触点Fk-m的右边缘上产生烧损。随着开关触点SK-H切换到触点FK-m+1上，又抵达一个“非桥接位置”，并且完成从m到m+1的切换。在继续在一个方向上切换时，“桥接位置”和“非桥接位置”交替出现。如上所述，“桥接位置”，即两级之间的中间位置，它是一个稳定的工作位置，基于此事实，例如可以用一个9级的调节线圈和前接的换向器调整出33个不同的输出电压。这里输出电压的级差为U_S/2。

在这种方式的具有转换电抗的负载选择器中总是只有一个关断的开关触点，即SK-G或SK-H，它按照切换方向施加不同的电流。

对称分配支路的转换电抗的大小使得在“桥接位置”上的回路电流典型地为负载电流I_L的35％或50％(pa＝35％或50％)。这里回路电流被视为纯电感的。但是负载电流I_L也可能对分级电压U_S出现一个相移，这由相角

表示。对于供电网

典型值为0.8。这个量也可以百分数表示为功率因子“pf”(通常在美国如此表示)，例如：pf＝80％。

在纯感性电流I_L时，pf＝0％，这是在最坏的情况下考虑的值。因此，切换电流表示为具有实部和虚部的复数量。

另外给出以下关系式：

回路电流： $I_C=I_L\·\frac{\mathrm{pa}}{100}$

欧姆分量： $R=\frac{\mathrm{pf}}{100}$

电感分量： $X=\sqrt{1-R^2}$

从而最终得到开关电流：

                非桥接→桥接       桥接→非桥接

方向n→n+1         $I_{\mathrm{SK}}=\frac{I_L}{2}$              $I_{\mathrm{SK}}=\frac{I_L}{2}(R-\mathrm{jX})-j{I}_C$

方向n+1→n         $I_{\mathrm{SK}}=\frac{I_L}{2}$              $I_{\mathrm{SK}}=\frac{I_L}{2}(R-\mathrm{jX})-j{I}_C$

在计算这些切换电流之后可求出在固定触点和运动触点上的烧损。

按以下公共关系式由开关电流求出开关触点和相应被关断的固定触点的烧损率A：

A＝a·I^b·s

这里a是与开关类型和触点规格有关的烧损参数，值b表示一个与所用触点材料有关的参数，其数量级在1.1...1.9范围内。在许多情况下考虑一个安全裕量s是有意义的，它最好取作12％。方法的这一部分已被上面引用的DE 1000 3918 C1公开。以这种方法求得的各个烧损率A被累加，以得到相应触点在前面进行的所有切换中累加的总烧损GA_m。

发明内容

本发明的目的在于给出一种用于具有转换电抗的多触点开关的方法。

为完成上述任务，本发明提供了一种用于监测具有至少一个转换电抗的多触点开关中触点烧损的方法，包括以下的方法步骤：

·永久性地存储每个可能的电路、即“级”的标称分级电压U_S的值，开关触点和电阻触点的可靠触点烧损的边界值，以及多触点开关的特定性能参数；

·计算转换电抗的欧姆分量R和电感分量X；

·求出多触点开关的实际位置n；

·在每次切换中，即在每次操作多触点开关时测量负载电流I_L；

·计算回路电流I_C作为负载电流I_L的部分值；

·求出相应切换的切换方向“更高”或“更低”；

·根据切换方向求出被开关的、发生烧损的固定触点；

·确定是否从非桥接位置切换到桥接位置；

·按以下关系式计算被关断的触点的开关电流：

对于从非桥接位置到桥接位置的转换： $I_{\mathrm{SK}}=\frac{I_L}{2}$

对于从桥接位置到非桥接位置的转换： $I_{\mathrm{SK}}=\frac{I_L}{2}(R-\mathrm{jX})-j{I}_c$ 或 $I_{\mathrm{SK}}=\frac{I_L}{2}(R-\mathrm{jX})+j{I}_c$

·按以下关系式根据切换方向计算开关触点的相应烧损率A_SK和关断的固定触点的相应烧损率A_FK：

A_SK＝a_SK·I_SK ^b·s_SK

A_FK＝a_FK·I_SK ^b·s_FK

其中的a_SK和a_FK分别为开关触点和关断的固定触点的烧损参数，值b表示与所用触点材料有关的参数，s_SK和s_FK分别为开关触点和关断的固定触点的安全裕量，

·对相应的烧损率A_SK和A_FK进行累加，得到相应的总容积烧损，永久性地存储所有累加的总容积烧损，并将这些值与永久性存储的相应边界值进行比较，

·在超过相应的边界值或边界值的一定百分比时产生告警信息。

在本发明方法中对于所有发生在多触点开关中的烧损触点—不仅是固定触点，也包括运动触点—相应求出一个总烧损值GA_m。这些值被永久存储。

在每次分级切换之后，用所述的方法计算和存储的所有触点的累加总烧损值GA_m分别与预先给定的可靠边界值比较。如果比较的结果表明边界值被达到或超过，则例如产生一个告警消息，在大约达到边界值的90％时；当事先规定的总烧损边界值被100％达到时，也可以完全锁闭多触点开关。

附图说明

下面举例详细说明本发明。

图1a至1d示出本发明方法的流程。

图2示出用于实施这个方法的一个配置表。

图3示出按照如上所述现有技术的具有转换电抗的一个多触点开关的原理电路。

具体实施方式

应该注意，图1a至1d同属于一个图；在其中示出本发明所述的方法。只是由于图幅的原因，此方法被示于分开的图页上。在图1b中作为“子程序”1或2示出的方法过程详细描述在图页1c或1d中。

在本发明用于监测触点烧损的方法依序按照以下的步骤进行：

·永久性地存储每个可能的电路、即“级”的标称分级电压U_S的值，开关触点和电阻触点的可靠触点烧损的边界值，以及多触点开关的特定性能参数；

·计算转换电抗的欧姆分量R和电感分量X；

·求出多触点开关的实际位置n；

·在每次切换中，即在每次操作多触点开关时测量负载电流I_L；

·计算回路电流I_C作为负载电流I_L的部分值；

·求出相应切换的切换方向“更高”或“更低”；

·根据切换方向求出被开关的、发生烧损的固定触点；

·确定是否从非桥接位置切换到桥接位置；

·按以下关系式计算被关断触点的开关电流：

对于从非桥接位置到桥接位置的转换： $I_{\mathrm{SK}}=\frac{I_L}{2}$

对于从桥接位置到非桥接位置的转换： $I_{\mathrm{SK}}=\frac{I_L}{2}(R-\mathrm{jX})-j{I}_c$ 或 $I_{\mathrm{SK}}=\frac{I_L}{2}(R-\mathrm{jX})+j{I}_c$

·按以下关系式根据切换方向计算开关触点的相应烧损率A_SK和关断的固定触点的相应烧损率A_FK：

A_SK＝a_SK·I_SK ^b·s_SK

A_FK＝a_FK·I_SK ^b·s_FK

其中的a_SK和a_FK分别为开关触点和关断的固定触点的烧损参数，值b表示与所用触点材料有关的参数，s_SK和s_FK分别为开关触点和关断的固定触点的安全裕量，

·对相应的烧损率A_SK和A_FK进行累加，得到相应的总容积烧损，永久性地存储所有累加的总容积烧损，并将这些值与永久性存储的相应边界值进行比较，

·在超过相应的边界值或边界值的一定百分比时产生报警信息。

用于计算本方法所需物理量的各个关系式已在前面列出。在输入和永久性存储所需多触点开关参数和烧损参数、烧损边界值、以及标称分级电压之后，还以所描述的方法计算变量R和X，其中如已说明的，R表示欧姆分量，而X表示电感分量。

此外在这个方法中还在测量负载电流I_L之后求出回路电流I_C，如前面已说明的那样。

在本发明的方法中计算关断的触点的相应开关电流，接着计算烧损率计率，再后面对相应容积烧损GA进行累加，这些步骤不仅仅分别按切换方向“更高”或“更低”进行。在这些方法步骤中，这些步骤取决于切换方向，还按照是否从一个非桥接位置切换到一个桥接位置进一步分开方法步骤。开关电流必须根据情况按照适用的关系式求出。

对于此方法应用一个事先永久性存储的配置表(所谓的“查找表”)是特别有好处的，这样可以通过简单的方法找出在相应切换中被开关的固定触点。用于实施图1a至1d所示方法的这种配置表的例子示于单独的图2中。

Claims (1)

1.用于监测具有至少一个转换电抗的多触点开关中触点烧损的方法，其特征在于以下的方法步骤：

·永久性地存储每个可能的电路、即“级”的标称分级电压U_S的值，开关触点和电阻触点的可靠触点烧损的边界值，以及多触点开关的特定性能参数；

·计算转换电抗的欧姆分量R和电感分量X；

·求出多触点开关的实际位置n；

·在每次切换中，即在每次操作多触点开关时测量负载电流I_L；

·计算回路电流I_C作为负载电流I_L的部分值；

·求出相应切换的切换方向“更高”或“更低”；

·根据切换方向求出被开关的、发生烧损的固定触点；

·确定是否从非桥接位置切换到桥接位置；

·按以下关系式计算被关断的触点的开关电流：

对于从非桥接位置到桥接位置的转换： $I_{\mathrm{SK}}=\frac{I_L}{2}$

对于从桥接位置到非桥接位置的转换： $I_{\mathrm{SK}}=\frac{I_L}{2}(R-\mathrm{jX})-j{I}_c$ 或 $I_{\mathrm{SK}}=\frac{I_L}{2}(R-\mathrm{jX})+j{I}_c$

·按以下关系式根据切换方向计算开关触点的相应烧损率A_SK和关断的固定触点的相应烧损率A_FK：

A_SK＝a_SK·I_SK ^b·s_SK

A_FK＝a_FK·I_SK ^b·s_FK

其中的a_SK和a_FK分别为开关触点和关断的固定触点的烧损参数，值b表示与所用触点材料有关的参数，s_SK和s_FK分别为开关触点和关断的固定触点的安全裕量，

·对相应的烧损率A_SK和A_FK进行累加，得到相应的总容积烧损，永久性地存储所有累加的总容积烧损，并将这些值与永久性存储的相应边界值进行比较，

·在超过相应的边界值或边界值的一定百分比时产生告警信息。

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