CN108226769A - 用于监测电路断流器的触头寿命的系统和方法 - Google Patents

用于监测电路断流器的触头寿命的系统和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108226769A
CN108226769A CN201711186851.XA CN201711186851A CN108226769A CN 108226769 A CN108226769 A CN 108226769A CN 201711186851 A CN201711186851 A CN 201711186851A CN 108226769 A CN108226769 A CN 108226769A
Authority
CN
China
Prior art keywords
contact
electric arc
interrupt event
mass loss
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201711186851.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN108226769B (zh
Inventor
X·周
Z·高
J·L·拉格雷
R·W·米勒
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eaton Intelligent Power Ltd
Original Assignee
Eaton Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eaton Corp filed Critical Eaton Corp
Publication of CN108226769A publication Critical patent/CN108226769A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108226769B publication Critical patent/CN108226769B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/327—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/0015—Means for testing or for inspecting contacts, e.g. wear indicator
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/04—Means for indicating condition of the switching device
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/327—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers
    • G01R31/3277—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of low voltage devices, e.g. domestic or industrial devices, such as motor protections, relays, rotation switches
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/04—Means for indicating condition of the switching device
    • H01H2071/044—Monitoring, detection or measuring systems to establish the end of life of the switching device, can also contain other on-line monitoring systems, e.g. for detecting mechanical failures

Abstract

本申请提供了一种用于电路断流器的电子跳闸单元(16)，所述电子跳闸单元包括：用于测量可分离触头的线路侧上的第一电压的线路侧电压感测模块(18)；用于测量所述可分离触头的负载侧上的第二电压的负载侧电压感测模块(22)；电流传感器(26)和主控制器(34)。所述主控制器还被构造并被配置成：(i)对于所述电路断流器中的多个电弧中断事件中的每一个，基于所述第一电压、所述第二电压和由所述电流传感器测量的电流中的一个或多个确定由于所述电弧中断事件中的触头腐蚀造成的质量损失，(ii)基于由于触头腐蚀造成的每个确定的质量损失确定总质量损失，以及(iii)基于确定的由于触头腐蚀造成的总质量损失监测所述可分离触头的剩余寿命。

Description

用于监测电路断流器的触头寿命的系统和方法
技术领域
公开的构思一般涉及电路断流器，并且更具体地涉及用于监测电路断流器的触头的触头寿命的跳闸单元嵌入式系统和方法。
背景技术
电力开关设备，诸如电路断流器特别是断路器(例如模制外壳种类的)是本领域众所周知的。例如参见美国专利号5,341,191。
断路器用来保护电路不受由于过电流条件，诸如过载条件或相对高水平的短路或故障条件造成的损害。模制外壳断路器通常每一相包括一对可分离触头。可分离触头可以通过设置在外壳的外部上的手柄手动操作或者响应于过电流条件自动操作。通常，这种断路器包括：(i)操作机构，其设计成快速地打开和闭合可分离触头；以及(ii)跳闸单元，其以自动操作模式感测过电流条件。一旦感测到过电流条件，跳闸单元将操作机构设置成跳闸状态，这将可分离触头移动到其打开位置。
工业模制外壳断路器通常使用容置跳闸单元的断路器框架。例如参见美国专利号5,910,760和6,144,271。跳闸单元可以是模块化的，或者可以被更换以便改变断路器的电学性质。
使用这样的跳闸单元是众所周知的，这种跳闸单元利用微处理器检测各种类型的过电流跳闸条件，并提供各种保护功能，比方说例如长延迟跳闸，短延迟跳闸，瞬时跳闸和/或接地故障跳闸。
可靠地预测剩余的触头寿命对断路器一直是一种挑战。一种已知的方法是基于制造商产品规格监测开关或中断操作的次数，确定触头是否需要维修或者断路器是否需要被更换。然而，这种方法可能粗略地高估或低估由于导致断路器已经操作的故障和负载条件产生的真实的触头寿命。具体地，即便可以容易地监测操作次数，但该信息不可能提供关于触头寿命的准确信息，原因是在每次操作中电弧能量可能是非常不同的，因此，在每次操作中触头的腐蚀可能是非常不同的。
发明内容
在一个实施例中，提供了一种用于具有一组可分离触头的电路断流器的电子跳闸单元。所述电子跳闸单元包括：被构造成测量可分离触头的线路侧上的第一电压的线路侧电压感测模块；被构造成测量所述可分离触头的负载侧上的第二电压的负载侧电压感测模块；被构造成测量通过所述可分离触头耦连到的线路流动的电流的电流传感器和主控制器，所述主控制器被构造并被配置成接收基于由所述线路侧电压感测模块进行的测量的第一电压信息、基于由所述负载侧电压感测模块进行的测量的第二电压信息以及基于由所述电流传感器进行的测量的电流信息。所述主控制器还被构造并被配置成：(i)对于所述电路断流器中的多个电弧中断事件中的每一个，基于所述第一电压信息、所述第二电压信息和所述电流信息中的一个或多个确定由于所述电弧中断事件中的触头腐蚀造成的质量损失，(ii)基于由于触头腐蚀造成的每个确定的质量损失确定总质量损失，以及(iii)基于确定的由于触头腐蚀造成的总质量损失监测所述可分离触头的剩余寿命。
在另一实施例中，提供了一种监测电路断流器的一组可分离触头的方法。所述方法包括：测量所述可分离触头的线路侧上的第一电压；测量所述可分离触头的负载侧上的第二电压；测量通过所述可分离触头耦连到的线路流动的电流；以及接收基于测量的第一电压的第一电压信息、基于测量的第二电压的第二电压信息以及基于测量的电流的电流信息。所述方法还包括对于所述电路断流器中的多个电弧中断事件中的每一个，基于所述第一电压信息、所述第二电压信息和所述电流信息中的一个或多个，确定由于所述电弧中断事件中的触头腐蚀造成的质量损失。所述方法还包括基于由于触头腐蚀造成的每个确定的质量损失，确定由于触头腐蚀造成的总质量损失；以及基于确定的由于触头腐蚀造成的总质量损失，监测所述可分离触头的剩余寿命。
附图说明
通过结合附图阅读下面对优选实施例的描述，可以获得对公开的构思的全面理解，附图中：
图1是根据公开的构思的非限制示例性实施例的电路断流器的示意图；以及
图2是图解说明根据公开的构思的非限制示例性实施例的图1的电路断流器的操作的流程图。
具体实施方式
本文中使用的方向性词语比如说左、右、前、后、上、下和其派生词涉及图中所示的元件的方向，不是对权利要求的限制，除非本此明确陈述的之外。
如本文中使用的术语“许多”意味着1或大于1的整数(即多个)。
如本文中使用的两个或更多个零件“耦连”在一起的表述表示这些零件或者直接接合在一起或者通过一个或多个中间零件接合。
如本文中使用的术语“控制器”表示能够存储、检索、执行和处理数据(例如软件例程和/或由这些例程使用的信息)的可编程模拟和/或数字器件(包括关联的存储器部件或部分)，包括但不限于现场可编程门阵列(FPGA)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)、片上可编程系统(PSOC)、专用集成电路(ASIC)、微处理器、微控制器、可编程逻辑控制器或任何其它适当的处理装置或设备。存储器部分可以是各种类型的内部和/或外部存储介质中的任何一个或多个，诸如但不限于提供存储寄存器即非瞬态机器可读介质用于诸如以计算机的内部存储区的方式的数据和程序代码存储的RAM、ROM、EPROM、EEPROM、FLASH等等，并且存储器部分可以是易失性存储器或非易失性存储器。
如关于各个实施例在本文中更详细描述的，公开的构思使得能够基于电路断流器的每次操作(即触头的打开或闭合)中的总电弧能量或总电荷监测或预测诸如断路器之类的电路断流器的剩余触头寿命。具体地，电弧能量和电荷的量均与每次操作中出现的触头腐蚀的量直接相关。因此，根据公开的构思，可以基于此信息监测和估计触头腐蚀的量。当前的电子跳闸单元具有高速电流和电压采样能力。因此，能够准确地计算每次操作中的电弧电流和电弧电压，并且如本文中描述的(并取决于触头材料的性质)，该信息可以用来确定总电弧能量或总电荷，以估计在每次操作中出现的实际的触头腐蚀。
图1是根据公开的构思的非限制示例性实施例的电路断流器2的示意图。从图1可见，电路断流器2耦连至包括相线4A、4B和4C和中性线6的3相电力系统。在图示的实施例中，电路断流器2是模制外壳断路器。然而，要理解在公开的构思的范围内，电路断流器2可以采用除了模制断路器之外的形式。电路断流器2包括操作机构，操作机构被配置成快速地打开和闭合用于每一相以及用于作为电路断流器2的一部分提供的中性点的一组可分离触头10(标记为10A-10D)。在图示的示例性实施例中，操作机构包括跳闸场效应晶体管(FET)7、跳闸致动器8和开路线圈检测电路9。可分离触头10界定在可分离触头10的第一(例如上)侧上的电路断流器2的线路侧12和在可分离触头10的第二(例如上)侧上的电路断流器2的负载侧14。
电路断流器2还包括操作耦连至操作机构的电子跳闸单元16，电子跳闸单元16包括跳闸致动器8，在自动操作模式中，跳闸致动器8被构造成感测过电流条件并响应于过电流条件将跳闸致动器8移动到打开电路断流器2的可分离触头10的状态。在示例性实施例中，电子跳闸单元16是可选择性配置的(例如通过许多可调节开关(未示出)或者通过传送至电子跳闸单元16的电子设置)，以用于改变电子跳闸单元16的功能跳闸设置(比方说例如但不限于长延迟拾取(Ir)、长延迟时间(LDT)、短延迟拾取(SDPU)、接地故障拾取(GFPU)和短延迟时间及接地故障时间(SDT/GFT))。
从图1中可见，电子跳闸单元16包括许多感测模块，这些模块用于感测相线4A、4B和4C和中性线6上的电压以及流过相线4A、4B和4C和中性线6的电流。具体地，电子跳闸单元16包括线路侧电压感测模块18，其在示例性实施例中包括电压互感器模块，电压互感器模块被构造成感测相线4A、4B和4C和中性线6的每一个上的线路侧电压，并输出指示这些电压的线路侧电压信号20。电子跳闸单元16还包括负载侧电压感测模块22，其在示例性实施例中包括分压器板，分压器板被构造成感测相线4A、4B和4C和中性线6的每一个上的负载侧电压，并输出指示这些电压的负载侧电压信号24(以模拟形式)。因此，线路侧电压感测模块18和负载侧电压感测模块22以测量可分离触头10的相对侧上的电压的方式被安装和配置。在此配置中，这些模块通过在可分离触头10两端使用电压互感器，提供测量每个可分离触头10两端的电压降或电压差的能力，而不违背电流隔离。在替代性实施例中，线路侧电压感测模块18可包括分压器板，负载侧电压感测模块22可包括电压互感器模块。
电子跳闸单元16还包括电流传感器26A、26B、26C和26D，这些电流传感器被构造成分别感测流过相线4A、4B和4C和中性线6中的每一个的电流。在示例性实施例中，每个电流传感器26A、26B、26C和26D是基于罗氏线圈的电流传感器，其关于在宽的操作范围上测量的一次电流，生成线性输出信号。此特性是由于使用基于罗氏线圈的电流传感器中的非磁芯造成的。从图1可见，电子跳闸单元16还包括各自操作耦连至相应的相线4A、4B和4C并与相应的相线4A、4B和4C关联的能量收集器28A、28B和28C。能量收集器28A、28B和28C各自通过电磁耦合从一次电流生成电力，因此在单独的电源不可用的情况下提供能量以操作电路断流器2的电子电路。
最后，电子跳闸单元16包括桥接电路及帧速率模块30、内部电源和模拟前端电路32以及主微控制器34。主控制器34配置有固件，使得其能够如本文中详细描述的控制电子跳闸单元16的操作。如本文中其它地方指出的，主控制器16可以是例如但不限于微处理器(μP)、微控制器或某种其它适当的处理装置。
桥接电路及帧速率模块30在电路断流器2中有两个主要目的。首先，其对由能量收集器28A、28B和28C生成的功率整流，并将整流功率传送至内部电源和模拟前端电路32以用于后续使用。其次，其将电流传感器26A、26B、26C和26D的输出传送至内部电源和模拟前端电路32以进行模数转换。
内部电源和模拟前端电路32接收来自桥接电路和帧速率模块30的输出作为其输入。内部电源和模拟前端电路32还接收负载侧电压信号24作为其输入。内部电源和模拟前端电路32的内部电源部分还处理整流功率以及其它电源，并将功率供应至主微控制器34和包括跳闸FET 7、跳闸致动器8和开路线圈检测电路9的操作机构电路。内部电源和模拟前端电路32的模拟前端部分将来自电流传感器26A、26B、26C和26D的输出和负载侧电压信号24分别转换成离散时间电流样本36和离散时间负载侧电压样本38。
主微控制器34从内部电源和模拟前端电路32接收功率。此外，从图1中可见，主微控制器34接收线路侧电压信号20、电流样本36和负载侧电压样本38作为其输入。通过连续监测断路器相关的电量，包括线路侧电压信号20、电流样本36和负载侧电压样本38，主微控制器34确定何时通过跳闸FET 7激活跳闸致动器8，并最终通过打开可分离触头10断开负载/低压侧的电力。
此外，根据公开的构思，主微控制器34监测电路断流器2的操作中每个可分离触头10的腐蚀，并基于其估计每个可分离触头10的剩余寿命。该信息然后可以用来给用户或维修人员提供报警，指示电路断流器2是否需要维修或更换。具体地，基于线路侧电压信号20、电流样本36和负载侧电压样本38，主微控制器34对于电路断流器2的每次操作(即每个电弧中断)计算电弧能量W，在电弧中断中电荷的量Q，由于中断中触头的电弧腐蚀造成的质量损失Δm，并基于这些值估计剩余的触头寿命。计算出来的量通过使用易失性和/或非易失性存储器存储在主微控制器34的数据存储40中，和/或可以通过主微控制器34的数据交换端口42传送至终端用户或其它装置。而且，主控制器34配置有发光二极管(LED)44或其它类似的指示器，其如本文中描述的可视地向用户指示可分离触头10的状态。
图2是图解说明根据公开的构思的示例性实施例的电子跳闸单元16的操作的流程图。在示例性实施例中，图2中所示的方法在主控制器34中通过存储在主控制器34的存储器部分中并由主控制器34的处理部分可执行的许多固件例程实现。图2中所示的方法适用于电路断流器2的单个可分离触头10(即单相)。然而，要认识到，可以使用适用于特定的可分离触头10的电压和电流测量值，对电路断流器2的每个可分离触头10(即每一相)同时实现所述方法。在图2所示的实施例中，LED 44用来提供报警，指示正被讨论的可分离触头10的状态。在图示的实施例中，LED 44在以下条件点亮：(i)GREEN(绿色)条件，以指示可分离触头10全部处于良好条件，(ii)ORANGE(橙色)条件，以指示至少一个可分离触头10接近其服务周期(即接近其寿命的终点)，以致需要预定更换零件或更换电路断流器2，以及(iii)RED(红色)条件，以指示至少一个可分离触头处于其寿命的终点，以致电路断流器2不应当再被操作，并且应当被立即更换。
图2的方法开始于步骤50，正被讨论的可分离触头10的LED条件的标志或变量设置成GREEN。接着，在步骤52，对主控制器34是否已经检测到电弧中断事件的出现进行确定。如果答案为否，则方法返回步骤52，以继续监测电弧中断事件的出现。如果步骤52的答案为是，则意味着电弧中断事件和起弧时间(arcing time)t已经出现，则方法前进到步骤54。在步骤54，主控制器34获得出现的电弧中断事件的电弧电压和电弧电流数据。在示例性实施例中，可以从由主控制器34采集的电流样本38获得起弧时间t中任何特定时间的电弧电流数据，可以使用线路电压信号20和负载电压样本24基于特定时间测量的线路和负载电压之间的差，计算在起弧时间t中任何特定时间的电弧电压数据。接着，在步骤56，主控制器34使用电弧电压数据和电弧电流数据之一或两者计算由于电弧中断事件中的触头腐蚀造成的质量损失Δm。根据公开的构思，可以使用两种可选技术中的任何一种计算由于电弧中断事件中的触头腐蚀造成的质量损失Δm，这两种技术在下面描述。
在基于电弧中断事件中的总电弧能量W的第一种技术中，首先根据以下表达式确定电弧能量W：
这里，W是电弧能量，t是起弧时间，V是电弧电压，I是电弧电流。然后，基于以下等式计算由于电弧中断事件中的触头腐蚀造成的质量损失Δm：
其中，Δm是由于中断中触头的电弧腐蚀造成的质量损失，□是对于可分离触头10中使用的材料每焦耳的质量损失，K是反映电弧停留在触头上的持续时间的系数。
在基于电弧中断中的总电荷Q的第二种技术中，首先根据以下表达式确定总电荷Q：
其中，Q是电荷的量，t是起弧时间。然而，基于以下等式计算由于电弧中断事件中的触头腐蚀造成的质量损失Δm：
其中，Δm是由于中断中的触头的电弧腐蚀造成的质量损失，δ是对于在可分离触头10中使用的材料每库仑电荷的质量损失，K是反映电弧停留在触头上的持续时间的系数。
然后，在使用上文描述的任一种技术计算由于电弧中断事件中的触头腐蚀造成的质量损失Δm之后，所述方法前进到步骤58。在步骤58，确定由于在电路断流器2的寿命期间的触头腐蚀造成的总质量损失。在示例性实施例中，这是通过保持并更新运行和变量Δmtotal来进行的，运行和变量Δmtotal被初始化为零，并在每次计算Δm时，将Δm增加到现有的总和来更新。
而且，根据公开的构思的一方面，基于电路断流器和触头性能特性，可以设置触头质量损失的多个阈值以提醒客户或维修人员是否需要维修或更换电路断流器2。对于不同的触头材料和断流器，这些阈值是不同的。因此，在步骤58之后，图2的方法前进到步骤60，对Δmtotal是否大于预定的“更换”阈值进行确定。如果答案为是，则方法前进到步骤62，将用于可分离触头10的LED条件标志设置成RED。然而，如果步骤60的答案为否，则方法前进到步骤64。在步骤64，对Δmtotal是否大于“预定零件”阈值进行确定，“预定零件”阈值小于更换阈值。如果答案为是，则方法前进到步骤66，将用于可分离触头的LED条件标志设置成ORANGE，之后方法返回步骤52。然而，如果步骤64的答案为否，则方法前进到步骤68，将用于可分离触头10的LED条件标志设置为GREEN，之后方法返回步骤52。
根据公开的构思的又一方面，主控制器34将监测每个可分离触头10的LED条件标志，并且如果任一标志处于RED条件，则使LED 44点亮RED，如果没有标志处于RED条件但至少一个标志处于ORANGE条件，则使LED 44点亮ORANGE，并且如果没有标志处于RED或ORANGE条件，则使LED 44点亮GREEN。
在一个示例性实施例中，基于从可分离触头的原始触头质量中减去确定的由于触头腐蚀造成的总质量损失，监测可分离触头10的剩余寿命。要认识到，各种电路断流器具有不同的触头质量，为了实现此实施例，在出现任何电弧中断事件之前，确定原始触头质量。
在另一示例性实施例中，所述方法可以在通信系统中实现，以使用无线或有线通信将关于可分离触头10的剩余寿命的信息报告给远程监控和数据获取(SCADA)系统，报告给平板电脑或报告给智能电话。
尽管已经详细地描述了公开构思的特定实施例，但本领域技术人员会认识到，根据本公开的总教导可产生对这些细节的各种修改和替代。因此，公开的特定布置只是示意性的，不是对公开构思的范围的限制，公开构思的范围被赋予所附权利要求的其任何和全部等同物的全部广度。
附图标记列表
2 电路断流器
4 相线
6 中性线
7 跳闸FET
8 跳闸致动器
9 开路线圈检测电路
10 可分离触头
12 线路侧
14 负载侧
16 电子跳闸单元
18 线路侧电压感测模块
20 线路侧电压信号
22 负载侧电压感测模块
24 负载侧电压信号
26 电流传感器
28 能量收集器
30 桥接电路和帧速率模块
32 内部电源和模拟前端电路
34 主控制器
36 电流样本
38 负载侧电压样本
40 数据存储
42 数据交换端口
44 LED

Claims (21)

1.一种用于电路断流器(2)的电子跳闸单元(16)，所述电路断流器具有一组可分离触头(10)，所述电子跳闸单元包括：
线路侧电压感测模块(18)，所述线路侧电压感测模块(18)被构造成测量所述可分离触头的线路侧上的第一电压；
负载侧电压感测模块(22)，所述负载侧电压感测模块(22)被构造成测量所述可分离触头的负载侧上的第二电压；
电流传感器(26)，所述电流传感器(26)被构造成测量通过耦连所述可分离触头的线路流动的电流；以及
主控制器(34)，所述主控制器(34)被构造并被配置成接收基于由所述线路侧电压感测模块进行的测量的第一电压信息、基于由所述负载侧电压感测模块进行的测量的第二电压信息以及基于由所述电流传感器进行的测量的电流信息，其中，所述主控制器还被构造并被配置成：(i)对于所述电路断流器中的多个电弧中断事件中的每一个，基于所述第一电压信息、所述第二电压信息和所述电流信息中的一个或多个确定由于所述电弧中断事件中的触头腐蚀造成的质量损失，(ii)基于由于触头腐蚀造成的每个确定的质量损失确定总质量损失，以及(iii)基于确定的由于触头腐蚀造成的总质量损失监测所述可分离触头的剩余寿命。
2.根据权利要求1所述的电子跳闸单元，其中，所述主控制器还被构造并被配置成对于所述多个电弧中断事件中的每一个，通过基于所述第一电压信息、所述第二电压信息和所述电流信息确定所述电弧中断事件的总电弧能量，并通过基于确定的总电弧能量计算由于所述电弧中断事件中的触头腐蚀造成的质量损失，确定由于所述电弧中断事件中的触头腐蚀造成的质量损失。
3.根据权利要求2所述的电子跳闸单元，其中，所述电弧中断事件的总电弧能量基于以下表达式确定：
其中，W是所述电弧中断事件的总电弧能量，t是所述电弧中断事件的起弧时间，V是通过所述第一电压信息和所述第二电压信息确定的电弧电压， I是通过所述电流信息确定的电弧电流。
4.根据权利要求3所述的电子跳闸单元，其中，由于所述电弧中断事件中的触头腐蚀造成的质量损失基于以下等式计算：
其中，Δm是由于所述电弧中断事件中的触头腐蚀造成的质量损失，φ是对于所述可分离触头中使用的材料每焦耳的质量损失，K是反映电弧停留在所述可分离触头上的持续时间的系数。
5.根据权利要求1所述的电子跳闸单元，其中，所述主控制器被构造并被配置成对于所述多个电弧中断事件中的每一个，通过基于所述电流信息确定所述电弧中断事件的总电荷，并通过基于确定的总电荷计算由于所述电弧中断事件中的触头腐蚀造成的质量损失，确定由于所述电弧中断事件中的触头腐蚀造成的质量损失。
6.根据权利要求5所述的电子跳闸单元，其中，所述电弧中断事件的总电荷基于以下表达式确定：
其中，Q是总电荷，t是所述电弧中断事件的起弧时间。
7.根据权利要求6所述的电子跳闸单元，其中，由于所述电弧中断事件中的触头腐蚀造成的质量损失基于以下等式计算：
其中，Δm是由于所述电弧中断事件中的触头腐蚀造成的质量损失，δ是对于所述可分离触头中使用的材料每库伦电荷的质量损失，K是反映电弧停留在所述可分离触头上的持续时间的系数。
8.根据权利要求1所述的电子跳闸单元，其中，监测所述可分离触头的剩余寿命是基于从所述电路断流器的原始触头质量中减去确定的由于触头腐蚀造成的总质量损失监测的。
9.根据权利要求1所述的电子跳闸单元，其中，所述主控制器被构造并被配置成基于确定的由于触头腐蚀造成的总质量损失关于所述可分离触头的剩余寿命进行确定，并至少基于关于所述可分离触头的剩余寿命的确定，使得生成关于所述电路断流器的触头寿命状态的输出。
10.根据权利要求9所述的电子跳闸单元，其中，所述主控制器被构造并被配置成通过将确定的由于触头腐蚀造成的总质量损失与一个或多个阈值比较，关于所述可分离触头的剩余寿命进行确定。
11.一种监测电路断流器(2)的一组可分离触头(10)的方法，包括：
测量所述可分离触头的线路侧上的第一电压；
测量所述可分离触头的负载侧上的第二电压；
测量通过所述可分离触头耦连到的线路流动的电流；
接收基于测量的第一电压的第一电压信息、基于测量的第二电压的第二电压信息以及基于测量的电流的电流信息；
对于所述电路断流器中的多个电弧中断事件中的每一个，基于所述第一电压信息、所述第二电压信息和所述电流信息中的一个或多个，确定由于所述电弧中断事件中的触头腐蚀造成的质量损失；
基于由于触头腐蚀造成的每个确定的质量损失，确定由于触头腐蚀造成的总质量损失；以及
基于确定的由于触头腐蚀造成的总质量损失，监测所述可分离触头的剩余寿命。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，对于所述多个电弧中断事件中的每一个，通过基于所述第一电压信息、所述第二电压信息和所述电流信息确定所述电弧中断事件的总电弧能量，并通过基于确定的总电弧能量，计算由于电弧中断事件中的触头腐蚀造成的质量损失，确定由于所述电弧中断事件中的触头腐蚀造成的质量损失。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述电弧中断事件的总电弧能量基于以下表达式确定：
其中，W是所述电弧中断事件的总电弧能量，t是所述电弧中断事件的起弧时间，V是通过所述第一电压信息和所述第二电压信息确定的电弧电压，I是通过所述电流信息确定的电弧电流。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，由于所述电弧中断事件中的触头腐蚀造成的质量损失基于以下等式计算：
其中，Δm是由于所述电弧中断事件中的触头腐蚀造成的质量损失，φ是对于所述可分离触头中使用的材料每焦耳的质量损失，K是反映电弧停留在所述可分离触头上的持续时间的系数。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，对于所述多个电弧中断事件中的每一个，通过基于所述电流信息确定所述电弧中断事件的总电荷，并通过基于确定的总电荷计算由于所述电弧中断事件中的触头腐蚀造成的质量损失，确定由于所述电弧中断事件中的触头腐蚀造成的质量损失。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述电弧中断事件的总电荷基于以下表达式确定：
其中，Q是总电荷，t是所述电弧中断事件的起弧时间。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，由于所述电弧中断事件中的触头腐蚀造成的质量损失基于以下等式计算：
其中，Δm是由于所述电弧中断事件中的触头腐蚀造成的质量损失，δ是对于所述可分离触头中使用的材料每库伦电荷的质量损失，K是反映电弧停留在触头上的持续时间的系数。
18.根据权利要求11所述的方法，还包括基于确定的由于触头腐蚀造成的总质量损失，关于所述可分离触头的剩余寿命进行确定，并至少基于关于所述可分离触头的剩余寿命的确定，使得生成关于所述电路断流器的触头寿命状态的输出。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，关于所述可分离触头的剩余寿命的确定是通过将确定的由于触头腐蚀造成的总质量损失与一个或多个阈值比较来进行的。
20.根据权利要求18所述的方法，还包括将关于所述可分离触头的剩余寿命的信息报告给远程监控和数据获取(SCADA)系统，报告给平板计算机或报告给智能电话。
21.一种包括非瞬态计算机可读介质的计算机程序产品，所述非瞬态计算机可读介质用计算机程序编码，所述计算机程序包括用于实现权利要求11所述的方法的程序代码。
CN201711186851.XA 2016-12-21 2017-11-23 用于监测电路断流器的触头寿命的系统和方法 Active CN108226769B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/386953 2016-12-21
US15/386,953 US10332698B2 (en) 2016-12-21 2016-12-21 System and method for monitoring contact life of a circuit interrupter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108226769A true CN108226769A (zh) 2018-06-29
CN108226769B CN108226769B (zh) 2022-11-01

Family

ID=60627472

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711186851.XA Active CN108226769B (zh) 2016-12-21 2017-11-23 用于监测电路断流器的触头寿命的系统和方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10332698B2 (zh)
EP (1) EP3340262B8 (zh)
CN (1) CN108226769B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110174610A (zh) * 2019-05-17 2019-08-27 温州大学 一种基于卷积神经网络来获取交流接触器电寿命的方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10964490B2 (en) 2019-01-29 2021-03-30 Arc Suppression Technologies Power contact health assessor apparatus and method
US11402457B2 (en) * 2019-06-10 2022-08-02 Zhejiang Huadian Equipment Testing Institute Co., Ltd. System and method for integrated test on primary-secondary pole-mounted breaker
FR3112651B1 (fr) * 2020-07-20 2023-05-12 Schneider Electric Ind Sas Procédés pour estimer une propriété d’un appareil de commutation électrique, dispositifs pour mettre en œuvre ces procédés
CN111933459A (zh) * 2020-07-20 2020-11-13 西安热工研究院有限公司 一种利用电弧功率检测断路器触头电气磨损状态的方法
GB2598358A (en) * 2020-08-28 2022-03-02 Eaton Intelligent Power Ltd Contactor and method for observing a contactor
US11761987B2 (en) * 2021-11-12 2023-09-19 Eaton Intelligent Power Limited System and method of improving linearity of current sensor for a circuit interrupter

Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN87105402A (zh) * 1986-08-08 1988-02-17 默林·格伦 带有触头损耗指示器的电路断路器的固体电路跳闸装置
WO2000039822A1 (en) * 1998-12-28 2000-07-06 General Electric Company Method of detecting manual trips in an intelligent electronic device
CN1673767A (zh) * 2005-04-22 2005-09-28 张贵新 真空断路器电寿命监测装置
CN101118820A (zh) * 2006-08-03 2008-02-06 通领科技集团有限公司 新型接地故障断路器的显示装置
CN101140839A (zh) * 2006-08-25 2008-03-12 伊顿公司 用于跳闸单元的电源启动电路以及包括它的电路断流器
CN101196506A (zh) * 2007-12-29 2008-06-11 哈尔滨工业大学 一种测试电触头材料电侵蚀性的装置
CN101639518A (zh) * 2009-09-08 2010-02-03 江苏省电力公司南京供电公司 电力变压器有载分接开关切换触头烧损故障诊断法及装置
CN102714101A (zh) * 2009-11-25 2012-10-03 Abb研究有限公司 用于确定接触元件的耗损的方法和装置
US20120306656A1 (en) * 2011-03-02 2012-12-06 Franklin Fueling Systems, Inc. Gas density monitoring system
CN102879735A (zh) * 2012-10-11 2013-01-16 桂林电子科技大学 真空断路器电磨损在线检测方法及系统
CN202870258U (zh) * 2012-10-11 2013-04-10 桂林电子科技大学 真空断路器电磨损在线检测系统
CN103377860A (zh) * 2012-04-20 2013-10-30 施耐德电器工业公司 断路器及监测断路器触头磨损程度的方法
KR20140006413A (ko) * 2012-07-05 2014-01-16 현대중공업 주식회사 Ｇｉｓ 차단부의 건전성 평가 장치
CN103675669A (zh) * 2013-12-17 2014-03-26 北京合锐清合电气有限公司 断路器电寿命监测系统及方法
CN104297676A (zh) * 2014-09-19 2015-01-21 北京天诚同创电气有限公司 一种风力发电机组的断路器监测方法、装置及系统
CN105699889A (zh) * 2016-03-17 2016-06-22 国网四川省电力公司电力科学研究院 智能变电站断路器电气寿命损失及灭弧能力的评价方法
CN106093769A (zh) * 2016-06-29 2016-11-09 中国西电电气股份有限公司 一种断路器灭弧室电寿命的分析方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5341191A (en) 1991-10-18 1994-08-23 Eaton Corporation Molded case current limiting circuit breaker
US5927484A (en) 1997-05-28 1999-07-27 Eaton Corporation Circuit breaker with welded contact interlock, gas sealing cam rider and double rate spring
US6466023B2 (en) * 1998-12-28 2002-10-15 General Electric Company Method of determining contact wear in a trip unit
US6144271A (en) 1999-08-18 2000-11-07 Eaton Corporation Circuit breaker with easily installed removable trip unit
MXPA06002635A (es) * 2003-09-08 2006-09-04 Cooper Technologies Co Monitor para ciclo de trabajo y derivacion para mantenimiento preventivo para un regulador de voltaje.
US7692522B2 (en) * 2004-12-23 2010-04-06 Siemens Aktiengesellschaft Method and device for the safe operation of a switching device

Patent Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN87105402A (zh) * 1986-08-08 1988-02-17 默林·格伦 带有触头损耗指示器的电路断路器的固体电路跳闸装置
WO2000039822A1 (en) * 1998-12-28 2000-07-06 General Electric Company Method of detecting manual trips in an intelligent electronic device
CN1673767A (zh) * 2005-04-22 2005-09-28 张贵新 真空断路器电寿命监测装置
CN101118820A (zh) * 2006-08-03 2008-02-06 通领科技集团有限公司 新型接地故障断路器的显示装置
CN101140839A (zh) * 2006-08-25 2008-03-12 伊顿公司 用于跳闸单元的电源启动电路以及包括它的电路断流器
CN101196506A (zh) * 2007-12-29 2008-06-11 哈尔滨工业大学 一种测试电触头材料电侵蚀性的装置
CN101639518A (zh) * 2009-09-08 2010-02-03 江苏省电力公司南京供电公司 电力变压器有载分接开关切换触头烧损故障诊断法及装置
CN102714101A (zh) * 2009-11-25 2012-10-03 Abb研究有限公司 用于确定接触元件的耗损的方法和装置
US20120306656A1 (en) * 2011-03-02 2012-12-06 Franklin Fueling Systems, Inc. Gas density monitoring system
CN103377860A (zh) * 2012-04-20 2013-10-30 施耐德电器工业公司 断路器及监测断路器触头磨损程度的方法
KR20140006413A (ko) * 2012-07-05 2014-01-16 현대중공업 주식회사 Ｇｉｓ 차단부의 건전성 평가 장치
CN102879735A (zh) * 2012-10-11 2013-01-16 桂林电子科技大学 真空断路器电磨损在线检测方法及系统
CN202870258U (zh) * 2012-10-11 2013-04-10 桂林电子科技大学 真空断路器电磨损在线检测系统
CN103675669A (zh) * 2013-12-17 2014-03-26 北京合锐清合电气有限公司 断路器电寿命监测系统及方法
CN104297676A (zh) * 2014-09-19 2015-01-21 北京天诚同创电气有限公司 一种风力发电机组的断路器监测方法、装置及系统
CN105699889A (zh) * 2016-03-17 2016-06-22 国网四川省电力公司电力科学研究院 智能变电站断路器电气寿命损失及灭弧能力的评价方法
CN106093769A (zh) * 2016-06-29 2016-11-09 中国西电电气股份有限公司 一种断路器灭弧室电寿命的分析方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
原浠超: "特高压工程用电容器组断路器弧触头材料关合侵蚀研究", 《万方学位论文》 *
胡文平 等: "基于MATLAB的高压断路器触头电寿命仿真研究", 《电力系统及其自动化学报》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110174610A (zh) * 2019-05-17 2019-08-27 温州大学 一种基于卷积神经网络来获取交流接触器电寿命的方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3340262A1 (en) 2018-06-27
US10332698B2 (en) 2019-06-25
EP3340262B1 (en) 2024-01-24
EP3340262B8 (en) 2024-02-28
CN108226769B (zh) 2022-11-01
US20180172767A1 (en) 2018-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108226769A (zh) 用于监测电路断流器的触头寿命的系统和方法
CN103201922B (zh) 用于保护负载的断路器
CN106663937B (zh) 选择性断路器
KR100186863B1 (ko) 전기 회로용 회로 차단기 및 조립체
US6788508B2 (en) Compact low AMP electronic circuit breaker or residential load center
US10283299B2 (en) Magnetic position indicator for miniature circuit breaker handle
CN108351376A (zh) 电熔丝电流感测系统和监视方法
CN102124620A (zh) 独立自供电数字控制继电器
CN1295730C (zh) 电路断路器中电子跳闸单元的网络使能和数字额定值插头
US10199195B2 (en) Circuit breaker and method
CN203658544U (zh) 柱上开关动作测试装置
CN113454865A (zh) 一种用于切换和保护负载的装置
US20040223276A1 (en) Method and device for monitoring switchgear in electrical switchgear assemblies
US9106070B2 (en) Display unit configured to display trip information and circuit interrupter including the same
CN108028528B (zh) 用于电子跳闸单元的宽范围电流监测系统和方法
CN101789578B (zh) 可侦测负载电流的电子熔断器
CN101714749A (zh) 电子式电路断路器
JP2009140929A (ja) 自動遮断器定格設定を行う回路遮断器
CN107438930B (zh) 用于连接到交流电网上的电流分配系统
JP5031051B2 (ja) 遮断器監視装置、遮断器監視装置の投入検出方法
CN108462157A (zh) 功率分配系统以及在其中执行接地故障检测的方法
CN101601112B (zh) 保护装置及其操作方法
EP2973914B1 (en) Electronic trip unit, circuit interrupter including the same, and method of setting trip unit settings
CN106415969A (zh) 相位控制装置
CN202259060U (zh) 电子脱扣器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20190419

Address after: Dublin, Ireland

Applicant after: Eaton Intelligent Power Co.,Ltd.

Address before: Ohio, USA

Applicant before: Eaton Corp.

SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant