CN110709953B - 用于开关系统的监控装置 - Google Patents

Abstract

用于开关系统(100)的监控装置(1、15)，开关系统包括具有至少一个可动触头的触头组件(10)和用于致动所述可移动触头和断开/闭合触头组件(10)的运动链(11)。监控装置(1、15)包括：加速度计(2)，适于定位在所述开关系统(100)的运动部件上并且能够确定所述运动部件的加速度数据(3)；控制单元，包括：第一处理单元(4)，适于接收由所述加速度计(2)测量的加速度数据(3)并计算预定事件的定时瞬时(5)和与所述开关系统(100)相关的运动参数(6)；第二处理单元(7)，适于接收预定事件的所述定时瞬时(5)和所述运动参数(6)，并使用至少一个定时瞬时和至少一个运动参数来计算所述开关系统(100)的电气/机械参数(8)。还公开了一种用于监控开关系统(100)的方法。

Description

用于开关系统的监控装置

技术领域

本发明涉及一种用于监控开关系统的电气/机械参数和其他特性的设备。特别地，本发明涉及一种用于通过测量致动所述开关设备的可动触头的运动链的一个或多个运动部件的加速度而监控中压开关设备系统的电气/机械参数的装置。此外，本发明还涉及一种包括用于监控电气/机械参数的装置的开关系统(例如中压开关设备系统)、以及用于监控开关系统的电气/机械参数和其他特性的方法。

尽管在下面的描述中将主要参照中压开关设备系统，但是本发明的装置具有更普遍的适用性，可用于低、中和高压应用。

背景技术

已知开关系统(例如中压开关设备)在电力网络中得到广泛使用，并且因此必须可靠。因此，为它们提供额外的监控功能的兴趣在增加，以防止可能出现的故障。这种故障既可以是电气故障，也可以是机械故障，并且为了防止后者，文献中提出了分析机械系统的许多方法。

开关设备(例如断路器)的一个重要特性，一方面是触头距离，另一方面是可动触头在触头闭合或断开时的速度。已知触头速度必须在指定范围内，以便使断路器能够中断电流。因此，制造的每个断路器通常经受通过测量行程曲线(即运动部件根据时间的线性和/或旋转位移)而测试断路器的机械性能的一个明确定义的程序。然后将这些测量进行分析，以提取限定相关的机械性能的特征。

这些测量必须在工厂组装过程期间执行并且测量系统通常在断路器被置于现场之后去除。

然而，为了持续评估断路器的状态和健康，有用的是，在现场正常运行期间也可以执行类似的测量。此外，在现场测量的情况下，期望提取可以描述断路器归因于随时间的材料疲劳或其他问题的可能故障的更多特征。

断路器的可动触头的运动的测量大多已经采用行程传感器、旋转编码器、并且在某些情况下也采用高速摄像机或光学系统来研究。

使用加速度计作为用于断路器监控的传感器也是已知的。加速度计被用于尤其是附连到固定的非运动部件，以便多多少少成功地测量振动。这些测量是许多机械和环境影响的组合，并且仅仅使用这些信号通常非常难以确定断路器部件的机械健康。

从加速度计获得的信号因此被主要用于检测在两个触头之间发生冲击时的时间。另一个应用是在一些部件中的摩擦或整个断路器的振动开始变大时“噪声”的检测。

因此，基于加速度计的监控方法通常局限于测量发生冲击或出现某些振动时的瞬时，该瞬时受到环境温度或断路器安装地点或附近其他设备振动的影响。它们还测量与初级运动没有直接关系的间接效应。

发明内容

因此，本公开的目的在于提供一种用于开关系统、特别是中压开关设备的监控装置，其允许克服至少一些上述缺点。

特别地，本发明的目的是提供用于开关系统的监控装置，其可用于制造过程中工厂测试和安装后时及操作条件下的现场监测两者。

此外，本发明的目的是提供用于开关系统的监控装置，其可用于检测指示开关系统的各种部件的状态的多个电气/机械参数，从而降低故障的风险。

另外，本发明的目的是提供用于开关系统的监控装置，其中减少使用的传感器的数量，从而降低制造和维护成本。

因此，在第一方面，本发明涉及一种用于开关系统、特别是中压开关设备的监控装置，所述开关系统包括具有至少一个可动触头的触头组件和用于致动所述可移动触头并且断开/闭合所述触头组件的运动链。根据本发明的监控装置的特征在于，监控装置包括：

-加速度计，适于定位在所述开关系统的运动部件上并且能够确定所述运动部件的加速度数据；

-控制单元，包括：

-第一处理单元，适于接收由所述加速度计测量的加速度数据，并计算预定事件的定时瞬时和与所述开关系统相关的运动参数；

-第二处理单元，适于接收预定事件的所述定时瞬时和所述运动参数，并使用至少一个定时瞬时和至少一个运动参数来计算所述开关系统的电气/机械参数。

由于选择了加速度计作为传感器并将其定位在开关系统的运动部件上，因此可以避免上述问题。

事实上，使用直接位于开关系统的运动部件上的加速度计允许所述运动部件和整个运动链的直接和准确的机械测量，与现有的行程曲线和速度测量装置相比，大大降低成本和传感器安装复杂度。

此外，根据本发明的监控装置与基于附接到固定部件的加速度计的先前装置不同，先前装置试图间接得出这些值并且受到环境影响。相反，本发明的装置提供对开关系统的运动部件的加速度数据的直接测量。

使用这些数据，能够计算出可动部件的运动参数(加速度、速度、位移)以及预定事件的定时瞬时(例如，时间局部化事件，例如触头的断开/闭合、运动部件的运动开始/结束、与所述开关系统的阻尼器的冲击)。

然后，可以基于所述运动参数中的至少一个运动参数和预定事件的所述定时瞬时中的至少一个定时瞬时，计算出机械机械系统的多个物理参数，并且因此计算出开关设备的一些部件的状态，例如触头、阻尼器或驱动器。

在实践中，在根据本发明的装置中，在运动部件上的加速度计的使用允许使用相同的传感器确定不同的性质。例如，加速度计数据可用于识别冲击，即触头接触的特定点，导出的速度数据可用于确定对于断路器成功运行所需的临界速度，并且最后可以使用位移来确定由于触头或机械部件的磨损而引起的变化。

另外，与例如从行程传感器开始的反向方法相比，从加速度向速度和位移的积分操作更加鲁棒。换言之，与例如行程传感器相比的一个优点在于，关于积分的方法的鲁棒性。原则上，速度和加速度也可以通过取行程的导数来计算，但是这些操作在数学上不稳定，并且会产生噪声，并且因此形成没用的结果。

例如，触头闭合瞬时容易地能够利用加速度计检测，但不能利用行程传感器容易地检测到。然后，利用本发明的装置，还可以在在该瞬时及时确定距离和速度。还可以使用单独的传感器来确定所有三个属性，但是在本发明的装置中，它们可以仅使用加速度计来获得。此外，由于它们是从同一传感器得到的，因此它们也(在时间上)彼此同步。

优选地，通过检测以下中的一项或多项来计算预定事件的所述定时瞬时：加速度值的突然变化、加速度图案中特定频率量的出现或消失、增加超过特定加速度阈值或减小低于特定加速度阈值、加速度方向突然改变。

可以计算定时瞬时的时间局部化事件的例子是：所述触头组件的断开、所述触头组件的闭合、所述运动部件的运动的开始、所述运动部件的运动的完成、与所述开关系统的阻尼器的冲击、所述开关系统的致动线圈的通电。

在根据本发明的监控装置的实施例中，所确定的开关系统的电气/机械参数是触头腐蚀状态；在这样的情况下，所计算出的定时瞬时是在触头断开/闭合瞬时并且计算出的运动参数是在所述断开/闭合瞬时所述可动触头的绝对位置。该位置直接确定所述触头的物理长度或触头之间的触头间隙的长度。

在另一个实施例中，本发明的监控装置可以用于确定所述开关系统的致动弹簧的弹簧行进状态，所述状态通过计算在开始/结束定时瞬时的位置和触头断开/闭合瞬时的位置之差而确定。

在根据本发明的监控装置的另一实施例中，所确定的开关系统的电气/机械参数是在预定定时瞬时的可动触头速度，特别是在闭合/断开时的可动触头速度。

可以用本发明的装置确定的开关系统的电气/机械参数的另一个例子是在断开/闭合时可动触头的超程，所述超程被确定为速度改变符号时定时瞬时的位置/瞬时。

在根据本发明的监控装置的另一实施例中，所确定的开关系统的电气/机械参数是所述开关系统的阻尼元件的状态，所述状态被确定为撞击阻尼器的定时瞬时的位置、速度或定时与下一次超程的定时瞬时的位置、速度或定时之差。

值得注意的是，前述实施例也可以被组合，这是因为(如先前所述)在根据本发明的监控装置中，运动部件上的加速度计的使用允许使用相同的传感器确定不同的性质。在特定实施例中，本发明的监控装置对于与其相关联的开关系统的每个相包括加速度计，加速度计适于被定位在所述开关系统的各相的运动部件上并且能够确定所述运动部件的加速度数据。在这种情况下，所述控制单元适宜地包括第三处理单元，其适于确定所述相之间的行为的差异或共性。

换言之，通过比较与各个相上的相似点相关的加速度数据，能够确定相的操作是同步的还是异步的，或相之间是否是共同行为(例如，由于开关系统的整体运动)。

在实践中，在三相开关系统中，有可能以对称方式在每个相/极上定位三个加速度计，以测量连接到三个独立运动触头的三个对称运动链中的每一个，这三个独立运动触头由同一源激励。利用该实施例，能够检测机械系统的不对称性，这可能是由一相的不对称磨损或者系统本身的不对称(例如，由于系统的几何尺寸距离的变化)引起。例如，通过组合三个极的触头闭合的情形，能够避免与所述相之一的延迟关断的问题。

在本发明的另一特定实施例中，用于开关系统的监控装置包括：触头组件，其具有至少一个可动触头；以及用于致动所述可动触头并断开/闭合所述触头组件的运动链。监控装置的特征在于，。监控装置包括：

-多个加速度计，适于定位在所述开关系统的所述运动链的不同位置，所述加速度计适于定位在所述开关系统的运动部件上，并能够确定所述运动部件的加速度数据；

-控制单元，包括：

-第一处理单元，适于接收由所述加速度计测量的加速度数据，并计算与所述开关系统有关的预定事件和/或运动参数的定时瞬时；

-第二处理单元，其适于接收预定事件的所述定时瞬时和/或所述运动参数，并且适于使用至少一个定时瞬时和至少一个运动参数和/或至少两个定时瞬时和/或至少两个运动参数，来计算所述开关系统的电气/机械参数。

在一个具体的实施例中，所述控制单元适宜地包括第四处理单元，其被适于确定表示所述运动链的行为的变化的差异，例如值之间的实例的差异检测在运动链的各个位置处由加速度计检测的值和理想链接的机械链的理论值之间的差异，其可指示运动链上的松弛、连接松动或疲劳。

例如，在本发明的可能的实施例中，可以将两个或更多个加速度计定位在单个运动链上，重点是测量独立的部件，这些部件以这样的方式链接在一起，使得它们取决于机械设计应该在预定的情景一起移动。该实施例将允许通过分析在系统中不同点之间机械数据之间(加速度，速度，旅行)的差异而检测运动部件之间的连接的可能缺陷/松弛。在一个优选实施例中，使用“冲击”信号之间的时间延迟，这是松弛的直接指示。在另一个中，信号例如被两次积分以得到行程曲线。通过使一个几何变换，两个行程曲线可以由可比较和由此可以确定“延迟”，其位置的差。

在使用多个加速度计的另一个可能的实施例中，两个或更多个加速度计在由固定连接件而连接的位置处可被定位在运动链上的单个机械部件上，使得一旦施加驱动力它们应在同时同步移动。该实施例的目的是检测机械部件的弹性缺陷，例如材料疲劳，并测量在断路器操作过程中所承受的由于部件的扭转、弯曲或特定的振动而引起的应力(仅举几例)。优选的实施例将使用两个信号并将它们转换成相同的参考系。然后通过取两个信号的差，可以将共同运动和相对运动分开。可以通过例如观察该相对运动的频率或阻尼来检测材料特性的变化，例如杨氏模量或衰减。

后一实施例可以与前一实施例(加速度计在运动链的不同部件上的定位)组合，以测量和分析机械链中一个部件的机械特性的可能变化如何影响链中其他部件的机械特性。该实施例的目的是隔离机械链的单个故障，该单个故障改变功能，但是在它们引起整个系统的故障之前不会引起系统的硬故障。

在本发明的另一特定实施例中，所述监测装置被提供有另一加速度计，其适于连接到断路器系统的基准点，在理想的情况下基准点应当是固定的，但在实际中由于断路器安装的非刚性并不是固定的。该实施例的目的是，一旦分析系统内的运动部件上的特定点，就校正断路器的绝对运动。此外，可以检测到断路器的(过度)运动，这种运动不应出现，但是可能导致早期问题，因此是不允许的。

例如，监控装置可以设置有连接到所述开关系统的框架的另一加速度计，并且能够确定从所述开关系统的整体运动导出的加速度数据。然后，所收集的关于整体运动的数据被用于校正/补偿运动部件的加速度数据，以便获得运动部件的实际运动的更精确的确定。在这样的情况下，控制单元适宜地包括第五处理单元，其适于使用从整体动作导出的所述加速度数据校正所述运动部件的加速度数据。

为了本发明的目的，可以存在于监控装置中的各种处理单元(即，第一至第五处理单元)可以是相同或不同物理对象的一部分。

在另一方面，本发明还涉及一种用于监控开关系统的方法，该开关系统包括：具有至少一个可动触头的触头组件；以及用于致动所述可动触头并断开/闭合所述触头组件的运动链。本发明的监控方法的特征在于，监控方法包括以下步骤：

-在所述开关系统的运动部件上提供加速度计；

-确定所述运动部件的加速度数据；

-使用所述加速度数据计算预定事件的定时瞬时；

-使用所述加速度数据计算与所述开关系统有关的运动参数；

-使用所述定时瞬时中的至少一个定时瞬时和所述运动参数中的至少一个运动参数来计算所述开关系统的电气/机械参数。

因此，本公开的方法是基于所述开关系统运动量中的运动部件的定义点处的加速度的直接测量以及加速度信号的随后积分来计算该点的速度和运动/行程，并且因此计算其所附接的机械部件的速度和运动/行程。

加速度数据还用于计算预定事件的定时瞬时，然后将这些定时瞬时与加速度/速度/位移(AVD)信号(即运动参数)一起用以计算系统的机械参数，例如：触头腐蚀、触头弹簧力、超程、不对称、松弛、弯曲等。

例如，本发明的方法可以用于检测触头腐蚀现象。在这种情况下，加速度数据被用于确定触头的断开/闭合瞬时和在所述断开/闭合瞬时的可动触头的绝对位置。然后可以跟踪行程随时间的变化，从而可以非常精确地确定其任何变化。

作为另一示例，可以通过(从获取的加速度数据开始)确定触头闭合/断开瞬时和闭合/断开时的可动触头速度，来高精度地确定预定定时瞬时(例如，在断开/闭合时)的可动触头速度。

在实践中，本发明的装置通过使用低成本加速度计技术允许连续地且直接地测量开关单元的大量电气/机械参数。

包括根据前述权利要求中的一项或多项所述的监控装置的开关系统也是本发明的一部分。

附图说明

通过根据本发明的用于开关系统的监控装置的优选但非排他性的实施例的描述，本发明的其他特征和优点将变得更加清楚，附图以示例的方式示出，其中：

图1是根据本发明的用于开关系统的监控装置的第一实施例的示意图；

图2是根据本发明的用于开关系统的监控装置的第二实施例的示意图；

图3显示用于断开和闭合操作的AVD(加速度、速度、位移)图；

图4显示用于确定触头行程测量和可能的触头磨损的图；

图5显示使用阈值频率值进行冲击检测的图。

具体实施方式

参照附图1和2，以其更一般的定义，根据本发明的监控装置1、15适于监控开关系统100(例如中压断路器)，开关系统100通常包括具有至少一个可动触头的触头组件10和用于致动所述可动触头和断开/闭合所述触头组件10的运动链11。

根据开关单元种类和使用电压的范围，触头组件10的结构和运动链11可不同，但对于本的目的本发明，它们可以是常规类型的，并且不再描述更多细节。

根据本发明的监测装置1、15的一个特征性特征由以下事实给出：监测装置包括至少一个加速度计2，其被定位在开关系统100的运动部件上并且能够确定附接加速度计的运动部件的加速度数据3。加速度计可以是常规类型，并且其功能(例如，技术种类、测量范围、灵敏度、轴数、带宽等)可以根据需要进行选择。

即使加速度计2在原理上可定位在开关单元100的任何运动部件上(例如，也可以在运动触头上)，很大程度上优选将其定位在致动器和运动触头之间的运动链11上。

由加速度计2检测到的加速度数据3被发送到控制单元，其包括第一处理单元4，第一处理单元适于接收由所述加速度计2所测量所述加速度数据3并且计算预定事件的定时瞬时5和与所述开关系统100相关的运动参数6。然后，第二处理单元7适于接收预定事件的定时瞬时5和所述运动参数6，并且使用至少一个定时瞬时和至少一个运动参数来计算所述开关系统100的电气/机械参数8。

例如，参照图3，由加速度计2检测到的在断开和闭合操作期间的加速度计数据3可以用于基于信号的积分和二重积分而确定用于触头断开/闭合的AVD图。触头的断开/闭合的瞬时(时间局部化事件)可以在加速度图中以及速度的强烈变化中看到，而触头在该瞬时的速度和位置(运动参数)可以从其他图中读出。

因此，本发明的装置可用于分析开关单元的状态并计算其电气/机械参数的数值。

例如，参考图4，可以通过比较随时间变化的触头行程曲线来检测由于电弧腐蚀材料引起的触头磨损。如图4的底图所示，通过测量运动开始和闭合瞬时之间的触头行程，可以高精度确定行程的任何变化，例如小于1mm。在图4的图中，曲线已相对于触头闭合瞬时对齐，从而可以检测可能归因于触头磨损而引起的可动触头行程变化。

因此，在第一实施例中，本发明的监控装置可以用于相对于开关单元的电流中断能力来分析开关单元的状态。这里重要的特性是总间隙长度，由于电弧腐蚀材料而引起的触头磨损以及触头断开或闭合的速度。可以通过分析信号以便检测触头连接和分离的冲击点、然后通过信号的后续积分或二重积分而检测。参考图5，可以使用给定加速度阈值(Th)和给定频率带宽的交叉点来检测冲击。类似地，可以确定触头在闭合时的弹跳。

通常，可以根据由加速度计确定的加速度数据来计算触头的全行程曲线。但是，由于加速度和二重积分之后固有的高误差累积，应使用合适的纠错方法。

例如，可以以下形式：

去限幅(declipping)，其中分析地重建超出加速度计测量范围的高G值；

去趋势，其中假设在给定时间后系统的速度应为0，然后检查计算出的速度的最终误差；

行程假设，其中假设最终行程应该在给定的范围内，然后进行适当的改正；

外部参考，其中可以使用具有更粗糙分辨率的附加传感器，以给出行程的绝对值，而加速度计将给出行程的相对值的更精细分辨率，例如通过使用断路器中已经可用的“断开”和“闭合”开关。

在本发明的监控装置的第一特定实施例中，对于与开关系统相关联的开关系统的每个相，包括加速度计，该加速度计位于所述开关系统的每个相的运动部件上并且能够确定所述运动部件的加速度数据。在这种情况下，控制单元适宜地包括第三处理单元，该第三处理单元适于确定相之间的行为的差异或共性。以这种方式，同步测量可以基于由触头连接和分离引起的冲击检测瞬时来进行。这种冲击的时间差将给出系统异步性的时间表示。此外，使用加速度计信号的积分，可以比较系统的对称部件的行程或速度差异。

在本发明的监控装置的特定实施例中，由于加速度计参照地球表面测量点的运动，因此如果断路器的整个主体都在运动，则需要计算断路器的特定部件相对于断路器主体的运动，这可能需要参考加速度计来检测断路器主体的运动，并因此确定断路器内特定部件的运动。

在这种情况下，本发明的监控装置1可适宜地包括连接到所述开关系统100的框架的另一加速度计，以确定从开关系统100的整体运动获取的加速度数据。控制单元于是适宜地包括第五处理单元，该第五处理单元使用从整体运动获取的加速度数据来校正/补偿开关系统100的运动部件的加速度数据。在实践中，可以使用定位在断路器的理论上固定的部件上的加速度计来检测整个参考系的小运动，然后可以从定位在断路器内运动部件上的任何其他加速度计中减去该运动，以得到该部件相对于断路器参考系的相对运动(这是系统内与机械相关的运动)。

参考图2，在本发明的特定实施例中，监控装置15设置有多个加速度计2、21、22，其位于所述开关系统100的运动链11的不同位置，并且更一般地在开关单元的不同运动部件上。

然后，所述控制单元适宜地包括第四处理单元9，其确定指示运动链行为的变化是否存在差异(discrepancy)。实际上，在该实施例中，第四处理单元9确定运动链的各个位置处的检测值之间的差异是否随时间而出现，所述差异指示运动链上可能的松弛、连接松动或疲劳。

在实践中，当使用多个加速度计时，可以将两个或多个加速度计定位在单个运动链上(重点是测量单独的部件，这些部件以如下方式链接在一起使得它们在依赖于机械设计的预先定义的场景下一起移动)，和/或两个或更多的加速度计可以在通过固定连接而连接的位置处被定位在该运动链单个机械部件上(例如，一旦施加驱动力，它们应同时同步地运动)。以这种方式，系统的监控可以基于冲击的定时瞬时以及在刚性连接的系统应该是瞬时的冲击定时瞬时之间的差异的比较，以检测连接的可能松动。然后这可以与从位于运动链上单个机械部件上的加速度计收集的信息进行交叉比较，以检测这种松动是否在机械链内的特定部件上造成了过大力。

该系统的监控也可以通过计算不同部件的速度及与理论值的偏差，并将其与系统的部件上的特定应力比较(利用从位于运动链的单个的机械部件上的加速度计收集的信息)。可以检测系统摩擦的增加，并通过比较部件上的应力，可以检测引入摩擦的位置。最后，通过在频域的信号进行比较，识别连接到特定振荡的特定本征-频率以及这些参数的阻尼变化可以被检测到。另外，沿着连接部件的几个点的相对相位差可用于检测系统中的偏差，例如轴承中摩擦/质量的变化等，可以导致相对相位的变化，即振荡模式。通常，通过运动链的加速度数据收集的信息还可以分析开关单元的不同机械部件，通过提取AVD信号的特征并对其进行分析。通过跟踪这些特征的变化(例如，频率或振动的衰减)，可以分析机械系统的不同部件，例如弹簧、轴或阻尼器。

因此，本发明的监测装置可以提高开关单元的可靠性，通过通知用户机械部件的故障可能对开关单元的主要功能具有影响的机械部件正在不良地工作或者已经故障，从而防止更严重的故障和损坏。

值得注意的是，本发明的监控装置的优点可以是嵌入式系统，该系统自动化开关单元的安装过程而不需要特殊的测量设置。最后，在每次断开或闭合操作时，来自现场断路器的在线测量数据可以帮助另外的研究和开发，以优化和设计用于开关单元的新机械系统。

从上面清楚的是，本公开的监控装置相对于常规监控装置具有许多优点。相对于实现加速度计以基于在固定点的振动的间接测量来测量机械参数的现有技术的系统，根据本发明的装置直接测量运动链的一些部件的加速度(并且因此测量速度和位置)，从而提供有关机械系统的更多信息。这种直接测量使其对机械性能的变化(例如由于温度变化)、开关单元的安装位置以及类似的环境问题更为鲁棒。相对于用于测量行进曲线和速度的现有技术的系统的另一个优点大体在于更低的成本和复杂度，这是由于：

-由于加速度计领域的最新发展，电子器件本身的成本较低；

–能够默认将其包含在开关单元中或单独出售给客户；

-这种系统的维护低成本和低复杂性，因为它将作为附件附接到机械部件上，而不是机械系统本身的一部分，这意味着：

a)装置的故障不会以任何方式妨碍开关单元的进一步操作，但只阻碍监测；

b)装置本身容易更换。

最后，如已经提到的，本发明的装置允许现场在线连续测量，随之而来具有开关系统(总是受控制)的安全性和可靠性、以及收集用于进一步开发的数据的优点。

当使用多个加速度计时，相对于现有技术系统以下优点和优点可以更突出：

–用于设置断路器的服务帮助：益处在于以下事实，包括在断路器中的多加速器系统可以早在制造过程中使用并且也可以在工厂和现场测试(例如，在大修期间)两者期间使用，以实时通知断路器设置人员可能存在的相位对称性或不对称性，还给出改善此所需步骤指示或指导(例如，推杆连接的匝数)。由于不需要安装和拆卸外部测量设备，因此可以加快断路器设置的初始过程，并使服务容易。另外没有在测试后某些测量设备未被正确拆除而会带来额外的故障风险。

–线上触头同时测量：益处在于关于系统状态的恒定信息，并且在维护期间将协助服务，或者如果对称性在规定的范围之外甚至触发服务。关于同步开关的可能性，还提供了以最佳方式用尽所有三个触头的方式来操作断路器的可能性。

-在线确定松机械连接或系统弹性：益处在于，一旦机械连接损坏或因任何其他原因松散，在这引起发进一步的损害之前，将触发自动服务。服务将被指向到故障部件并且过程将更快。它还允许调度服务所需的备件/更换部件，而减少了维修所需的时间。

-在操作期间在线测量断路器运动：益处在于，关于安装断路器的基础设施的状态的恒定信息，并在维护期间将协助服务，或者如果断路器在操作期间开始移动(跳)太多，甚至触发服务以检查安装。由于断路器的整体运动不能与断路器的部件区分开，因此还允许改进对断路器部件的测量。

可以对如此构思的监控装置进行多种变型，所有这些变型都落入所附权利要求的范围内。在实践中，根据要求和现有技术所使用的材料以及可能的尺寸和形状可以是任意的。

Claims (19)

1.一种用于开关系统(100)的监控装置(1、15)，所述开关系统(100)包括具有至少一个可动触头的触头组件(10)和用于致动所述可动触头和断开/闭合所述触头组件(10)的运动链(11)，其特征在于，所述监控装置包括：

-加速度计(2)，适于定位在所述开关系统(100)的运动部件上并且能够确定所述运动部件的加速度数据(3)；

-控制单元，包括：

-第一处理单元(4)，适于接收由所述加速度计(2)测量的加速度数据(3)，并计算预定事件的定时瞬时(5)和与所述开关系统(100)相关的运动参数(6)，其中所述预定事件在以下中的一个或多个中选择：所述触头组件的断开、所述触头组件的闭合、所述运动部件的运动的开始、所述运动部件的运动的完成、与所述开关系统的阻尼器的冲击、所述开关系统的致动线圈的通电；

-第二处理单元(7)，适于接收预定事件的所述定时瞬时(5)和所述运动参数(6)，并使用至少一个定时瞬时和至少一个运动参数来计算所述开关系统(100)的电气/机械参数(8)，所述电气/机械参数(8)指示所述开关系统的部件的状态。

2.根据权利要求1所述的监控装置(1、15)，其特征在于，通过检测以下中的一项或多项来计算预定事件的所述定时瞬时(5)：加速度值的突然变化、加速度图案中特定频率量的出现或消失、增加到超过特定加速度阈值或减小到低于特定加速度阈值、加速度方向突然改变、速度随后改变、行进方向随后改变。

3.根据权利要求1所述的监控装置(1、15)，其特征在于，所述运动参数(6)在以下中的一个或多个中选择：所述开关系统(100)的运动部件的加速度、速度、位置。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的监控装置(1、15)，其特征在于，所述开关系统(100)的所述电气/机械参数(8)是可动触头腐蚀状态，并且所述至少一个定时瞬时是可动触头断开/闭合瞬时，并且所述至少一个运动参数是在所述断开/闭合瞬时所述可动触头的绝对位置。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的监控装置(1、15)，其特征在于，所述开关系统(100)的所述电气/机械参数(8)是所述开关系统(100)的致动弹簧的弹簧行程状态，所述弹簧行程状态通过计算在开始/结束定时瞬时的位置与所述可动触头断开/闭合瞬时的位置之差来确定。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的监控装置(1、15)，其特征在于，所述开关系统(100)的所述电气/机械参数(8)是在预定定时瞬时的可动触头速度。

7.根据权利要求6所述的监控装置(1、15)，其特征在于，所述开关系统(100)的所述电气/机械参数(8)是闭合/断开时的可动触头速度。

8.根据权利要求1-3和7中任一项所述的监控装置(1、15)，其特征在于，所述开关系统(100)的所述电气/机械参数(8)是断开/闭合时所述可动触头的超程，所述超程被确定为速度改变符号的定时瞬时的位置/瞬时。

9.根据权利要求1-3和7中任一项所述的监控装置(1、15)，其特征在于，所述开关系统(100)的所述电气/机械参数(8)是所述开关系统(100)的阻尼器的状态，所述阻尼器状态被确定为撞击所述阻尼器的定时瞬时的位置、速度或定时与下一次超程的定时瞬时的位置、速度或定时之差。

10.根据权利要求1-3和7中任一项所述的监控装置(1、15)，其特征在于，对于每个相，所述监控装置包括加速度计(2)，适于被定位在所述开关系统(100)的各相的运动部件上并且能够确定所述运动部件的加速度数据(3)，所述控制单元包括第三处理单元，所述第三处理单元适于确定所述相之间的行为的差异或共性。

11.一种用于开关系统(100)的监控装置(1、15)，所述开关系统(100)包括具有至少一个可动触头的触头组件(10)和用于致动所述可动触头和断开/闭合所述触头组件(10)的运动链(11)，其特征在于，所述监控装置包括：

-多个加速度计(2、21、22)，适于被定位在所述开关系统(100)的所述运动链(11)的不同位置处，适于被定位在所述开关系统(100)的运动部件上并且能够确定所述运动部件的加速度数据(3)；

-控制单元，包括：

-第一处理单元(4)，适于接收由所述加速度计(2、21、22)测量的加速度数据(3)，并计算预定事件的定时瞬时(5)和/或与所述开关系统(100)相关的运动参数(6)，其中所述预定事件在以下中的一个或多个中选择：所述触头组件的断开、所述触头组件的闭合、所述运动部件的运动的开始、所述运动部件的运动的完成、与所述开关系统的阻尼器的冲击、所述开关系统的致动线圈的通电；

-第二处理单元(7)，适于接收预定事件的所述定时瞬时(5)和/或所述运动参数(6)，并使用所述预定事件的所述定时瞬时(5)和/或所述运动参数(6)来计算所述开关系统(100)的电气/机械参数(8)，所述电气/机械参数(8)指示所述开关系统的部件的状态。

12.根据权利要求11所述的监控装置(15)，其特征在于，所述监控装置包括多个加速度计(2、21、22)，适于定位在所述开关系统(100)的所述运动链(11)的不同位置处，所述控制单元包括第四处理单元(9)，所述第四处理单元适于确定指示所述运动链(11)的行为变化的差异。

13.根据权利要求11或12所述的监控装置(15)，其特征在于，所述监控装置包括多个加速度计(2、21、22)，适于在通过固定连接而连接的位置处被定位在所述运动链(11)的单个机械部件上。

14.根据权利要求11或12所述的监控装置(1、15)，其特征在于，所述监控装置包括另一加速度计，适于连接至所述开关系统(100)的框架并且能够确定从所述开关系统(100)的整体运动获得的加速度数据，所述控制单元包括第五处理单元，所述第五处理单元适于使用从整体运动获得的所述加速度数据来校正所述开关系统(100)的所述运动部件的加速度数据。

15.一种开关系统(100)，包括根据利要求1-14中任一项所述的监控装置(1、15)。

16.一种中压开关设备，包括根据权利要求1至14中的任一项所述的监控装置(1、15)。

17.一种用于监控开关系统(100)的方法，所述开关系统(100)包括具有至少一个可动触头的触头组件(10)和用于致动所述可动触头和断开/闭合所述触头组件(10)的运动链(11)，其特征在于，所述方法包括：

-将加速度计(2)定位在所述开关系统(100)的运动部件上；

-确定所述运动部件的加速度数据(3)；

-使用所述加速度数据(3)计算预定事件的定时瞬时(5)，其中所述预定事件在以下中的一个或多个中选择：所述触头组件的断开、所述触头组件的闭合、所述运动部件的运动的开始、所述运动部件的运动的完成、与所述开关系统的阻尼器的冲击、所述开关系统的致动线圈的通电；

-使用所述加速度数据(3)计算与所述开关系统(100)相关的运动参数(6)；

-使用所述定时瞬时(5)中的至少一个定时瞬时和所述运动参数(6)中的至少一个运动参数计算所述开关系统(100)的电气/机械参数(8)，所述电气/机械参数(8)指示所述开关系统的部件的状态。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述开关系统(100)的所述电气/机械参数(8)是可动触头腐蚀状态，并且所述至少一个定时瞬时(5)是可动触头断开/闭合瞬时，并且所述至少一个运动参数(6)是在所述断开/闭合瞬时所述可动触头的绝对位置。

19.根据权利要求17或18所述的方法，其特征在于，所述开关系统(100)的所述电气/机械参数(8)是在预定定时瞬时的可动触头速度，并且所述至少一个定时瞬时(5)是所述可动触头断开/闭合瞬时，所述至少一个运动参数(6)是断开/闭合时的所述可动触头速度。

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