CN102820186A - 确定以及适应性地预测真空中断器的寿命终止的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及确定以及适应性地预测真空中断器的寿命终止的方法。确定真空中断器寿命终止的方法包括：对于每个被检测到的故障电流，监测至少一个与将被中断的故障电流或中断所述故障电流的所述真空中断器的操作有关的参数；使用该至少一个参数来确定所述真空中断器的单次操作消耗百分比寿命值，该单次操作消耗百分比寿命值与中断所述故障电流有关；确定所述真空中断器的累积消耗的百分比寿命，该累积消耗的百分比寿命是对应于每个检测到的故障电流的每个单次操作消耗百分比寿命值的累积。还涉及一种适应性地预测真空中断器的寿命终止的方法。

Description

确定以及适应性地预测真空中断器的寿命终止的方法

本申请是申请号为200680044393.x（国际申请号PCT/US2006/044547）、国际申请日为2006年11月17日、发明名称为“故障中断及重新闭合装置”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种故障中断及重新闭合装置，本发明还包括用于确定该故障中断及重新闭合装置的真空故障中断器的寿命终止或说剩余使用寿命的方法。

背景技术

故障中断装置在配电系统中起到隔离故障状态的作用。在清除故障状态后，一些故障中断装置还可操作以使电路重新闭合。配电系统中发生故障的原因很多，而且一般是瞬时的。故障的检测和隔离减轻了由于故障对系统造成的损坏。出现故障后在不更换硬件部件的情况下重新闭合电路的能力使得配电系统很快恢复正常操作，并且在某些情况下不需要操作员介入。

组合式故障中断和重新闭合器装置可被设计成在故障中断后操作或被操作以使故障线路重新闭合。在重新闭合之后，如果故障没有被清除，则装置将检测该故障并再次操作断开电路以隔离故障。当故障被确定为永久性故障时，故障中断装置应动作来隔离电路并防止进一步尝试重新闭合。

若干类型的故障中断及重新闭合装置结合有真空中断器来执行电路中断及随后的重新闭合功能。在电流中断操作过程中，由于真空中断器的触头断开，触头表面被侵蚀，所以一些材料被沉积在中断器的绝缘壳体上。每次操作触头都发生磨损，因此真空中断器只能够进行有限次数的故障电流中断操作。可以根据设计信息和预期应用而为特定故障保护装置规定故障中断操作次数。故障中断及重新闭合装置可包括用于跟踪操作次数的计数器。

真空中断器能够执行中断循环（因此结合有该中断器的故障中断及重新闭合装置能够执行中断循环）的实际次数取决于许多操作特性，该操作特性包括被中断的故障电流的特性和真空中断器的操作特性。例如，随着被中断的电流的增加，材料侵蚀和相应的触头退化明显地变得更加显著。因而，保守地设置定义故障中断装置寿命的循环次数，以确保装置在其指定寿命内及额定电流中断能力下正确操作。然而，如果实际装置在最大故障电流附近很少发生应有的中断，这可能导致装置在剩余使用寿命相当大的情况下就被替换。同样，没有及时替换的装置最终可能不能清除故障，从而导致失调及更多用户没有电力。

附图说明

图1为处于设定或连接位置的故障中断重新闭合装置的图示，其中该装置可操作用于连接配电系统的电源和负载。

图2为图1中示出的故障中断装置的仰视图。

图3为布置在图1的故障中断重新闭合装置的壳体中的操作元件的图示。

图4为图1中示出的故障中断装置的闩锁组件的图示。

图5为示出了故障中断重新闭合装置的操作及控制元件的框图。

图6为结合有机械闩锁机构的故障中断重新闭合装置的图示。

图7为示出了确定真空故障中断器的使用寿命的方法的流程图。

具体实施方式

故障中断及重新闭合装置包括联接至致动器的电路中断装置，如真空故障中断器、旋转型电弧中断器等。该致动器包括至少一个力产生元件，该力产生元件用于产生操作力以操作电路中断器断开电路，例如用于产生断开力以断开电路中断器的触头，该力产生元件还用于产生恢复力，以使电路中断器闭合从而使电路闭合。该致动器可包括诸如螺线管之类的用于驱动触头断开的电磁致动器和用于使触头闭合的弹簧。该装置还可包括闩锁（如电磁闩锁），以接合该致动器从而保持电路中断器的状态。例如在电路闭合时保持真空中断器触头闭合，而在电路断开时保持触头断开。

该故障中断及重新闭合装置还可包括枢轴安装件和安装件释放闩锁。该枢轴安装件和释放闩锁与安装结构的耳轴接合。在与该装置相关联的线路段上监测到持久故障时，该闩锁释放该装置，使得该装置可从连接位置释放到非连接位置。在该连接位置，该装置在物理上联接到配电系统的电源和负载。在该非连接位置，该装置与配电系统的电源和负载中的至少一个断开。而且，在非连接或释放位置都可以在视觉上识别该装置的状态并因而确定与该装置相关联的故障线路段。

参照图1，故障中断及重新闭合装置100包括壳体102，该壳体102包括第一分接头104和第二分接头106。壳体102、第一分接头104和第二分接头106被构造成允许装置100联接到安装件110，如联接至通常被称作断路器安装件的安装件或其它合适的安装件。安装件110可包括支撑件112，该支撑件112允许将安装件110固定到杆或其它结构（未示出）上以相对于配电系统的线路支撑安装件110。第一分接头104可被固定到安装件110的电源联接件114上，而第二分接头可被固定到安装件110的负载联接件116上。电源联接件114可包括对准部件118，该对准部件与装置100的对准部件120接合，以使分接头104相对于触头122对准，该触头122将分接头104电联接到配电系统的电源。

负载安装件116可包括固定至安装件110的耳轴124，该耳轴124形成为包括槽125，滑动触头/枢转部件126布置在该槽125中。部件126作为释放机构128的一部分而被联接，释放机构128例如在重新闭合尝试失败预定次数之后将装置100从安装件110释放。

图1描述了该装置处于连接位置，其中该装置通过断路器安装件110而电联接至配电系统的电源侧114和负载侧116。该装置还可被布置在非连接位置。该装置100包括钩环132。使用“带电操作杆”或其它合适的绝缘工具，并按照所有安全说明和注意事项，包括但不限于确保装置100没有通电，技术人员可以抓紧钩环并将其从断路器安装件110拉出，导致分接头104与条带122分离。条带122一般靠在分接头104上，条带122的力在正常操作中足以将装置100保持在连接状态并确保导电性。然而，通过向钩环132施力，可使分接头104与条带122分离。一旦分离，装置100将围绕枢轴130自由转动而离开断路器安装件110。如果竖直安装，如图1所示，重力作用会使装置100围绕枢轴130转动至非连接位置。钩环132还允许将装置100移动到图1所示的连接位置。

如下所述，装置100可在自动模式下操作。在自动模式下，在检测到故障时，装置100在不从配电系统断开的情况下操作而断开以隔离故障。然后装置100可尝试一次或多次重新闭合。如果重新闭合之后不再检测到故障，则装置100保持闭合。然而，如果故障是持续性的，则装置100将再次断开。在尝试预定次数的重新闭合之后，释放机构作用以将装置100从安装件110释放，允许装置从图1所示的连接状态脱离而进入非连接状态。

在某些应用中，可能需要禁用重新闭合功能。在这种情况下，在首次检测到故障时，装置将释放或从安装件“脱离”到非连接位置。设置选择器136（图2）以允许技术人员设置操作模式：自动（AUTO）或非重新闭合（NR）。例如，选择器136可包括环136，使得可从地面或起重机车利用带电操作杆或其它合适的工具来致动选择器136。还可设置循环计数器138。该循环计数器138提供总中断循环数的指示，并因此提供装置何时可能需要维护或更换的指示、故障活动记录、以及装置和/或系统性能统计分析所用的数据。

参照图3，装置100包括电路中断装置140。该电路中断装置140可以是任意合适的装置，其示例包括真空中断器和旋转型电弧中断器。电路中断器140可通过绝缘联接件142联接至螺线管144。该螺线管144可被构造有传导线路至负载的电流的第一主线圈146，该第一主线圈146用来在故障电流的作用下在联接件142上产生断开力，以致动电路中断装置140，例如在真空中断器的触头上施加断开力。如果该电路中断装置为如图2所示的示例性实施方式所描述的真空中断器，则其可包括轴向磁场线圈141，以允许真空中断器140在故障电路超过其额定电流时使故障电流中断。

螺线管144还可包括次级线圈绕组148，该次级线圈绕组148可被用作变压器源，该变压器源用于向诸如电容之类的存储装置（未示出）提供电能，以操作螺线管144、释放闩锁和电子控制设备（图3中未示出）。螺线管144还可包括弹簧149。该弹簧149在联接件142上提供闭合力以例如通过推动触头闭合而使电路中断器恢复到闭合或连接状态。可设置多个弹簧。例如第一弹簧可用来提供闭合力，而第二弹簧用来提供维持触头接触的偏压力。因此，装置100包括可操作而提供断开力（激励线圈）和闭合力（弹簧）的螺线管144。

一销或其它合适的联接件152将螺线管插棒式铁心150联接至杠杆154。该杠杆154安装在托架（未示出）内以围绕枢轴点156枢转。螺线管插棒式铁心150与杠杆154的联接导致杠杆154在螺线管插棒式铁心150相对于螺线管144伸缩时进行枢转运动。

参照图3和图4，装置100还可包括闩锁组件160。该闩锁组件160被固定在壳体102中，并具有包括第一闩锁部分162和第二闩锁部分163的大致“C”形或爪形结构。闩锁组件160主要由一对可电控的“马蹄形”磁体164和165（磁体定子件）组成，其相应的端部位置限定了第一闩锁部分162和第二闩锁部分163。磁体164和165被间隔开从而限定槽缝167，杠杆154的电枢168被布置在该槽缝167中。电枢168本身可以是磁性的或由磁性材料制成，或者如图所示，端部可包括磁体插件169。

磁体定子164和165通过组合“C”形或“马蹄”形的导磁部件170和172形成，在导磁部件170和172之间的特定位置处布置有磁性材料174。线圈176与磁性材料174相组合。该线圈176联接至电子控制设备（未示出）以接收电流，该电流的作用是抵消磁性材料174的磁场。在该线圈中不存在电流时，磁性材料174作用而产生被第一和第二闩锁部分162和164中的部件170和172共享的磁场，以根据致动器和电路中断器的状态而将杠杆154保持在第一闩锁部分162或第二闩锁部分164处。该磁性材料可布置成相比于“C”形的一端更接近另一端，使得通过其相对位置而使施加到磁体插件（电枢）169上的磁力在一个闩锁部分（例如162）比在另一个闩锁部分（例如164）大。在线圈中施加电流的作用是抵消第一和第二闩锁部分162和164中的磁场，使得在螺线管144的作用下，可将该电路中断装置从闭合或连接状态驱动到断开或非连接状态，或者在恢复弹簧149的作用下，可将该电路中断装置从断开或非连接状态驱动到闭合或连接状态。下面将对此进行详细说明。

在螺线管144处于电路闭合位置或连接状态的情况下，端部168被布置成邻近第一闩锁部分162。在线圈176中没有电流时，在第一闩锁部分162中出现磁场，该第一闩锁部分162根据具体情况而在端部168和/或磁体插件169上施加保持力。该保持力阻止端部168的运动，并因此阻止杠杆154的运动，将杠杆154和螺线管144闩锁在电路闭合位置。在检测到故障电流时，螺线管144在螺线管插棒式铁心150上产生力以断开电路中断装置140。与此同时，电子控制设备向线圈176施加电流以抵消磁场从而释放杠杆154。螺线管插棒式铁心150的轴向运动连同电路中断器的断开导致杠杆154转动而使得端部168被布置成邻近第二闩锁部分164。将电流从线圈176取消而恢复磁场，使得第二闩锁部分164在端部168上施加力，该力阻止端部168的运动，并将杠杆154且因此将螺线管144闩锁在电路断开位置或非连接状态。可在杠杆154移动过程中的任意时刻从线圈176取消电流，以使从能量存储装置吸取的能量最少。磁体的力与通过相对于枢轴156在端部168上的磁性作用所提供的的机械增益的结合，提供了足够的力来抵抗由弹簧施加的闭合力。当然，应当理解的是，在其它实施方式中，可以采用连杆、齿轮或其它增力装置的各种组合。

为了使电路中断装置闭合，再次向线圈176施加电流以抵消磁场。通过抵消磁场，杠杆154自由运动，并且弹簧具有足够的强度迫使电路中断装置140到达闭合位置或连接状态。一旦端部168与第二闩锁部分164充分地分离，则终止线圈176中的电流，从而恢复磁场和磁保持力。杠杆154在接触第一闩锁部分162时被再次闩锁。因而，闩锁组件160设置成既用于将螺线管144闩锁在电路断开位置/非连接状态又用于将螺线管144闩锁在电路闭合位置/连接状态。所需要的机械增益和磁体强度针对特定应用来确定。例如，与机械增益相结合的闩锁组件160可提供比螺线管作用力大的保持力，例如是螺线管作用力的两倍或更多倍。

一柔性导电条带（未示出）可从电路中断器140的运动触头172联接到螺线管144，以向第一线圈146和第二线圈148提供电能。该柔性条带还可将故障电流联接至螺线管144。当存在故障电流时，流过螺线管线圈146的该故障电流产生足以将电路中断器驱动至断开/非连接状态的轴向力。一旦断开，电路中断器140就通过作用在杠杆154上的闩锁160的闩锁力而保持断开。

一控制器（图3未示出）可在检测到故障时操作，以为线圈176通电以抵消磁性材料174的磁场，从而允许螺线管144将电路中断器140驱动至断开状态。该控制器还可操作来使线圈176通电以抵消磁性材料174的磁场，从而允许电路中断器140在弹簧149的作用下闭合。一旦这些触头被闭合，电路中断器140再次导电，且电流通过所述条带而联接至螺线管线圈。如果故障电流持续，则装置100再次作用而断开电路。

该控制器可操作来提供并管理重新闭合尝试，例如可操作来提供重新闭合尝试之间的延迟，以及对重新闭合尝试的次数进行计数。如果重新闭合尝试的次数超过阀值，则可以使装置100脱离。该控制器可进一步抑制螺线管，直到其释放使中断器触头的起弧时间最小但仍确保成功闩锁在电路断开位置为止。

释放机构128包括通过一臂180联接至致动器182的滑动触头/枢转部件126。如图所示，该部件126布置在耳轴124内，并且装置100在触头104与触头122不接合时能够围绕耳轴124枢转。所述控制器可操作而使致动器182驱动耳轴124内的部件126以例如通过使装置100围绕耳轴124枢转而将装置100从安装件110释放。一旦装置100脱离，则在持续故障被修正后，技术人员需要使用带电操作杆或其它合适的工具来接合钩环132并使装置100运动回连接状态而再次连接装置100。

为了防止在电路中断器140处于闭合/连接状态时装置100从安装件110释放，释放机构128包括闩锁184，该闩锁184安装到装置100上并通过夹子186而联接至释放部件188。夹子186可以是如图所示的半刚性联接件或其它装置，以在释放部件188行程的某一位置与其接合。释放部件188联接至螺线管插棒式铁心150以与其一起运动。在电路中断器140处于闭合状态时，闩锁184与部件126接合，从而防止部件126运动，部件126的运动会使装置100从安装件110释放。如上所述，闩锁184通过插棒式铁心150的闩锁作用以及部件188而保持在适当位置。在电路中断器140由于插棒式铁心150的运动而处于断开/非连接状态下时，部件188与插棒式铁心150一起运动，从而将闩锁184从部件126释放。

图5的框图示出了机械联接至电路中断器140的螺线管144。该螺线管144还联接至能量存储装置190，如电容器、电容器组、电池或燃料电池。控制器192联接至螺线管以监测中断操作次数以及为线圈176通电以释放闩锁160。如果必要，控制器192还联接至致动器182以实现脱离。最后，控制器192联接至计数器138。

根据一个可行操作逻辑，装置100名义上可传导给定的连续电流（A），并可被构造成提供5到40倍的连续额定电流故障清除能力。故障阀值以上的故障电流导致螺线管144操作而断开电路中断器140。故障阀值以下的电流不会引起螺线管144使电路中断器140断开的操作。

在检测到故障电流时，装置100操作以清除第一次检测到的故障电流。然后控制器可执行重新闭合策略。例如，可以相对较快地进行重新闭合。如果仍然存在故障，则在第二次重新闭合尝试之前可以执行时间延迟。如果在第二次重新闭合尝试之后故障持续存在，则可以使装置100释放或“脱离”。重新闭合策略、尝试次数和延迟间隔可以预先设置。可选的是，可为控制器192设置接口以允许对重新闭合策略进行编程。在识别到电路中断器140已经完成预设操作次数，或者控制器192已经检测到某些其它“寿命终止”条件时，控制器192可阻止重新闭合策略，并使单元在断开后脱离或不连接。这样，装置100提供明确指示，指示其能力受损且需要补救措施或完全替换。

装置100可被构造成重量小于25磅（10千克），使其可由技术人员从起重机车安装，然而可以根据预期应用而设想更大或更小的装置100。装置100的故障中断及重新闭合能力可以很大程度上降低扩展中断次数或使扩展中断次数最少。可以使瞬时中断的影响最小，并且装置100可保护下游设备，例如变压器熔断器。

图6示出了故障中断重新闭合装置200。相同的附图标记指代与针对图1所示的装置100所描述的相同或类似元件。装置200的操作方式与装置100基本上相同，然而，其结合有机械闩锁机构202代替装置100的永磁体结构160。

螺线管144响应故障电流而操作以断开电路中断器140的触头。闩锁系统200包括防止螺线管144由于弹簧149提供的力而使触头闭合的主闩锁204和副闩锁206。闩锁204和206联接至驱动器208，该驱动器208可响应螺线管轴152的轴向运动而操作。在驱动器208通过轴152远离螺线管144的轴向运动而逆时针转动时，一组双作用片簧210通过固定到驱动器208上的转动分离器（spreader）212而被充电。这些片簧210产生的力使臂214逆时针转动。臂214的转动被阻尼器216抵抗。阻尼器216被用作在拉出方向上作用的定时器。因为片簧210平衡了阻尼器216的力，因此杆220使副闩锁206运动，副闩锁206又释放主闩锁204。存储在弹簧149中的能量使电路中断器140闭合，且机构200恢复到其行程位置的顶点。可以采用快速恢复机构，该快速恢复机构只有在真空中断器通过弹簧149而闭合时才被接合，以重新设置机构200。

如果故障持续发生，则被弹簧质量系统226操作的转动凸轮224运动到致动器182和驱使部件228之间的位置。凸轮224使驱动部件228与致动器182接合以驱动部件126。通过使闩锁184释放，驱动部件228与致动器182的接合使装置200从安装件110释放。装置200从安装件110的释放提供了电路断开的视觉指示。然而，如果在弹簧145使电路中断器140完全闭合时没有发生故障，则电路中断器140闭合且装置200被重新设置。也可以提供单步（one-shot）锁定特征。

如上所述，诸如装置100的故障中断及重新闭合装置可包括循环计数器138。该循环计数器138提供总中断循环数的指示，并因此提供装置何时可能需要维护或更换的指示、故障活动记录、以及装置和/或系统性能的统计分析所用的数据。对于真空故障中断器来说公知的是，每个中断循环都导致触头材料侵蚀并重新分配到真空故障中断器的其它内表面造成侵蚀。而且，中断故障电流的各种特性和/或故障中断及重新闭合装置的操作可能影响材料侵蚀和相应触头退化的程度。然而，作为设置装置操作循环固定次数的替换方案，可利用故障中断及重新闭合装置（如装置100）的操作参数监测及处理能力来适应性地预测真空中断器的寿命终止/剩余使用寿命。

如上进一步所述，并且再次参考图5，故障中断及重新闭合装置（如装置100）可包括控制器192。该控制器192除了在其存储器中包含用于执行装置100的操作以进行故障中断及电路重新闭合的控制程序之外，还可包含并执行用于监测中断故障电流的各种特性和/或参数以及装置100的相关操作的特性和/或参数以清除故障的控制程序。控制程序可作为存储的软件、固件、专用硬件或通过任何合适的装置而存储在存储器中，所述任何合适的装置允许进行如本文所描述的操作控制，以实现装置操作、使用寿命确定和/或其它功能。

在这种控制程序的一个可行实施方式中，控制器192依赖至少一个预测参数，并且可能依赖若干个预测参数（如故障电流特性和装置操作特性）来提供寿命终止计算。对于这样的示例性实施方式来说，控制器192可测量、跟踪或监测系统频率故障电流大小和刚好在故障电流中断之前的电流循环的电流峰值的不对称比率。除了这些故障电流特性之外，控制器192可监测一个或多个装置操作特性，如故障电流中断操作的清除时间。然后，可以根据这些参数确定适应性预测的寿命终止（EOL）。可以按照故障大小和故障电流中断的清除时间来确定预测的EOL，并且该值可以通过控制器192的存储器来保持，或以永久方式保持在装置100中。

在公式（1）中阐述了先前的故障电流中断的故障电流大小、不对称比率和清除时间的乘积的总和与根据用于预测EOL的试验确定模型获得的阈值的关系：

其中：i=消除直流偏移的中断前RMS故障电流（A）

i₁=故障前的电流循环的最大正峰值的不对称值（A）

i₂=故障前的电流循环的最大负峰值的不对称值（A）

t=故障电流中断清除时间（s）

k=操作次数

n=执行操作的次数

K=实验确定的寿命常数

在一替代实施方式中，可以累积地收集信息并利用迭代方法进行处理。公式（2）以迭代方式阐述了先前的故障电流中断的故障电流大小、不对称比率和清除时间的乘积之间的关系：

其中该公式数值如上所示。

可考虑附加因素来确定各种值，例如单次操作消耗百分比寿命、最大单次事件消耗百分比寿命、累积消耗百分比寿命等。例如，这些因素可包括电流中断时电流出现的不对称度。不对称度的量化可通过将直流电流大小归一化到60Hz电流的峰值来进行。可选的是，可产生总的不对称RMS值。这些因素还可包括故障清除时间。估计在真空中断器断开之后电流持续流动的时间并将该时间与规定的最大时间作比较，这样可提供真空中断器达到其有效电流中断使用寿命终点的指示。在这样的实施方式中，可以将用来进行这种确定的清除时间阀值设置为小于为该装置所规定的最大清除时间以提供适当的余量。也可以考虑其他的数学模型和计算来限定各种因素与真空中断器有效电流中断使用寿命之间的关系，包括幂定律公式或以e为底的指数公式。

控制器192可被操作而保持最近若干故障电流终端事件中的最大单次故障寿命百分数的记录，即由一次故障所消耗的最大百分比寿命。例如，该控制器192可保持关于最近N个事件的数据，其中N为整数。N值是任意的，但是应该足够大以在统计学上有意义。在一个可行实施方式中，N值可以为16，但是需要注意，其可以为任意在统计上有意义的值。该值应该足够大以允许系统变化（例如，可用故障电流增加或改变故障不对称性的变化负载特性）或允许装置100本身再定位至系统的另一部分。

然后，控制器192可确定对于装置100来说真空中断器是否具有足够的剩余寿命来承受预定次数的类似大小的附加事件。例如，控制器192可计算再多两次的操作是否将超过真空中断器的有效剩余寿命，但是可以根据应用而使用任意次数的操作。如果真空中断器不具有足够的寿命来操作以清除两个附加事件，装置100将在下一个故障事件发出其EOL信号。装置100可以利用相关的通讯能力而发出其EOL信号。如上所述，也可以或可选地使该装置脱离，从而发出需要更换装置的信号。

图7示出了用于确定故障中断及重新闭合装置的剩余使用寿命（即EOL）的示例性操作序列。在框图200处，将装置安装在安装件中并使其可操作，即通电。在框图202处，故障电流被检测到，从而该装置操作，也就是说，使真空中断器的触头断开以清除故障。在框图204处，确定单次操作耗费的百分比寿命。该单次操作耗费的百分比寿命可基于公式（3）来确定：

单次操作耗费的百分比寿命=i_k ²t_k       (3)

由于统计或其它系统监测原因而可为最近N次操作保持单次操作耗费的百分比寿命值，但是也可以像如下所说明的那样使用。在框图204处还确定累积消耗百分比寿命，该累积消耗百分比寿命可根据上述公式（1）或公式（2）来确定。

接下来，确定装置是否具有足够的剩余寿命来保持正常服务。一种方法可以是进行比较以确定累积消耗百分比寿命（例如，公式（1）或（2）的值）是否超过阀值。可选的是，可以进行比较以确定装置是否具有足够的剩余寿命来中断一个或多个具体特征的故障。例如，可以设定一个试验来确定装置是否具有足够的寿命来中断发生预定次数的最大单次操作耗费百分比寿命。最大单次操作耗费百分比寿命可为预设值，例如用实验确定的值，或者可以被动态地确定。在一个示例性实施方式中，最大单次操作耗费百分比寿命可以通过从前N次操作中选出例如根据公式（3）计算的单次操作耗费百分比寿命并选择这些值中的最大值而设定。然后，可确定装置是否具有足够的寿命来中断发生设定次数（例如两次）的最大单次操作耗费百分比寿命。当然还可以使用其他适当措施来确定装置是否几乎达到其有效寿命终止。

在图7所示的示例性方法中，在框图206处，可以通过采用为前16次故障中断所计算的最大单次操作耗费百分比寿命值来确定最大单次操作耗费百分比寿命。然后，在框图208处，例如根据如下公式将装置剩余寿命与两倍的最大单次操作耗费百分比寿命值进行比较：

100%-累计耗费百分比寿命>2*最大单次操作耗费百分比寿命

（4）

如果框图208处的结果为真，则给出装置剩余寿命大于最大单次操作耗费百分比寿命的两倍的信号。装置可保持正常操作，并且该方法重复。然而，如果结果为假，则将装置置于EOL操作模式。在该模式下，在发生下一次故障电流时，在框图210处，装置将操作以清除故障，但是其随后例如通过脱离原位而又被致使发出其EOL信号（框图212）。

除了简单预测装置EOL（其例如导致在清除下一次发生的故障清除时永久脱离状态）之外，可以利用各种确定的值（例如，单次操作消耗百分比寿命、最大单次事件消耗百分比寿命、累积消耗百分比寿命，等等）来进行触发，从而使若干适配装置中的任一个响应事件并且甚至在这些事件正在发生时也可以响应。如果单次中断事件的清除时间已经过了表示真空断路器内损坏的预定时限，则一个这样的响应可以是触发真空中断器闭合。保持装置闭合，即保持装置内的真空中断器闭合会导致上游系统保护装置操作从而清除故障。

第二个可行响应可以是，在产生足够电流和/或经过足够长的清除时间从而导致超过EOL时限的故障电流中断事件之后引发EOL信号，例如从装置脱离。在真空中断器断开而不脱离之后的脱离动作可能需要使真空中断器首先闭合以设置用于脱离操作的操作机构。在不包括脱离操作的真空中断器断开之后的脱离动作可以利用电容存储的能量来驱动操作机构产生所需的脱离力来进行。可选的是，小电荷的爆震或另一合适机构的操作可提供所需的力。

尽管本公开容易进行各种修改和替代形式，然而在附图及这里所描述的实施方式以举例说明的方式示出了一些实施方式。但是应理解的是，本公开并不旨在将本发明限于所描述的具体形式，相反，本发明旨在覆盖由所附权利要求所限定的全部修改、替代以及等价物。

还应该理解的是，在本专利中，除非使用了语句“如这里所使用的，术语“”因而被限定为指……”或类似语句来明确限定术语，否则绝非旨在明确地或隐含地将术语的意思限制为超出其一般或通常的含义，并且这样的术语也不应用来解释为限于根据该专利的任何段落进行的任何陈述的范围内（除了权利要求的语言）。至于在该专利末尾的权利要求中引用的任何术语，其都是以与单个意思一致的方式在该专利中进行引用，这样作是为了清晰而不至于使读者混淆，而绝不旨在使这些权利要求术语由于限制、暗含等而限于单一意思。除非一个权利要求的元素通过引用词语“手段”或“功能”而没有引用任何结构来限定，否则任何权利要求要素都不应基于35U.S.C.§112第六段来进行解释。

Claims (20)

1.一种确定真空中断器寿命终止的方法，该方法包括：

对于每个被检测到的故障电流，监测至少一个与将被中断的故障电流或中断所述故障电流的所述真空中断器的操作有关的参数；

使用该至少一个参数来确定所述真空中断器的单次操作消耗百分比寿命值，该单次操作消耗百分比寿命值与中断所述故障电流有关；

确定所述真空中断器的累积消耗的百分比寿命，该累积消耗的百分比寿命是对应于每个检测到的故障电流的每个单次操作消耗百分比寿命值的累积。

2.根据权利要求1所述的方法，所述累积消耗的百分比寿命包括每个单次操作消耗百分比寿命值的所述累积与预定寿命常数的比率。

3.根据权利要求1所述的方法，所述累积消耗的百分比寿命包括多个故障电流中的最后发生的故障电流的单次操作消耗百分比寿命值与除该最后发生的故障电流之外的每个所述多个检测到的故障电流的单次操作消耗百分比寿命值的累积的和。

4.根据权利要求1所述的方法，所述至少一个参数包括从如下参数组成的参数组中选择的参数：

故障电流的大小；故障电流的不对称性；以及故障电流中断清除时间。

5.根据权利要求1所述的方法，所述至少一个参数包括从如下参数组成的参数组中选择的参数：中断前RMS故障电流；消除直流偏移的中断前RMS故障电流；所述故障中断之前的电流循环的最大正峰值的不对称值；所述故障中断之前的电流循环的最大负峰值的不对称值；故障电流中断清除时间；操作次数；总操作次数和预定操作次数。

6.根据权利要求1所述的方法，该方法包括确定最大单次操作消耗百分比寿命值，并确定所述最大单次操作消耗百分比寿命值是否超过剩余寿命值。

7.根据权利要求6所述的方法，该方法包括发出真空中断器的寿命终止信号。

8.根据权利要求6所述的方法，该方法包括在确定所述最大单次操作消耗百分比寿命超过剩余寿命值后，在发生下一个故障清除事件时发出真空中断器的寿命终止信号。

9.根据权利要求8所述的方法，其中发出真空中断器的寿命终止信号包括使相关联的故障保护装置从其操作安装件脱离。

10.根据权利要求6所述的方法，其中所述剩余寿命值包括所述真空中断器的预测剩余寿命的多倍。

11.根据权利要求6所述的方法，其中所述最大单次操作消耗百分比寿命值包括从与被中断的故障电流相对应的一组单次操作消耗百分比寿命值选出的最大单次操作消耗百分比寿命值。

12.根据权利要求10所述的方法，其中所述组包括前N个确定的单次操作消耗百分比寿命值，其中N为正整数。

13.根据权利要求1所述的方法，该方法包括当最大单次操作消耗百分比寿命值超过真空中断器的剩余寿命值时使结合有该真空中断器的故障保护装置的操作与配电系统中的另一个故障保护装置的操作相互配合。

14.一种适应性地预测真空中断器的寿命终止的方法，该方法包括：

监测每个检测到的故障电流的参数，其中这些参数包括故障电流大小、故障电流的不对称性或真空中断器清除时间；以及

基于监测到的参数计算所述真空中断器的寿命终止值。

15.根据权利要求14所述的方法，该方法包括基于所述寿命终止值与预定值的比较而发出所述真空中断器的寿命终止信号。

16.根据权利要求15所述的方法，其中发出所述真空中断器的寿命终止信号包括可操作而使所述真空中断器从相关联的配电系统断开。

17.根据权利要求15所述的方法，其中所述预定值包括最大单次操作消耗百分比寿命值的多倍。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述最大单次操作消耗百分比寿命值包括从与被中断的故障电流相对应的前N个单次操作消耗百分比寿命值中选出的最大单次操作消耗百分比寿命值，其中N为正整数。

19.根据权利要求14所述的方法，其中确定寿命终止值包括确定累积消耗百分比寿命值。

20.根据权利要求17所述的方法，其中确定累积消耗百分比寿命值包括迭代地确定所述累积消耗百分比寿命值。

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