DE102016123540A1

DE102016123540A1 - System zur Fernüberwachung und Vorwarnung von Defekten von Ölpumpen für Traktionstransformatoren in Triebzügen und deren Verfahren

Info

Publication number: DE102016123540A1
Application number: DE102016123540.7A
Authority: DE
Inventors: Wenlian Chen; Shirong ZHANG; Qiqiang Zhang; Xiantai Li; Daohua Wang
Original assignee: Zhejiang ERG Technology Inc
Current assignee: Zhejiang ERG Technology Inc
Priority date: 2016-05-04
Filing date: 2016-12-06
Publication date: 2017-11-09
Anticipated expiration: 2036-12-07
Also published as: CN105804981B; CN105804981A; DE102016123540B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt ein System zur Fernüberwachung und Vorwarnung von Defekten von Ölpumpen für Traktionstransformatoren in Triebzügen und deren Verfahren breit und betrifft das technische Gebiet des Transformators. Damit wird das Problem, dass im Stand der Technik die Fernüberwachung der Lagerverlagerung der Ölpumpen für den Traktionstransformatoren fehlt. Dieses System zur Überwachung und Vorwarnung von Fehlern umfasst ein Cloud-Computing Zentrum, eine Anzahl von Geräten für Feldüberwachung, die jeweils mit dem Cloud-Computing Zentrum verbunden sind, und eine Anzahl von Klienten, wobei die Geräte für Feldüberwachung zur Detektierung der Lagerverlagerung eines Rotorlagers für den Transformator in einer X-Richtung, einer Y-Richtung and einer Z-Richtung verwendet sind, wobei das Cloud-Computing Zentrum zur Analysierung von Daten verwendet ist, um das Betriebszustand der Pumpen zu beurteilen, und somit das Ergebnis an die Klienten übermittelt wird und dann angezeigt wird. Das vorliegende Verfahren umfasst die folgende Verfahrensschritte: A) Erstellung eines PCA-Modells (principal component analysis, Hauptkomponentenanalyse); B) Vor Ort Messung von Sampledaten; C) Vergleich und Beurteilung; D) Ausgabe des Ergebnis des Vergleichs. Das vorliegende System zur Fernüberwachung und Vorwarnung von Defekten von Ölpumpen für Traktionstransformatoren in Triebzügen und deren Verfahren ermöglichen eine Fernüberwachung und Vorwarnung der Ölpumpen für den Transformator, eine umfassende Überwachung und eine Echtzeitdarstellung, und erreicht damit eine hohe Umsetzbarkeit.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung gehört zum technischen Gebiet der Transformatoren und betrifft ein System zur Fernüberwachung und Vorwarnung von Defekten von Ölpumpen für Traktionstransformatoren in Triebzügen und deren Verfahren.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Alle Hochgeschwindigkeit-Elektrotriebzüge der „CRH”-Serie sind AC angetriebene Elektrotriebzüge in Form von Triebzügen. Der Vorgang der Umwandlung der elektrischen Energie in mechanische Energie durch die Elektrotriebzüge erfolgt wie folgt: Bereitstellen einer einphasigen Hochspannung von 25 kV mit einer Netzfrequenz durch das Kontaktnetz → Absenkung der Hochspannung mit der Netzfrequenz durch das Traktionstransformator → Ausgabe der abgesenkten einphasigen Spannung an den Traktionsstromwandler → Durchführung des Gleichrichtens, des Filterns und der Invertierung durch den Traktionsstromwandler, Ausgabe eines drei-phasigen Wechselstroms, dessen Frequenz und Spannung einstellbar sind → Antrieb eines drei-phasigen Asynchron-Traktionsmotors → Betrieb der Züge. Es ist ersichtlich, dass der Traktionstransformator die Leistungszentrale für die Triebzüge darstellt. Beim Betrieb des Hochleistungstraktionstransformators entsteht eine große Menge von Wärme, falls diese Wärme nicht rechtzeitig abgegeben wird, wird das Innere des Traktionstransformators überhitzt und führt zu schwerwiegenden Folgen, d. h. Alterung der Spulen, Ausfall der Isolation usw.
Zurzeit wird im Traktionstransformator für die Triebzüge eine Kühlungseinrichtung vom Typ Öl- und Druckluftkühlung (oil forced air forced cooling) verwendet, bei der heiße Öle in den Ölkühler abgepumpt werden und dann von dem Ölkühler mittels eines Ventilators die Wärme abgeführt wird. Die Transformatoröle, die durch den Ölkühlern hindurch geführt wurden, werden zurück in einen Öltank des Traktionstransformators geführt. Die Temperatur der Transformatoröle wird auf den erforderlichen Sollwert durch den Ölkreislauf und die Luftkühlung abgesenkt. Die Ölpumpe ist eine dynamische Komponente des Kühlungssystems für den Traktionstransformator. Ferner wird dem Kühlungssystem für den Traktionstransformator üblicherweise nur eine Ölpumpe zugeordnet. Es ist ersichtlich, dass die Leistungsfähigkeit des Kühlungssystems durch die Zuverlässigkeit der Ölpumpe bedingt. Es wird eine Y-Ölpumpe komplementär mit dem Traktionstransformator verwendet, wobei das Luftspiel zwischen dem Rotor und dem Stator klein ist. Im langzeitigen Betrieb führt die Abnutzung des Lagers zu radialer und axialer Verlagerung des Rotors, insbesondere zu einer Veränderung des radialen Luftspiels zwischen dem Rotor und Stator und zu einer axialen Verschiebung des Rotors und Stators zueinander. Falls die Abnutzung des Lagers der Ölpumpe nicht rechtzeitig erkannt und dies vor des Ausfalls des Lagers vorhersagt würde, führt der Lagerdefekt weiter zu einer direkten Reibung des Rotors und des Stators zueinander und könnte zu einem schweren Unfall führen.
Die chinesische Patentanmeldung (Anmeldungsnummer 97116268.9) mit dem Title „Überwachungseinrichtung für die Abnutzung eines Lagers eines geschlossenen Motors” richtet sich nach einer Detektierungseinrichtung für die Lagerabnutzung eines normalen geschirmten Elektromotor, wobei die Detektierungseinrichtung sich auf einer Detektierungsspule beruht. Der Schrift offenbart die folgende technische Lösung: Eine Überwachungseinrichtung für die Abnutzung eines Lagers eines geschlossenen Motors umfasst ein Detektierungsschaltkreis, ein Paar von Detektierungsspulen, die sich an den beiden Enden der Verzahnung des Statorkerns der Ölpumpe in Längsrichtung befinden und voneinander im Winkel von 180° beabstandet gegenüberliegen, wobei Anschlussschaltkreise für die Differenzausgabe jeweils eines Paars der gegenüberliegenden Spulen durch ein Gleichstromelement parallel geschaltet sind, und wobei eine Ausgabeanzeige mit dem Parallelschaltung in Serie geschaltet ist. Wie in 1 dargestellt, wird in CN97116268.9 die Verlagerung des Rotorlagers durch die Messung der Veränderung des Spulensignals detektiert, wobei zur Verdeutlichung in 1 eine dreidimensionale Koordinate vorgesehen ist, wobei eine Detektierungsspule C1, Detektierungsspule C3, Detektierungsspule C5 und Detektierungsspule C7 zur Messung der Verschiebung des Rotorlagers in Z-Richtung vorgesehen sind, während eine Detektierungsspule C2, Detektierungsspule C4, Detektierungsspule C6 und Detektierungsspule C8 zur Messung der Verlagerung des Rotorlagers in X-Richtung vorgesehen sind, wobei die Detektierungsspulen C1–C8 jeweils zwei Durchführungsanschlüsse aufweisen. In diesen offenbarten technischen Lösungen werden die Detektierungsspulen C1–C8 nach dem Pfad in 2 geschaltet. Damit kann die Verschiebung des Rotors in Z-Richtung und X-Richtung durch die Ausgabe eines Spannungsmessers ermittelt werden.
Jedoch besitzt diese offenbarte technische Lösung der chinesischen Patentanmeldung die folgende Nachteile: 1. Nur die Verschiebung des Rotors in Z-Richtung und X-Richtung kann gemessen werden und die Verschiebung in Y-Richtung kann nicht gemessen werden, wenn der Rotor in Y-Richtung verschoben wäre. 2. Nur ein Analogsignal von Spannungswerte kann ausgegeben werden, welches der Defektfall nicht anschaulich reflektiert. Weiter kann das ausgegebene Signal nicht für die Anforderung an der Informationsverwaltung verwendet werden. 3. Es kann nur vor Ort detektiert und vorgewarnt werden, aber es kann die Fernüberwachung und Vorwarnung nicht ermöglicht werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt im Wesentlichen darin, dass ein System zur Fernüberwachung und Vorwarnung von Defekten von Ölpumpen für Traktionstransformatoren in Triebzügen bereitgestellt wird, welches das technische Problem auflöst, wie ein Defekt, der durch die Verlagerung beim Betrieb der Ölpumpe des Traktionstransformators in Triebzügen verursacht ist, allseitig detektiert wird.
Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass das System umfassend Geräte für Feldüberwachung, ein Cloud-Computing Zentrum und Klienten umfasst, dadurch zeichnet aus, dass es besteht eine Vielzahl von Geräten für Feldüberwachung und eine Vielzahl von Klienten, wobei der Vielzahl von Geräten für Feldüberwachung und der Vielzahl von Klienten jeweils ein einziges Identifikations-Strichcode zugeordnet ist, wobei die Vielzahl von Geräten für Feldüberwachung und die Vielzahl von Klienten jeweils durch ein drahtloses Netz mit dem Cloud-Computing Zentrum verbunden sind, wobei die Geräte für Feldüberwachung zur Detektierung der Lagerverlagerung eines Rotorlager für die Transformator in einer X-Richtung, einer Y-Richtung and einer Z-Richtung und dann zur Ausgabe des Ergebnis der Detektierung verwendet sind, wobei die X-Richtung als eine Axialrichtung des Rotorlager definiert ist, die Y-Richtung als eine senkrechtsenkrecht zur X-Richtung stehende und der Vorderwand des Rotorlagers zugewandte Richtung definiert ist, die Z-Richtung als eine senkrecht zur der X-Richtung und der Y-Richtung stehende und der Oberseitenwand des Rotorlagers zugewandte Richtung definiert ist, wobei das Cloud-Computing Zentrum zur Aufnahme und Analysierung des Ergebnis der Detektierung aus den Geräten für Feldüberwachung verwendet ist, um das Betriebszustand der Ölpumpe des dem Gerät für Feldüberwachung entsprechenden Transformators zu beurteilen, und somit das Ergebnis an die Klienten übermittelt wird, wobei von den Klienten das Rechnenergebnis, das von dem Cloud-Computing Zentrum gesendet wird, aufgenommen und das Überwachungsergebnis angezeigt ist, wobei eine Vorwarnung von den Klienten implementiert wird, wenn von dem Cloud-Computing Zentrum einen Defekt eines der Transformator erkannt ist.
Das Funktionsprinzip des Systems zur Fernüberwachung und Vorwarnung von Defekten von Ölpumpen für Traktionstransformatoren in Triebzügen ist es, dass das Gerät für Feldüberwachung mit dem einzigen Identifikations-Strichcode in der Ölpumpen der zugehörigen Traktionstransformatoren der Triebzüge montiert ist, wobei durch das Gerät für Feldüberwachung nach seiner Inbetriebnahme die Betriebsdaten der Ölpumpen der Transformatoren echtzeitig erfasst werden und die erfassten Betriebsdaten durch ein drahtloses Netz an das Cloud-Computing Zentrum gesendet werden. Dann werden die Daten von dem Cloud-Computing Zentrum analysiert und verarbeitet, nachdem die Betriebsdaten von ihm empfangen wurden. Nach dem Abschluss der Verarbeitung wird ein Ergebnis durch das Cloud-Computing Zentrum über das drahtlose Netz an die Klienten gesendet und gezeigt. Weiter wird das Identifikations-Strichcode des entsprechenden Geräts für Feldüberwachung durch das Cloud-Computing Zentrum aufgenommen und zugleich wird das Verarbeitungsergebnis an die Klienten gesendet, wenn aus dem Verarbeitungsergebnis ein Defekt einer der Ölpumpen bestimmt wurde. Der Benutzer wird von den Klienten derart informiert, dass er in abhängig von dem erkannten einzigen Identifikations-Strichcode des defekten Geräts für Feldüberwachung sehr einfach die korrespondierte Ölpumpe des Transformators herausfinden kann.
Im vorliegenden System zur Fernüberwachung und Vorwarnung von Defekten von Ölpumpen für Traktionstransformatoren in Triebzügen umfassen die Geräte für Feldüberwachung jeweils eine Detektierungsspule C1, eine Detektierungsspule C2, eine Detektierungsspule C3, einen Detektierungsspule C4, die aufeinander in einem Abstand von 90 Grad auf der Rechtseite eines Stators der Ölpumpe angeordnet sind, eine Detektierungsspule C5, eine Detektierungsspule C6, eine Detektierungsspule C7, einen Detektierungsspule C8, die aufeinander in einem Abstand von 90 Grad auf der Rechtseite eines Stators der Ölpumpe angeordnet sind, eine erste Schaltgruppe, eine zweite Schaltgruppe und eine Steuerung, wobei die Position der Detektierungsspule C1 mit der Position der Detektierungsspule C5 korrespondiert ist, wobei die Detektierungsspule C1 und die Detektierungsspule C3 in Reihe zu einem ersten Kreislauf geschaltet sind, wobei die Detektierungsspule C5 und die Detektierungsspule C7 in Reihe zu einem zweiten Kreislauf geschaltet sind, wobei die erste Schaltgruppe und die zweite Schaltgruppe derart miteinander zusammenarbeiten, dass die Detektierungsspule C2 und die Detektierungsspule C4 in Reihe zu einem dritten Kreislauf sowie die Detektierungsspule C6 und die Detektierungsspule C8 in Reihe zu einem vierten Kreislauf geschaltet sind, oder die erste Schaltgruppe und die zweite Schaltgruppe derart miteinander zusammenarbeiten, dass die Detektierungsspule C2 und die Detektierungsspule C6 in Reihe zu einem fünften Kreislauf sowie die Detektierungsspule C4 und die Detektierungsspule C8 in Reihe zu einem sechsten Kreislauf geschaltet sind, wobei der erste, zweite, dritte, vierte, fünfte und sechste Kreislauf jeweils mit einem Eingang der Steuerung verbunden sind, wobei durch die Steuerung in abhängig von Signale des fünften und sechsten Kreislaufs das Differenzverfahren durchgeführt ist und somit die radiale Verschiebung einer Welle der Ölpumpe in X-Richtung berechnet ist; wobei durch die Steuerung in abhängig von Signale des dritten und vierten Kreislaufs das Differenzverfahren durchgeführt ist und somit die radiale Verschiebung der Welle der Ölpumpe in Y-Richtung berechnet ist; wobei durch die Steuerung in abhängig von Signale des ersten und zweiten Kreislaufs das Differenzverfahren durchgeführt ist und somit die radiale Verschiebung der Welle der Ölpumpe in Z-Richtung berechnet ist. Die Erstellung einer rechtwinkligen X-Y-Z-Koordinate wird erleichtert, indem achte Detektorspulen am Stator der Ölpumpe vorgesehen sind, von deren die Detektierungsspule C1, die Detektierungsspule C2, die Detektierungsspule C3 und die Detektierungsspule C4 auf der Linkseite des Stators der Ölpumpe und in 90 Grad voneinander beabstandet vorgesehen sind und von deren die Detektierungsspule C5, die Detektierungsspule C6, die Detektierungsspule C7 und die Detektierungsspule C8 auf der Rechtseite des Stators der Ölpumpe und in 90 Grad voneinander beabstandet vorgesehen sind. Die Detektierungsspule C1 und die Detektierungsspule C3 werden in Reihe zu einem ersten Kreislauf geschaltet; die Detektierungsspule C5 und die Detektierungsspule C7 werden in Reihe zu einem zweiten Kreislauf geschaltet. Ferner können bei der Zusammenarbeitung der ersten Schaltgruppe und der zweiten Schaltgruppe die Detektierungsspule C2, Detektierungsspule C4, Detektierungsspule C6 und Detektierungsspule C8 in verschiedenen Zeitpunkten die folgende Zusammenarbeitsschemen ermöglichen: 1. Die Detektierungsspule C2 und die Detektierungsspule C4 werden in Reihe zu einem dritten Kreislauf geschaltet und die Detektierungsspule C6 und die Detektierungsspule C8 werden in Reihe zu einem vierten Kreislauf geschaltet; 2. die Detektierungsspule C2 und die Detektierungsspule C6 werden in Reihe zu einem fünften Kreislauf geschaltet und die Detektierungsspule C4 und die Detektierungsspule C8 werden in Reihe zu einem sechsten Kreislauf geschaltet. Dadurch können durch die Steuerung eine differentiale Verarbeitung der ersten und zweiten, der dritten und vierten, der fünften und sechsten Kreisläufe derart durchgeführt werden, dass die Signale der ersten und zweiten Kreisläufe nach der differentialen Verarbeitung die radiale Verschiebung der Welle der Ölpumpe in Z-Richtung darstellen; die Signale der dritten und vierten Kreisläufe nach der differentialen Verarbeitung die radiale Verschiebung der Welle der Ölpumpe in Y-Richtung darstellen; sowie die Signale der fünften und sechsten Kreisläufe nach der differentialen Verarbeitung die radiale Verschiebung der Welle der Ölpumpe in X-Richtung darstellen. Dadurch kann die Verlagerung der Ölpumpe in jeder Richtung in der erstellten rechtwinkligen X-Y-Z-Koordinaten ermittelt werden und damit ermöglicht eine Detektierung der Lagerposition in allen Richtungen.
Im vorliegenden System zur Fernüberwachung und Vorwarnung von Defekten von Ölpumpen für Traktionstransformatoren in Triebzügen umfasst die erste Schaltgruppe einen Schalter k1, einen Schalter k2, einen Schalter k3, einen Schalter k4 und die zweite Schaltgruppe einen Schalter k5, einen Schalter k6, einen Schalter k7, einen Schalter k8, wobei ein erster Durchführungsanschluss der Detektierungsspule C2 mit der Steuerung verbunden ist, während ein zweiter Durchführungsanschluss der Detektierungsspule C2 sowohl durch den ersten Schalter k1 mit einem ersten Durchführungsanschluss der Detektierungsspule C6 und als auch durch den dritten Schalter k3 mit einem zweiten Durchführungsanschluss der Detektierungsspule C4 verbunden ist, wobei ein ersten Durchführungsanschluss der Detektierungsspule C4 durch den Schalter k5 und den Schalter k6 mit der Steuerung verbunden ist, wobei ein zweiten Durchführungsanschluss der Detektierungsspule C4 durch den Schalter k2 mit einem ersten Durchführungsanschluss der Detektierungsspule C8 verbunden ist, wobei der erste Durchführungsanschluss der Detektierungsspule C6 durch den Schalter k4 mit dem ersten Durchführungsanschluss der Detektierungsspule C8 verbunden ist, wobei ein zweiten Durchführungsanschluss der Detektierungsspule C6 durch den Schalter k7 und den Schalter k8 mit der Steuerung verbunden ist, wobei ein zweiten Durchführungsanschluss der Detektierungsspule C8 mit der Steuerung verbunden ist. Da die Defekte des Rotorlagers nicht zu selten auftretenden Defekten gehören, sondern die Defekte wiederholt aufgetreten werden, braucht man die Überwachung nicht stetig durchzuführen. Die vorgenannten Verbindungen können durch die Zusammenarbeitung der ersten Schaltgruppe und der zweiten Schaltgruppe erreicht werden, derart, dass der Schalter k3, der Schalter k4, der Schalter k5 und der Schalter k8 geschlossen werden, während die Reste der Schaltern geöffnet werden, wenn es erforderlich ist, dass die Detektierungsspule C2 mit der Detektierungsspule C4 und die Detektierungsspule C6 mit der Detektierungsspule C8 gepaart sind; der Schalter k1, der Schalter k2, der Schalter k6 und der Schalter k7 geschlossen werden, während die Reste der Schaltern geöffnet werden, wenn es erforderlich ist, dass die Detektierungsspule C2 mit der Detektierungsspule C6 und die Detektierungsspule C4 mit der Detektierungsspule C8 gepaart sind. Dadurch ermöglicht ein zeitliches Multiplexen (Time-division multiplexing) der Detektierungsspule C2, der Detektierungsspule C4, der Detektierungsspule C6 und der Detektierungsspule C8. Somit ist die Nutzungsrate einzelner Detektierungsspulen hoch und ermöglicht die Detektierung in allen Richtungen.
Im vorliegenden System zur Fernüberwachung und Vorwarnung von Defekten von Ölpumpen für Traktionstransformatoren in Triebzügen umfasst die Steuerung einen ersten Digitalfilter-Schaltkreis, einen zweiten Digitalfilter-Schaltkreis, einen dritten Digitalfilter-Schaltkreis, einen vierten Digitalfilter-Schaltkreis, einen fünften Digitalfilter-Schaltkreis, einen sechsten Digitalfilter-Schaltkreis, einen ersten Addierschaltkreis, einen zweiten Addierschaltkreis und einen dritten Addierschaltkreis, wobei der erste Digitalfilter-Schaltkreis, der zweite Digitalfilter-Schaltkreis, der dritte Digitalfilter-Schaltkreis, der vierte Digitalfilter-Schaltkreis, der fünfte Digitalfilter-Schaltkreis, der sechste Digitalfilter-Schaltkreis jeweils mit dem ersten Kreislauf, dem zweiten Kreislauf, dem dritten Kreislauf, dem vierten Kreislauf, dem fünften Kreislauf und dem sechsten Kreislauf korrespondiert verbunden sind, wobei ein Eingang des ersten Addierschaltkreis jeweils mit den Ausgänge des ersten Digitalfilter-Schaltkreis und des zweiten Digitalfilter-Schaltkreis verbunden ist, wobei ein Eingang des zweiten Addierschaltkreis jeweils mit den Ausgänge des dritten Digitalfilter-Schaltkreis und des vierten Digitalfilter-Schaltkreis verbunden ist, wobei ein Eingang des dritten Addierschaltkreis jeweils mit den Ausgänge des fünften Digitalfilter-Schaltkreis und des sechsten Digitalfilter-Schaltkreis verbunden ist.
Eine andere Aufgabe der Erfindung liegt darin, dass eine Verfahren zur Fernüberwachung und Vorwarnung von Defekten von Ölpumpen für Traktionstransformatoren in Triebzügen bereitzustellen. Das durch dieses Verfahren zu lösende Problem liegt darin, dass eine Fernüberwachung und Vorwarnung von Defekten von Ölpumpen für Traktionstransformatoren in Triebzügen erreicht wird.
Es wird ein Verfahren zur Fernüberwachung und Vorwarnung von Defekten von Ölpumpen für Traktionstransformatoren in Triebzügen bereitgestellt, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte umfasst:

A) Erstellung eines PCA-Modells, bei der die historischen Betriebsdaten der Ölpumpen im normalen Betriebszustand von den Geräten für Fernüberwachung erfasst werden und dann die Daten in ein Cloud-Computing Zentrum eingegeben werden, um das PCA-Modell zu lernen und zu trainieren;
B) vor Ort Messung von Sampledaten, bei der die Betriebsdaten der Ölpumpen im tatsächlichen Betriebszustand durch die Geräte für Fernüberwachung erfasst werden und in abhängig von Signalen beider Kreisläufe, d. h. eines ersten Kreislaufs und eines zweiten Kreislaufs, die aus den einzelnen Detektierungsspule der Geräte für Fernüberwachung besteht sind, differenziert werden, und somit die radiale Verschiebung der Welle der Ölpumpe in Z-Richtung berechnet wird; sowie in abhängig von Signalen beider geschlossenen Kreisläufe, d. h. eines dritten Kreislaufs und eines vierten Kreislaufs, die aus den einzelnen Detektierungsspule der Geräte für Fernüberwachung besteht sind, differenziert werden und somit sich auf die radiale Verschiebung der Welle der Ölpumpe in Y-Richtung geschlossen wird; sowie in abhängig von Signalen beider geschlossenen Kreisläufe, d. h. eines fünften Kreislaufs und eines sechsten Kreislaufs, die aus den einzelnen Detektierungsspule der Geräte für Fernüberwachung besteht sind, differenziert werden, und somit die radiale Verschiebung der Welle der Ölpumpe in X-Richtung berechnet wird;
C) Vergleich und Beurteilung: ein statistischer Normwert von T 2 / a und ein statistischer Normwert von SPE_a des PCA-Modells berechnet sind, und zugleich ein statistischer Istwert von T² und ein statistischer Istwert von SPE des PCA-Modells in abhängig von den radialen Verschiebungen der vor Ort gemessenen Sampledaten in X-Richtung, in Y-Richtung und in Z-Richtung berechnet werden, und dann der statistische Normwert von T 2 / a mit dem statistischen Istwert von T² sowie der statistische Normwert von SPE_a mit dem statistischen Istwert von SPE verglich wird, falls T² > T 2 / a, SPE > SPE_a erfüllt sind, kann auf einen Defekt der Ölpumpe geschlossen werden;
D) Ausgabe des Ergebnis des Vergleichs: von dem Cloud-Computing Zentrums wird ein Vorwarnung an den Klienten ausgesendet, wenn im Schritt C einen Defekt der Ölpumpe erkannte wurde.

Im vorgenannten Verfahren zur Fernüberwachung und Vorwarnung von Defekten von Ölpumpen für Traktionstransformatoren in Triebzügen ist der Vorgang für die Erstellung des PCA-Modells:
Die Betriebsdaten der Ölpumpen im normalen Betriebszustand werden als Samplemenge für Training X(X ∊ R^n×m) ausgewählt, wobei n die Anzahl der Samples, m die Anzahl der überwachten Größen ist;
Es wird ein geleitetes Lernen von dem Lernvorgang übergenommen, wobei bei den normalen Betriebszustand der Ölpumpen ein Befehl „Lernenstarten” ausgesendet wird, und dann ein Defekt-Überwachung- und Vorwarnungsverfahren in eines normalen Lernmodus eingebracht wird und danach die Trainingssamples periodisch erfasst werden, und dann eine Samplemenge X(X ∊ R^n×m) aus den Trainingssamples ausgebildet wird, wobei jeder Zeile von X ein überwachtes Sample x_i(x_i ∊ R^1×7) entspricht und jedem Spalt von X eine Größe η_i(η_i ∊ R^n×1) entspricht. Um eine umfassende Auswertung und Analysierung durchzuführen, ist es erforderlich, dass die Rohdaten zu Daten ohne Dimension zu transformieren. Danach wird aus den normierten Daten ohne Dimension die Trainingssamplemenge X = [U _1-3, U _5-7, U _2-4, U _6-9, U _2-6, U _4-8, I _P] gebildet und deren Kovarianz ermittelt. Dann werden aus der Kovarianzmatrix die Eigenwerte des Hauptkomponentenraums λ_i ∊ [λ₁, λ₂, ..., λ_m] und die entsprechenden orthogonalen Einheitseigenvektoren p_i ∊ [p₁, p₂, ..., p_m] berechnet, wobei λ_i nach der Reihenfolge von groß nach klein geordnet werden, um λ₁ ≥ λ₂ ≥ ... ≥ λ_m zu erfüllen, wobei die Eigenvektoren p_i auch mit erneut geordnet werden. Die Anzahl der Hauptkomponenten im Hauptkomponentenraum wird durch die Verwendung des kumulierten Prozentsatzes bestimmt.
Im vorgenannten Verfahren zur Fernüberwachung und Vorwarnung von Defekten von Ölpumpen für Traktionstransformatoren in Triebzügen umfasst im Schritt C auch ein Schritt zur Ermittlung des Korrekturparameters für einen Wartungszyklus, wobei der Schritt umfasst
C1: Setzen des kritischen Werts T 2 / a für den statistischen Wert von T² und des kritischen Wert SPE_a für den statistischen Wert von SPE;
C2: Ermittlung der statistischen Istwert von T² und der statistischen Istwert von SPE, indem durch die Probenentnahme der Vor Ort gemessenen Daten die Vor Ort gemessenen Daten erworben werden;
C3: Berechnung der Abweichungswert des statistischen Werts von T² vom kritischen Wert T 2 / a sowie des statistischen Werts von SPE vom kritischen Wert SPE_a als der Korrekturparameter für den Wartungszyklus.
Im vorgenannten Verfahren zur Fernüberwachung und Vorwarnung von Defekten von Ölpumpen für Traktionstransformatoren in Triebzügen umfasst der Schritt C3 insbesondere die folgenden Schritte:
Es wird dasselbe vor Ort gemessene Sample x(x ∊ R^1×7) ausgewählt, das während des Betriebs der Ölpumpen normiert wurde. Dann wird ein Score-Vektor dieses Samples berechnet. Das vor Ort gemessene Samples wird mit dem Abweichungswert des PCA-Modells verglichen, indem die während des normalen Betriebs der Ölpumpen gemessene Daten trainiert werden und damit das PCA-Modell erstellt wird, wobei die Überwachung des Defekts der Ölpumpen im Wesentlichen in abhängig von zwei Parametern ist, d. h. der statistische Wert von T² und der statistische Wert von SPE. Zugleich werden die entsprechenden Steuerungsgrenze von SPE_a und T 2 / a berechnet.
Im vorgenannten Verfahren zur Fernüberwachung und Vorwarnung von Defekten von Ölpumpen für Traktionstransformatoren in Triebzügen umfasst der Schritt C3 auch die Berechnung des Abweichungswerts,
des T2s von dessen kritischen Wert sowie des Abweichungswerts,
des SPEs von dessen kritischen Wert, wobei der Abweichungswert,
des T²s von dessen kritischen Wert sowie des Abweichungswert,
des SPEs von dessen kritischen Wert zur automatischen Korrektur des Wartungszyklus verwendet werden.
Im vorgenannten Verfahren zur Fernüberwachung und Vorwarnung von Defekten von Ölpumpen für Traktionstransformatoren in Triebzügen werden der automatisch korrigierte Wartungszyklus und die Abweichungswerte
χ k / SPE berechnet. Die statistischen Werte von T₂ und SPE nähern sich an die Steuerungsgrenzen und die Ölpumpen weichen von deren normalen Betriebszustand in hohem Maße ab, wenn
χ k / SPE kleiner sind. Im Gegensatz dazu sind die statistische Werte von T₂ und SPE weit von den Steuerungsgrenzen entfernt, d. h. der vorliegende Betriebszustand nähert sich an den normalen Betriebszustand, wenn
und χ kSPE größer sind.
Im Vergleich mit dem Stand der Technik besitzt die vorliegende Erfindung die folgenden Vorteile. 1. Es wird die Detektierung des Rotorlagers in allen Richtungen erreicht, damit die Detektierung mehr umfassend, genauer ist und somit die „tote Ecke” bei der Detektierung vermieden wird. 2. Es ermöglicht das zeitliche Multiplexen der Detektierungsspule C2, der Detektierungsspule C4, der Detektierungsspule C6 und der Detektierungsspule C8, damit die Anzahl von Detektierungsspulen verringert ist. Die Kooperation von Öffnen und Schließen der Schaltgruppen werden geschickt genutzt. Ferner ist die Schaltung einfach und kostgünstig. 3. Es ermöglicht eine Fernbedienung und -überwachung, die sich auf das Internet und das „Internet der Dinge (Internet of Things)” beruht, damit die Detektierung einfach und echtzeitig ist. 4. Es sind eine Expertensystem-Schnittstelle und eine Erweiterungsschnittstelle vorgesehen, um die Integrierung des Expertenwissens, die Erweiterung der Speicherplatz und der Rechnungsleistung des Systems zu erleichtern. 5. Es ist ein GPS-Modul vorgesehen, damit die Positionierung der Ölpumpen vereinfacht ist. 6. Die Kundenerfahrung wird verbessert sowie die Rechtzeitigkeit und die Wirksamkeit der Informationsübertragung werden sichergestellt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt schematisch eine prinzipielle Darstellung des Systems zur Fernüberwachung und Vorwarnung von Defekten von Ölpumpen für Traktionstransformatoren in Triebzügen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
2 zeigt eine schematische Darstellung des Montageaufbaues der Detektierungsspulen der Geräte für Feldüberwachung im ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
3 zeigt eine schematische Darstellung der Verbindungsschaltung der Detektierungsspulen der Geräte für Feldüberwachung im ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
4 zeigt eine prinzipielle Darstellung der Steuerschaltung der Geräte für Feldüberwachung im ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
5 zeigt eine schematische Darstellung des Verlagerungszustands des Rotorlagers des Transformators in X-Richtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
6 zeigt eine schematische Darstellung des Verlagerungszustands des Rotorlagers des Transformators in Y-Richtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
7 zeigt eine schematische Darstellung des Verlagerungszustands des Rotorlagers des Transformators in Z-Richtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
8 zeigt ein Flussdiagramm des Vorgangs für die Fernüberwachung und der Vorwarnung von Defekten von Ölpumpen für Traktionstransformatoren in Triebzügen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
9 zeigt schematisch eine prinzipielle Darstellung des Systems zur Fernüberwachung und Vorwarnung von Defekten von Ölpumpen für Traktionstransformatoren in Triebzügen gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
10 zeigt eine schematische Darstellung der Verbindungsschaltung der Detektierungsspulen der Geräte für Feldüberwachung im dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
In den Figuren wird mit dem Bezugszeichen 1 der Stator der Ölpumpen, mit dem Bezugszeichen 2 der Rotorlager, mit dem Bezugszeichen 3 die erste Schaltgruppe, mit dem Bezugszeichen 4 die zweite Schaltgruppe bezeichnet.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Nachfolgend werden die bestimmten Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Dabei werden die technischen Lösungen der Erfindung in Verbindung mit den Figuren näher erklärt, aber die vorliegende Erfindung wird nicht darauf beschränkt.
Das erste Ausführungsbeispiel
Wie in 1 gezeigt umfasst das System zur Fernüberwachung und Vorwarnung von Defekten von Ölpumpen für Traktionstransformatoren in Triebzügen Geräte für Feldüberwachung, ein Cloud-Computing Zentrum und Klienten, wobei die Anzahl der Geräte für Feldüberwachung n und die Anzahl der Klienten m ist. Dabei sind der Anzahl n von Geräten für Feldüberwachung und der Anzahl m von Klienten jeweils ein einziges Identifikations-Strichcode zugeordnet und alle Geräte für Feldüberwachung und Klienten sind über ein drahtloses Netz mit dem Cloud-Computing Zentrum verbunden. Jeder der Geräte für Feldüberwachung sind zur Detektierung der Verlagerung eines Rotorlager 2 des entsprechenden Transformators und dann zur Ausgabe des Ergebnis der Detektierung verwendet. Das Cloud-Computing Zentrum ist zum Empfangen und zur Analysierung des Ergebnis der Detektierung aus den Geräten für Feldüberwachung verwendet ist, um das Betriebszustand der Ölpumpe des dem Geräten für Feldüberwachung entsprechenden Transformators zu analysieren und zu beurteilen, und dann wird das Ergebnis an die Klienten übermittelt. Von den Klienten wird das Rechenergebnis, das von dem Cloud-Computing Zentrum gesendet wird, aufgenommen. Dann das Überwachungsergebnis wird angezeigt. Eine Vorwarnung wird von den Klienten implementiert wird, wenn von dem Cloud-Computing Zentrum einen Defekt eines der Transformator erkannt wurde. Es ist darauf hinzuweisen, dass ein Klient einem oder mehren Felddetektor/en zugeordnet sind, der/die in der tatsächlichen Benutzung je nach den Anforderungen zugeordnet ist/sind.
Insbesondere in Verbindung mit den 2, 3 und 4, umfassen die Geräte für Feldüberwachung eine Detektierungsspule C1, eine Detektierungsspule C2, eine Detektierungsspule C3, einen Detektierungsspule C4, die aufeinander in einem Abstand von 90 Grad auf der Rechtseite eines Stators 1 der Ölpumpe angeordnet sind, eine Detektierungsspule C5, eine Detektierungsspule C6, eine Detektierungsspule C7, einen Detektierungsspule C8, die aufeinander in einem Abstand von 90 Grad auf der Rechtseite eines Stators 1 der Ölpumpe angeordnet sind, wobei die Position der Detektierungsspule C1 der Position der Detektierungsspule C5 entspricht. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine rechtwinklige X-Y-Z-Koordinate anhand der Beziehung der Positionen der Detektierungsspule C1 bis C8 erstellt.
Die Detektierungsspule C1 und die Detektierungsspule C3 werden in Reihe zu einem ersten Kreislauf geschaltet; die Detektierungsspule C5 und die Detektierungsspule C7 werden in Reihe zu einem zweiten Kreislauf geschaltet. Ferner umfasst die Detektierungsschaltung eine erste Schaltgruppe 3, eine zweite Schaltgruppe 4 und eine Steuerung, wobei die erste Schaltgruppe 3 und die zweite Schaltgruppe 4 derart miteinander zusammenarbeiten, dass die Detektierungsspule C2 und die Detektierungsspule C4 in Reihe zu einem dritten Kreislauf und die Detektierungsspule C6 und Detektierungsspule C8 in Reihe zu einem vierten Kreislauf geschaltet werden; oder die erste Schaltgruppe 3 und die zweite Schaltgruppe 4 derart miteinander zusammenarbeiten, dass die Detektierungsspule C2 und die Detektierungsspule C6 in Reihe zu einem fünften Kreislauf und die Detektierungsspule C4 und Detektierungsspule C8 in Reihe zu einem sechsten Kreislauf geschaltet werden. Die erste, zweite, dritte, vierte, fünfte und sechste Kreisläufe sind jeweils mit einem Eingang der Steuerung verbunden, wobei durch die Steuerung in abhängig von elektrischen Signale, die von den ersten und zweiten Kreisläufe, den dritten und vierten Kreisläufe, den fünften und sechsten Kreisläufe eingegeben werden, die Verlagerungen eines Rotorlagers 2 in allen Richtungen berechnet werden. Genauer gesagt umfasst die erste Schaltgruppe 3 einen Schalter k1, einen Schalter k2, einen Schalter k3, einen Schalter k4, und die zweite Schaltgruppe 4 einen Schalter k5, einen Schalter k6, einen Schalter k7, einen Schalter k8, wobei ein erster Durchführungsanschluss der Detektierungsspule C2 mit der Steuerung verbunden ist, während ein zweiter Durchführungsanschluss der Detektierungsspule C2 sowohl durch den ersten Schalter k1 mit einem ersten Durchführungsanschluss der Detektierungsspule C6 und als auch durch den dritten Schalter k3 mit einem zweiten Durchführungsanschluss der Detektierungsspule C4 verbunden ist, wobei ein ersten Durchführungsanschluss der Detektierungsspule C4 durch den Schalter k5 und den Schalter k6 mit der Steuerung verbunden ist, wobei ein zweiten Durchführungsanschluss der Detektierungsspule C4 durch den Schalter k2 mit einem ersten Durchführungsanschluss der Detektierungsspule C8 verbunden ist, wobei der erste Durchführungsanschluss der Detektierungsspule C6 durch den Schalter k4 mit dem ersten Durchführungsanschluss der Detektierungsspule C8 verbunden ist, wobei ein zweiten Durchführungsanschluss der Detektierungsspule C6 durch den Schalter k7 und den Schalter k8 mit der Steuerung verbunden ist, wobei ein zweiten Durchführungsanschluss der Detektierungsspule C8 mit der Steuerung verbunden ist.
Da die Defekte des Rotorlagers 2 nicht zu selten auftretenden Defekten gehören, sondern sie wiederholt aufgetreten werden, braucht man die Überwachung nicht stetig durchzuführen. Die vorgenannten Verbindungen der ersten Schaltgruppe 3 und der zweiten Schaltgruppe 4 können derart durch die folgenden Zusammenarbeit erreicht werden, dass der Schalter k3, der Schalter k4, der Schalter k5 und der Schalter k8 geschlossen werden, während die Reste der Schaltern geöffnet werden, wenn es erforderlich ist, dass die Detektierungsspule C2 mit der Detektierungsspule C4 und die Detektierungsspule C6 mit der Detektierungsspule C8 gepaart sind; der Schalter k1, der Schalter k2, der Schalter k6 und der Schalter k7 geschlossen werden, während die Reste der Schaltern geöffnet werden, wenn es erforderlich ist, dass die Detektierungsspule C2 mit der Detektierungsspule C6 und die Detektierungsspule C4 mit der Detektierungsspule C8 gepaart sind. Dadurch ermöglicht ein zeitliches Multiplexen (Time-division multiplexing) der Detektierungsspule C2, der Detektierungsspule C4, der Detektierungsspule C6 und der Detektierungsspule C8. Somit ist die Nutzungsrate einzelner Detektierungsspulen hoch und ermöglicht die Detektierung in allen Richtungen.
Wie in 4 gezeigt, umfasst die Steuerung einen ersten Digitalfilter-Schaltkreis, einen zweiten Digitalfilter-Schaltkreis, einen dritten Digitalfilter-Schaltkreis, einen vierten Digitalfilter-Schaltkreis, einen fünften Digitalfilter-Schaltkreis, einen sechsten Digitalfilter-Schaltkreis, einen ersten Addierschaltkreis, einen zweiten Addierschaltkreis und einen dritten Addierschaltkreis, wobei der erste Digitalfilter-Schaltkreis, der zweite Digitalfilter-Schaltkreis, der dritte Digitalfilter-Schaltkreis, der vierte Digitalfilter-Schaltkreis, der fünfte Digitalfilter-Schaltkreis, der sechste Digitalfilter-Schaltkreis jeweils mit dem ersten Kreislauf, dem zweiten Kreislauf, dem dritten Kreislauf, dem vierten Kreislauf, dem fünften Kreislauf und dem sechsten Kreislauf korrespondiert verbunden sind, wobei der Eingang des ersten Addierschaltkreis jeweils mit den Ausgänge des ersten Digitalfilter-Schaltkreis und des zweiten Digitalfilter-Schaltkreis verbunden sind, wobei der Eingang des zweiten Addierschaltkreis jeweils mit den Ausgänge des dritten Digitalfilter-Schaltkreis und des vierten Digitalfilter-Schaltkreis verbunden sind, wobei der Eingang des dritten Addierschaltkreis jeweils mit den Ausgänge des fünften Digitalfilter-Schaltkreis und des sechsten Digitalfilter-Schaltkreis verbunden sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind der erste Digitalfilter-Schaltkreis, der zweite Digitalfilter-Schaltkreis, der dritte Digitalfilter-Schaltkreis und der vierte Digitalfilter-Schaltkreis Hochpassfilterschaltungen und der fünfte Digitalfilter-Schaltkreis und der sechste Digitalfilter-Schaltkreis Tiefpassfilterschaltungen. Die durch die digitale Filterung verarbeiteten Signale, die von den ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften und sechsten Schaltkreise ausgegeben werden, werden als U_1-3, U_5-7, U_2-4, U_6-8, U_2-6 und U_4-8 bezeichnet. Die Rauschsignale und die nutzlosen Signale, die von den einzelnen Schaltkreisen ausgegeben werden, können durch den Digitalfilter ausgefiltert werden und dann die Spannungssignale, die von den gepaarten Kreisläufen ausgegeben werden, werden durch die Addierschaltungen zusammengefügt, um die mit den beiden Kreisläufen korrespondierten Effektwerte zu erhalten. Damit wird die Verschiebung des Rotorlager 2 in entsprechenden Richtung in abhängig von dem Änderungswert der zusammengefügten Signalen ermittelt. Der bestimmte Vorgang für das Zusammenfügen ist es: Durch die Steuerung werden für die erste und zweite Kreisläufe, die dritte und vierte Kreisläufe, die fünfte und sechste Kreisläufe das Differenzanalyseverfahren derart durchgeführt, dass die Signale, die differenzial verarbeitet wurden, der ersten und zweiten Kreisläufe die radiale Verschiebung einer Welle der Ölpumpen in Z-Richtung darstellt; die Signale, die differenzial verarbeitet wurden, der dritten und vierten Kreisläufe die radiale Verschiebung einer Welle der Ölpumpen in Y-Richtung darstellt; berechnet ist; die Signale, die differenzial verarbeitet wurden, der fünften und sechsten Kreisläufe die radiale Verschiebung einer Welle der Ölpumpen in X-Richtung darstellt. Damit wird die Verlagerung der Welle der Ölpumpen in jeder Richtung in der erstellten rechtwinkligen X-Y-Z-Koordinate detektiert und ermöglicht eine Detektierung der Position des Rotorlagers 2 in allen Richtungen.
Wie in 1 gezeigt, umfasst das Cloud-Computing Zentrum ein Cloud-Speichermodul, eine Cloud-Datenverwaltungsmodul, ein Benutzerrechteverwaltungsmodul, ein PCA-Fehlerdiagnosemodul und ein Korrekturmodul für Wartungszyklus, wobei das Cloud-Datenverwaltungsmodul, das Benutzerrechteverwaltungsmodul, das PCA-Fehlerdiagnosemodul und das Korrekturmodul für Wartungszyklus jeweils mit dem Cloud-Speichermodul verbunden sind. Eine übliche Cloud-Speicherplattform dient dem Cloud-Speichermodul im erfindungsgemäßen Cloud-Computing Zentrum. Durch Cluster-Anwendung, Netzwerktechnologie, verteiltes Dateisystem oder die ähnlichen Funktionen werden eine große Menge von verschiedenartigen Speichergräten im Netz mit Hilfe von Anwendungssoftwares integriert, um sie miteinander zusammenzuarbeiten und damit zusammen ein System für die Bereitstellung der Funktionen von Datenspeichern und Servicezugang nach außen gebildet wird, wobei das System zur Speicherung der einzelnen Daten, die von den Gräten für Feldüberwachung erfasst werden, verwendet ist. Das Cloud-Datenverwaltungsmodul und das Benutzerrechteverwaltungsmodul sind jeweils die praktischen Anwendungen von vorhandenen Modulen, wobei das Cloud-Datenverwaltungsmodul zur Sortierung, Nummerierung und ähnlichen Verwaltung der einzelnen Daten, die von den Gräten für Feldüberwachung erfasst wurden, verwendet sind, und wobei das Benutzerrechteverwaltungsmodul zur die Setzung der Verwaltungsrechte für jeder Klient verwendet ist, um die unbefugte Bedienung durch die einzelnen Klienten zu vermeiden. Das PCA-Fehlerdiagnosemodul wird im Wesentlichen für die Erstellung des PCA-Modells genutzt, wobei das PCA-Fehlerdiagnosemodul in ein PCA-Lernmodul und PCA-Echtzeitdetekierungsmodul verteilt wird, die hauptsächlich für die Verarbeitung, wie zum Beispiel Lernen, Analysen, Beurteilen usw. der empfangenen einzelnen Daten verwendet werden, um die unbeschädigte Ölpumpen von den defekten Ölpumpen zu unterschieden. Das Korrekturmodul für Wartungszyklus dient dem Ermitteln des Korrekturparameters für Wartungszyklus.
Es sei darauf hinzuweisen, dass das Cloud-Computing Zentrum eine Expertensystem-Schnittstelle und eine Erweiterungsschnittstelle umfasst. Die Integrierung von vermehrten Expertenwissen in das System wird sich durch das Vorsehen der Expertensystem-Schnittstelle erleichtert, damit mehr technischen Unterstützungen für die Ölpumpevorwarnung bereitgestellt werden. Die Anforderungen an Hinzufügen von nachträglichen geschalteten Geräten, Datenspeichern, Rechenleistung, Erleichtern der Erweiterung von Speicherplätzen, Zunahme der Anzahl von CPUs werden durch das Vorsehen der Erweiterungsschnittstelle erfüllt. Andererseits wird eine große Anzahl von Betriebsdaten durch das System im Cloud-Speichermodul gespeichert. Bei der nachfolgenden Aktualisierung oder Funktionserweiterung des Systems braucht nur die Funktionen des Cloud-Computing Zentrums zu modifizieren, damit der Arbeitsaufwand und die Zeit für die Aktualisierung des Systems erheblich gespart werden können.
Ferner sie es darauf hinzuweisen, dass die erfindungsgemäßen Klienten Smartphones, Table PCs und vernetzte Rechner umfassen. Die Verwaltung der Ölpumpe, die Positionierung der Lage, der echtzeitige Betriebszustand, die Informationen für die Fehlerdetektierung, das Hinweisen der Vorwarnungsinformation und dergleichen können auf den vernetzten Rechnern, den Smartphones sowie den Table PCs gezeigt werden, wobei in den Rechnern basierend auf Windows-Plattform der Zugriff im Web Mode erfolgt, während in den Smartphones und den Table PCs der Zugriff mittels Webs oder APPs erfolgt. Es sei darauf hinzuweisen, zum Sicherstellen der Echtzeit, ein Defekt, der mittels des Überwachung- und Detektierungsalgorithmus in einer der Ölpumpen detektiert wurde, durch die Push-Benachrichtigung von APPs und der Kurznachrichten dem relevanten Techniker informiert wird, um das Nutzungserlebnis zu verbessern.
Das zweite Ausführungsbeispiel
Wie in 9 gezeigt, ist das System zur Fernüberwachung und Vorwarnung von Defekten von Ölpumpen für Traktionstransformatoren in Triebzügen im vorliegenden Ausführungsbeispiel im Wesentlichen gleich mit dem System im ersten Ausführungsbeispiel. Der Unterschied liegt darin, dass das System zur Fernüberwachung und Vorwarnung von Defekten von Ölpumpen für Traktionstransformatoren in Triebzügen im vorliegenden Ausführungsbeispiel weiter ein unternehmensweites Rechenzentrum aufweist, das über ein drahtloses Netz mit dem Cloud-Computing Zentrum verbunden ist. Die Daten aus dem Cloud-Computing Zentrum werden von dem unternehmensweiten Rechenzentrum aufgenommen und gesichert werden. Das unternehmensweiten Rechenzentrum im Sinne der Erfindung wird hier hauptsächlich für die das Unternehmen eingesetzt, das die Ölpumpen herstellt, wobei die Betriebsdaten der Ölpumpe durch das unternehmensweite Rechenzentrum gesichert, um die Sicherheit zu gewährleisten. Damit können die Analysierung und Untersuchung der Daten durch das Unternehmen, das die Ölpumpen herstellt, sich erleichtert werden.
Das dritte Ausführungsbeispiel
Wie in 10 gezeigt, ist das System zur Fernüberwachung und Vorwarnung von Defekten von Ölpumpen für Traktionstransformatoren in Triebzügen im vorliegenden Ausführungsbeispiel im Wesentlichen gleich mit dem System im ersten Ausführungsbeispiel. Der Unterschied liegt darin, dass die Geräte für Feldüberwachung im vorliegenden Ausführungsbeispiel ferner Stromerfassungsmodule, die für die Erfassung des Arbeitsstroms der Ölpumpen verwendet sind, und GPS-Module, die für die Positionierung der Geräte für Feldüberwachung verwendet sind, wobei die GPS-Module und die Stromerfassungsmodule jeweils mit der Steuerung verbunden sind. Der Betriebszustand der Ölpumpen kann durch den erfassten Arbeitsstrom der Ölpumpen weiter beurteilt werden. Die Positionierungsverwaltung der Ölpumpen wird mittels des Vorsehens der GPS-Module sich erleichtert.
Wie in 8 gezeigt, umfass das erfindungsgemäße Verfahren zur Fernüberwachung und Vorwarnung von Defekten von Ölpumpen für Traktionstransformatoren in Triebzügen die folgenden Schritte:

A) Erstellung eines PCA-Modells, bei der die historischen Betriebsdaten der Ölpumpen im normalen Betriebszustand von den Geräten für Fernüberwachung erfasst werden und dann die Daten in ein Cloud-Computing Zentrum eingegeben werden, um das PCA-Modell zu lernen und zu trainieren; Insbesondere ist dieser Vorgang wie folgend dargestellt: die Betriebsdaten der Ölpumpen im normalen Betriebszustand werden als Samplemenge für Training X(X ∊ R^n×m) ausgewählt, wobei x die Anzahl der Samples, y die Anzahl der überwachten Größen ist. Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Größen umfassen U_1-3, U_5-7, U_2-4, U_6-8, U_2-6, U_4-8 und der Ölpumpenstrom Ip, d. h. y = 7.

Der Lernvorgang übernimmt ein geleitetes Lernen, wobei bei dem normalen Betriebszustand der Ölpumpen (Die typische Falle umfassen: ➀ bei der Erstinstallation der Ölpumpen, ➁ nach der Wartung der Ölpumpen, ➂ Es wird von dem Betreiber mittels Expertenwissens entschieden, dass die Ölpumpen im normalen Betrieb sich befinden) ein Befehl „Lernenstarten” ausgesendet wird, und dann geht ein Defekt-Überwachung- und Vorwarnungsverfahren in eines normalen Lernmodus. Danach werden die Trainingssamples, die aus den Werten der vorgenannten sieben Größen gebildet sind, periodisch erfasst: x^k = [U k / 1-3, U k / 5-7, U k / 2-4, U k / 6-8, U k / 2-6, U k / 4-8, I k / P]^–T (1 ≤ k ≤ n) (1)
Danach wird eine Samplemenge X(X ∊ R^n×m) aus den Trainingssamples ausgebildet, wobei jeder Zeile von X ein übergewachtes Sample x_i(x_i ∊ R^1×7) entspricht und jedem Spalt von X eine Größe η_j(η_j ∊ R^n×1) entspricht. Die sieben Größen besitzen verschiedene Dimensionen, wobei die Rohdaten zu Daten ohne Dimension transformiert werden sollen, um eine umfassende Auswerten und Analysierung durchzuführen:
wobei η_j eine normierte Größe ist und μ_j, σ_j jeweils den Mittelswert und Standartabweichung der Größen η_j darstellen, wobei I_n(I_n ∊ R^n×1) eine Einheitsmatrix ist. Aus den normierte Daten ohne Dimension wird die Trainingssamplemenge X = [U _1-3, U _5-7, U _2-4, U _6-9, U _2-6, U _4-8, I _P] gebildet, wobei die Kovarianz der Trainingssamplemenge wie folgend berechnet wird:
wobei C(C ∊ R^m×m) die Kovarianz ist,
Dann aus der Kovarianzmatrix werden die Eigenwerte des Hauptkomponentenraums λ₁ ∊ [λ₁, λ₂, ..., λ_m] und die entsprechenden orthogonalen Einheitseigenvektoren p_i ∊ [p₁, p₂, ..., p_m] berechnet. Dabei werden λ_i nach der Reihenfolge von groß nach klein geordnet, um λ₁ ≥ λ₂ ≥ ... ≥ λ_m zu erfüllen, während die Eigenvektoren p_i auch mit erneut geordnet werden. Danach wird die Anzahl der Hauptkomponenten durch die Verwendung des kumulierten Prozentsatzes (English: Cumulative percent variance, CPV) dahingehend bestimmt wird
wobei k die Anzalh der Hauptkomponenten ist. Die Schwellenwert 1 ist im Allgemeinen als 0,85 angenommen ist und die ersten k-ten Hauptkomponenten bringen sich 85% Information des Datenraums mit.

B) vor Ort Messung von Sampledaten, bei der die Betriebsdaten der Ölpumpen im tatsächlichen Betriebszustand durch die Geräte für Fernüberwachung erfasst werden und in abhängig von Signalen beider Kreisläufe, d. h. eines ersten Kreislaufs und eines zweiten Kreislaufs, die aus den einzelnen Detektierungsspule der Geräte für Fernüberwachung besteht sind, differenziert werden, und somit die radiale Verschiebung der Welle der Ölpumpe in Z-Richtung berechnet wird; sowie in abhängig von Signalen beider geschlossenen Kreisläufe, d. h. eines dritten Kreislaufs und eines vierten Kreislaufs, die aus den einzelnen Detektierungsspule der Geräte für Fernüberwachung besteht sind, differenziert werden und somit sich auf die radiale Verschiebung der Welle der Ölpumpe in Y-Richtung geschlossen wird; sowie in abhängig von Signalen beider geschlossenen Kreisläufe, d. h. eines fünften Kreislaufs und eines sechsten Kreislaufs, die aus den einzelnen Detektierungsspule der Geräte für Fernüberwachung besteht sind, differenziert werden, und somit die radiale Verschiebung der Welle der Ölpumpe in X-Richtung berechnet wird; Wie in 3 dargestellt, wird die bestimmte Messung wie folgend dargestellt. Die Detektierungsspule C1, die Detektierungsspule C2, die Detektierungsspule C3, die Detektierungsspule C4 der Geräte für Feldüberwachung werden aufeinander in einem Abstand von 90 Grad auf der Rechtseite des Stators 1 der Ölpumpen angeordnet und die Detektierungsspule C5, die Detektierungsspule C6, die Detektierungsspule C7, die Detektierungsspule C8 der Geräte für Feldüberwachung werden aufeinander in einem Abstand von 90 Grad auf der Rechtseite des Stators 1 der Ölpumpe angeordnet, wobei die Position der Detektierungsspule C1 mit der Position der Detektierungsspule C5 korrespondiert wird. Der erste Durchführungsanschluss der Detektierungsspule C2 wird mit der Steuerung verbunden, während der zweite Durchführungsanschluss der Detektierungsspule C2 sowohl durch den ersten Schalter k1 mit dem ersten Durchführungsanschluss der Detektierungsspule C6 und als auch durch den dritten Schalter k3 mit dem zweiten Durchführungsanschluss der Detektierungsspule C4 verbunden wird. Ferner wird der erste Durchführungsanschluss der Detektierungsspule C4 durch den Schalter k5 und den Schalter k6 mit der Steuerung verbunden und der zweite Durchführungsanschluss der Detektierungsspule C4 durch den Schalter k2 mit dem ersten Durchführungsanschluss der Detektierungsspule C8 verbunden. Weiter wird der erste Durchführungsanschluss der Detektierungsspule C6 durch den Schalter k4 mit dem ersten Durchführungsanschluss der Detektierungsspule C8 verbunden. Der zweite Durchführungsanschluss der Detektierungsspule C6 wird durch den Schalter k7 und den Schalter k8 mit der Steuerung verbunden. Zusätzlich wird der zweite Durchführungsanschluss der Detektierungsspule C8 mit der Steuerung verbunden.

Während der Detektierung werden die Detektierungsspule C1 und die Detektierungsspule C3 in Reihe zu einem ersten Kreislauf geschaltet. Die Detektierungsspule C5 und die Detektierungsspule C7 werden in Reihe zu einem zweiten Kreislauf geschaltet. Ferner werden die Detektierungsspule C2 und die Detektierungsspule C4 mittels des Steuerschalters k3 und des Steuerschalters k6 in Reihe zu einem dritten Kreislauf geschaltet und die Detektierungsspule C6 und die Detektierungsspule C8 mittels des Steuerschalters k4 und des Steuerschalters k8 in Reihe zu einem vierten Kreislauf geschaltet sowie die Detektierungsspule C2 und die Detektierungsspule C6 mittels des Steuerschalters k1 und des Steuerschalters k7 in Reihe zu einem fünften Kreislauf geschaltet und die Detektierungsspule C4 und die Detektierungsspule C8 mittels des Steuerschalters k5 und des Steuerschalters k2 in Reihe zu einem sechsten Kreislauf geschaltet. Die Detektierungsergebnisse der einzelnen Kreisläufe werden durch eine Vorverarbeitungsschaltung vorverarbeitet, z. B. gleichrichtet, gefiltert, usw. Danach werden durch die Steuerung für den ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften und sechsten Kreislauf das Differenzverfahren durchgeführt, damit die Verlagerungen der Welle der Ölpumpen in allen Richtungen in der erstellten rechtwinklige X-Y-Z-Koordinate ermittelt werden.

C) Vergleich und Beurteilung: ein statistischer Normwert von T 2 / a und ein statistischer Normwert von SPE_a des PCA-Modells berechnet sind, und zugleich ein statistischer Istwert von T² und ein statistischer Istwert von SPE des PCA-Modells in abhängig von den radialen Verschiebungen der vor Ort gemessenen Sampledaten in X-Richtung, in Y-Richtung und in Z-Richtung berechnet werden, und dann der statistische Normwert von T 2 / a mit dem statistische Istwert von T² sowie der statistische Normwert von SPE_a mit dem statistischen Istwert von SPE verglich wird falls T² > T 2 / a, SPE > SPE_a erfüllt sind, kann auf einen Defekt der Ölpumpe geschlossen werden; Weiterhin umfass im Schritt C auch ein Schritt zur Ermittlung des Korrekturparameters für den Wartungszyklus, wobei der Schritt umfasst C1: Setzen des kritischen Werts T 2 / a für den statistischen Wert von T² und des kritischen Wert SPE_a für den statistischen Wert von SPE; C2: Ermittlung Ermittlung der statistischen Istwert von T² und der statistischen Istwert von SPE, indem durch die Probenentnahme der vor Ort gemessenen Daten die vor Ort gemessenen Daten erworben werden; C3: Berechnung der Abweichungswert des statistischen Werts von T² vom kritischen Wert T 2 / a sowie des statistischen Werts von SPE vom kritischen Wert SPE_a als der Korrekturparameter für den Wartungszyklus.

Der bestimmte Vorgang ist wie folgend dargestellt. In der Ausgestaltung werden ein Score-Vektor und ein Eigenvektor als Berechnungsparameter übergenommen. Es wird dasselbe vor Ort gemessene Samples x(x ∊ R^1×7) (normiert) ausgewählt, das während des Betriebs der Ölpumpen ermittelt wurde, wobei ein Score-Vektor dieses Samples dahingehend berechnet wird t = xP_k (5), wobei t(t ∊ R^1×k) der Score-Vektor, x das normierte Vor Ort gemessene Sample, und P_k = [p₁, p₂, ..., p_k], P_k(P_k ∊ R^m×k) die Menge der Eigenvektoren ist.
Es wird dann Abweichungswert des vor Ort gemessenen Samples des PCA-Modells ermittelt, indem die während des normalen Betriebs der Ölpumpen gemessenen Daten trainiert werden und damit das PCA-Modell erstellt wird. Die Überwachung des Defekts der Ölpumpen ist im Wesentlichen in abhängig von zwei Parametern, d. h. der statistische Wert von T² und der statistische Wert von SPE, wobei der statistische Wert von T² wie folgend berechnet wird, T² = tD –1 / kt^T (6) wobei
die inverse Matrix einer diagonalen Matrix, die aus den ersten k-ten Eigenwerten besteht, ist, und wobei t der Score-Vektor des vor Ort gemessenen Samples x ist. Die Steuerungsgrenze ist ein Index, das zeigt, ob der statistische Wert von T² eine Grenze überschritt ist, und durch die folgende Gleichung berechnet wird: T 2 / a = k(n² – 1) / n(n – k)F_a(k, n – k) (7), wobei k die Anzahl der Hauptkomponenten, a das Signifikanzniveau, n die Anzahl der Samples des PCA-Modells ist, und wobei der statistische Wert von T² einer F-Verteilung mit Freiheitsgrad k und n – k folgt. Der statistische Wert von SPE (Square prediction error, SPE) wird als Quadrat des Vorhersagefehlers bezeichnet und nach folgender Gleichung berechnet: SPE = x(I – P_kP T / k)(I – P_kP T / k)^T x ^T (8) wobei die Steuerungsgrenze des statistischen Werts von SPE wie folgend berechnet wird:
wobei
der kritische Wert der Normalverteilung bei Signifikanzniveau von α ist.
Bei der echtzeitigen Überwachung von Defekten der Ölpumpen kann auf den Defekt der Ölpumpen geschlossen werden, wenn T² > T 2 / a, SPE > SPE_a erfüllt sind.
In den vorgenannten Verfahrensschritten sollen der Abweichungswert des T²s von dessen kritischen Wert sowie des Abweichungswert des SPEs von dessen kritischen Wert berechnet werden, wobei die Abweichungen jeweils als
und
bezeichnet sind, wobei die beide Faktoren zur automatichen Korrektur des Wartungszyklus verwendet werden.
Der Realisierungsvorgang ist wie folgend dargestellt. Der Wartungszyklus t_m und die von dem System kumulierte Betriebszeit t₀, die von der Erstinstallation der Ölpumpen oder von der letzten Wartung der Ölpumpen abgelaufen ist, werden von den Unternehmen, die die Ölpumpen herstellen, in abhängig von den Eigenschaften einzelner Ölpumpen und den Expertenwissen vorgeschlagen, wobei eine Servicewarnung an einen Endbenutzer ausgegeben wird, wenn t₀ ≥ t_m gilt. Es wird durch das System die Gesamtbetriebszeit der Ölpumpen summiert, die für die ganze Lebenszyklusverwaltung verwendet ist. Aufgrund der unterschiedlichen Montagepositionen, der unterschiedlichen Betriebsumgebungen, usw. sind die Ölpumpen an sich voneinander unterschiedlich und damit können nicht für alle Ölpumpen desselben Typs der gleiche Wartungszyklus empfohlen werden. Der Vorgang für die Korrektur des Wartungszyklus einzelner Ölpumpen mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist wie folgend dargestellt. Es wird die Ölpumpe k als Beispiel genommen, wobei deren Wartungszyklus nach der folgenden Gleichung ermittelt wird: t k / m = f(χ k / T², χ k / SPE) × t_m (10) wobei f(χ k / T², χ k / SPE) die Korrekturfunktion, die die statistischen Indikatoren T₂ und SPE mit berücksichtigt. Um die Stabilität der Korrekturfaktoren sich zu erhöhen, wird der Offset-Faktor gefiltert. Es wird ein Verfahren für eine Durchschnittsbildung übergenommen, um das erfindungsgemäße Verfahren zu realisieren:
wobei N die Länge ist, wobei c das vorliegende Sample darstellt, wobei N in abhängig von Samplezyklen bestimmt wird. Die Funktion f muss die folgende Anforderungen erfüllen, dass die statistische Werte von T₂ und SPE sich an die Steuerungsgrenzen nähern und die Ölpumpe von deren normalen Betriebszustand in hohem Maße abweicht und damit der Wert von f abgenommen ist und der Wartungszyklus verkürzt ist, wenn χ k / T², χ k / SPE kleiner sind; dass im Gegensatz dazu die statistische Werte von T₂ und SPE weit von den Steuerungsgrenzen entfernt sind, d. h. der vorliegende Betriebszustand sich an den normalen Betriebszustand nähert und damit der Wert von f zugenommen ist und der Wartungszyklus verlängert ist, wenn χ k / T² und χ k / SPE größer sind. Es sei darauf hinzuweisen, dass die Funktion f nicht exklusiv sein muss, sofern sie die vorgenanten Anforderungen erfüllt.

D) Ausgabe des Ergebnis des Vergleichs: Von dem Cloud-Computing Zentrums wird ein Vorwarnung an den Klienten ausgesendet, wenn im Schritt C einen Defekt der Ölpumpe erkannte wurde.

Obiges sind ausschließlich die bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung dargestellt, die nur die Kernidee der Erfindung beispielsweise erklären. Die vorliegende Erfindung wird in keiner Weise darauf beschränkt wird. Von den jeglichen Modifikationen, Veränderungen sowie Äquivalente der Ausführungsbeispiele, die auf das technische Prinzip der vorliegenden Erfindung basiert werden, wird/werden der Kernidee der Erfindung nicht verlassen oder die Bereiche, die in den Ansprüchen definiert werden, nicht überschritten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

CN 97116268 [0004, 0004]

Claims

System zur Fernüberwachung und Vorwarnung von Defekten von Ölpumpen für Traktionstransformatoren in Triebzügen, umfassend: Geräte für Feldüberwachung, ein Cloud-Computing Zentrum und Klienten, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Geräten für Feldüberwachung und eine Vielzahl von Klienten bestehen, wobei die Vielzahl von Geräten für Feldüberwachung und die Vielzahl von Klienten jeweils ein einziger Identifikations-Strichcode zugeordnet ist, wobei die Vielzahl von Geräten für Feldüberwachung und die Vielzahl von Klienten jeweils durch ein drahtloses Netz mit dem Cloud-Computing Zentrum verbunden sind, wobei die Geräte für Feldüberwachung zur Detektierung der Lagerverlagerung eines Rotorlager (2) für den Transformator in einer X-Richtung, einer Y-Richtung and einer Z-Richtung und dann zur Ausgabe des Ergebnis der Detektierung verwendet ist, wobei die X-Richtung als die Axialrichtung des Rotorlagers (2) definiert ist und die Y-Richtung als eine senkrecht zur X-Richtung stehende und der Vorderwand des Rotorlagers (2) zugewandte Richtung definiert ist sowie die Z-Richtung als eine senkrecht zur der X-Richtung und der Y-Richtung stehende und der Oberseitenwand des Rotorlagers (2) zugewandte Richtung definiert ist, wobei das Cloud-Computing Zentrum zur Aufnahme und Analysierung des Ergebnis der Detektierung aus einem Felddetektor verwendet ist, um den Betriebszustand der Ölpumpe des dem Gerät für Feldüberwachung entsprechenden Transformators zu beurteilen, und somit das Ergebnis an die Klienten übermittelt wird, wobei von den Klienten das Rechenergebnis, das von dem Cloud-Computing Zentrum gesendet wird, aufgenommen und das Überwachungsergebnis angezeigt ist, wobei eine Vorwarnung von den Klienten implementiert wird, wenn von dem Cloud-Computing Zentrum einen Defekt eines der Transformatoren erkannt ist.
System zur Fernüberwachung und Vorwarnung von Defekten von Ölpumpen für Traktionstransformatoren in Triebzügen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Geräte für Feldüberwachung jeweils eine Detektierungsspule C1, eine Detektierungsspule C2, eine Detektierungsspule C3, einen Detektierungsspule C4, die aufeinander in einem Abstand von 90 Grad auf der Rechtseite eines Stators (1) der Ölpumpe angeordnet sind, eine Detektierungsspule C5, eine Detektierungsspule C6, eine Detektierungsspule C7, einen Detektierungsspule C8, die aufeinander in einem Abstand von 90 Grad auf der Rechtseite eines Stators (1) der Ölpumpe angeordnet sind, eine erste Schaltgruppe (3), eine zweite Schaltgruppe (4) und eine Steuerung umfassen, wobei die Position der Detektierungsspule C1 mit der Position der Detektierungsspule C5 korrespondiert ist, wobei die Detektierungsspule C1 und die Detektierungsspule C3 in Reihe zu einem ersten Kreislauf geschaltet sind, wobei die Detektierungsspule C5 und die Detektierungsspule C7 in Reihe zu einem zweiten Kreislauf geschaltet sind, wobei die erste Schaltgruppe (3) und die zweite Schaltgruppe (4) derart miteinander zusammenarbeiten, dass die Detektierungsspule C2 und die Detektierungsspule C4 in Reihe zu einem dritten Kreislauf sowie die Detektierungsspule C6 und die Detektierungsspule C8 in Reihe zu einem vierten Kreislauf geschaltet sind, oder die erste Schaltgruppe (3) und die zweite Schaltgruppe (4) derart miteinander zusammenarbeiten, dass die Detektierungsspule C2 und die Detektierungsspule C6 in Reihe zu einem fünften Kreislauf sowie die Detektierungsspule C4 und die Detektierungsspule C8 in Reihe zu einem sechsten Kreislauf geschaltet sind, wobei der erste, zweite, dritte, vierte, fünfte und sechste Kreislauf jeweils mit einem Eingang der Steuerung verbunden sind, wobei durch die Steuerung in abhängig von Signale des fünften und sechsten Kreislaufs das Differenzverfahren durchgeführt ist und somit die radiale Verschiebung einer Welle der Ölpumpe in X-Richtung berechnet ist; wobei durch die Steuerung in abhängig von Signale des dritten und vierten Kreislaufs das Differenzverfahren durchgeführt ist und somit die radiale Verschiebung der Welle der Ölpumpe in Y-Richtung berechnet ist; wobei durch die Steuerung in abhängig von Signale des ersten und zweiten Kreislaufs das Differenzverfahren durchgeführt ist und somit die radiale Verschiebung der Welle der Ölpumpe in Z-Richtung berechnet ist.
System zur Fernüberwachung und Vorwarnung von Defekten von Ölpumpen für Traktionstransformatoren in Triebzügen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schaltgruppe (3) einen Schalter k1, einen Schalter k2, einen Schalter k3, einen Schalter k4 umfasst, dass die zweite Schaltgruppe (4) einen Schalter k5, einen Schalter k6, einen Schalter k7, einen Schalter k8 umfasst, wobei ein erster Durchführungsanschluss der Detektierungsspule C2 mit der Steuerung verbunden ist, während ein zweiter Durchführungsanschluss der Detektierungsspule C2 sowohl durch den ersten Schalter k1 mit einem ersten Durchführungsanschluss der Detektierungsspule C6 und als auch durch den dritten Schalter k3 mit einem zweiten Durchführungsanschluss der Detektierungsspule C4 verbunden ist, wobei ein ersten Durchführungsanschluss der Detektierungsspule C4 durch den Schalter k5 und den Schalter k6 mit der Steuerung verbunden ist, wobei ein zweiten Durchführungsanschluss der Detektierungsspule C4 durch den Schalter k2 mit einem ersten Durchführungsanschluss der Detektierungsspule C8 verbunden ist, wobei der erste Durchführungsanschluss der Detektierungsspule C6 durch den Schalter k4 mit dem ersten Durchführungsanschluss der Detektierungsspule C8 verbunden ist, wobei ein zweiten Durchführungsanschluss der Detektierungsspule C6 durch den Schalter k7 und den Schalter k8 mit der Steuerung verbunden ist, wobei ein zweiter Durchführungsanschluss der Detektierungsspule C8 mit der Steuerung verbunden ist.
System zur Fernüberwachung und Vorwarnung von Defekten von Ölpumpen für Traktionstransformatoren in Triebzügen nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung einen ersten Digitalfilter-Schaltkreis, einen zweiten Digitalfilter-Schaltkreis, einen dritten Digitalfilter-Schaltkreis, einen vierten Digitalfilter-Schaltkreis, einen fünften Digitalfilter-Schaltkreis, einen sechsten Digitalfilter-Schaltkreis, einen ersten Addierschaltkreis, einen zweiten Addierschaltkreis und einen dritten Addierschaltkreis umfasst, wobei der erste Digitalfilter-Schaltkreis, der zweite Digitalfilter-Schaltkreis, der dritte Digitalfilter-Schaltkreis, der vierte Digitalfilter-Schaltkreis, der fünfte Digitalfilter-Schaltkreis, der sechste Digitalfilter-Schaltkreis jeweils mit dem ersten Kreislauf, dem zweiten Kreislauf, dem dritten Kreislauf, dem vierten Kreislauf, dem fünften Kreislauf und dem sechsten Kreislauf korrespondiert verbunden sind, wobei ein Eingang des ersten Addierschaltkreis jeweils mit den Ausgänge des ersten Digitalfilter-Schaltkreis und des zweiten Digitalfilter-Schaltkreis verbunden ist, wobei ein Eingang des zweiten Addierschaltkreis jeweils mit den Ausgänge des dritten Digitalfilter-Schaltkreis und des vierten Digitalfilter-Schaltkreis verbunden ist, wobei ein Eingang des dritten Addierschaltkreis jeweils mit den Ausgänge des fünften Digitalfilter-Schaltkreis und des sechsten Digitalfilter-Schaltkreis verbunden ist.
Verfahren zur Fernüberwachung und Vorwarnung von Defekten von Ölpumpen für Traktionstransformatoren in Triebzügen, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgende Verfahrensschritte umfasst: A) Erstellung eines PCA-Modells, bei der die historischen Betriebsdaten der Ölpumpen im normalen Betriebszustand von den Geräten für Fernüberwachung erfasst werden und dann die Daten in ein Cloud-Computing Zentrum eingegeben werden, um das PCA-Modell zu lernen und zu trainieren; B) vor Ort Messung von Sampledaten, bei der die Betriebsdaten der Ölpumpen im tatsächlichen Betriebszustand durch die Geräte für Fernüberwachung erfasst werden und in abhängig von Signalen beider Kreisläufe, d. h. eines ersten Kreislaufs und eines zweiten Kreislaufs, die aus den einzelnen Detektierungsspule der Geräte für Fernüberwachung besteht sind, differenziert werden, und somit die radiale Verschiebung der Welle der Ölpumpe in Z-Richtung berechnet wird; sowie in abhängig von Signalen beider geschlossenen Kreisläufe, d. h. eines dritten Kreislaufs und eines vierten Kreislaufs, die aus den einzelnen Detektierungsspule der Geräte für Fernüberwachung besteht sind, differenziert werden und somit sich auf die radiale Verschiebung der Welle der Ölpumpe in Y-Richtung geschlossen wird; sowie in abhängig von Signalen beider geschlossenen Kreisläufe, d. h. eines fünften Kreislaufs und eines sechsten Kreislaufs, die aus den einzelnen Detektierungsspule der Geräte für Fernüberwachung besteht sind, differenziert werden, und somit die radiale Verschiebung der Welle der Ölpumpe in X-Richtung berechnet wird; C) Vergleich und Beurteilung: ein statistischer Normwert von T 2 / a und ein statistischer Normwert von SPE_a des PCA-Modells berechnet sind, und zugleich ein statistischer Istwert von T² und ein statistischer Istwert von SPE des PCA-Modells in abhängig von den radialen Verschiebungen der vor Ort gemessenen Sampledaten in X-Richtung, in Y-Richtung und in Z-Richtung berechnet werden, und dann der statistische Normwert von T 2 / a mit dem statistische Istwert von T² sowie der statistische Normwert von SPE_a mit dem statistischen Istwert von SPE verglich wird, falls T² > T 2 / a, SPE > SPE_a erfüllt sind, kann auf einen Defekt der Ölpumpe geschlossen werden; D) Ausgabe des Ergebnis des Vergleichs: von dem Cloud-Computing Zentrums wird eine Vorwarnung an den Klienten ausgesendet, wenn im Schritt C einen Defekt der Ölpumpe erkannte wurde.
Verfahren zur Fernüberwachung und Vorwarnung von Defekten von Ölpumpen für Traktionstransformatoren in Triebzügen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorgang für die Erstellung des PCA-Modells ist: die Betriebsdaten der Ölpumpen im normalen Betriebszustand werden als Samplemenge für Training X(X ∊ R^n×m) ausgewählt, wobei n die Anzahl der Samples, m die Anzahl der überwachten Größen ist, wobei die Größe U_1-3, U_5-7, U_2-4, U_6-8, U_2-6, U_4-8 und den Strom der Ölpumpen Ip umfassen, wobei U_1-3, U_5-7, U_2-4, U_6-8, U_2-6, U_4-8 jeweils die von dem ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften und sechsten Kreislauf ausgegebenen Signale, die mittels eines digitalen Filters verarbeitet wurden, darstellen, dass ein geleitetes Lernen von dem Lernvorgang übergenommen wird, wobei bei den normalen Betriebszustand der Ölpumpen ein Befehl „Lernenstarten” ausgesendet wird, und dann ein Defekt-Überwachung- und Vorwarnungsverfahren in eines normalen Lernmodus eingebracht wird und dann die Trainingssamples, die aus den Werten der vorgenannten sieben Größen gebildet sind, periodisch erfasst werden x^k = [U k / 1-3^, U k / 5-7, U k / 2-4, U k / 6-8, U k / 2-6, U k / 4-8, I k / P)^–T (1 ≤ k ≤ n), dass danach eine Samplemenge X(X ∊ R^n×m) aus den Trainingssamples ausgebildet wird, wobei jeder Zeile von X ein überwachtes Sample x_i(x_i ∊ R^1×7) entspricht und jedem Spalt von X eine Größe η_i(η_j ∊ R^n×1) entspricht; wobei die oben genannten sieben Größen verschiedene Dimensionen besitzen, wobei die Rohdaten zu Daten ohne Dimension transformiert werden, um diese dahingehend umfassend auszuwerten und zu analysieren:
wobei η _j eine normierte Größe ist und μ_j, σ_j jeweils den Mittelswert und Standartabweichung der Größen η_j darstellen, wobei I_n(I_n ∊ R^n×1) eine Einheitsmatrix ist, wobei aus den normierten Daten ohne Dimension die Trainingssamplemenge X = [U _1-3, U _5-7, U _2-4, U _6-9, U _2-6, U _4-8, I _P] gebildet wird, wobei die Kovarianz der Trainingssamplemenge wie folgend berechnet wird:
wobei C(C ∊ R^m×m) die Kovarianz ist, dann aus der Kovarianzmatrix die Eigenwerte des Hauptkomponentenraums [λ₁, λ₂, ..., λ_m] und die entsprechenden orthogonalen Einheitseigenvektoren p_i ∊ [p₁, p₂, ..., p_m] berechnet werden, wobei λ_i nach der Reihenfolge von groß nach klein geordnet werden, um λ₁ ≥ λ₂ ≥ ... ≥ λ_m zu erfüllen, wobei die Eigenvektoren p_i auch mit erneut geordnet werden, wobei die Anzahl der Hauptkomponenten im Hauptkomponentenraum durch die Verwendung des kumulierten Prozentsatzes dahingehend bestimmt wird
wobei k die Anzalh der Hauptkomponenten ist, wobei die Schwellenwert 1 im Allgemeinen als 0,85 angenommen ist und die ersten k-ten Hauptkomponenten sich 85% Information des Datenraums mitbringen.
Verfahren zur Fernüberwachung und Vorwarnung von Defekten von Ölpumpen für Traktionstransformatoren in Triebzügen nach Anspruch 5 oder 6, dass im Schritt C auch ein Schritt zur Ermittlung des Korrekturparameters für einen Wartungszyklus enthält, wobei der Schritt umfasst C1: Setzen des kritischen Werts T 2 / a für den statistischen Wert von T² und des kritischen Wert SPE_a für den statistischen Wert von SPE; C2: Ermittlung der statistischen Istwert von T² und der statistischen Istwert von SPE, indem durch die Probenentnahme der Vor Ort gemessenen Daten die Vor Ort gemessenen Daten erworben werden; C3: Berechnung der Abweichungswert des statistischen Werts von T² vom kritischen Wert T 2 / a sowie des statistischen Werts von SPE vom kritischen Wert SPE_a als der Korrekturparameter für den Wartungszyklus.
Verfahren zur Fernüberwachung und Vorwarnung von Defekten von Ölpumpen für Traktionstransformatoren in Triebzügen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt C3 gezielt die folgenden Schritte umfasst: Auswahl desselben Vor Ort gemessenen Sample x (x ∊ R^1×7), das während des Betriebs der Ölpumpen normiert wurde, wobei ein Score-Vektor dieses Samples dahingehend berechnet wird t = xP_k, wobei t(t ∊ R^1×k) der Score-Vektor, x das normierte Vor Ort gemessene Sample, und P_k = [p₁, p₂, ..., p_k], P_k(P_k ∊ R^m×k) die Menge der Eigenvektoren ist; Ermittlung des Abweichungswerts des vor Ort gemessenen Samples des PCA-Modells, indem die während des normalen Betriebs der Ölpumpen gemessenen Daten trainiert werden und damit das PCA-Modell erstellt wird, wobei die Überwachung des Defekts der Ölpumpen im Wesentlichen in abhängig von zwei Parametern ist, d. h. der statistische Wert von T² und der statistische Wert von SPE, wobei der statistische Wert von T² wie folgend berechnet wird, T² = tD –1 / kt^T wobei
die inverse Matrix einer diaonalen Matrix, die aus den ersten k-ten Eigenwerten besteht, ist, und wobei t der Score-Vektor des vor Ort gemessenen Samples x ist, wobei die Steuerungsgrenze ein Index ist, das zeigt, ob der statistische Wert von T² eine Grenze überschritt ist, und durch die folgende Gleichung berechnet wird:
wobei k die Anzahl der Hauptkomponenten, α das Signifikanzniveau, n die Anzahl der Samples des PCA-Modells ist, und wobei der statistische Wert von T² einer F-Verteilung mit Freiheitsgrad k und n – k folgt, wobei der statistische Wert von SPE als Quadrat des Vorhersagefehlers bezeichnet ist und nach folgender Gleichung berechnet wird: SDE = x(I – P_kP T / k)(I – P_kP T / k)^T x ^T wobei die Steuerungsgrenze des statistischen Werts von SPE wie folgend berechnet wird:
wobei
der kritische Wert der Normalverteilung bei Signifikanzniveau von α ist.
Verfahren zur Fernüberwachung und Vorwarnung von Defekten von Ölpumpen für Traktionstransformatoren in Triebzügen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt C3 auch die Berechnung der Abweichungswerten,
des T²s von dessen kritischen Wert sowie des Abweichungswert,
des SPEs von dessen kritischen Wert, wobei der Abweichungswert,
des T²s von dessen kritischen Wert sowie des Abweichungswert,
des SPEs von dessen kritischen Wert zur automatischen Korrektur des Wartungszyklus verwendet werden.
Verfahren zur Fernüberwachung und Vorwarnung von Defekten von Ölpumpen für Traktionstransformatoren in Triebzügen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der automatisch korrigierte Wartungszyklus nach der folgenden Gleichung ermittelt wird: t k / m = f(χ k / T², χ k / SPE) × t_m wobei f(χ k / T², χ k / SPE) die Korrekturfunktion, die die statistischen Indikatoren T₂ und SPE mit berücksichtigt; wobei die Abweichungswerte χ k / T², χ k / SPE durch die Mittelwertbildung dahingehend ermittelt werden,
wobei N die Länge ist, wobei c das vorliegende Sample darstellt, wobei N in abhängig von Samplezyklen bestimmt wird, und wobei die Funktion f die folgende Anforderungen erfüllen muss, dass die statistische Werte von T₂ und SPE sich an die Steuerungsgrenzen nähern und die Ölpumpe von deren normalen Betriebszustand in hohem Maße abweicht und damit der Wert von f abgenommen ist und der Wartungszyklus verkürzt ist, wenn χ k / T², χ k / SPE kleiner sind; dass im Gegensatz dazu die statistische Werte von T₂ und SPE weit von den Steuerungsgrenzen entfernt sind, d. h. der vorliegende Betriebszustand sich an den normalen Betriebszustand nähert und damit der Wert von f zugenommen ist und der Wartungszyklus verlängert ist, wenn χ k / T² und χ k / SPE größer sind.