CN115238440A - 用于估计开关装置的操作条件的方法 - Google Patents

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Abstract

本公开的各实施例涉及用于估计开关装置的操作条件的方法。一种用于确定安装在配电网的电力线中的开关装置中异常条件的存在的方法，其特征在于，该方法包括用于调节集总参数模型的步骤序列，对于每个电相，该集总参数模型描述在所述开关装置的断开操作期间所述开关装置的行为。由所述集总参数模型提供的模拟值用于计算估计值，该估计值指示在所述开关装置的断开操作期间由开关装置的断路组件所承受的电弧能量的量。

Description

用于估计开关装置的操作条件的方法
技术领域
本发明涉及配电网技术领域。特别地，本发明涉及一种用于估计配电网的开关装置在其操作寿命期间的操作条件的计算机实现的方法。
背景技术
配电网通常配备有开关装置，该开关装置被设计为通过选择性地管理所述电网部分与剩余电网的电连接来使得特定电网部分能够正确操作。
众所周知，在操作中，开关装置执行闭合和断开操作以允许或阻止电流沿着电力线流动。
在每次断开操作时，由于在分离下的电触头之间通常会产生电弧并且必须消耗一定量的电能(电弧能量)以完成断开操作，因此开关装置的多个断路组件会受到磨损或损坏。
出于这个原因，开关装置通常需要进行维护干预，以检查断路组件的操作条件并且更换可能损坏的部件。
电网的开关装置的维护通常定期进行，例如基于定期的时间安排或所执行的操作次数。
然而，这种方法可能会导致不必要的干预成本和服务中断，因为一些开关装置在进行维护时可能仍处于良好运行状态。
另一方面，开关装置的周期性维护同样可能导致开关装置的突然故障和意外的服务中断，因为异常操作条件没有被及时发现。
一般来说，很难理解开关装置何时真正需要维护干预，因为开关装置的断路组件所遭受的实际磨损或损坏程度取决于与开关装置的特定历史相关的很多因素，诸如所执行的断开操作的次数、在执行每个断开操作时的操作条件等。
在市场上，对允许对配电网的开关装置进行预测性维护的解决方案有很大的需求，从而使维护干预更加有效，同时确实需要防止突然和意外的服务中断而无需承担任何责任不必要的费用。
发明内容
为了响应于这种需要，本发明提供了一种根据所附权利要求1和相关从属权利要求的用于估计开关装置的操作条件的方法。
根据本发明的方法包括在所述开关装置执行断开操作时执行以下步骤：
-获取指示在所述断开操作期间流过开关装置的电流的检测值；
-提供集总参数模型，该集总参数模型描述对于每个电相在所述断开操作期间所述开关装置的行为，所述集总参数模型被配置为计算第一模拟值和第二模拟值，第一模拟值指示在所述断开操作期间流过所述开关装置的电流，第二模拟值指示在所述断开操作期间在分离下所述开关装置的电触头之间的电压；
-对于每个电相，调节所述集总参数模型的一个或多个集总参数，使得由所述集总参数模型计算的第一模拟值匹配所述检测值；
-基于由所述集总参数模型利用经调节的集总参数而计算的第一模拟值和第二模拟值，对于每个电相，计算指示在所述断开操作期间释放的电弧能量的量的第一估计值；
-对于每个电相，计算指示在所述开关装置的操作寿命期间释放的经估计的累积电弧能量的第二估计值，所述第二估计值是对于每个电相基于对于所述断开操作和所述开关装置的一个或多个先前断开操作而计算的第一估计值([EN])来计算的；
-对于每个电相，将所述第二估计值与预定义阈值进行比较；
-如果对于所述开关装置的至少一个电相，所述第二估计值超过所述预定义阈值，则确定在所述开关装置中存在异常条件。
优选地，对于每个电相，所述第二估计值被计算为对于由所述开关装置执行的每个断开操作而计算的第一估计值的总和。
优选地，根据本发明的方法包括以下步骤：如果确定在所述开关装置中存在异常条件，则提供警报信号。
优选地，调节所述集总参数模型的一个或多个集总参数的所述步骤包括以下步骤：
-当所述开关装置在预定操作条件下操作时，对于每个电相，获取指示在所述开关装置的断开操作期间流过所述开关装置的电流的测试值；
-对于每个电相，调节所述集总参数模型的一个或多个集总参数，使得由所述集总参数模型在输出中提供的第一模拟值匹配所述测试值；
-对于每个电相，调节所述集总参数模型的一个或多个集总参数，使得由所述集总参数模型在输出中提供的第一模拟值在初始时间和相序方面匹配所述检测值；
-对于每个电相，调节所述集总参数模型的一个或多个集总参数，使得由所述集总参数模型在输出中提供的第一模拟值在峰值电流和功率因数方面匹配所述检测值；
-对于每个电相，调节所述集总参数模型的一个或多个参数，使得由所述集总参数模型在输出中提供的第一模拟值在断开时刻方面匹配所述检测值。
优选地，对于由所述开关装置在任何操作条件下执行的断开操作，执行根据本发明的方法。
然而，在一些情况下，可以仅对于由所述开关装置在短路条件或过载条件或这两者下执行的断开操作来执行根据本发明的方法。
在另一方面，本发明涉及一种根据所附权利要求9的计算机程序。
在另一方面，本发明涉及一种根据所附权利要求10的计算设备。
附图说明
本发明的其他特征和优点将从仅以示例方式而非限制在附图中示出的优选但非排他性实施例的描述中更清楚地显现，在附图中：
图1示意性地图示了配电网的电网扇区；
图2示意性地示出了用于描述在所述开关装置的断开操作期间其中安装有开关装置的电力线的行为的集总参数模型的示例；以及
图3至图11是示意性地图示了根据本发明的方法的步骤的实际实现的图。
具体实施方式
参考所提及的附图，本发明涉及一种用于估计安装在电力线100中的开关装置的操作条件的方法。
图1示意性地示出了配电网的电网扇区200的示例，该配电网可以是智能电网、微电网、配电盘，或更一般地是配电网的任何部分。作为示例，电网扇区200可以是用于工业、商业或住宅建筑或工厂的配电网络。
通常，电网扇区200可以在低电压或中电压电平下操作。
在本发明的框架内，术语“低电压”涉及高达1.2kV AC和1.5kV DC的操作电压，而术语“中电压”涉及高于1.2kV AC和1.5kV DC、高达几个几十千伏(例如，高达72kV AC和100kV DC)的操作电压。
电网扇区200电连接到电源300，该电源300可以是任何类型，例如，电力公用电网或配电网的另一部分。
电网扇区200包括电连接不同电网部分或电网层级的多条电力线100。每条电力线100具有一个或多个电相，通常为三个电相。
电网扇区200包括多个开关装置CB1、……、CBN，每个开关装置适于控制沿着对应电力线100的电流。开关装置CB1、……、CBN因此适于断开或连接电网扇区200不同电网部分或电网层级。
对于每个电相，每个开关装置CB1、……、CBN包括多个断路组件(例如，电触头、灭弧板、电弧流道、聚合物灭弧部件等)，该多个断路组件可以方便地容纳在合适的灭弧室或电极中。
具体地，对于每个电相，每个开关装置CB1、……、CBN至少包括一对电触头CA、CB，这对电触头CA、CB可以被耦合以允许电流流过开关装置和对应电力线100，或分离以防止电流流过开关装置和对应电力线100。
每个开关装置CB1、……、CBN可以执行闭合操作以将其电触头CA、CB从非耦合状态移动到耦合状态，并且可以执行断开操作以将其电触头CA、CB从耦合状态移动到非耦合状态。
通常，电网扇区200的开关装置CB1、……、CBN可以是已知类型，并且它们可以包括例如断路器、隔离器、接触器、开关、隔离开关等。为此，在下文中，为了简洁起见，将不再进一步详细描述它们。
每个开关装置CB1、……、CBN包括或操作地耦合到控制器T1、……、TP，控制器T1、……、TP被配置为控制开关装置的操作。
优选地，控制器T1、……、TP被配置为对于每个电相检测指示流过操作地耦合到其的开关装置的电流的检测值，特别是当所述开关装置执行断开操作时。为此，它们可以包括或耦合到已知类型的电流传感器部件，诸如电流互感器、罗氏线圈、霍尔传感器等。
电网扇区200的控制器T1、……、TP可以是已知类型，并且它们可以是跳闸单元、电子继电器、IED(智能电子设备)等。为此，在下文中，为了简洁起见，将不再进一步详细描述它们。
通常，电网扇区200可以包括多个电力负载L1、……、LM，每个电力负载消耗由电源300提供的对应量的电功率，并且电网扇区200可能包括多个发电机G1、……、GR，每个发电机提供对应量的电功率。
电网扇区200的电负载L1、……、LM和发电机G1、……、GR可以是已知类型，并且为了简洁起见，这里不再对其进行进一步详细描述。
如上所述，根据本发明的方法旨在估计安装在电力线中的开关装置的操作条件。
为了简单起见，现在参考安装在电网扇区200的电力线100中的三相开关装置CB1来描述根据本发明的方法，如图1所示。出于这个原因，所描述的电量将方便地以矢量形式表示(实际上是一组值)。
然而，意图在于，根据本发明的方法可以用于配电网的任何开关装置。
本发明的方法在开关装置CB1执行断开操作OM之后执行。
原则上，本发明的方法可以涉及由开关装置CB1执行的每个断开操作，与执行所述断开操作的操作条件无关。
尽管如此，根据一些实施例，本发明的方法可以仅对于在特定操作条件下执行的断开操作(即，在短路条件或过载条件、或短路条件和过载条件两者下)来执行。
为清楚起见，规定：
-当流过所述开关装置的电流具有大约标称值(例如，高达标称值的1.1倍或更低)的操作值时，开关装置在标称条件下操作；
-当流过所述开关装置的电流具有较高操作值(例如，从标称值的1.1倍到标称值的10倍)时，开关装置在过载条件下操作；
-当流过所述开关装置的电流具有较高操作值(例如，从标称值的10倍到标称值的数十倍)时，开关装置在短路条件下操作。
所述方法的技术基础是，所述断路组件的磨损或损坏程度高度取决于执行断开操作的操作条件。例如，当在短路条件下执行断开操作时，断路组件上的电应力肯定要高得多。
因此，本发明的方法可以主要涉及在短路条件下(并且可能在过载条件下)执行的断开操作，因为这些断开操作主要有助于损坏开关装置的断路组件。
根据本发明的方法包括以下步骤：在所述断开操作OM之后，获取指示在所述断开操作期间流过开关装置CB1的电流[I]＝[i1,i2,i3]的检测值[ID]＝[I1D,I2D,I3D]。
在本发明的方法的实际实现中，检测值[ID]＝[I1D,I2D,I3D]由控制器T1方便地提供，控制器T1被包括在开关装置CB1中或操作地耦合到开关装置CB1。为此，控制器T1可以包括或耦合到已知类型的合适的电流传感器部件，如上所述。
图3示意性地示出了描述在断开操作OM期间流过开关装置CB1的检测电流[ID]＝[I1D,I2D,I3D]的趋势的特性曲线的示例。可以观察到，对于每个电相，可以标识断开操作OM完成的断开时刻tO1、tO2、tO3。
在获取检测值[ID]的上下文中，根据本发明的方法包括以下步骤：提供集总参数模型M，对于每个电相，该集总参数模型M描述在断开操作OM期间开关装置CB1的行为。
集总参数模型M被配置为对于每个电相，根据常微分方程(具有有限数目的参数)描述在断开操作OM期间开关装置的行为，特别是描述流过开关装置的电流[I]＝[i1,i2,i3]的行为和在分离下的开关装置的电触头CA、CB之间的电压[V]＝[V1 arc,V2 arc,V3 arc]的行为。
方便地，对于每个电相，集总参数模型M包括一组可调集总参数[E]＝[E1,E2,E3]、[R]＝[R1,R2,R3]、[L]＝[L1,L2,L3]。
基于分配给所述集总参数的输入值，对于每个电相，集总参数模型M在输出中提供指示流过开关装置的电流[I]＝[i1,i2,i3]的第一模拟值[IS]＝[I1S,I2S,I3S]和指示在断开操作OM期间开关装置的电触头CA、CB之间的电压[V]＝[V1 arc,V2 arc,V3 arc]的第二模拟值[VS]＝[V1S,V2S,V3S]。
图2示出了集总参数模型M的示例。在这种情况下，第一集总参数[E]＝[E1,E2,E3]与施加到电力线的每个电相的等效相电压有关，第二集总参数[R]＝[R1,R2,R3]与每个电相的等效电阻有关，第三集总参数[L]＝[L1,L2,L3]与每个电相的等效阻抗有关。
采用所述集总参数模型M的技术基础在于以下考虑。
为了计算在开关装置的断开操作期间释放的电能(电弧能量)，有必要知道，对于每个电相，在所述断开操作期间沿着开关装置流动的电流[I]＝[i1,i2,i3]的行为和在分离下的开关装置的电触头CA、CB之间的电压[V]＝[V1 arc,V2 arc,V3 arc]的行为。
如上所述，在断开操作期间流过开关装置CB1的电流[I]＝[i1,i2,i3]可以通过合适的电流感测部件直接测量。相反，对于每个电相，在开关装置的断开操作期间在开关装置的电触头CA、CB之间的电压[V]＝[V1 arc,V2 arc,V3 arc]的直接测量在国际标准中通常出于明显的安全原因而是不允许的，因为这样的测量会危及电触头之间的电流分离。
所述集总参数模型M允许解决这个问题，因为它可以描述在开关装置的断开操作期间这些物理量的行为，而无需执行任何直接电压测量。
显然，为了达到这个结果，集总参数模型M的所述集总参数需要在所考虑的开关装置的每次断开操作中进行适当调节，以正确描述在所述断开操作期间电力线100的行为。
因此，根据本发明的方法包括以下步骤：对于每个电相，调节集总参数模型M的一个或多个集总参数，使得由集总参数模型M计算的第一模拟值[IS]＝[I1S,I2S,I3S]匹配检测值[ID]＝[I1D,I2D,I3D]。
实际上，在本发明的方法的该步骤中，指示在断开操作OM期间沿着开关装置流动的电流[I]＝[i1,i2,i3]的实际行为的检测值[ID]＝[I1D,I2D,I3D]用于校准集总参数模型M的所述参数[E]、[R]、[L]，使得参数[E]、[R]、[L]正确描述在断开操作OM期间电力线100的行为。
一旦集总参数[E]、[R]、[L]被适当调节，就可以完全了解对于每个电相沿着开关装置流动的电流[I]＝[i1,i2,i3]的行为、最重要的是在断开操作OM期间在分离下的开关装置的电触头CA、CB之间的电压[V]＝[V1 arc,V2 arc,V3 arc]的行为。这允许估计在所述断开操作期间释放的电能(电弧能量)。
优选地，调节集总参数模型M的集总参数[E]、[R]、[L]的步骤包括执行校准过程，现在对校准过程进行详细描述。
优选地，最初，所述校准过程包括以下步骤：
-对于每个电相，获取指示在断开操作期间流过开关装置CB1的电流[I]＝[i1,i2,i3]的测试值[IT]＝[I1D,I2D,I3D]，其中所述开关装置在预定操作条件下操作；
-对于每个电相，调节集总参数模型M的一个或多个参数[E]、[R]、[L]，使得由集总参数模型M在输出中提供的第一模拟值[IS]＝[I1S,I2S,I3S]匹配所获取的测试值[IT]＝[I1T,I2T,I3T]。
校准过程的这些步骤允许最初将集总参数模型M的集总参数[E]、[R]、[L]设置为给定已知值。
优选地，所述测试值[IT]＝[I1T,I2T,I3T]指示可以流过开关装置的最大短路电流。
在这种情况下，测试值[IT]可以通过当在距开关装置的短距离(例如，高达几厘米)处发生短路故障时测量在短路条件下执行的断开操作期间沿着开关装置流动的电流来收集。
图4示意性地示出了表示在校准过程的这个阶段由集总参数模型M提供的输出量的特性曲线。
集总参数模型M在输出中提供与测试值[IT]＝[I1T,I2T,I3T]一致的第一模拟值[IS]＝[I1S,I2S,I3S]和指示在分离下的电触头之间的电压的第二模拟值[VS]＝[V1S,V2S,V3S]。
可以理解，在校准过程的初始阶段，第一模拟值[IS]＝[I1S,I2S,I3S]可能与所获取的检测值[ID]＝[I1D,I2D,I3D]相差很大。所述模拟值[IS]和检测值[ID]仍然不是同质的，并且它们可以指代开关装置的完全不同的操作条件。
因此，从这个初始条件开始，集总参数模型M的集总参数[E]、[R]、[L]仍需进一步调节，以使第一模拟值[IS]＝[I1S,I2S,I3S]适当地近似所获取的检测值[ID]＝[I1D,I2D,I3D]。
优选地，所述校准过程包括以下步骤：对于每个电相，调节集总参数模型M的一个或多个集总参数(优选地是第一集总参数[E])，使得由集总参数模型M在输出中提供的第一模拟值[IS]＝[I1S,I2S,I3S]在初始时间和相序方面匹配检测值[ID]＝[I1D,I2D,I3D]。
校准过程的该步骤允许使第一模拟值[IS]＝[I1S,I2S,I3S]和检测值[ID]＝[I1D,I2D,I3D]在时间上均匀和同步，从而使这些值指代相同的观察时间间隔和相同的电相序。
图5至图6示意性地示出了表示在校准过程的这个阶段由集总参数模型M提供的输出量的特性曲线。
参考图5，可以观察到，在校准过程的这个阶段，第一模拟值[IS]＝[I1S,I2S,I3S]与所获取的检测值[ID]＝[I1D,I2D,I3D]如何在时间上对准(它们具有相同的起始时刻)。以这种方式，所述模拟值和检测值指代相同的观测时间间隔。
参考图6，可以观察到，在校准过程的这个阶段，第一模拟值[IS]＝[I1S,I2S,I3S]如何在相位角方面与所获取的检测值[ID]＝[I1D,I2D,I3D]对准。以这种方式，所述模拟值和检测值指代相同的电相。
优选地，所述校准过程包括以下步骤：对于每个电相，调节集总参数模型M的一个或多个参数(优选地是第二集总参数[R]和第三集总参数[L])，使得由集总参数模型M在输出中提供的第一模拟值[IS]＝[I1S,I2S,I3S]在峰值电流和功率因数方面匹配检测值[ID]＝[I1D,I2D,I3D]。
图7示意性地示出了表示在校准过程的这个阶段由集总参数模型M提供的输出量的特性曲线。
可以注意到，在断开操作之前的时间段，第一模拟值[IS]＝[I1S,I2S,I3S]现在与检测值[ID]＝[I1D,I2D,I3D]基本匹配(在电流幅度和电流峰值方面)。
优选地，所述校准过程包括以下步骤：对于每个电相，调节集总参数模型M的一个或多个参数(优选地是第一集总参数[E])，使得由集总参数模型M在输出中提供的第一模拟值[IS]＝[I1S,I2S,I3S]在断开时刻方面匹配检测值[ID]＝[I1D,I2D,I3D]。
图8至图9示意性地示出了表示在校准过程的这个阶段由集总参数模型M提供的输出量的特性曲线。
可以注意到，对于每个电相，第一模拟值[IS]＝[I1S,I2S,I3S]和检测值[ID]＝[I1D,I2D,I3D]现在示出相同的断开时刻tO1、tO2、tO3。因此，在断开操作OM之前的时间段和所述断开操作期间，第一模拟值[IS]＝[I1S,I2S,I3S]与检测值[ID]＝[I1D,I2D,I3D]基本匹配。
一旦集总参数模型M的参数已经被适当校准，根据本发明的方法包括以下步骤：对于每个电相，基于第一模拟值[IS]＝[I1S,I2S,I3S]和第二模拟值[VS]＝[V1S,V2S,V3S]来计算指示在断开操作OM期间释放的电弧能量的量的第一估计值[EN]＝[EN1,EN2,EN3]。
如上所述，第一估计值[EN]＝[EN1,EN2,EN3]表示在断开操作OM期间释放的电能的估计，该电能必须在断开操作OM期间以某种方式被开关装置的断路组件(例如，电触头CA、CB)耗散。
第一估计值[EN]＝[EN1,EN2,EN3]因此提供了对磨损或损坏程度的间接估计，开关装置的断路组件(例如，电触头CA，CB)已经在断开操作OM期间受到该磨损或损坏的影响。
方便地，第一估计值[EN]可以根据以下关系式计算：
[EN]＝∫[P]＝∫[VS]*[IS]
其中[P]＝[P1,P2,P3]是在断开操作OM期间释放的电功率的估计值，并且[IS]＝[I1S,I2S,I3S]、[V1S,V2S,V3S]是由集总参数模型M在输出中提供的所述第一模拟值和第二模拟值。为了清楚起见，证明，一旦集总参数[E]、[R]、[L]已经通过所述校准过程适当调节，则所述第一模拟值[IS]和第二模拟值[VS]是由集总参数模型M在输出中提供的模拟值。换言之，一旦集总参数模型M已经被适当校准以便正确地描述在断开操作OM期间开关装置的行为CB1，则所述第一模拟值[IS]和第二模拟值[VS]是由集总参数模型M在输出中提供的模拟值。
根据本发明的方法现在包括以下步骤：对于每个电相，计算指示在开关装置的操作寿命期间释放的经估计的累积电弧能量的第二估计值[ENTOT]＝[ENTOT1,ENTOT2,ENTOT3]。
方便地，对于每个电相，第二估计值[ENTOT]是基于对于断开操作OM和所述开关装置先前执行的每个断开操作而计算的第一估计值[EN]＝[EN1,EN2,EN3](并且考虑到本发明的方法的实现)来计算的。
优选地，对于每个电相，第二估计值[ENTOT]被计算为对于由所述开关装置执行的每个断开操作而计算的第一估计值[EN]＝[EN1,EN2,EN3]的总和。
第二估计值[ENTOT]＝[ENTOT1,ENTOT2,ENTOT3]方便地提供对整体磨损或损坏程度的间接估计，其中开关装置的断路组件(例如，电触头CA、CB)已经在开关装置的整个操作寿命期间受到该磨损或损坏的影响。
根据本发明的方法方便地包括以下步骤：对于每个电相，将如此计算的第二估计值[ENTOT]＝[ENTOT1,ENTOT2,ENTOT3]与预定义阈值[ENTH]＝[ENTH1,ENTH2,ENTH3]进行比较。
方便地，预定义阈值[ENTH]是基于适当的实验室测试而设置的，该测试考虑了开关装置的结构和安装特性。
根据本发明的方法方便地包括以下步骤：如果对于至少一个电相，第二估计值[ENTOT]超过预定义阈值[ENTH]，则确定开关装置中存在异常条件。
实际上，在这种情况下，这表示开关装置的断路组件(例如，电触头CA、CB)很可能已经受到过度磨损或损坏。因此，在这些条件下建议进行维护干预。
相反，如果对于所有电相，第二估计值[ENTOT]没有超过预定义阈值[ENTH]，则很可能是开关装置的断路组件(例如，电触头CA、CB)仍处于良好操作条件。因此，出于节约成本的目的，可以推迟维护干预，不会导致开关装置的突然故障和服务中断的概率是合理的。
优选地，根据本发明的方法包括以下步骤：如果确定在所述开关装置中存在异常条件，则提供警报信号。方便地，这样的警报信号可以以声音或光信号的形式在本地提供，以使得现场的操作员能够迅速察觉。
此外，所述警报信号可以被远程传输到计算设备或平台以用于远程诊断目的。
如上所述，本发明的方法可以对于开关装置的每个断开操作循环地重复，独立于已经执行所述断开操作的电力线100的操作条件。
然而，根据本发明的一些实施例，本发明的方法的所述步骤可以仅对于开关装置的断开操作循环重复，该断开操作已经在短路条件或过载条件或在这两种操作条件下执行。
根据本发明，该方法特别适合由计算设备实现。
在另一方面，本发明因此涉及一种计算机程序，该计算机程序包括用于执行根据本发明的方法的软件指令。
计算机程序存储或能够存储在存储介质中，例如，计算设备的存储器中。
在另一方面，本发明还涉及一种计算设备，该计算设备包括被配置为执行软件指令以执行根据本发明的方法的计算资源(例如，一个或多个微处理器)。
根据本发明的可能实施例，这样的计算设备可以是安装在开关装置上或操作地与其相关联的控制器(例如，电子保护继电器、跳闸单元或IED)。
根据本发明的其他可能实施例，计算设备可以是安装在现场或相对于电网扇区200位于远程位置的独立控制器。
根据本发明的方法在估计开关装置的断路组件的实际操作条件方面非常有效。
这种估计基于对在开关装置的断开操作期间释放的电能(电弧能量)的计算。进而，所释放的电能的计算是通过从检测数据(检测值[ID])开始适当地模拟在每次断开操作期间开关装置的行为来执行的，这些数据通常可用于被设计为管理配电网的控制器。
通过自动执行本发明的用于开关装置的断开操作的方法，控制器可以容易地对开关装置的操作条件进行事后分析，并且提供关于在开关装置中可能的异常操作条件的存在的预测信息。
很明显，该能力对于以有效方式规划维护干预和优化维护成本非常有用。
此外，在本发明的方法的执行期间的信息可以很容易地用于其他目的。
例如，由集总参数模型M提供的第一模拟值[IS]和第二模拟值[VS]可以与与其中安装有开关装置的电网扇区相关的拓扑数据适当地组合。这允许估计沿着电力线100的故障(例如，短路故障)的实际位置。
作为另一示例，可以处理由集总参数模型M为给定开关装置而提供的第一模拟值[IS]和第二模拟值[VS]以检查相邻开关装置的行为。例如，如果所述模拟值指示在断开操作期间流过开关装置的电流非常高，则电网控制器可以在本应干预的相邻开关装置由于某些原因而未操作时发出警报。
作为又一示例，由本发明的方法提供的第一估计值[EN]可以与从开关装置的气体动态模型获取的模拟数据相结合，以便估计机柜级的可能的气体压力峰值或损坏。
根据本发明的方法特别适用于使用安装在现场的控制器中已经存在的硬件和软件资源来实现。因此，根据本发明的方法特别适用于在数字化配电网络(智能电网、微电网等)中实现。
根据本发明的方法在现场具有相对容易和成本有效的实际实现。

Claims (11)

1.一种用于估计安装在电力线(100)中的开关装置(CB1)的操作条件的方法，
其中对于每个电相，所述开关装置(CB1)包括至少一对电触头(CA，CB)，所述电触头(CA，CB)能够被耦合以允许电流(I)流过所述开关装置，或被分离以防止电流(I)流过所述开关装置，
其中所述方法的特征在于，在由所述开关装置执行断开操作(OM)时，执行以下步骤：
-获取指示在断开操作期间流过所述开关装置的电流([ID])的检测值([ID])；
-提供集总参数模型(M)，所述集总参数模型(M)描述对于每个电相在所述断开操作(OM)期间所述开关装置的行为，所述集总参数模型被配置为计算第一模拟值([IS])和第二模拟值([VS])，所述第一模拟值([IS])指示在所述断开操作期间流过所述开关装置的所述电流([I])，第二模拟值([VS])指示在所述断开操作期间在分离下所述开关装置的所述电触头(CA，CB)之间的电压([V])；
-对于每个电相，调节所述集总参数模型(M)的一个或多个集总参数，使得由所述集总参数模型(M)计算的所述第一模拟值([IS])匹配所述检测值([ID])；
-基于由所述集总参数模型(M)利用经调节的集总参数而计算的第一模拟值([IS])和第二模拟值([VS])，对于每个电相，计算指示在所述断开操作期间释放的电弧能量的量的第一估计值([EN])；
-对于每个电相，计算指示在所述开关装置的操作寿命期间释放的经估计的累积电弧能量的第二估计值([ENTOT])，所述第二估计值是基于所述第一估计值([EN])对于每个电相来计算的，所述第一估计值([EN])是由所述开关装置对于所述断开操作和一个或多个先前断开操作来计算的；
-对于每个电相，将所述第二估计值([ENTOT])与预定义阈值([ENTH])进行比较；
-如果对于所述开关装置的至少一个电相，所述第二估计值([ENTOT])超过所述预定义阈值([ENTH])，则确定在所述开关装置(CB1)中存在异常条件。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：如果确定在所述开关装置中存在异常条件，则提供警报信号。
3.根据前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其特征在于，调节所述集总参数模型(M)的一个或多个参数的所述步骤包括以下步骤：
-对于每个电相，获取指示在断开操作期间流过所述开关装置的电流([I])的测试值([IT])，其中所述开关装置在预定操作条件下操作；
-对于每个电相，初始设置所述集总参数模型(M)的一个或多个参数，使得由所述集总参数模型(M)在输出中提供的所述第一模拟值([IS])匹配所述测试值([IT])。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，调节所述集总参数模型(M)的一个或多个参数的所述步骤包括以下子步骤：
-对于每个电相，调节所述集总参数模型(M)的一个或多个参数，使得由所述集总参数模型(M)在输出中提供的所述第一模拟值([IS])在初始时间和相序方面匹配所述检测值([ID])。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，调节所述集总参数模型(M)的一个或多个参数的所述步骤包括以下子步骤：
-对于每个电相，调节所述集总参数模型(M)的一个或多个参数，使得由所述集总参数模型(M)在输出中提供的所述第一模拟值([IS])在峰值电流和功率因数方面匹配所述检测值([ID])。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，调节所述集总参数模型(M)的一个或多个参数的所述步骤包括以下子步骤：
-对于每个电相，调节所述集总参数模型(M)的一个或多个参数，使得由所述集总参数模型(M)在输出中提供的所述第一模拟值([IS])在断开时刻方面匹配所述检测值([ID])。
7.根据前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其特征在于，对于每个电相，所述第二估计值(ENTOT1，ENTOT2，ENTOT3)被计算为对于由所述开关装置执行的每个断开操作而计算的所述第一估计值(ENi1，ENi2，ENi3)的总和。
8.根据前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其特征在于，在短路条件或过载条件、或短路条件和过载条件两者下，对于由所述开关装置(CB1)执行的断开操作来执行所述方法。
9.一种存储或能够存储在存储介质中的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序包括用于实现根据前述权利要求中的一项或多项所述的方法(1)的软件指令。
10.一种计算设备，其特征在于，所述计算设备包括数据处理资源，所述数据处理资源被配置为执行软件指令以实现根据权利要求1至8中的一项或多项所述的方法(1)。
11.根据权利要求10所述的计算设备，其特征在于，所述计算设备是用于配电网的控制器。
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