CN103308794A - 电气装置维护方法和设备 - Google Patents

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CN103308794A CN2013101390734A CN201310139073A CN103308794A CN 103308794 A CN103308794 A CN 103308794A CN 2013101390734 A CN2013101390734 A CN 2013101390734A CN 201310139073 A CN201310139073 A CN 201310139073A CN 103308794 A CN103308794 A CN 103308794A
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Abstract

一种用于执行包括至少一个电气设备单元的电气装置的维护的方法，包括：在数据库中输入并存储代表待监控电气装置的数据以及代表电气设备设置和参数的数据，在数据库中存储代表事件的数据，以便构成事件历史，检测故障干扰，分析电气装置的故障原因，管理装置部件的恢复操作。管理恢复操作包括由决策树进行监控以对危险等级进行评估。设备和装置包括用于实施对电气装置进行维护的方法的装置。

Description

电气装置维护方法和设备
技术领域
本发明涉及一种用于执行包括至少一个电气设备单元的电气装置的维护的方法。
本发明涉及一种用于执行包括至少一个电气设备单元、处理装置以及设计用于连接所述至少一个电气设备单元的通信装置的电气装置的维护的设备。
本发明还涉及一种电气装置，包括维护包括处理装置的至少一个电气设备单元，和设计用于连接至电气设备单元的通信装置。
背景技术
公知在维护方法和设备中，实时地传送操作数据至监控器以显示电流或功率值或引起电气设备(例如断路器)跳闸的原因。而且也已知，将电气装置的线路图输入至计算机系统并显示该线路图的打开或关闭状态。某些电气设备单元包括远程控制或自动打开和/或关闭装置。
在装置发生故障事件时，该数据使得能够按照或多或少相关的方式定位该故障。故障位置基本上基于电气设备的状态，而且不能使得按照足够精确的方式从中推出故障的原因。而且，频繁地重启装置要求本地操作，以便检查是否故障仍然存在或其已经消除。这种情形的结果是，即便对于低危险级别的故障，也导致一个较长的装置停工期(down-time)。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于维护监控以便减少装置停工期的方法和设备，还提供了一种实施该方法的装置。
根据本发明，一种包括至少一个电气设备单元的电气装置的维护方法，包括：
-在数据库中输入代表待监控电气装置的数据；
-存储代表电气设备设置和参数的数据；
-在数据库中存储代表在所述待监控电气装置中发生的事件的数据，以便构成事件历史；
-检测电气装置中的至少一个电气保护设备单元的故障或打开干扰；
-根据事件历史的数据和装置的状态分析引起电气装置故障的原因；
-根据装置的故障原因和/或电力线路状态以及预定义的决策树，管理暂停服务的装置部件的恢复操作。
优选地，维护方法包括：
-检测电气装置部件的电压中断；
-根据事件历史中记录的事件确定引起所述电压中断的原因。
优选地，维护方法包括：
-检测电力线路的电气短路；
-只要检测到短路，禁止关闭电气设备单元或所述电力线路的供电；
-指示和/或通信所述禁止所述线路供电；
该维护方法中，所述恢复管理包括：
-指示事件；
-确认具有高危险级别的事件；
-在确认具有高危险级别的事件后，使能电力线路的供电。
优选地，维护方法包括：
-根据其状态、本地或远程控制、操作状况和/或老化计算的通信，检测电气开关设备单元打开的原因，
-禁止手动或自动重新接通所述故障设备单元，
-指示引起装置故障的关键原因；以及
-确认指示设备单元的至少一个故障的事件。
优选地，维护方法包括选择由电气出错引起的故障和非电气出错引起的故障。
优选地，维护方法包括根据决策树评估危险性级别，包括：
-监控引起电气设备单元跳闸的原因；
-监控外部命令；
-监控事件历史；
-选择性监控，和/或
-监控老化数据。
优选地，维护方法包括关闭电气设备单元或电力线路的供电的远程控制。
根据本发明，电气装置的维护设备包括至少一个电气设备单元、处理装置和设计用于连接至所述至少一个电气设备单元的通信装置，处理装置包括用于实施前述定义的方法的装置。
优选地，所述处理装置包括：
-用于存储代表待监控电气装置的数据的装置，
-用于存储代表电气设备单元设置和参数的数据的装置，
-用于存储代表所述待监控电气装置中正发生事件的时间戳的数据的装置，以便构成事件历史，以及
-通信装置。
优选地，维护设备包括至少一个短路检测器，连接至待监控电气装置的至少一条线路上，以提供代表出现短路的信号给处理装置。
优选地，维护设备包括至少一个电流泄漏检测器或绝缘监控器，位于或连接至待监控电气装置的一条线路上，以提供代表电流接地泄漏或绝缘故障的信号给处理装置。
优选地，维护设备包括用于接收至少一个电气设备单元的远程控制的装置。
根据本发明包括维护至少一个电气设备单元的电气装置中，包括处理装置和设计用于连接电气设备单元的通信装置，处理装置包括用于实施前述定义的方法的装置。
优选地，包括电气设备的电气装置包括至少一个如前述定义的设备，由通信装置连接至所述电气设备以接收代表事件的数据。
附图说明
从下面对本发明特定实施例的描述中，其它优点和特征将变得更清晰明了，其目的仅是非限定性的示例，并且在附图中示出：
-图1表示根据本发明实施例的电气装置的维护设备框图；
-图2表示根据本发明实施例的包含维护监控的电气装置的框图；
-图3-5表示根据本发明实施例的变形的装置；
-图6表示根据本发明实施例的设计用于与电气装置维护设备一起使用的电气设备单元的框图；
-图7表示示出关于执行电气装置维护管理的信息的电气设备数据的展示图；
-图8表示根据本发明实施例的电气装置维护方法的第一流程图；
-图9表示根据本发明实施例的电气装置维护方法的第二流程图；
-图10表示根据本发明实施例的监控电气设备老化的方法的流程图，其能与电气装置维护方法相关联；
-图11表示根据本发明实施例的监控电气设备选择性的方法的流程图，其能与电气装置维护方法相关联。
具体实施方式
根据本发明图1中示出的实施例，用于执行电气装置的维护的设备包括用框1表示的处理模块1，处理模块1包括处理电路2，用于执行计算和通信管理以及数据接收和传输。模块1还包括存储模块3，用于存储所述电气设备的设置特性、电气装置图、在电气装置中发生的事件历史记录和/或所述电气装置的选择性和老化计算数据。存储模块3还存储危险性标准和决策树中用到的数据。可以与监控器或其它存储模块共享、交换或者复制这些数据。为了与其它设备或监控器通信，处理模块包括至少一个硬连线通信电路4，和/或无线通信电路5，和/或经由蜂窝电话网络的通信电路。
监控器上的显示可以代表装置的全局或部分的线路图，显示每个设备单元的状态以及标记、特性和设置。也可以经由无线连接或经由蜂窝电话网络，在便携式计算机、平板电脑或手机上执行指示。
根据本发明实施例的监控设备包括在电气设备单元和处理装置间交换数据的数据通信网络。通信网络可以包括通信集中器模块7、8、9，以减少处理模块的通信输入量。这些集中器连接至若干电气设备单元10、11、12、13、14，将其它数据、运行状况相关的信息、设备类型和标记，在通信信道上，把这些消息组合在一起与处理模块进行通信。
特别地，电气设备单元是断路器10、11，具有例如电气跳闸单元或保护继电器。这些设备单元还可以是差动器或通地漏泄检测模块或继电器12，或电源检测模块13，优选地与开关设备单元(例如断路器或接触器)相关联。类似地，短路检测器14可以给出电力线路或负载的状态信息，来防止关闭设备单元或用于定位电气短路故障。
图1的电气装置维护设备包括测量输入，设计用于连接至环境物理量测量传感器。它以本地或远程方式通信和提供电气装置的维护指示。因此，环境物理量的测量传感器与处理模块1相连接。
特别地，环境物理量的测量传感器包括：
-温度传感器20，与老化计算相关，优选地位于接近电气设备单元的位置，
-振动幅度和频率传感器21，
-含湿量传感器22，和/或
-含盐量传感器23。
二元输入传感器24还可以连接至模块1用于老化计算的目的。该情况下，例如，可以计数电气设备单元的操作数量。其它传感器25也可以连接至模块1以辅助维护电气装置。
传感器20至25可以是固定的传感器或只在测量时才安装的传感器。而且，可以在先确定某些数据(如含盐量或含尘量)，或直接由人工入口输入。
图2表示电气装置30的框图，其包括根据本发明实施例的维护装置。在该图中，装置包括2个电气机柜、配电盘或面板31、32，每个分别包括一个电气装置维护设备33和34。
一方面，机柜31由线路侧连接至中压电源系统36的变压器变电站35供电，而另一方面，由自主的发电机37供电。这两个低电压电源被输入由两个远程控制且机械锁定的断路器组成的电源转换开关38。在转换开关的负载侧，电源被提供至第一组断路器39。然后，组39中的断路器40为第二组断路器41供电。第二组中的断路器42执行电源转换和存储设备43的负载侧供电，并接着给第三组断路器44供电。变压器变电站35还可以包括断路器或在中压和低压的线路侧的断开开关。在每个机柜中，测量环境物理量的传感器26可以被共用，以辅助维护电气装置。对于机柜31，维护电气装置集中在设备33或上传至监控器。每个机柜还是用于计算安装在其中的电气设备老化的气候区。包括通信设备的每个电气设备单元发送运行状况数据至计算设备33，计算设备33记录该装置的这个部分中发生的所有事件。对于其它设备单元，它们的状态计算还可以根据气候状况值、后来的测量和之前存储的数据来执行。设备33还可以记录代表选择性计算的数据。
一方面，机柜32由线路侧连接至中压电源系统36的变压器变电站46供电，而另一方面，由连接至第二中压电源系统48的变压器47供电。从变电站46和变压器47的负载侧，两个低压电源被输入至包括两个远程控制和机械锁定的断路器的电源转换开关49。从转换开关的负载侧，电源被提供至第一组50断路器。然后，组50中的断路器51为第二组52断路器供电。包括通信设备的设备单元发送运行状况数据至控制设备34。通地漏电或绝缘故障检测器53被固定在馈电线路上以定位故障线路。短路检测器54固定在馈电线路上，使能定位线路或负载故障。检测器53和54提供的数据在决策树中被认为是高危险性情况，并被设计禁止相关装置部件的恢复操作。对于检测器54，还可能提供压力数据以计算电气设备的老化。
位于变压器变电站46中的通信设备55也能够发送用于选择性计算的数据至控制设备34。
通过通信网络56，电气装置维护设备可以彼此相连，并连接至监控器57。
图3示出具有电气装置维护设备的装置59的一部分的另一框图，该电气维护装置设备具有处理附件60，其包括通信电路和不同传感器的输入-输出的处理模块1和管理模块61。电路61连接至接收来自电气设备单元10至14的数据的通信集中器8。设备单元的集中器和通信电路由例如包括转换器62和63以及线路64和65的电源电路供电。
图4和图5表示根据本发明的替换实施例的装置。在图4中，装置的部件59A、59B、59C连接到与监控器57连接的通信网络56。因此，电气装置维护是全局的，而且可以被中央或远程操作者监控。为了保证电气设备单元监管的安全性和耐久性以及事件的有效传输，可以在电气装置的各个维护设备中进行计算。而且，优选地，与线路图、事件历史构成的设置和监控状态相关的数据，可以在监控设备的各个存储模块中进行交换、比较和整理。
装置的部件59A包括无线通信链路70、蜂窝电话通信链路71、以及无线电通信链路72，以与电气装置维护处理模块60进行通信。比如，附件73使用链路72以要求打开或关闭电气设备单元，如远程控制的断路器、接触器或开关断路器。例如，本地操作员使用链路70和71通知装置的状态、设置数据和/或事件历史数据以修改所述数据或执行设备的远程控制。无线通信模块74连接至集中器8以与例如监控器通信或与装置的其它部件通信。因此，电气设备或电气装置的状态指示还可以经由蜂窝电话网络71在便携式计算机76、无线链路平板电脑70或手机77或平板电脑上执行。
在图5中，装置的部件59A和59B例如在同一设备空间中。因此，某些链路70、71和模块74可以被组合在相同的设备空间78中。具有远程控制附件的链路72与每个处理模块1相关联。在另一设备空间79中，另一个装置部件59C经由通信网络56连接至监控器和部件59A、59B。
图6显示根据本发明实施例的设计与电气装置设备一起使用的电气设备单元(如断路器)100的框图。断路器包括电源触点101，由电源导线103连接至连接终端102。触点101由机械装置104驱动，机械装置能由人工或控制设备控制。在图6的断路器中，机械装置104由致动器105(例如过压和/或欠压释放线圈)控制，或由与跳闸设备107关联的跳闸继电器106控制，或由能打开和关闭触点101的远程控制设备108控制。电气跳闸设备107接收代表电流流经导线103的信号，并且由电流传感器109测量。其它传感器110被连接至跳闸设备107以提供信息，诸如本地温度。断路器还可以包括通信模块111，其连接至跳闸设备和/或传感器以为电气装置维护提供数据至模块1。终端112使能断路器的某些元件的连接。
图7表示示出电气装置维护数据和决策树的电气设备数据的展示图。这类框图可以呈现在监视和诊断工具57、76、77上。
图8表示根据本发明实施例的包括至少一个设备单元的电气装置的维护方法的第一流程图。在步骤121，代表待监控电气装置的数据被输入至数据库中，并将代表电气设备单元的设置和参数的数据进行存储。之后，步骤122印上时间戳并将代表所述待监控电气装置中发生的事件的数据存入数据库，以便构成事件历史。步骤123执行电气装置中的故障干扰或打开至少一个电气保护单元的检测。步骤124检测另外的故障，例如：
-检测电力线路故障，
-检测在电气装置部件中的电压中断，
-检测电力线路中的电气短路，和/或
-检测接地漏电或绝缘故障。
步骤125根据事件历史数据和装置状态，分析引起电气装置故障的原因。步骤126根据故障的原因和/或装置电力线路的状态，以及预定义的决策树，管理暂停服务的装置部件的恢复操作。决策树执行连续的测试序列以确定故障的危险级别，并评估装置的恢复操作风险。例如，接地或持续短路被认为是高危险级别的故障，而且不允许对装置进行自动恢复操作。
只要检测到短路，步骤127禁止关闭电气设备单元或禁止所述电力线路供电。当步骤124中检测到电力线路短路时，只要短路持续，步骤127就会一直禁止恢复所述线路的供电。在步骤129中执行所述电力线路禁止供电的指示和/或通信。
当步骤124中检测到电压中断时，步骤126使得根据事件历史中记录的事件确定引起所述电压中断的原因。
步骤125对故障的原因的分析包括选择电气出错引起的故障以及非电气出错引起的故障。
步骤128完成装置或装置部件的恢复操作的辅助管理，特别地，该步骤包括：
-指示事件，
-确认具有高危险级别的事件，以及
-在确认事件具有高危险级别后使能电力线路的电源。
特别地，当故障涉及电气设备单元时，该方法包括：
-步骤125，根据其通信状态、本地或远程控制、运行状况和/或老化计算，检测电气开关设备单元打开的原因，
-步骤127，禁止人工或自动闭合所述故障设备单元，
-步骤129，指示装置发生故障的关键原因，以及
-步骤128，确认指示设备单元的至少一个故障的事件。
图9表示根据本发明包括决策树步骤的实施例的电气装置维护方法的第二流程图；
特别地，根据决策树进行监控包括：
-步骤130，监控引起电气设备单元跳闸的原因，
-步骤131，监控外部命令，
-步骤132，监控事件历史，
-步骤133，监控选择性，和/或
-步骤134，监控老化数据。
之后，步骤135通过决策树方法评估危险级别。步骤136监控危险级别。如果危险级别高，步骤137禁止关闭电气设备单元或装置相关部件的电源。接着，步骤138在本地或远程重新合上电气设备单元之前，能够确认关键故障。这样，步骤139能够以人工、辅助或自动的方式恢复装置的运行。步骤139还可以包括关闭电气设备单元或者电力线路供电的远程控制。步骤140执行至监控器的数据通信。这些事件也同样成为存储器中记录的事件历史的部分。
图10表示能与根据本发明实施例的电气装置的维护方法相关联的监控电气设备老化的方法的流程图。该流程图具体对应于图9中示出的步骤134完成的功能。
步骤201初始化电气设备的老化监控。特别地，它存储每类特征或装置中能使用的电气设备标记。步骤202根据设备类型存储老化计算数据。以定义线路侧和负载侧连接点、每个设备单元的标记和设置的单线形式输入图形。可以用图形工具或从其它软件输入图形。
步骤203测量并记录代表环境状况的物理量。特别地，步骤203包括：
-由靠近所述电气设备单元的传感器测量温度并存储，
-测量并存储含水量，
-测量并存储含盐量，和/或
-测量并存储振动的幅度和频率。
步骤204根据所述测量和存储的老化计算数据来执行老化计算。在该步骤中，老化计算包括：
-计算机械部件的老化和/或所述设备单元的电气触点的磨损，
-计算所述设备单元的电气部件的老化，和/或
-计算所述电气设备单元的电磁致动器的老化。
计算结束时，对代表电气设备的老化计算结果的数据进行通信和/或指示。
特别地，步骤205通过执行如下步骤确定操作状况：
-计数电气设备单元的操作，
-测量电气设备单元的操作状况，以及
-记录代表与断掉的电流值相关的操作的数据。
步骤205还确定或计算老化加速因子。步骤206从多个老化加速因子中选择最大的老化加速因子。步骤206使得能够考虑到加速老化因子的一定独立性。也可以对公共因子中的几个加速因子进行加权。
在步骤207中，由于温度阈值中的温度，该方法修改老化加速因子的值。例如，超过85℃时，电子电路就会有非常高的老化加速因子。
考虑到电气设备单元的温度(如周围环境温度)、电气负载类型、谐波电流效应和/或密封率(IP)，步骤208为老化加速因子分配一个老化加速因子组合。
图11表示能与根据本发明的电气装置执行维护的方法相关联的监控电气设备的选择性的方法的流程图。特别地，流程图对应于图9中表示的步骤133完成的功能。
步骤300初始化电气设备选择性的监控。特别地，它存储装置中能使用的电气设备的每类特征或标记。步骤301使得输入电气装置的线路图。以定义线路侧和负载侧连接点、每个设备单元的标记和至少是用于没有通信设备的设备的设置的单线形式输入图形。可以用图形工具或从其它软件输入图形。
之后，步骤302完成在至少一个电气设备单元与数据集中器或选择性处理设备之间的电气设备设置的通信。步骤303根据所述电气设备设置完成电气设备选择性的计算。选择性计算考虑设备单元连接的线路图数据、由通信自动输入或对于无通信的小设备可能是人工输入的所述设备单元的设置数据。步骤304根据选择性计算确定的设置值使能待执行电气设备的设置。步骤304可以实现初始参数设置或后续设置的目的。所述的后续设置可以通过人工、远程设置、由通信设备自动加载值的方式，或者，通过半自动方式的手动设置、远程设置以及自动设置来完成。优选地，自动设置部件经历授权和/或确认。步骤305对代表新设置的数据和选择性数据进行存储和通信。步骤306监控设置变化和/或设备变化。接着，步骤307检查变化后的新设置和选择性计算之间的兼容性。
在不兼容的情况下，步骤308触发指示在电气设备设置和选择性计算间的不兼容。指示可以在本地执行，并被传送至选择性控制模块集合和/或监控器。
在步骤309中，在电气设备集合中通信和计算选择性数据。在步骤310中，所述选择性数据被提供给监控器以用于装置设备选择性的全局视图。能够在每次变化电气设备或每次变化至少一个电气设备单元的设置时触发选择性计算。
在前述的装置中，由硬连线网络和集中器来描述在设备单元间的链路。优选地，这些硬连线链路利用“MODBUS”工业通信标准来实现。然而也可以使用其它标准。链路也可以使用公知的名称为“WI-FI”或“ZigBee”的无线链路类型。

Claims (15)

1.一种执行包括至少一个电气设备单元的电气装置的维护的方法，包括：
-在数据库中输入代表待监控的电气装置的数据，
-存储代表电气设备设置和参数的数据，
-在数据库中存储代表所述待监控电气装置中发生的事件的数据，以便构成事件历史，
-检测在电气装置中至少一个电气保护设备单元的故障或打开干扰，
-根据事件历史的数据和装置的状态分析电气装置的故障原因，
-根据装置的故障原因和/或电力线路的状态以及预定义的决策树，管理暂停服务的装置部件的恢复操作。
2.根据权利要求1所述的维护方法，包括：
-检测在电气装置的部件中的电压中断，
-根据在事件历史中记录的事件确定所述电压中断的原因。
3.根据权利要求1所述的维护方法，包括：
-检测电力线路的电气短路，
-只要检测到短路，禁止关闭电气设备单元或所述电力线路的供电，
-指示和/或通信所述禁止所述线路供电。
4.根据权利要求1所述的维护方法，其中所述恢复管理包括：
-指示事件，
-确认具有高危险级别的事件，
-在确认具有高危险级别的事件后使能电力线路的供电。
5.根据权利要求1所述的维护方法，包括：
-根据其状态、本地或远程控制、操作状况和/或老化计算的通信，检测打开电气开关设备单元的原因，
-禁止手动或自动重新接通所述故障设备单元，
-指示装置发生故障的关键原因，以及
-确认指示设备单元的至少一个故障的事件。
6.根据权利要求1所述的维护方法，包括选择由电气出错引起的故障和非电气出错引起的故障。
7.根据权利要求1所述的维护方法，包括根据决策树评估危险级别，这包括：
-监控引起电气设备单元跳闸的原因，
-监控外部命令，
-监控事件历史，
-选择性监控，和/或
-监控老化数据。
8.根据权利要求1所述的维护方法，包括关闭电气设备单元或电力线路的供电的远程控制。
9.一种电气装置的维护设备，该电气装置包括至少一个电气设备单元、处理装置和设计为连接所述电气设备单元的通信装置，其中处理装置包括用于实施根据权利要求1所述的方法的装置。
10.根据权利要求9所述的维护设备，其中所述处理装置包括：
-用于存储代表待监控的电气装置的数据的装置，
-用于存储代表电气设备单元的设置和参数的数据的装置，
-用于存储代表所述待监控电气装置中发生的事件的数据以便构成事件历史的装置，和
-通信装置。
11.根据权利要求9所述的维护设备，包括至少一个短路检测器，连接至待监控电气装置的至少一条线路，以提供代表出现短路的信号给处理装置。
12.根据权利要求9所述的维护设备，包括至少一个电流泄漏检测器或绝缘监控器，位于或连接至待监控电气装置的至少一条线路上，提供代表电流接地漏电或绝缘故障的信号给处理装置。
13.根据权利要求9所述的维护设备，包括用于接收至少一个电气设备单元的远程控制的装置。
14.一种包括用于维护至少一个电气设备单元的装置的电气装置，包括处理装置和设计为连接电气设备单元的通信装置，其中处理装置包括用于实施根据权利要求1所述的方法的装置。
15.一种根据权利要求14所述的包括电气设备的电气装置，包括至少一个根据权利要求9所述的由通信装置连接至所述电气设备以接收代表事件的数据的设备。
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