DE112009004250T5

DE112009004250T5 - Diagnoseverfahren und Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung

Info

Publication number: DE112009004250T5
Application number: DE112009004250T
Authority: DE
Inventors: Akihiko Maruyama; Katsuhiko Horinouchi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-02-23
Filing date: 2009-02-23
Publication date: 2012-05-03
Also published as: TW201032012A; CN102308227A; HK1162680A1; KR20110111464A; CN102308227B; WO2010095259A1; JP5192585B2; US20120022797A1; US8958993B2; JPWO2010095259A1; KR101270869B1; TWI409602B

Abstract

Es werden ein Diagnoseverfahren und eine Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung angegeben. Als historische Zustandswertdaten werden akkumulierte Zustandswertdaten verwendet, die sich auf einen Verschlechterungszustand einer Schalteinrichtung beziehen, und zwar abgeschätzt auf der Basis von Meßdaten, die durch die Messung von Leistungseigenschaften der Schalteinrichtung erhalten werden. Auf der Basis der akkumulierten historischen Zustandswertdaten wird eine Vielzahl von Systemdatensätzen erzeugt, bei denen die Zustandswertdaten aufgetragen werden, wobei die jeweiligen Abszissen die verstrichene Zeit während der Betriebsdauer der Schalteinrichtung, die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung, die nicht operative Zeit der Schalteinrichtung sowie die akkumulierte Betriebsdauer der Schalteinrichtung angeben. Auf der Basis der erzeugten Systemdatensätze wird die Restlebensdauer der Schalteinrichtung abgeschätzt.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfind betrifft ein Diagnoseverfahren für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung, bei der die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung auf der Basis der Leistungseigenschaften der Schalteinrichtung diagnostiziert wird, sowie eine Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung unter Verwendung eines derartigen Diagnoseverfahrens.
Stand der Technik
Im allgemeinen ist eine Schalteinrichtung, beispielsweise eine Schalteinrichtung für eine elektrische Stromversorgung, die nachstehend kurz als Schalteinrichtung bezeichnet wird, mit einem stationären Kontakt, mit einem beweglichen Kontakt, welcher dem stationären Kontakt gegenüberliegt, sowie mit einem Antriebsmechanismus versehen, welcher den beweglichen Kontakt in der Weise antreibt, dass der bewegliche Kontakt mit dem stationären Kontakt einen Kontakt herstellt oder von diesem getrennt wird.
Die Verschlechterung oder der Verschleiß bei einer derartigen Schalteinrichtung entwickelt sich aufgrund von Beitragsfaktoren, wie z. B. abhängig von der verstrichenen Zeit von einem Zeitpunkt an, in welchem die Schalteinrichtung zu arbeiten begonnen hat, der Anzahl von Operationen, der Zeitdauer der nicht operativen Zeit sowie von Fremdstoffen an bzw. in ihren beweglichen Teilen. Ab einem bestimmten Zeitpunkt weichen die Leistungseigenschaften der Schalteinrichtung von einem vorgegebenen Betriebszustand ab, und die Restlebensdauer nimmt ab.
Daher überwacht im allgemeinen eine Zustandsüberwachungsvorrichtung den Betriebszustand der Schalteinrichtung, um den Verschlechterungszustand der Leistungseigenschaften sowie die Restlebensdauer zu diagnostizieren.
Eine herkömmliche Zustandsüberwachungsvorrichtung für eine Schalteinrichtung berechnet periodisch die Änderungsrate der Leistungseigenschaften einer Schalteinrichtung, die der Überwachung unterliegt. Auf der Basis der berechneten Änderungsrate der Leistungseigenschaften schätzt die Zustandsüberwachungsvorrichtung die Zeit ab, in welcher die Leistungseigenschaften einen vorbestimmten Referenzwert oder eine mögliche Anzahl von Operationen erreichen, vgl. beispielsweise das Patentdokument 1.
In einem Falle, in welchem die Verschlechterung der Leistungseigenschaften einer Schalteinrichtung von einem einzigen Beitragsfaktor hervorgerufen wird und die Leistungseigenschaften der Schalteinrichtung sich hinsichtlich der Verschlechterung monoton entwickeln, ist eine derartige herkömmliche Zustandsüberwachungsvorrichtung für eine Schalteinrichtung effizient, um den Verschlechterungszustand der Leistungseigenschaften der Schalteinrichtung oder die Restlebensdauer der Schalteinrichtung zu diagnostizieren.

Patentdokument 1: Japanische Offenlegungsschrift

JP-A-2002-149 230 .
Erläuterung der Erfindung
Mit der Erfindung zu lösende Probleme
In der Praxis wird jedoch die Verschlechterung der Leistungseigenschaften einer Schalteinrichtung von zwei oder mehr miteinander zusammenhängenden Beitragsfaktoren hervorgerufen. In vielen Fällen hat die Verschlechterung oder die Änderung der Leistungseigenschaften einer Schalteinrichtung nicht nur die Tendenz, monoton schlechter zu werden, sondern es gibt auch abwechselnde Wiederholungen von vorübergehender Verschlechterung und anschließender Erholung.
Daher ist bei einer herkömmlichen Zustandsüberwachungsvorrichtung für eine Schalteinrichtung schwierig, eine Zustandsüberwachung oder eine Vorhersage hinsichtlich der Restlebensdauer in Abhängigkeit von dem tatsächlichen Zustand der Schalteinrichtung durchzuführen.
Die vorliegende Erfindung dient der Lösung der oben angesprochenen Probleme bei einem herkömmlichen System. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Diagnoseverfahren sowie eine Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung anzugeben, die in der Lage sind, die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung exakt abzuschätzen.
Mittel zum Lösen der Probleme
Bei einem erfindungsgemäßen Diagnoseverfahren für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung werden als historische Zustandswertdaten akkumulierte Zustandswertdaten verwendet, die sich auf einen Verschlechterungszustand der Schalteinrichtung beziehen, und zwar abgeschätzt auf der Basis von Meßdaten, die durch Messungen der Leistungseigenschaften der Schalteinrichtung erhalten werden.
Auf der Basis der akkumulierten historischen Zustandswertdaten wird mindestens ein Datensatz erzeugt von Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse zumindest einen Teil der verstrichenen Zeit während einer Betriebsdauer der Schalteinrichtung angibt; Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung zumindest während eines Teiles der verstrichenen Zeit angibt; Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse eine nicht operative Zeit der Schalteinrichtung zumindest während eines Teiles der verstrichenen Zeit angibt; und Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die akkumulierte Betriebszeit der Schalteinrichtung zumindest während eines Teiles der verstrichenen Zeit angibt. Auf der Basis der erzeugten Systemdatensätze wird die Restlebensdauer der Schalteinrichtung abgeschätzt.
Bei dem erfindungsgemäßen Diagnoseverfahren wird vorzugsweise eine Vielzahl von Systemdatensätzen aus den vorherigen Systemdatensätzen erzeugt, beispielsweise die Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse zumindest einen Teil der verstrichenen Zeit während der Betriebsdauer der Schalteinrichtung angibt; sowie Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung zumindest während eines Teiles der verstrichenen Zeit angibt.
Dann wird auf der Basis von mindestens einem Datensatz der erzeugten Systemdatensätze die Restlebensdauer der Schalteinrichtung abgeschätzt. Es ist jedoch auch möglich, dass in Abhängigkeit von den gegebenen Umständen nur einer der Systemdatensätze erzeugt wird, und dann wird auf der Basis dieser erzeugten Systemdaten die Restlebensdauer der Schalteinrichtung diagnostiziert.
Ferner werden bei einem erfindungsgemäßen Diagnoseverfahren für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung als historische Zustandswertdaten akkumulierte Zustandswertdaten verwendet, die sich auf einen Verschlechterungszustand der Schalteinrichtung beziehen, und zwar abgeschätzt auf der Basis von Meßdaten, die durch die Messung von Leistungseigenschaften der Schalteinrichtung bestimmt werden.
Auf der Basis der akkumulierten historischen Zustandswertdaten werden die Varianzwerte der Zustandswertdaten für jede vorbestimmte Anzahl von Messungen berechnet, und dann wird zumindest ein Datensatz erzeugt von Systemdaten, bei denen die Varianzwerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse zumindest einen Teil der verstrichenen Zeit während der Betriebsdauer der Schalteinrichtung angibt; Systemdaten, bei denen die Varianzwerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung zumindest während eines Teiles der verstrichenen Zeit angibt; Systemdaten, bei denen die Varianzwerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit der Schalteinrichtung zumindest während eines Teiles der verstrichenen Zeit angibt; und Systemdaten, bei denen die Varianzwerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die akkumulierte Betriebsdauer der Schalteinrichtung zumindest während eines Teiles der verstrichenen Zeit angibt. Auf der Basis der erzeugten Systemdatensätze wird dann die Restlebensdauer der Schalteinrichtung abgeschätzt.
Bei dem erfindungsgemäßen Diagnoseverfahren werden vorzugsweise eine Vielzahl von Systemdatensätzen aus den vorherigen Systemdatensätzen erzeugt, beispielsweise die Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse zumindest einen Teil der verstrichenen Zeit während der Betriebsdauer der Schalteinrichtung angibt; und Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung zumindest während eines Teiles der verstrichenen Zeit angibt.
Dann wird auf der Basis von zumindest einem Systemdatensatz der erzeugten Systemdatensätze die Restlebensdauer der Schalteinrichtung abgeschätzt. Es ist jedoch auch möglich, in Abhängigkeit von den jeweiligen Umständen, dass nur ein Datensatz von den Systemdatensätzen erzeugt wird und dann auf der Basis des erzeugten Systemdatensatzes die Restlebensdauer der Schalteinrichtung diagnostiziert wird.
Ferner werden bei einem erfindungsgemäßen Diagnoseverfahren für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung als historische Zustandswertdaten akkumulierte Zustandswertdaten verwendet, die sich auf einen Verschlechterungszustand einer Schalteinrichtung beziehen, und zwar abgeschätzt auf der Basis von Meßdaten, die durch Messungen von Leistungseigenschaften der Schalteinrichtung erhalten werden.
Die Zustandswertdaten in den akkumulierten historischen Zustandswertdaten werden unter Verwendung einer vorbestimmten Transformationsfunktion in vorbestimmte Zustandswerte transformiert, und dann wird zumindest ein Datensatz erzeugt von Systemdaten, bei denen die vorbestimmten Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse zumindest einen Teil der verstrichenen Zeit während der Betriebsdauer der Schalteinrichtung angibt; Systemdaten, bei denen die vorbestimmten Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung zumindest während eines Teiles der verstrichenen Zeit angibt; Systemdaten, bei denen die vorbestimmten Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit der Schalteinrichtung zumindest während eines Teiles der verstrichenen Zeit angibt; und Systemdaten, bei denen die vorbestimmten Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die akkumulierte Betriebsdauer der Schalteinrichtung zumindest während eines Teiles der verstrichenen Zeit angibt. Auf der Basis der erzeugten Systemdatensätze wird die Restlebensdauer der Schalteinrichtung abgeschätzt.
Bei dem erfindungsgemäßen Diagnoseverfahren wird vorzugsweise eine Vielzahl von Systemdatensätzen aus den vorhergehenden Systemdatensätzen erzeugt, beispielsweise die Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse zumindest einen Teil der verstrichenen Zeit während der Betriebsdauer der Schalteinrichtung angibt; und die Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung zumindest während eines Teiles der verstrichenen Zeit angibt.
Dann wird auf der Basis von dem zumindest einen Datensatz der erzeugten Systemdatensätze die Restlebensdauer de Schalteinrichtung abgeschätzt. Es ist jedoch auch möglich, in Abhängigkeit von den gegebenen Umständen, nur einen Datensatz der Systemdatensätze zu erzeugen. Dann wird die Restlebensdauer der Schalteinrichtung auf der Basis dieses erzeugten Systemdatensatzes diagnostiziert.
Bei dem erfindungsgemäßen Diagnoseverfahren ist die vorbestimmte Transformationsfunktion in Abhängigkeit von dem jeweiligen Satz der Systemdatensätze unterschiedlich.
Bei dem erfindungsgemäßen Diagnoseverfahren für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung werden als historische Zustandswertdaten akkumulierte Zustandswertdaten verwendet, die sich auf einen Verschlechterungszustand einer Schalteinrichtung beziehen, und zwar abgeschätzt auf der Basis von Meßdaten, die durch Messungen von Leistungseigenschaften der Schalteinrichtung erhalten werden.
Auf der Basis der akkumulierten historischen Zustandswertdaten wird zumindest ein Datensatz erzeugt von Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die gesamte verstrichene Zeit während der Betriebsdauer der Schalteinrichtung angibt; Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung während der gesamten verstrichen Zeit angibt; Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit der Schalteinrichtung während der gesamten verstrichenen Zeit angibt; und Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die akkumulierte Betriebsdauer der Schalteinrichtung während der gesamten verstrichenen Zeit angibt.
Zur gleichen Zeit wird mindestens ein Datensatz erzeugt von Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die verstrichene Zeit während einer Dauer nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem eine vorbestimmte Periode ab einem Zeitpunkt verstrichen ist, in dem die Schalteinrichtung zu arbeiten begonnen hat; Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung in der verstrichenen Zeit während einer Periode nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem die vorbestimmte Periode verstrichen ist; Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit der Schalteinrichtung in einer verstrichenen Zeit während einer Dauer nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem die vorbestimmte Periode verstrichen ist; und Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die akkumulierte Betriebsdauer der Schalteinrichtung in der verstrichenen Zeit während einer Periode nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem die vorbestimmte Periode verstrichen ist. Dann wird auf der Basis der erzeugten Systemdatensätze die Restlebensdauer der Schalteinrichtung abgeschätzt.
Bei dem erfindungsgemäßen Diagnoseverfahren werden vorzugsweise Systemdatensätze erzeugt, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die gesamte verstrichene Zeit während einer Betriebsdauer der Schalteinrichtung angibt; und Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die gesamte Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung während der verstrichenen Zeit angibt.
Zur gleichen Zeit werden Systemdaten erzeugt, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die verstrichene Zeit während einer Periode nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem die vorbestimmte Periode verstrichen ist, und zwar ab einem Zeitpunkt, in welchem die Schalteinrichtung zu arbeiten begonnen hat; und Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung in der verstrichenen Zeit während einer Dauer ab dem Zeitpunkt angibt, in welchem die vorbestimmte Periode verstrichen ist. Dann wird auf der Basis von dem mindestens einen der erzeugten Systemdatensätze die Restlebensdauer der Schalteinrichtung abgeschätzt.
Es ist jedoch auch möglich, in Abhängigkeit von den jeweiligen Umständen, nur einen Datensatz zu erzeugen von Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die gesamte verstrichene Zeit während einer Betriebsdauer der Schalteinrichtung angibt; Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung während der gesamten verstrichenen Zeit angibt; Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit der Schalteinrichtung während der gesamten verstrichenen Zeit angibt; und Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die akkumulierte Betriebsdauer der Schalteinrichtung während der gesamten verstrichenen Zeit angibt.
Zur gleichen Zeit wird nur ein Datensatz erzeugt von Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die verstrichene Zeit während einer Dauer ab dem Zeitpunkt angibt, in welchem die vorbestimmte Periode verstrichen ist, und zwar ab einem Zeitpunkt, in welchem die Schalteinrichtung zu arbeiten begonnen hat; Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung in der verstrichenen Zeit während einer Dauer ab dem Zeitpunkt angibt, in welchem die vorbestimmte Periode verstrichen ist; Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit der Schalteinrichtung in der verstrichenen Zeit während einer Periode nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem die vorbestimmte Periode verstrichen ist; und Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die akkumulierte Betriebsdauer der Schalteinrichtung in der verstrichenen Zeit während einer Periode ab dem Zeitpunkt angibt, in welchem die vorbestimmte Periode verstrichen ist. Dann wird auf der Basis der beiden erzeugten Systemdatensätze die Restlebensdauer der Schalteinrichtung abgeschätzt.
Eine erfindungsgemäße Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung dient dazu, die Restlebensdauer der Schalteinrichtung zu diagnostizieren, welche einen beweglichen Kontakt mit einem Antriebsmechanismus in der Weise antreibt, dass der bewegliche Kontakt mit einem stationären Kontakt einen Kontakt herstellt oder von diesem getrennt wird, um einen elektrischen Schaltkreis zu öffnen bzw. zu schließen.
Die Diagnosevorrichtung weist folgendes auf: eine Meßeinheit zum Messen von Leistungseigenschaften der Schalteinrichtung; eine Zustandswert-Schätzeinheit zum Abschätzen von Zustandswerten bezüglich eines Verschlechterungszustands der Schalteinrichtung, und zwar auf der Basis von Meßdaten, die von der Meßeinheit erhalten werden; eine Aufzeichnungseinheit zum Aufzeichnen von historischen Zustandswertdaten, wobei die Zustandswerte mit der Zustandswert-Schätzeinheit abgeschätzt werden; und eine Restlebensdauer-Schätzeinheit zum Abschätzen der Restlebensdauer der Schalteinrichtung, und zwar auf der Basis der in der Aufzeichnungseinheit aufgezeichneten historischen Zustandswertdaten.
Die Diagnosevorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass auf der Basis der akkumulierten historischen Zustandswertdaten die Restlebensdauer-Schätzeinheit zumindest einen Datensatz erzeugt von Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse zumindest einen Teil der verstrichenen Zeit während der Betriebsdauer der Schalteinrichtung angibt; Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung während der verstrichenen Zeit angibt; Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit der Schalteinrichtung während der verstrichenen Zeit angibt; und Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die akkumulierte Betriebsdauer der Schalteinrichtung während der verstrichenen Zeit angibt. Dann schätzt die Restlebensdauer-Schätzeinheit die Restlebensdauer der Schalteinrichtung auf der Basis der erzeugten Systemdatensätze ab.
Bei der erfindungsgemäßen Diagnosevorrichtung wird vorzugsweise eine Vielzahl von Systemdatensätzen aus den vorhergehenden Systemdatensätzen erzeugt, beispielsweise Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse zumindest einen Teil der verstrichenen Zeit während der Betriebsdauer der Schalteinrichtung angibt; und Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung zumindest während eines Teiles der verstrichenen Zeit angibt.
Dann wird auf der Basis von dem mindestens einem Datensatz der erzeugten Systemdatensätze die Restlebensdauer der Schalteinrichtung abgeschätzt. Es ist jedoch auch möglich, in Abhängigkeit von den jeweiligen Umständen, dass nur einer der Systemdatensätze erzeugt wird und dass auf der Basis dieses erzeugten Systemdatensatzes die Restlebensdauer der Schalteinrichtung diagnostiziert wird.
Die erfindungsgemäße Diagnosevorrichtung dient dazu, die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung zu diagnostizieren, welche einen beweglichen Kontakt mit einem Antriebsmechanismus in der Weise antreibt, dass der bewegliche Kontakt mit einem stationären Kontakt einen Kontakt herstellt oder von diesem getrennt wird, um einen elektrischen Schaltkreis zu öffnen bzw. zu schließen.
Die Diagnosevorrichtung weist folgendes auf: eine Meßeinheit zum Messen der Leistungseigenschaften der Schalteinrichtung; eine Zustandswert-Schätzeinheit, um Zustandswerte abzuschätzen, die sich auf einen Verschlechterungszustand der Schalteinrichtung beziehen, und zwar auf der Basis von Meßdaten, die von der Meßeinheit erhalten werden; eine Aufzeichnungseinheit, um historische Zustandswertdaten aufzuzeichnen, wobei die Zustandswerte von der Zustandswert-Schätzeinheit abgeschätzt werden; und eine Restlebensdauer-Schätzeinheit zum Abschätzen der Restlebensdauer der Schalteinrichtung, und zwar auf der Basis der in der Aufzeichnungseinheit aufgezeichneten historischen Zustandswertdaten.
Die Diagnosevorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass auf der Basis der akkumulierten historischen Zustandswertdaten die Restlebensdauer-Schätzeinheit die Varianzwerte der Zustandswertdaten für jede vorbestimmte Anzahl von Messungen berechnet und zumindest einen Datensatz erzeugt von Systemdaten, bei denen die Varianzwerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse zumindest einen Teil der verstrichenen Zeit während der Betriebsdauer der Schalteinrichtung angibt; Systemdaten, bei denen die Varianzwerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung während der verstrichenen Zeit angibt; Systemdaten, bei denen die Varianzwerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit der Schalteinrichtung während der verstrichenen Zeit angibt; und Systemdaten, bei denen die Varianzwerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die akkumulierte Betriebsdauer der Schalteinrichtung während der verstrichenen Zeit angibt. Zur gleichen Zeit schätzt die Restlebensdauer-Schätzeinheit die Restlebensdauer der Schalteinrichtung auf der Basis der erzeugten Systemdatensätze ab.
Bei der erfindungsgemäßen Diagnosevorrichtung wird vorzugsweise eine Vielzahl von Systemdatensätzen unter den vorhergehenden Systemdatensätzen erzeugt, beispielsweise Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse zumindest einen Teil der verstrichenen Zeit während der Betriebsdauer der Schalteinrichtung angibt; und Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung zumindest während eines Teiles der verstrichenen Zeit angibt.
Dann wird auf der Basis von mindestens einem von den erzeugten Systemdatensätzen die Restlebensdauer der Schalteinrichtung abgeschätzt. Es ist jedoch auch möglich, in Abhängigkeit von den gegebenen Umständen, dass nur einer der Systemdatensätze erzeugt wird, und dann wird auf der Basis dieses erzeugten Systemdatensatzes die Restlebensdauer der Schalteinrichtung diagnostiziert.
Eine erfindungsgemäße Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung dient dazu, die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung zu diagnostizieren, welche einen beweglichen Kontakt mit einem Antriebsmechanismus in der Weise antreibt, dass der bewegliche Kontakt mit einem stationären Kontakt einen Kontakt herstellt oder von diesem getrennt wird, um einen elektrischen Schaltkreis zu öffnen bzw. zu schließen.
Die Diagnosevorrichtung weist folgendes auf: eine Meßeinheit zum Messen von Leistungseigenschaften der Schalteinrichtung; eine Zustandswert-Schätzeinheit zum Abschätzen von Zustandswerten, die sich auf einen Verschlechterungszustand der Schalteinrichtung beziehen, und zwar auf der Basis von Meßdaten, die von der Meßeinheit erhalten werden; eine Aufzeichnungseinheit zum Aufzeichnen von Zustandswertdaten, die von der Zustandswert-Schätzeinheit abgeschätzt werden, als historische Zustandswertdaten; und eine Restlebensdauer-Schätzeinheit zum Abschätzen der Restlebensdauer der Schalteinrichtung, und zwar auf der Basis der in der Aufzeichnungseinheit aufgezeichneten historischen Zustandswertdaten.
Die Diagnosevorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Restlebensdauer-Schätzeinheit die Zustandswerte in den akkumulierten historischen Zustandswertdaten unter Verwendung einer vorbestimmten Transformationsfunktion in vorbestimmte Zustandswerte transformiert und mindestens einen Datensatz erzeugt von Systemdaten, bei denen die vorbestimmten Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse zumindest einen Teil der verstrichenen Zeit während der Betriebsdauer der Schalteinrichtung angibt; Systemdaten, bei denen die vorbestimmten Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung während der verstrichenen Zeit angibt; Systemdaten, bei denen die vorbestimmten Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit der Schalteinrichtung während der verstrichenen Zeit angibt; und Systemdaten, bei denen die vorbestimmten Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die akkumulierte Betriebsdauer der Schalteinrichtung während der verstrichenen Zeit angibt. Dann schätzt die Restlebensdauer-Schätzeinheit die Restlebensdauer der Schalteinrichtung auf der Basis der erzeugten Systemdatensätze ab.
Bei der erfindungsgemäßen Diagnosevorrichtung ist es bevorzugt, dass eine Vielzahl von Systemdatensätzen aus den vorherigen Systemdatensätzen erzeugt werden, beispielsweise Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse zumindest einen Teil der verstrichenen Zeit während der Betriebsdauer der Schalteinrichtung angibt; und Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung zumindest während eines Teiles der verstrichenen Zeit angibt.
Dann wird auf der Basis von mindestens einem Datensatz der erzeugten Systemdatensätze die Restlebensdauer der Schalteinrichtung abgeschätzt. Es ist jedoch auch möglich, in Abhängigkeit von den jeweiligen Umständen, dass nur ein Datensatz der Systemdatensätze erzeugt wird, und auf der Basis der erzeugten Systemdaten wird die Restlebensdauer der Schalteinrichtung diagnostiziert.
Bei der erfindungsgemäßen Diagnosevorrichtung sind die vorbestimmten Transformationsfunktionen vorzugsweise unterschiedlich für jeden der Systemdatensätze.
Die erfindungsgemäße Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung dient dazu, die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung zu diagnostizieren, die einen beweglichen Kontakt mit einem Antriebsmechanismus in der Weise antreibt, dass der bewegliche Kontakt mit einem stationären Kontakt einen Kontakt herstellt oder von diesem getrennt wird, um einen elektrischen Schaltkreis zu öffnen bzw. zu schließen.
Die Diagnosevorrichtung weist folgendes auf: eine Meßeinheit zum Messen von Leistungseigenschaften der Schalteinrichtung; eine Zustandswert-Schätzeinheit zum Abschätzen von Zustandswerten, die sich auf einen Verschlechterungszustand der Schalteinrichtung beziehen, und zwar auf der Basis von den von der Meßeinheit erhaltenen Meßdaten; eine Aufzeichnungseinheit zum Aufzeichnen von historischen Zustandswertdaten, wobei die Zustandswerte mit der Zustandswert-Schätzeinheit abgeschätzt werden; und eine Restlebensdauer-Schätzeinheit zum Abschätzen der Restlebensdauer der Schalteinrichtung, und zwar auf der Basis von den in der Aufzeichnungseinheit aufgezeichneten historischen Zustandswertdaten.
Die Diagnosevorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass auf der Basis der akkumulierten historischen Zustandswertdaten die Restlebensdauer-Schätzeinheit mindestens einen Satz erzeugt von Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die gesamte verstrichene Zeit während einer Betriebsdauer der Schalteinrichtung angibt; Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung während der gesamten verstrichenen Zeit angibt; Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit der Schalteinrichtung während der gesamten verstrichenen Zeit angibt; und Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die akkumulierte Betriebsdauer der Schalteinrichtung während der gesamten verstrichenen Zeit angibt.
Zur gleichen Zeit erzeugt die Restlebensdauer-Schätzeinheit mindestens einen Datensatz von Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die verstrichene Zeit während einer Dauer nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem eine vorbestimmte Periode von dem Zeitpunkt an verstrichen ist, in welchem die Schalteinrichtung zu arbeiten begonnen hat; Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung in der verstrichenen Zeit während einer Periode nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem die vorbestimmte Periode verstrichen ist; Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit der Schalteinrichtung in einer verstrichenen Zeit während einer Dauer nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem die vorbestimmte Periode verstrichen ist; und Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die akkumulierte Betriebsdauer der Schalteinrichtung in der verstrichenen Zeit während einer Dauer nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem die vorbestimmte Periode verstrichen ist. Dann schätzt die Restlebensdauer-Schätzeinheit auf der Basis der erzeugten Systemdatensätze die Restlebensdauer der Schalteinrichtung ab.
In der erfindungsgemäßen Diagnosevorrichtung werden vorzugsweise Systemdaten erzeugt, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die gesamte verstrichene Zeit während der Betriebsdauer der Schalteinrichtung angibt; und Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die gesamte Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung während der verstrichenen Zeit angibt.
Zur gleichen Zeit werden Systemdaten erzeugt, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die verstrichene Zeit während einer Periode nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem die vorbestimmte Periode ab einem Zeitpunkt verstrichen ist, in welchem die Schalteinrichtung zu arbeiten begonnen hat; und Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung in der verstrichenen Zeit während einer Periode nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem die vorbestimmte Periode verstrichen ist. Dann wird die Restlebensdauer der Schalteinrichtung auf der Basis von mindestens einem der erzeugten Systemdatensätze abgeschätzt.
Es ist jedoch auch möglich, dass in Abhängigkeit von den jeweiligen Umständen nur ein Datensatz erzeugt wird von Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die gesamte verstrichene Zeit während der Betriebsdauer der Schalteinrichtung angibt; Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung während der gesamten verstrichenen Zeit angibt; Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit der Schalteinrichtung während der gesamten verstrichenen Zeit angibt; und Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die akkumulierte Betriebsdauer der Schalteinrichtung während der gesamten verstrichenen Zeit angibt.
Zur gleichen Zeit wird nur ein Datensatz von Systemdaten erzeugt, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die verstrichene Zeit während einer Periode nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem eine vorbestimmte Periode ab einem Zeitpunkt verstrichen ist, in welchem die Schalteinrichtung zu arbeiten begonnen hat; Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung in der verstrichenen Zeit während einer Dauer nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem die vorbestimmte Periode verstrichen ist; Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit der Schalteinrichtung in der verstrichenen Zeit während einer Periode nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem die vorbestimmte Periode verstrichen ist; und Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die akkumulierte Betriebsdauer der Schalteinrichtung in der verstrichenen Zeit während einer Periode nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem die vorbestimmte Periode verstrichen ist. Dann wird die Restlebensdauer der Schalteinrichtung auf der Basis von zwei erzeugten Systemdatensätzen abgeschätzt.
Die erfindungsgemäße Diagnosevorrichtung zeichnet sich weiterhin dadurch aus, dass eine Vielzahl von Schalteinrichtungen in einer und derselben Anlage vorgesehen sein kann. Dann erzeugt die Restlebensdauer-Schätzeinheit mindestens einen Datensatz von Systemdatensätzen für die Schalteinrichtung aus der Vielzahl von Schalteinrichtungen, die am häufigsten betätigt worden ist, und schätzt die Restlebensdauer der anderen Schalteinrichtungen auf der Basis der erzeugten Systemdatensätze ab.
Bei dem Diagnoseverfahren und der Diagnosevorrichtung gemäß der Erfindung wird die Abschätzung der Restlebensdauer vorzugsweise unter Verwendung einer Regressionslinie oder einer Regressionskurve implementiert, die auf den erzeugten Systemdaten basiert.
Bei dem Diagnoseverfahren und der Diagnosevorrichtung gemäß der Erfindung wird die Abschätzung der Restlebensdauer vorzugsweise unter Verwendung der Differenz zwischen einem vorbestimmten Wert und einer Regressionslinie oder einer Regressionskurve implementiert, welche auf den erzeugten Systemdaten basiert.
Weiterhin ist es bei dem Diagnoseverfahren und der Diagnosevorrichtung gemäß der Erfindung bevorzugt, dass eine Vielzahl von Systemdatensätzen erzeugt wird, und dann wird auf der Basis von denjenigen Systemdaten, aus der Vielzahl von erzeugten Systemdatensätzen, welche am deutlichsten eine Verschlechterungstendenz der Schalteinrichtung angeben, ein Verschlechterungsfaktor für die Schalteinrichtung abgeschätzt.
Bei dem Diagnoseverfahren und der Diagnosevorrichtung gemäß der Erfindung wird vorzugsweise eine Vielzahl von Systemdatensätzen erzeugt. Dann wird ein Schätzwert für die Restlebensdauer der Schalteinrichtung für jeden Datensatz aus der Vielzahl von erzeugten Systemdatensätzen berechnet. Anschließend wird als Restlebensdauer der Schalteinrichtung derjenige Schätzwert abgeschätzt, der unter den berechneten Schätzwerten am kleinsten ist.
Gemäß der Erfindung bezeichnet der Zustandswert, der sich auf den Verschlechterungszustand einer Schalteinrichtung bezieht, einen Zustandswert zum Spezifizieren des Verschlechterungszustands der Schalteinrichtung. Beispielsweise entsprechen Verschleiß, Abrieb und Risse der Kontakte, eine auf einen Gleitbereich ausgeübte Reibungskraft zu einer Zeit, in der die Schalteinrichtung angetrieben wird, die Kapazität eines Antriebskondensators oder dergleichen einem solchem Zustandswert.
Der Ausdruck „Periode nach dem Zeitpunkt, in welchem eine vorbestimmte Periode seit einem Zeitpunkt verstrichen ist, in welchem die Schalteinrichtung zu arbeiten begonnen hat”, umfasst gemäß der Erfindung beispielsweise die jüngste Periode für eine Zeit, in welcher die Restlebensdauer der Schalteinrichtung diagnostiziert wird; der Bereich der jüngsten Periode wird in geeigneter Weise durch den Typ der Schalteinrichtung, die Frequenz der Öffnungs-/Schließ-Operationen der Schalteinrichtung, das Material, welches den Gleitbereich bildet, und ähnliche Faktoren bestimmt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Systemdatensätze bei den jeweiligen Ausführungsformen unabhängig voneinander. Die mit den gleichen Bezeichnungen bezeichneten Systemdatensätze bezeichnen daher nicht notwendigerweise jeweilige Systemdatensätze mit dem gleichen Inhalt.
Vorteile der Erfindung
Bei einem erfindungsgemäßen Diagnoseverfahren für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung werden als historische Zustandswertdaten akkumulierte Zustandswerte verwendet, die sich auf einen Verschlechterungszustand der Schalteinrichtung beziehen, und zwar abgeschätzt auf der Basis von Meßdaten, die durch Messungen von Leistungseigenschaften der Schalteinrichtung erhalten werden.
Auf der Basis der akkumulierten historischen Zustandswertdaten wird zumindest ein Datensatz erzeugt von Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse zumindest einen Teil der verstrichenen Zeit während der Betriebsdauer der Schalteinrichtung angibt; Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung zumindest während des Teiles der verstrichenen Zeit angibt; Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit der Schalteinrichtung zumindest während des Teiles der verstrichenen Zeit angibt; und Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die akkumulierte Betriebsdauer der Schalteinrichtung zumindest während eines Teiles der verstrichenen Zeit angibt. Auf der Basis der erzeugten Systemdatensätze wird die Restlebensdauer der Schalteinrichtung abgeschätzt.
Infolgedessen kann durch Trennen bzw. Unterscheiden der Verschlechterungsfaktoren, die in der Schalteinrichtung auftreten bzw. hervorgerufen werden, die Restlebensdauer der Schalteinrichtung exakt abgeschätzt werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Diagnoseverfahren werden als historische Zustandswertdaten akkumulierte Zustandswerte verwendet, die sich auf einen Verschlechterungszustand der Schalteinrichtung beziehen, und zwar abgeschätzt auf der Basis von Meßdaten, welche durch Messungen von Leistungseigenschaften der Schalteinrichtung erhalten werden.
Auf der Basis von den akkumulierten historischen Zustandswertdaten werden die Varianzwerte der Zustandswerte für jede vorbestimmte Anzahl von Messungen berechnet, und dann wird zumindest ein Datensatz erzeugt von Systemdaten, bei denen die Varianzwerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse zumindest einen Teil der verstrichenen Zeit während der Betriebsdauer der Schalteinrichtung angibt; Systemdaten, bei denen die Varianzwerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung zumindest während des Teiles der verstrichenen Zeit angibt; Systemdaten, bei denen die Varianzwerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit der Schalteinrichtung zumindest während des Teiles der verstrichenen Zeit angibt; sowie Systemdaten, bei denen die Varianzwerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die akkumulierte Betriebsdauer der Schalteinrichtung zumindest während des Teiles der verstrichenen Zeit angibt. Auf der Basis der erzeugten Systemdatensätze wird dann die Restlebensdauer der Schalteinrichtung abgeschätzt.
Infolgedessen ist es möglich, die Restlebensdauer der Schalteinrichtung auch in einem Falle abzuschätzen, in welchem ein Verschlechterungsfaktor keine Verschlechterungstendenz bei den Systemdaten angibt, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die verstrichene Zeit, die Anzahl von Operationen, die nicht operative Zeit oder die akkumulierte Zeit angibt.
Bei dem erfindungsgemäßen Diagnoseverfahren werden als historische Zustandswertdaten akkumulierte Zustandswerte verwendet, die sich auf einen Verschlechterungszustand einer Schalteinrichtung beziehen, und zwar abgeschätzt auf der Basis von Meßdaten, die durch Messungen von Leistungseigenschaften der Schalteinrichtung erhalten werden. Die Zustandswerte in den akkumulierten historischen Zustandswertdaten werden unter Verwendung von vorbestimmten Transformationsfunktionen in vorbestimmte Zustandswerte transformiert.
Anschließend wird mindestens ein Datensatz erzeugt von Systemdaten, bei denen die vorbestimmten Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse zumindest einen Teil der verstrichenen Zeit während einer Betriebsdauer der Schalteinrichtung angibt; Systemdaten, bei denen die vorbestimmten Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung zumindest während des Teiles der verstrichenen Zeit angibt; Systemdaten, bei denen die vorbestimmten Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit der Schalteinrichtung zumindest während des Teiles der verstrichenen Zeit angibt; und Systemdaten, bei denen die vorbestimmten Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die akkumulierte Betriebsdauer der Schalteinrichtung zumindest während des Teiles der verstrichenen Zeit angibt. Auf der Basis der erzeugten Systemdatensätze wird die Restlebensdauer der Schalteinrichtung abgeschätzt. Infolgedessen ist es möglich, die Restlebensdauer der Schalteinrichtung exakter abzuschätzen.
Bei dem erfindungsgemäßen Diagnoseverfahren werden als historische Zustandswertdaten akkumulierte Zustandswerte verwendet, die sich auf einen Verschlechterungszustand der Schalteinrichtung beziehen, und zwar abgeschätzt auf der Basis von Meßdaten, die durch Messungen von Leistungseigenschaften der Schalteinrichtung erhalten werden.
Auf der Basis der akkumulierten historischen Zustandswertdaten wird zumindest ein Datensatz erzeugt von Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die gesamte verstrichene Zeit während der Betriebsdauer der Schalteinrichtung angibt; Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung während der gesamten verstrichenen Zeit angibt; Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit der Schalteinrichtung während der gesamten verstrichenen Zeit angibt; und Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die akkumulierte Betriebsdauer der Schalteinrichtung während der gesamten verstrichenen Zeit angibt.
Zur gleichen Zeit wird zumindest ein Datensatz erzeugt von Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die verstrichene Zeit während einer Periode nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem eine vorbestimmte Periode seit einem Zeitpunkt verstrichen ist, in welchem die Schalteinrichtung zu arbeiten begonnen hat; Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung in der verstrichenen Zeit während einer Periode nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem die vorbestimmte Periode verstrichen ist; Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit der Schalteinrichtung in der verstrichenen Zeit während einer Periode nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem die vorbestimmte Periode verstrichen ist; und Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die akkumulierte Betriebsdauer der Schalteinrichtung in der verstrichenen Zeit während einer Periode nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem die vorbestimmte Periode verstrichen ist. Dann wird auf der Basis der erzeugten Systemdatensätze die Restlebensdauer der Schalteinrichtung abgeschätzt.
Infolgedessen kann auch in einem Falle, in welchem in den Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die gesamte verstrichene Zeit während der Betriebsdauer der Schalteinrichtung, die Gesamtzahl von Operationen, die gesamte nicht operative Zeit oder die gesamte akkumulierte Zeit angibt, keine Verschlechterungstendenz auftritt, dennoch eine Verschlechterungstendenz angegeben werden mit dem mindestens einen Datensatz von Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die verstrichene Zeit während einer Dauer nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem eine vorbestimmte Periode seit einem Zeitpunkt verstrichen ist, in dem die Schalteinrichtung zu arbeiten begonnen hat; Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung während einer Periode nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem die vorbestimmte Periode verstrichen ist; Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit der Schalteinrichtung während einer Periode nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem die vorbestimmte Periode verstrichen ist; und Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die akkumulierte Betriebsdauer der Schalteinrichtung während einer Periode nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem die vorbestimmte Periode verstrichen ist. Daher kann die Restlebensdauer der Schalteinrichtung mit einer einfachen Konfiguration exakter abgeschätzt werden.
Eine erfindungsgemäße Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung dient dazu, die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung zu diagnostizieren, welche einen beweglichen Kontakt mit einem Antriebsmechanismus in der Weise antreibt, dass der bewegliche Kontakt mit einem stationären Kontakt einen Kontakt herstellt oder von diesem getrennt wird, um einen elektrischen Schaltkreis zu öffnen bzw. zu schließen.
Die Diagnosevorrichtung weist folgendes auf: eine Meßeinheit zum Messen von Leistungseigenschaften der Schalteinrichtung; eine Zustandswert-Schätzeinheit zum Abschätzen von Zustandswerten bezüglich eines Verschlechterungszustandes der Schalteinrichtung, und zwar auf der Basis von Meßdaten, die von der Meßeinheit erhalten werden; eine Aufzeichnungseinheit zum Aufzeichnen von historischen Zustandswertdaten, wobei die Zustandswerte mit der Zustandswert-Schätzeinheit abgeschätzt werden; und eine Restlebensdauer-Schätzeinheit zum Abschätzen der Restlebensdauer der Schalteinrichtung, und zwar auf der Basis von den in der Aufzeichnungseinheit aufgezeichneten historischen Zustandswertdaten.
Auf der Basis der akkumulierten historischen Zustandswertdaten erzeugt die Restlebensdauer-Schätzeinheit zumindest einen Datensatz von Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse zumindest einen Teil der verstrichenen Zeit während der Betriebsdauer der Schalteinrichtung angibt; Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung während der verstrichenen Zeit angibt; Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit der Schalteinrichtung während der verstrichenen Zeit angibt; und Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die akkumulierte Betriebsdauer der Schalteinrichtung während der verstrichenen Zeit angibt.
Dann wird die Restlebensdauer der Schalteinrichtung auf der Basis der erzeugten Systemdatensätze abgeschätzt. Infolgedessen kann durch Unterscheiden und Trennen von Verschlechterungsfaktoren, welche in der Schalteinrichtung auftreten bzw. hervorgerufen werden, die Restlebensdauer der Schalteinrichtung mit einer einfachen Konfiguration exakt abgeschätzt werden.
Die erfindungsgemäße Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung dient dazu, die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung zu diagnostizieren, welche einen beweglichen Kontakt mit einem Antriebsmechanismus in der Weise antreibt, dass der bewegliche Kontakt mit einem stationären Kontakt einen Kontakt herstellt oder von diesem getrennt wird, um einen elektrischen Schaltkreis zu öffnen bzw. zu schließen.
Die Diagnosevorrichtung weist folgendes auf: eine Meßeinheit zum Messen von Leistungseigenschaften der Schalteinrichtung; eine Zustandswert-Schätzeinheit zum Abschätzen von Zustandswerten bezüglich eines Verschlechterungszustands der Schalteinrichtung, und zwar auf der Basis von Meßdaten, die von der Meßeinheit erhalten werden; eine Aufzeichnungseinheit zum Aufzeichnen von historischen Zustandswertdaten, wobei die Zustandswerte mit der Zustandswert-Schätzeinheit abgeschätzt werden; und eine Restlebensdauer-Schätzeinheit zum Abschätzen der Restlebensdauer der Schalteinrichtung, und zwar auf der Basis von den in der Aufzeichnungseinheit aufgezeichneten historischen Zustandswertdaten sowie auf der Basis von den akkumulierten historischen Zustandswertdaten.
Die Restlebensdauer-Schätzeinheit berechnet die Varianzwerte der Zustandswerte für jede vorbestimmte Anzahl von Messungen und erzeugt mindestens einen Datensatz von Systemdaten, bei denen die Varianzwerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse zumindest einen Teil der verstrichenen Zeit während der Betriebsdauer der Schalteinrichtung angibt; Systemdaten, bei denen die Varianzwerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung während der verstrichenen Zeit angibt; Systemdaten, bei denen die Varianzwerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit der Schalteinrichtung während der verstrichenen Zeit angibt; und Systemdaten, bei denen die Varianzwerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die akkumulierte Betriebsdauer der Schalteinrichtung während der verstrichenen Zeit angibt. Dann wird die Restlebensdauer der Schalteinrichtung auf der Basis der erzeugten Systemdatensätze abgeschätzt.
Infolgedessen ist es möglich, die Restlebensdauer der Schalteinrichtung auch in einem Fall abzuschätzen, in welchem ein Verschlechterungsfaktor keinerlei Verschlechterungstendenz bei den Systemdaten angibt, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die verstrichene Zeit, die Anzahl von Operationen, die nicht operative Zeit oder die akkumulierte Zeit angibt. Daher kann die Restlebensdauer der Schalteinrichtung mit einer einfachen Konfiguration exakter abgeschätzt werden.
Die erfindungsgemäße Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung dient dazu, die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung zu diagnostizieren, welche einen beweglichen Kontakt mit einem Antriebsmechanismus in der Weise antreibt, dass der bewegliche Kontakt mit einem stationären Kontakt einen Kontakt herstellt oder von diesem getrennt wird, um einen elektrischen Schaltkreis zu öffnen bzw. zu schließen.
Die Diagnosevorrichtung weist folgendes auf: eine Meßeinheit zum Messen von Leistungseigenschaften der Schalteinrichtung; eine Zustandswert-Schätzeinheit zum Abschätzen von Zustandswerten, die sich auf einen Verschlechterungszustand der Schalteinrichtung beziehen, und zwar auf der Basis von Meßdaten, die von der Meßeinheit erhalten werden; eine Aufzeichnungseinheit zum Aufzeichnen von historischen Zustandswertdaten, wobei die Zustandswerte von der Zustandswert-Schätzeinheit abgeschätzt werden; und eine Restlebensdauer-Schätzeinheit zum Abschätzen der Restlebensdauer der Schalteinrichtung, und zwar auf der Basis von den in der Aufzeichnungseinheit aufgezeichneten historischen Zustandswertdaten.
Die Restlebensdauer-Schätzeinheit transformiert die Zustandswerte in den akkumulierten historischen Zustandswertdaten unter Verwendung einer vorbestimmten Transformationsfunktion in vorbestimmte Zustandswerte und erzeugt mindestens einen Datensatz von Systemdaten, bei denen die vorbestimmten Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse zumindest einen Teil der verstrichenen Zeit während der Betriebsdauer der Schalteinrichtung angibt; Systemdaten, bei denen die vorbestimmten Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung während der verstrichenen Zeit angibt; Systemdaten, bei denen die vorbestimmten Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit der Schalteinrichtung während der verstrichenen Zeit angibt; und Systemdaten, bei denen die vorbestimmten Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die akkumulierte Betriebsdauer der Schalteinrichtung während der verstrichenen Zeit angibt.
Dann wird die Restlebensdauer der Schalteinrichtung auf der Basis der erzeugten Systemdatensätze abgeschätzt. Infolgedessen kann die Restlebensdauer der Schalteinrichtung genauer abgeschätzt werden.
Die erfindungsgemäße Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung dient dazu, die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung zu diagnostizieren, welche einen beweglichen Kontakt mit einem Antriebsmechanismus in der Weise antreibt, dass der bewegliche Kontakt mit einem stationären Kontakt einen Kontakt herstellt oder von diesem getrennt wird, um einen elektrischen Schaltkreis zu öffnen bzw. zu schließen.
Die Diagnosevorrichtung weist folgendes auf: eine Meßeinheit zum Messen der Leistungseigenschaften der Schalteinrichtung; eine Zustandswert-Schätzeinheit, um Zustandswerte abzuschätzen, die sich auf einen Verschlechterungszustand der Schalteinrichtung beziehen, und zwar auf der Basis von Meßdaten, die von der Meßeinheit erhalten werden; eine Aufzeichnungseinheit, um historische Zustandswertdaten aufzuzeichnen, wobei die Zustandswerte von der Zustandswert-Schätzeinheit abgeschätzt werden; und eine Restlebensdauer-Schätzeinheit zum Abschätzen der Restlebensdauer der Schalteinrichtung, und zwar auf der Basis von den in der Aufzeichnungseinheit aufgezeichneten historischen Zustandswertdaten sowie auf der Basis von akkumulierten historischen Zustandswertdaten.
Die Restlebensdauer-Schätzeinheit erzeugt mindestens einen Datensatz von Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die gesamte verstrichene Zeit während einer Betriebsdauer der Schalteinrichtung angibt; Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung während der gesamten verstrichenen Zeit angibt; Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit der Schalteinrichtung während der gesamten verstrichenen Zeit angibt; und Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die akkumulierte Betriebsdauer der Schalteinrichtung während der gesamten verstrichenen Zeit angibt.
Zur gleichen Zeit erzeugt die Restlebensdauer-Schätzeinheit zumindest einen Datensatz von Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die verstrichene Zeit während einer Periode nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem eine vorbestimmte Periode seit einem Zeitpunkt verstrichen ist, in welchem die Schalteinrichtung zu arbeiten begonnen hat; Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung in der verstrichenen Zeit während einer Periode nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem die vorbestimmte Periode verstrichen ist; Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit der Schalteinrichtung in der verstrichenen Zeit während der Periode nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem die vorbestimmte Periode verstrichen ist; und Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die akkumulierte Betriebsdauer der Schalteinrichtung in der verstrichenen Zeit während einer Periode nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem die vorbestimmte Periode verstrichen ist. Dann wird auf der Basis der erzeugten Systemdatensätze die Restlebensdauer der Schalteinrichtung abgeschätzt.
Infolgedessen kann auch in einem Fall, in welchem in den Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die gesamte verstrichene Zeit während einer Betriebsdauer der Schalteinrichtung, die gesamte Anzahl von Operationen, die gesamte nicht operative Zeit oder die gesamte akkumulierte Zeit angibt, keine Verschlechterungstendenz auftritt, dennoch eine Verschlechterungstendenz angegeben werden, und zwar mit dem mindestens einen Satz von Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die verstrichene Zeit während einer Periode nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem eine vorbestimmte Periode seit einem Zeitpunkt verstrichen ist, in welchem die Schalteinrichtung zu arbeiten begonnen hat; Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung während einer Periode nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem die vorbestimmte Periode verstrichen ist; Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit der Schalteinrichtung während einer Periode nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem die vorbestimmte Periode verstrichen ist; und Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die akkumulierte Betriebsdauer der Schalteinrichtung während einer Periode nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem die vorbestimmte Periode verstrichen ist. Daher kann die Restlebensdauer der Schalteinrichtung mit einer einfachen Konfiguration exakter abgeschätzt werden.
Wenn bei der erfindungsgemäßen Diagnosevorrichtung eine Vielzahl von Schalteinrichtungen in einer und derselben Anlage vorhanden ist, so erzeugt die Restlebensdauer-Schätzeinheit mindestens einen Datensatz von Systemdatensätzen für diejenige Schalteinrichtung unter der Vielzahl von Schalteinrichtungen, die am häufigsten betätigt worden ist, und schätzt die Restlebensdauer der anderen Schalteinrichtungen auf der Basis von diesen erzeugten Systemdatensätzen ab. Daher kann die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung, für die keine historischen Zustandswertdaten existieren, genau abgeschätzt werden.
Bei dem Diagnoseverfahren und der Diagnosevorrichtung gemäß der Erfindung erfolgt die Abschätzung der Restlebensdauer unter Verwendung einer Regressionslinie oder einer Regressionskurve auf der Basis von erzeugten Systemdaten, so dass die Restlebensdauer exakt abgeschätzt werden kann.
Bei dem Diagnoseverfahren und der Diagnosevorrichtung gemäß der Erfindung sind die vorbestimmten Transformationsfunktionen in Abhängigkeit von den jeweiligen Systemdatensätzen unterschiedlich, so dass die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung exakt abgeschätzt werden kann.
Bei dem Diagnoseverfahren und der Diagnosevorrichtung gemäß der Erfindung wird auf der Basis von denjenigen Systemdaten aus der Vielzahl von erzeugten Systemdatensätzen, welche am deutlichsten eine Verschlechterungstendenz einer Schalteinrichtung anzeigen, ein Verschlechterungsfaktor in der Schalteinrichtung abgeschätzt. Daher kann die Restlebensdauer der Schalteinrichtung exakter abgeschätzt werden, und auch ein Verschlechterungsfaktor der Schalteinrichtung kann exakter abgeschätzt werden. Infolgedessen kann ein geeigneter Wartungsplan für die Schalteinrichtung aufgestellt und realisiert werden.
Bei dem Diagnoseverfahren und der Diagnosevorrichtung gemäß der Erfindung wird vorzugsweise als Restlebensdauer der Schalteinrichtung derjenige Schätzwert verwendet, der unter den berechneten Schätzwerten am kleinsten ist. Daher kann durch Unterscheiden der Verschlechterungsfaktoren, die in der Schalteinrichtung hervorgerufen werden, die Restlebensdauer der Schalteinrichtung mit einer einfachen Konfiguration exakt abgeschätzt werden.
Beste Art zur Ausführung der Erfindung
Nachstehend werden Ausführungsformen 1 bis 11 der Erfindung im einzelnen erläutert. Die Systemdatensätze in den jeweiligen Ausführungen sind unabhängig voneinander, und Systemdatensätze mit den gleichen Bezeichnungen bezeichnen daher nicht notwendigerweise Systemdatensätze mit gleichen Inhalten.
Erste Ausführungsform
Nachstehend wird eine Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung gemäß der Ersten Ausführungsform der Erfindung im Einzelnen erläutert. 1 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Konfiguration einer Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung. Ein Diagnoseverfahren für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird mit einer Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform implementiert und nachstehend im einzelnen unter Bezugnahme auf 1 erläutert.
Gemäß 1 weist eine Schalteinrichtung 1 folgendes auf: ein Unterdruckventil 11, das eine Hauptschaltung öffnet oder schließt, wobei es sich um eine elektrische Schaltung handelt, die mit Hauptschaltungsleitern 101 und 102 konfiguriert ist; und eine elektromagnetische Betätigungseinrichtung 12, bei der es sich um einen Antriebsmechanismus handelt, um das Unterdruckventil 11 zu betätigen.
Das Unterdruckventil 11 ist mit einem Gehäuse 110 versehen, dessen Innenraum auf Unterdruck gehalten wird. Im Inneren des Gehäuses 110 sind ein stationärer Kontakt 111 zum Öffnen bzw. Schließen der Hauptschaltung sowie ein beweglicher Kontakt 112 untergebracht hat, der in der Weise vorgesehen ist, dass er dem stationären Kontakt 111 gegenüberliegt. Der stationäre Kontakt 111 ist mit dem einen Ende des Hauptschaltungsleiters 101 verbunden. Der bewegliche Kontakt 112 ist mit dem einen Ende des Hauptschaltungsleiters 102 verbunden, und zwar mittels einer Tragachse 113 für den beweglichen Kontakt 112 sowie einem flexiblen Leiter 114.
Wenn in der in 1 dargestellten Weise der stationäre Kontakt 111 und der bewegliche Kontakt 112 miteinander in Kontakt stehen, dann fließt ein elektrischer Strom in den Hauptschaltungsleitern 101 und 102 in der mit Pfeilen angegebenen Richtung durch den stationären Kontakt 111 und den beweglichen Kontakt 112. Im Innenraum des Gehäuses 110 des Unterdruckventils 11 ist ein Balgen 115 zwischen der Umfangsfläche der Tragachse 113 des beweglichen Kontaktes und der Innenumfangsfläche des Gehäuses 110 vorgesehen. Der Balgen 115 sorgt für eine luftdichte Abdichtung des Innenraums des Gehäuses 110.
Die Tragachse 113 des beweglichen Kontaktes 112 ist gleitend verschiebbar gelagert von einem ersten Führungslager 116, welches in einem Durchgangsloch des Gehäuses 110 befestigt ist, und das eine Ende der Tragachse 113 des beweglichen Kontaktes 112 steht aus dem Gehäuse 110 vor. Das eine Ende 1171 einer ersten beweglichen Achse 117 ist mit dem einen Ende der Tragachse 113 des beweglichen Kontaktes 112 gekoppelt und gleitet verschiebbar gelagert von einem zweiten Führungslager 119, das in einem Durchgangsloch eines Gastanks 118 befestigt ist. Das andere Ende 1172 der ersten beweglichen Achse 117 steht aus dem Gastank 118 vor.
Eine Isolierstange 120 ist in die erste bewegliche Achse 118 eingesetzt und isoliert das eine Ende 1171 der ersten beweglichen Achse 117 gegenüber ihrem anderen Ende 1172. Im Innenraum des Gastanks 118 sind das Unterdruckventil 11, der flexible Leiter 114, Teile der Hauptschaltungsleiter 101 und 102, Teile der ersten beweglichen Achse 117 sowie die Isolierstange 120 untergebracht. Ferner ist ein Isoliergas, wie z. B. SF₆-Gas oder Stickstoff oder trockene Luft unter Druck eingeschlossen, um die Isoliereigenschaften zu verbessern. Der Balgen 121 sorgt für eine dichte Abdichtung der Atmosphäre im Innenraum des Tanks 118.
Die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 12 weist folgendes auf: ein Joch 211, einen Permanentmagneten 212, eine Verbindungsspule 213, eine Trennungsspule 214, ein bewegliches Teil 215 sowie eine zweite bewegliche Achse 216. Das Joch 211 ist aus magnetischem Material gebildet und mit einem Ende 2111 auf der Seite des stationären Kontaktes sowie einem Ende 2112 auf der gegenüberliegenden Seite des stationären Kontaktes versehen. Das bewegliche Teil 215 besteht aus magnetischem Material, ist an der zweiten beweglichen Achse 216 befestigt und in dem Innenraum des Joches 211 angeordnet.
Die zweite bewegliche Achse 216 ist gleitend verschiebbar von einem dritten Führungslager 217 und einem vierten Führungslager 218 gelagert, die in dem Ende 2111 auf der Seite des stationären Kontaktes bzw. dem Ende 2112 auf der gegenüberliegenden Seite des stationären Kontaktes des Joches 211 angebracht sind.
Jeder Permanentmagnet von einem Paar von Permanentmagneten 212, die mit einer rohrförmigen Gestalt ausgebildet sind, ist an der Oberfläche eines Vorsprungs 2113 befestigt, der ungefähr im Zentrum des Innenraumes des Joches 211 vorsteht. Die Oberfläche eines Paares von Permanentmagneten 212 liegt dem beweglichen Teil 215 gegenüber, und zwar mit einem dazwischenliegenden vorgegebenen Spalt. Die Verbindungsspule 213 ist in dem Innenraum des Joches 211 angeordnet und an dem Ende 2111 auf der Seite des stationären Kontaktes des Joches 211 befestigt. Die Trennungsspule 214 ist in dem Innenraum des Joches 211 angeordnet und an dem Ende 2112 auf der gegenüberliegenden Seite des stationären Kontaktes des Joches 211 befestigt. Die Verbindungsspule 213 und die Trennungsspule 214 sind jeweils mit einer Antriebskraftquelle 2 und einem Antriebskondensator 3 verbunden.
Die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 12 wird betätigt, indem sie von einem Antriebsstrom von der Antriebskraftquelle 2 betätigt wird, und treibt den beweglichen Kontakt 112 in dem Unterdruckventil 11, um das Unterdruckventil 11 zu öffnen oder zu schließen. Der Antriebskondensator 3 ist vorgesehen, um eine erforderliche Strommenge des Antriebsstromes zur Verfügung zu stellen, wenn der von der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 12 erforderliche Antriebsstrom größer ist als die Kapazität der Antriebskraftquelle 2.
Ein Kontaktdruckfeder-Trägergehäuse 219 ist an dem einen Ende 2161 der zweiten beweglichen Achse 216 befestigt, und eine Kontaktdruckfeder 220 ist im Innenraum des Kontaktdruckfeder-Trägergehäuses 219 befestigt. Das andere Ende 1172 der ersten beweglichen Achse 117 ist gleitend verschiebbar in das Kontaktdruckfeder-Trägergehäuse 219 eingesetzt und von der Kontaktdruckfeder 220 ständig in Richtung des stationären Kontaktes 111 vorgespannt.
Stromsensoren 41 und 42, die Meßeinrichtungen zum Messen der Leistungseigenschaften der Schalteinrichtung 1 bilden, sind in der Verbindungsschaltung zwischen der Verbindungsspule 213 der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 12 und der Antriebskraftquelle 2 sowie in der Verbindungsschaltung zwischen der Trennungsspule 214 und der Antriebskraftquelle 2 vorgesehen und messen die Antriebsströme, welche durch die Verbindungsschaltungen fließen.
Jeder der Stromsensoren 41 und 42 gibt als Analogsignal oder als Digitalsignal Stromwellenformdaten hinsichtlich der gemessenen Antriebsströme ab und liefert diese Daten an eine Zustandsüberwachungsvorrichtung 5. Das Bezugszeichen 6 bezeichnet eine Anzeigeeinrichtung, die eine Anzeigeeinheit besitzt, die nachstehend näher erläutert wird.
Von einem Anfangszeitpunkt an, wenn der Betrieb der Schalteinrichtung 1 gestartet wird, messen die Stromsensoren 41 und 42 Antriebsströme für die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 12, beispielsweise jedesmal dann, wenn die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 12 arbeitet, und liefern Stromwellenformen der Antriebsströme, die zu verschiedenen Zeitpunkten gemessen werden.
Die Ausgangssignale der Stromsensoren 41 und 42 können auch Spannungswellenformen anstelle von Stromwellenformen der Antriebsströme sein. Die nachstehenden Erläuterungen erfolgen unter der Annahme, dass die Stromsensoren 41 und 42 Stromwellenformen abgeben.
2 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung der Konfiguration der Zustandsüberwachungsvorrichtung 5 in der Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung. In 2 ist die Zustandsüberwachungsvorrichtung 5 mit einer Zustandswert-Schätzeinheit 51, einer Aufzeichnungseinheit 52 sowie einer Restlebensdauer-Schätzeinheit 53 konfiguriert.
Die Zustandswert-Schätzeinheit 51 erhält Stromwellenformdaten, die von den Stromsensoren 41 und 42 geliefert werden, und auf der Basis der Stromwellenformdaten schätzt sie Zustandswerte ab, die sich auf den Verschleißzustand der Schalteinrichtung 1 beziehen, also Zustandswerte, wie z. B. Kontaktabrieb, Kontaktverschleiß, Reibungskraft zum Zeitpunkt des Antriebs sowie die Kapazität des Antriebskondensators 3, welche den Verschleißzustand der Schalteinrichtung 1 spezifizieren.
Im allgemeinen können Stromwellenformdaten hinsichtlich des Antriebsstromes für eine Schalteinrichtung aus einer Wellenform erhalten werden, die der Antriebsdistanz des beweglichen Kontaktes entsprechen. Wenn die Kontakte jedoch Verschleiß zeigen, so ändert sich die Antriebsdistanz des beweglichen Kontaktes der Schalteinrichtung gegenüber einer vorläufig vorgegebenen Antriebsdistanz oder der Antriebsdistanz zu dem Zeitpunkt, in welchem der Öffnungs/Schließ-Vorgang implementiert worden ist. Dementsprechend ändern sich die Stromwellenformdaten, die während des Öffnungs/Schließ-Betriebes erhalten werden, gegenüber vorgegebenen Daten oder den Daten zu dem Zeitpunkt, in dem der Öffnungs/Schließ-Betrieb implementiert worden ist.
Dementsprechend kann man, indem man vorher mittels eines Experimentes oder einer Berechnung die entsprechenden Relationen zwischen den sich ändernden Werten der Stromwellenformdaten, der Antriebsdistanz des beweglichen Kontaktes und der Verschleißwerte der Kontakte erhält, die Verschleißwerte der Kontakte abschätzen, welche einen Zustandswert hinsichtlich des Verschleißzustandes der Schalteinrichtung bilden, und zwar aus den sich ändernden Werten der Stromwellenformdaten.
Anstatt die Kontaktverschleißwerte zu verwenden, kann man alternativ die sich ändernden Werte der Stromwellenformdaten verwenden als Zustandswerte, die mit dem Verschleißzustand der Schalteinrichtung zusammenhängen.
Wenn eine Schalteinrichtung in Betrieb ist, so hängt ferner im allgemeinen die Antriebsgeschwindigkeit der Schalteinrichtung oder der Startzeitpunkt des Öffnungs/Schließ-Betriebes von der Reibungskraft ab, die auf die Antriebsachse ausgeübt wird. Wenn die Antriebsgeschwindigkeit oder der Startzeitpunkt des Öffnungs/Schließ-Betriebes sich ändern, so unterscheiden sich die Stromwellenformdaten, die während des Öffnungs/Schließ-Betriebes erhalten werden, von vorgegebenen Daten oder den Daten zu dem Zeitpunkt, in welchem der Öffnungs/Schließ-Betrieb implementiert worden ist.
Wenn man vorher mittels eines Experimentes oder einer Berechnung die entsprechende Relation zwischen den sich ändernden Werten der Stromwellenformdaten und der Reibungskraft erhält, die zum Zeitpunkt des Betriebes der Schalteinrichtung ausgeübt wird, kann man die Reibungskraft abschätzen, die zu einem Zeitpunkt ausgeübt wird, wenn die Schalteinrichtung betrieben wird, wobei es sich um einen Zustandswert handelt, der mit dem Verschleißzustand der Schalteinrichtung zusammenhängt, und zwar aus den sich ändernden Werten der Stromwellenformdaten.
Anstatt die Reibungskraft zu verwenden, kann man alternativ die sich ändernden Werte der Stromwellenformdaten als Zustandswerte verwenden, die mit dem Verschleißzustand der Schalteinrichtung zusammenhängen.
Ferner wird im allgemeinen, wenn die Schalteinrichtung betrieben wird, ein Antriebsstrom aus dem Antriebskondensator 3 entladen, der in der Antriebsschaltung vorgesehen ist. Wenn die Kapazität des Antriebskondensators 3 sich ändert, so ändert sich auch die Entladungszeitkonstante. Daher unterscheiden sich die Stromwellenformdaten von vorgegebenen Daten oder den Daten zu dem Zeitpunkt, in welchem der Öffnungs/Schließ-Betrieb implementiert worden ist.
Wenn man daher mittels eines Experimentes oder einer Berechnung vorher die entsprechenden Relationen zwischen den Änderungswerten der Stromwellenformdaten und der Kapazität des Antriebskondensators 3 erhält, so kann man die Kapazität des Antriebskondensators 3, der einen Zustandswert darstellt, der mit dem Verschleißzustand der Schalteinrichtung zusammenhängt, aus den sich ändernden Werten der Stromwellenformdaten abschätzen.
Anstatt die Kapazität des Antriebskondensators 3 zu verwenden, kann man alternativ auch die Änderungswerte der Stromwellenformdaten als Zustandswerte verwenden, die sich auf den Verschleißzustand der Schalteinrichtung beziehen.
Wie bereits erwähnt, messen die Stromsensoren 41 und 42 den Antriebsstrom zweimal oder mehrmals zu unterschiedlichen Zeitpunkten. Somit wird auf der Basis von den jeweiligen Stromwellenformdaten, die an zwei oder mehr Zeitpunkten gemessen werden, von der Zustandswert-Schätzeinheit 51 der fortschreitende Zustandswert abgeschätzt, der den Verschleißzustand der Schalteinrichtung 1 spezifiziert, und zwar den jeweiligen Meßzeitpunkten.
Die Aufzeichnungseinheit 52 zeichnet sequenziell als historische Zustandswerte die Zustandswerte an jedem Meßzeitpunkt auf, welche von der Zustandswert-Schätzeinheit 51 abgeschätzt werden. Die Restlebensdauer-Schätzeinheit 53 liest die historischen Zustandswerte aus, die von der Aufzeichnungseinheit 52 aufgezeichnet worden sind, und diagnostiziert die Entwicklungssituation des Verschleißes in der Schalteinrichtung 1 auf der Basis der ausgelesenen historischen Zustandswerte und schätzt, in der nachstehend beschriebenen Weise, die Restlebensdauer der Schalteinrichtung 1 sowie den Verschleißfaktor ab, der den Verschleiß hervorgerufen hat.
Der Wert der Restlebensdauer, der von der Restlebensdauer-Schätzeinheit 53 abgeschätzt worden ist, und der abgeschätzte Verschleißfaktor in der Schalteinrichtung 1 werden zu der Anzeigeeinheit 6 übertragen, wo sie dem Wartungspersonal angezeigt und mitgeteilt werden.
Als nächstes wird der Betrieb der Schalteinrichtung 1 näher erläutert. Wie in 1 dargestellt, befindet sich das Unterdruckventil 11 im Verbindungszustand, so dass die Hauptschaltung geschlossen ist, welche aus den Hauptschaltungsleitern 101 und 102 besteht, wobei sowohl die Verbindungsspule 213 als auch die Trennungsspule 214 nicht erregt sind. Das bewegliche Teil 215 wird jedoch in der Verbindungsposition gehalten, in der es durch den Permanentmagneten 212 an dem Ende 2111 auf der Seite des stationären Kontaktes des Joches 211 haftet.
Infolgedessen ist der bewegliche Kontakt 112 in Kontakt mit dem stationären Kontakt 111, und zwar durch die Wirkung der zweiten beweglichen Achse 216, der Kontaktdruckfeder 220, der ersten beweglichen Achse 117, der Isolierstange 120 und der Tragachse 113 des beweglichen Kontaktes 112. Die Kontaktdruckfeder 220 übt einen vorgegebenen Kontaktdruck zwischen dem stationären Kontakt 111 und dem beweglichen Kontakt 112 aus.
Wenn in einer Situation, in der das Unterdruckventil 11 sich in dem Verbindungszustand gemäß 1 befindet, die Antriebskraftquelle 2 Energie liefert und die Trennspule 214 vorspannt, so wird das bewegliche Teil 215 zu dem Ende 2112 des Joches 211 auf der gegenüberliegenden Seite von dem stationären Kontakt angezogen, und zwar durch die Magnetkraft, die von der Trennungsspule 214 erzeugt wird, und bewegt sich zu dem Ende 2112 auf der gegenüberliegenden Seite von dem stationären Kontakt und hält in der Trennungsposition an, in der es gegen das Ende 2112 auf der gegenüberliegenden Seite von dem stationären Kontakt anliegt.
Danach wird, obwohl die Trennungsspule 214 abgeschaltet ist, das bewegliche Teil 215 in der Trennungsposition gehalten, und zwar durch die Magnetkraft des Permanentmagneten 212. Infolgedessen ist der bewegliche Kontakt 112 des Unterdruckventils 11 von dem stationären Kontakt 111 getrennt, so dass die Hauptschaltung abgeschaltet ist.
Wenn andererseits das Unterdruckventil 11 in dem Trennungszustand ist und der Antriebskraftquelle 2 Energie zugeführt und die Verbindungsspule 213 vorgespannt wird, dann wird das bewegliche Teil 215 zu dem Ende 2111 auf der Seite des stationären Kontaktes angezogen, und zwar durch die von der Verbindungsspule 213 ausgeübte Magnetkraft, bewegt sich zu dem Ende 2111 auf der Seite des stationären Kontaktes hin und hält in der in 1 dargestellten Weise in der Verbindungsposition an, in der sie gegen das Ende 2111 auf der Seite des stationären Kontaktes anliegt.
Danach wird, auch wenn die Verbindungsspule 213 abgeschaltet bzw. aberregt wird, das bewegliche Teil 215 in der Verbindungsposition gehalten, und zwar durch die Magnetkraft des Permanentmagneten 212. Infolgedessen stellt der bewegliche Kontakt 112 des Unterdruckventils 11 einen Kontakt mit dem stationären Kontakt 111 her, so dass die Hauptschaltung geschlossen ist.
Wie bereits erwähnt, sind die Tragachse 113 für den beweglichen Kontakt, die erste bewegliche Achse 117 und die zweite bewegliche Achse 216 gleitend verschiebbar von dem ersten Führungslager 116, dem zweiten Führungslager 119, dem dritten Führungslager 217 und dem vierten Führungslager 218 gelagert. In einem Fall, in welchem die Schalteinrichtung 1 den Trennungsbetrieb oder den Verbindungsbetrieb durchführt, bewegen sich daher die Tragachse 113 für den beweglichen Kontakt 112, die erste bewegliche Achse 117 und die zweite bewegliche Achse 216 üblicherweise in einer glatten, sanften Weise, so dass der bewegliche Kontakt 112 des Unterdruckventils 11 angetrieben werden kann.
Im allgemeinen sind die jeweiligen Gleitbereiche zwischen der Tragachse 113 des beweglichen Kontaktes, der ersten beweglichen Achse 117, der zweiten beweglichen Achse 216 sowie dem ersten Führungslager 116, dem zweiten Führungslager 119, dem dritten Führungslager 217 und dem vierten Führungslager 218 in der Weise ausgelegt, dass die Restlebensdauer des Produktes zufriedenstellend ist, wenn die Schalteinrichtung 1 in einem vorgegebenen Zustand verwendet wird.
In einem Falle jedoch, in dem die Schalteinrichtung 1 kontinuierlich unter Bedingungen verwendet wird, die einen vorgegebenen Zustand überschreiten, ruft ein Verschleiß in den jeweiligen Gleitbereichen oder in dem Gleitmittel eine Änderung der Reibungskräfte hervor, die in den jeweiligen Gleitbereichen ausgeübt werden, so dass in der Schalteinrichtung ein fehlerhafter Betrieb hervorgerufen werden kann.
Die beitragenden Faktoren eines derartigen Verschleißes in einem Gleitbereich, also Verschleiß in einer Schalteinrichtung 1 sind folgende: (1) Verschleiß und Risse im Gleitbereich; (2) Rauhigkeit in dem Gleitbereich; (3) Korrosion in dem Gleitbereich; (4) Eindringen von Fremdkörpern in ein bewegliches Teil, wie z. B. eine bewegliche Achse; (5) Verfestigung des Gleitmittels in dem Gleitbereich oder dergleichen.
Die Entwicklung der Verschlechterung bzw. des Verschleißes in dem Gleitbereich hängt von den jeweiligen beitragenden Faktoren ab, und jeder der beitragenden Faktoren hat seine eigene Charakteristik.
Mit anderen Worten, Verschleiß, Abrieb und Risse im Gleitbereich der Schalteinrichtung 1 entwickeln sich im Laufe des Betriebes der Schalteinrichtung 1. Wenn daher der beitragende Faktor des Verschleißes in dem Gleitbereich Verschleiß, Abrieb und Risse des Gleitbereiches sind, so hängt die Entwicklung des Verschleißes in dem Gleitbereich stark ab von der Anzahl der Betätigungen der Schalteinrichtung 1.
Der Verschleiß in dem Gleitbereich entwickelt sich kontinuierlich aus seinem Anfangszustand zu einem Zeitpunkt, wenn die Schalteinrichtung 1 ihren Betrieb beginnt. Die Tendenz der Entwicklung von Abrieb, Verschleiß und Rissen im Gleitbereich hängt von der Struktur des Gleitbereiches der Schalteinrichtung 1 ab, und die Wirkung der Unterschiede unter den Schalteinrichtungen 1 ist relativ klein.
Andererseits wird Rauhigkeit in dem Gleitbereich der Schalteinrichtung 1 hervorgerufen, wenn aufgrund bestimmter Umstände ein Kratzer auf der Oberfläche des Gleitbereiches entsteht. Der Kratzer auf der Oberfläche des Gleitbereiches wird jedes Mal größer, wenn die Schalteinrichtung 1 ihren Öffnungs/Schließ-Betrieb wiederholt.
Obwohl in einem Falle, in welchem der Beitragsfaktor der Verschlechterung bzw. des Verschleißes in einem Gleitbereich die Rauhigkeit in dem Gleitbereich ist, wächst die Reibungskraft, wenn die Schalteinrichtung 1 ihren Öffnungs/Schließ-Betrieb durchführt, was auch der Fall ist bei andauerndem Abrieb, Verschleiß und Rissen des Gleitbereiches, und der Verschleiß in dem Gleitbereich entwickelt sich in Abhängigkeit von der Anzahl von Öffnungs/Schließ-Vorgängen der Schalteinrichtung 1. Der Verschleiß in dem Gleitbereich aufgrund der Rauhigkeit in dem Gleitbereich entwickelt sich nicht allmählich von seinem Anfangszustand zu einem Zeitpunkt, wenn die Schalteinrichtung 1 zu arbeiten beginnt, sondern entwickelt sich abrupt von einem bestimmten Zeitpunkt an.
Korrosion in dem Gleitbereich der Schalteinrichtung 1 wird hervorgerufen durch Rost in einem metallischen Material oder chemische Änderungen in einem polymeren Material. Die Korrosion in dem Gleitbereich vergrößert die Haftreibung und die Gleitreibung in dem Gleitbereich. In einem Fall, in dem der Beitragsfaktor des Verschleißes in dem Gleitbereich eine Korrosion in dem Gleitbereich ist, hängt die Entwicklung des Verschleißes in dem Gleitbereich im wesentlichen von der Zeit ab, die seit einem Zeitpunkt verstrichen ist, wenn die Schalteinrichtung 1 installiert worden ist.
Die Entwicklungsgeschwindigkeit des Verschleißes unterscheidet sich stark in Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen, wie z. B. Temperaturen, Feuchtigkeit oder dem Umstand, ob Salzerosion auftritt oder korrodierende Gase existieren. Außerdem ändert sich die Entwicklungsgeschwindigkeit von Rost in einem metallischen Material in Abhängigkeit davon, ob die Schalteinrichtung 1 Öffnungs/Schließ-Vorgänge häufig durchführt oder derartige Öffnungs/Schließ-Vorgänge über einen langen Zeitraum nicht durchführt. Somit treten Unterschiede auf, wie sich die Verschlechterung und der Verschleiß in dem Gleitbereich entwickelt.
Das Eindringen von Fremdkörpern in ein bewegliches Teil, wie z. B. eine bewegliche Achse der Schalteinrichtung 1 tritt auf, wenn Körner oder Staub oder metallische Fragmente, die aus den umgebenden Materialien ausgetreten sind, oder andere derartige Materialien sich auf einer beweglichen Achse abgelagert haben. Aufgrund des Eintritts von Fremdkörpern kann es geschehen, dass das bewegliche Teil nicht in der Lage ist, sich zu der rechten stationären Position zu bewegen; oder aber derartige Fremdkörper treten in den Gleitbereich ein, wobei sie die Reibungskräfte erhöhen, die auf den Gleitbereich ausgeübt werden.
Der Eintritt von Fremdkörpern in den Gleitbereich kann einer der Beitragsfaktoren auf die fortschreitende Rauhigkeit in dem Gleitbereich werden. In einigen Fällen tritt die Änderung der Reibungskraft, die auf den Gleitbereich ausgeübt wird, hervorgerufen durch das Eindringen von Körnern oder Staub in den Gleitbereich, abrupt auf und kann beseitigt werden, wenn die Schalteinrichtung 1 mehrere Male ihren Öffnungs/Schließ-Betrieb durchführt.
In einem Falle, in dem der Beitragsfaktor der Verschlechterung in dem Gleitbereich das Eindringen von Fremdkörpern in ein bewegliches Teil, wie z. B. eine bewegliche Achse, ist, tritt in einigen Fällen eine Verschlechterung des Gleitbereiches abrupt auf und wird dann beseitigt, wenn die Schalteinrichtung 1 mehrere Male ihren Öffnungs/Schließ-Betrieb durchgeführt hat. Ferner besteht offenbar eine Tendenz, dass dann, wenn sich mehr Körner und Staub angesammelt haben, das Verhältnis der Schwankung bei den Reibungskräften höher wird.
Wenn andererseits die Schalteinrichtung 1 für eine lange Zeitdauer nicht betätigt wird, so wird eine Verfestigung des Schmiermittels in dem Gleitbereich der Schalteinrichtung 1 hervorgerufen, weil das Öl in dem Schmiermittel für den Gleitbereich abgeschieden wird und das Schmiermittel sich dann verfestigt. Ein derartiger Effekt der Schmiermittelverfestigung entwickelt sich nicht ohne weiteres, wenn die Schalteinrichtung 1 ihren Öffnungs/Schließ-Betrieb häufig durchführt.
Wenn andererseits das Öl des Schmiermittels nicht vollständig abgetrennt worden ist, so wird die Verfestigung wieder beseitigt, wenn die Schalteinrichtung 1 den Öffnungs/Schließ-Betrieb erneut durchführt. Wenn daher der Beitragsfaktor der Verschlechterung des Gleitbereiches eine Verfestigung des Schmiermittels ist, so wird die auf den Gleitbereich ausgeübte Reibungskraft in einem Anfangsstadium groß, wenn die Schalteinrichtung 1 den Öffnungs/Schließ-Betrieb nach einer langen Betriebspause wieder durchführt. Danach zeigt sich eine Tendenz bei der Reibungskraft, wenn der Öffnungs/Schließ-Betrieb innerhalb eines relativ kurzen Zyklus wiederholt wird, dass die auf den Gleitbereich ausgeübte Reibungskraft wieder in den ursprünglichen Zustand zurückkehrt.
3 zeigt einen Satz von Diagrammen, welche Fälle darstellen, in denen der Zustandswert bezüglich des Verschleißes oder der Verschlechterung der Schalteinrichtung 1, das heißt die Reibungskraft F, die eine der Faktoren des Verschleißes darstellt, hervorgerufen durch Korrosion in dem Gleitbereich, als Daten in drei verschiedenen Systemen angegeben wird, und zwar auf der Basis von historischen Zustandswerten.
3(a) ist ein Diagramm von ersten Systemdaten, bei denen Reibungskräfte F, die Zustandswerte bezogen auf die Verschlechterung bzw. den Verschleiß einer Schalteinrichtung sind, sequenziell aufgetragen sind, wobei die Abszisse die verstrichene Zeit T während der Betriebsdauer der Schalteinrichtung 1 angibt.
3(b) zeigt ein Diagramm von zweiten Systemdaten, bei denen die Reibungskräfte F sequenziell aufgetragen sind, wobei die Abszisse die Anzahl von Betätigungen N während der Betriebsdauer der Schalteinrichtung angibt.
3(c) zeigt ein Diagramm von dritten Systemdaten, bei denen die Reibungskräfte F sequenziell aufgetragen sind, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit nT während der Betriebsdauer der Schalteinrichtung angibt.
Es ist ersichtlich, dass in einem Fall, in welchem der Beitragsfaktor der Änderung der Reibungskraft F, das heißt der Beitragsfaktor der Verschlechterung oder des Verschleißes in dem Gleitbereich eine Korrosion in dem Gleitbereich ist, die auf den Gleitbereich ausgeübte Reibungskraft allmählich im Verhältnis zu der verstrichenen Zeit T ansteigt, wie sich deutlich aus einer Regressionslinie RL1 von ersten Systemdaten ergibt, wie es in 3(a) dargestellt ist.
Da zu einem Anfangszeitpunkt, in welchem die Schalteinrichtung 1 ihren Betrieb beginnt, die Schalteinrichtung 1 viele Male zur Einstellung betätigt wird, existiert eine große Menge von historischen Zustandswerten.
Bei den zweiten Systemdaten, die in 3(b) dargestellt sind, ist eine Regressionslinie RL2 dargestellt, wobei die Reibungskraft F offenbar ab einem bestimmten Zeitpunkt abrupt anzusteigen beginnt. Wenn daher die Analyse der Reibungskraft F nur auf der Basis von den zweiten Systemdaten implementiert wird, tritt ein großer Fehler bei der Abschätzung der Restlebensdauer der Schalteinrichtung 1 auf.
Bei den dritten Systemdaten gemäß 3(c) kann eine Regressionslinie abgeleitet werden, die als Regressionslinie RL3 dargestellt ist. Dabei ist jedoch die Variation der Daten bezüglich der Regressionslinie RL3 groß, so dass die Korrelation extrem niedrig ist. Wenn daher die Analyse der Reibungskraft F nur auf der Basis der dritten Systemdaten implementiert wird, so tritt ein großer Fehler bei der Abschätzung der Restlebensdauer der Schalteinrichtung 1 auf.
4 zeigt einen Satz von Diagrammen, die Fälle repräsentieren, in denen die Reibungskraft F hervorgerufen durch Abtrieb und Risse eines Gleitbereiches als Daten in drei verschiedenen System angegeben sind, und zwar auf der Basis von historischen Zustandswerten.
4(a) zeigt ein Diagramm von ersten Systemdaten, in denen die Reibungskräfte F sequenziell aufgetragen sind, wobei die Abszisse die verstrichene Zeit T während der Betriebsdauer der Schalteinrichtung angibt.
4(b) zeigt ein Diagramm von zweiten Systemdaten, in denen die Reibungskräfte F sequenziell aufgetragen sind, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen N während der Betriebsdauer der Schalteinrichtung angibt.
4(c) zeigt ein Diagramm von dritten Systemdaten, in denen die Reibungskräfte F sequenziell aufgetragen sind, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit nT während der Betriebsdauer der Schalteinrichtung angibt.
Es ist ersichtlich, dass in einem Fall, in welchem der Beitragsfaktor der Änderung der Reibungskraft F, also der Beitragsfaktor der Verschlechterung bzw. des Verschleißes in dem Gleitbereich aufgrund der Änderung der Reibungskraft die Korrosion in dem Gleitbereich ist, die auf den Gleitbereich ausgeübte Reibungskraft F allmählich zunimmt im Verhältnis zu der Anzahl von Operationen N; dies ergibt sich deutlich aus einer Regressionslinie RL2 von zweiten Systemdaten, die in 4(b) dargestellt ist.
Andererseits kann bei den ersten Systemdaten gemäß 4(a), bei denen eine Regressionslinie RL1 dargestellt ist, keine ausreichende Korrelation zwischen der Reibungskraft F und der verstrichenen Zeit T gefunden werden. Es ist daher nicht möglich, die Änderung der Reibungskraft F nur auf der Basis von den ersten Systemdaten zu analysieren, so dass es schwierig ist, die Restlebensdauer der Schalteinrichtung 1 nur aus den ersten Systemdaten abzuschätzen.
In ähnlicher Weise kann bei den dritten Systemdaten gemäß 4(c), bei denen eine Regressionslinie RL3 eingetragen ist, keine ausreichende Korrelation zwischen der Reibungskraft F und der nicht operativen Zeit nT während der Betriebsdauer der Schalteinrichtung gefunden werden. Es ist daher nicht möglich, die Änderung der Reibungskraft F nur auf der Basis der dritten Systemdaten zu analysieren, so dass es schwierig ist, die Restlebensdauer der Schalteinrichtung 1 nur aus den dritten Systemdaten abzuschätzen.
Die 5 zeigt einen Satz von Diagrammen, welche Fälle darstellen, in denen die Reibungskraft F sich aufgrund einer Verfestigung des Schmiermittels ändert, was mit Daten aus drei verschiedenen System angegeben ist, die auf historischen Zustandswerten basieren.
5(a) zeigt ein Diagramm von ersten Systemdaten, in denen die Reibungskräfte F sequenziell aufgetragen sind, wobei die Abszisse die verstrichene Zeit T während der Betriebsdauer der Schalteinrichtung angibt.
5(b) zeigt ein Diagramm von zweiten Systemdaten, bei denen die Reibungskräfte F sequenziell aufgetragen sind, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen N während der Betriebsdauer der Schalteinrichtung angibt.
5(c) zeigt ein Diagramm von dritten Systemdaten, bei denen die Reibungskräfte F sequenziell aufgetragen sind, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit nT während der Betriebsdauer der Schalteinrichtung angibt.
Es ist ersichtlich, dass in den Fällen, in denen der Beitragsfaktor für die Änderung der Reibungskraft F, also der Beitragsfaktor für die Verschlechterung oder den Verschleiß in den Gleitbereich aufgrund einer Änderung der Reibungskraft die Verfestigung von Schmiermittel ist, folgendes gilt: Je länger die nicht operative Zeit nT ist, desto größer wird die Reibungskraft F, die auf den Gleitbereich ausgeübt wird, wenn der Öffnungs/Schließ-Betrieb wieder aufgenommen wird. Dies ergibt sich deutlich aus der Regressionslinie RL3 von dritten Systemdaten gemäß 5(c).
In einem Fall, in welchem der Öffnungs/Schließ-Betrieb nach einer kurzen nicht operativen Zeit nT durchgeführt wird, hat die Reibungskraft F die Tendenz, dass sie ihren ursprünglichen Wert wieder annimmt. Im Gegensatz dazu wird bei den jeweiligen Werten der ersten Systemdaten in 5(a) und den zweiten Systemdaten in 5(b) die Variation der auf den Gleitbereich ausgeübten Reibungskraft F groß, so dass es unmöglich ist, die Änderung der Reibungskraft F sorgfältig zu analysieren. Es ist daher schwierig, die Restlebensdauer der Schalteinrichtung 1 abzuschätzen.
Wie oben angegeben, unterscheidet sich, abhängig von der Art des Beitragsfaktors, der die Änderung der Reibungskraft F hervorruft, die Art der Abszissenwerte der Systemdaten, die unmittelbar mit der Änderung der Reibungskraft F zusammenhängen. Wenn daher der Zustandswert auf Meßdaten basiert, wird die Reibungskraft F nur durch einen Teil von drei Systemdatensätzen geliefert, so dass Fälle auftreten können, in denen eine Tendenz der Änderung der Reibungskraft nicht in ausreichendem Maße ermittelt werden kann.
Bei einem Diagnoseverfahren und einer Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung wird daher folgendermaßen vorgegangen. Es werden erste Systemdaten erzeugt, in denen Zustandswerte bezüglich der Verschlechterung einer Schalteinrichtung aufgetragen werden, wobei die Abszisse die gesamte verstrichene Zeit während einer Zeitdauer nach einem Zeitpunkt angibt, in welchem die Schalteinrichtung 1 zu arbeiten begonnen hat; es werden zweite Systemdaten erzeugt, in denen die fortschreitenden Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Gesamtanzahl von Operationen der Schalteinrichtung während der Dauer nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem die Schalteinrichtung 1 zu arbeiten begonnen hat; und es werden dritte Systemdaten erzeugt, bei denen die fortschreitenden Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die gesamte nicht operative Zeit der Schalteinrichtung während der Dauer nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem die Schalteinrichtung 1 zu arbeit begonnen hat. Auf der Basis der erzeugten ersten, zweiten und dritten Systemdaten wird die Restlebensdauer der Schalteinrichtung 1 abgeschätzt.
Bei der Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung erzeugt die Restlebensdauer-Schätzeinheit 53 die ersten, die zweiten und die dritten Systemdaten und schätzt damit die Restlebensdauer ab.
Als nächstes wird der Betrieb der Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung näher erläutert. Wenn gemäß 1 die Schalteinrichtung 1 einen Trennbetrieb durchführt, so spannt die Antriebskraftquelle 2 die Trennungsspule 214 der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 12 vor, so dass durch diesen Betrieb der bewegliche Kontakt 112 des Unterdruckventils 11 von dem festen Kontakt 111 getrennt und somit die Hauptschaltung geöffnet wird.
In dieser Situation mißt der Stromsensor 42 die Stromwellenform eines Antriebsstromes, der an die Trennspule 214 angelegt wird, und liefert die Meßdaten an die Zustandswert-Schätzeinheit 51 der Zustandsüberwachungsvorrichtung 5, die in 2 dargestellt ist.
Wenn die Schalteinrichtung 1 einen Trennungsbetrieb durchführt, so spannt die Antriebskraftquelle 2 die Verbindungsspule 213 der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 12 vor, so dass durch den entsprechenden Betrieb der bewegliche Kontakt 112 des Unterdruckventils 11 einen Kontakt mit dem festen Kontakt 111 herstellt und somit die Hauptschaltung geschlossen wird.
In dieser Situation mißt der Stromsensor 41 die Stromwellenform eines Antriebsstromes, der an die Verbindungsspule 213 angelegt wird, und liefert seine Meßdaten an die Zustandswert-Schätzeinheit 51 der Zustandsüberwachungsvorrichtung 5 gemäß 2.
Auf der Basis der Änderung der Stromwellenform, bei der es sich um die eingegebenen Meßdaten handelt, schätzt die Zustandswert-Schätzeinheit 51 Zustandswerte ab, wie z. B. einen Wert für Abrieb, Verschleiß und Risse, die Reibungskraft zum Zeitpunkt des Antriebs und die Kapazität des Antriebskondensators 3, welche den Verschlechterungszustand oder Verschleißzustand des Gleitbereiches in der Schalteinrichtung 1 spezifizieren. Die Aufzeichnungseinheit 52 sorgt für die Aufzeichnung und Akkumulierung der von der Zustandswert-Schätzeinheit 51 abgeschätzten Zustandswerte als historische Zustandswertdaten.
Die Restlebensdauer-Schätzeinheit 53 liest die historischen Zustandswerte aus, die in der Aufzeichnungseinheit 52 aufgezeichnet und abgespeichert sind. Zunächst erzeugt die Restlebensdauer-Schätzeinheit 53 auf der Basis der historischen Zustandswerte erste Systemdaten, in denen die Zustandswerte sequenziell angeordnet sind, wobei die Abszisse die verstrichene Zeit von einem Zeitpunkt an angibt, in welchem die Schalteinrichtung 1 zu arbeiten begonnen hat; zweite Systemdaten, in denen die Zustandswerte angeordnet sind, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen N von einem Zeitpunkt an angibt, in welchem die Schalteinrichtung 1 zu arbeiten begonnen hat; und dritte Systemdaten, in denen die Zustandswerte angeordnet sind, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit nT von einem Zeitpunkt an angibt, in welchem die Schalteinrichtung 1 zu arbeiten begonnen hat.
Dann schätzt die Restlebensdauer-Schätzeinheit 53 die Restlebensdauer der Schalteinrichtung 1 ab, und zwar auf der Basis von mindestens einem Teil der Systemdatensätze. Bei der nachstehenden Erläuterung werden als Zustandswerte die Reibungskräfte F verwendet, die auf den Gleitbereich ausgeübt werden. Es versteht sich jedoch von selbst, dass auch andere Zustandswerte verwendet werden können.
Ferner bereitet die Restlebensdauer-Schätzeinheit 53 vier Restlebensdauer-Variable t1, t2, t3 und t4 vor. Ein großer Wert, beispielsweise „999 Jahre” wird für jede der Variablen t1, t2, t3 und t4 vorgegeben. Die Werte der Variablen t1, t2, t3 und t4 werden mit Restlebensdauer-Schätzwerten überschrieben, wie es nachstehend näher erläutert ist.
Die 6A und 6B zeigen einen Satz von Flussdiagrammen zur Erläuterung des Betriebes, bei dem Restlebensdauer-Schätzeinheit 53 der Zustandsüberwachungsvorrichtung 5 die Restlebensdauer der Schalteinrichtung 1 abschätzt, und zwar durch Bestimmen der Verschlechterungstendenz der auf die Schalteinrichtung 1 ausgeübten Reibungskräfte, die aus den ersten, zweiten und dritten Systemdaten ermittelt wird.
Gemäß 6A werden zunächst in einem Schritt S1 sämtliche historischen Zustandswertdaten gelesen, die in der Aufzeichnungseinheit 52 der Zustandsüberwachungsvorrichtung 5 aufgezeichnet sind. Dann werden die ersten Systemdaten geliefert, in denen die Reibungskräfte F, die Zustandswerte in den ausgelesenen historischen Zustandswertdaten sind, angeordnet sind, wobei die Abszisse die verstrichene Zeit T während einer Dauer nach einem Zeitpunkt angibt, in welchem die Schalteinrichtung 1 zu arbeiten begonnen hat. Die ersten Systemdaten hinsichtlich der verstrichenen Zeit entsprechen den ersten Systemdaten, die in 3(a), 4(a) oder 5(a) dargestellt sind, wie vorstehend erläutert.
Ferner werden im Schritt S1 die zweiten Systemdaten geliefert, in denen die Reibungskräfte F, die Zustandswerte in den ausgelesenen historischen Zustandswertdaten sind, angeordnet sind, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen N der Schalteinrichtung 1 während einer Dauer nach einem Zeitpunkt angibt, in welchem die Schalteinrichtung 1 zu arbeiten begonnen hat. Die zweiten Systemdaten entsprechen den zweiten Systemdaten, die in 3(b), 4(b) oder 5(b) dargestellt sind, wie vorstehend erläutert.
Ferner werden im Schritt S1 die dritten Systemdaten geliefert, in denen die Reibungskräfte F, die Zustandswerte in den ausgelesenen historischen Zustandswertdaten sind, angeordnet sind, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit nT der Schalteinrichtung 1 während einer Dauer nach einem Zeitpunkt angibt, in welchem die Schalteinrichtung 1 zu arbeiten begonnen hat. Die dritten Systemdaten entsprechen den dritten Systemdaten, die in 3(c), 4(c) oder 5(c) dargestellt sind.
Als nächstes wird beim Schritt S2 bestimmt, ob in den ersten Systemdaten eine Tendenz erkannt wird, bei der die Reibungskraft F ab einem Zeitpunkt, in welchem die Schalteinrichtung 1 zu arbeiten begonnen hat, sich verschlechtert, während die verstrichene Zeit T zunimmt.
Bei der im Schritt S2 implementierten Bestimmung wird in einem Fall, der in 3(a) oder in 4(a) dargestellt ist, eine Regressionslinie RL1 erhalten, und wenn der Korrelationskoeffizient der Regressionslinie RL1 gleich einem oder größer als ein vorbestimmter Wert ist und der Gradient der Regressionslinie RL1 gleich einem oder kleiner als ein vorbestimmter Wert ist (oder gleich einem oder größer als ein vorbestimmter Wert ist), dann wird bestimmt, dass eine Verschlechterungstendenz der Reibungskraft F erkannt wird. In anderen Fällen wird bestimmt, dass keine Verschlechterungstendenz der Reibungskraft F erkannt wird.
Als nächstes wird beim Schritt S3 bestimmt, ob in den zweiten Systemdaten eine Tendenz erkannt wird, bei der die Reibungskraft F ab einem Zeitpunkt, in welchem die Schalteinrichtung 1 zu arbeiten begonnen hat, schlechter wird, wenn die Anzahl von Operationen N zunimmt.
Bei der im Schritt S3 implementierten Bestimmung wird in einem Falle, der in 3(b) oder in 4(b) dargestellt ist, eine Regressionslinie RL2 erhalten, und wenn der Korrelationskoeffizient der Regressionslinie RL2 gleich einem oder größer als ein vorbestimmter Wert ist und der Gradient der Regressionslinie RL2 gleich einem oder kleiner als ein vorbestimmter Wert ist (oder gleich einem oder größer als ein vorbestimmter Wert ist), wird bestimmt, dass eine Verschlechterungstendenz der Reibungskraft F erkannt wird. In anderen Fällen oder in dem Falle, der in 5(b) dargestellt ist, in welchem keine Regressionslinie erhalten wird, wird bestimmt, dass keine Verschlechterungstendenz der Reibungskraft F erkannt worden ist.
Als nächstes wird beim Schritt S4 bestimmt, ob in den dritten Systemdaten eine Tendenz erkannt wird, bei der die Reibungskraft F ab einem Zeitpunkt, in welchem die Schalteinrichtung 1 zu arbeiten begonnen hat, sich verschlechtert hat, wenn die nicht operative Zeit nT der Schalteinrichtung 1 zunimmt.
Bei der im Schritt S4 implementierten Bestimmung wird in einem Fall, der in 5(c) dargestellt ist, eine Regressionslinie RL3 erhalten, und wenn der Korrelationskoeffizient der Regressionslinie RL3 gleich einem oder größer als ein vorbestimmter Wert ist und der Gradient der Regressionslinie RL3 gleich einem oder kleiner als ein vorbestimmter Wert ist (oder gleich einem oder größer als ein vorbestimmter Wert ist), wird bestimmt, dass eine Verschlechterungstendenz der Reibungskraft F erkannt worden ist. In anderen Fällen oder in dem Falle, der in 3(c) und in 4(c) dargestellt ist, wird keine Regressionslinie erhalten, und es wird bestimmt, dass keine Verschlechterungstendenz der Reibungskraft F erkannt worden ist.
Bei diesen Erläuterungen wird als Kurve, die eine Datenkorrelation zeigt, eine Regressionslinie verwendet. Man kann jedoch auch eine Regressionskurve höherer Ordnung, eine Regressionskurve unter Verwendung eines Exponenten oder eine Regressionskurve unter Verwendung eines Logarithmus verwenden. Auch wenn bei diesen Erläuterungen Korrelationskoeffizienten verwendet werden, ist es auch möglich, die Differenz oder den Absolutwert der Differenz zwischen den Daten und der Regressionslinie zu verwenden, und es wird angenommen, dass als Bestimmungsbedingung diese Differenz kleiner als ein vorbestimmter Wert.
Als nächstes wird beim Schritt S5 bestimmt, ob in sämtlichen Resultaten der Bestimmungen, die in den Schritten S2, S3 und S4 implementiert worden sind, bei der Reibungskraft F keine Tendenz der Verschlechterung in der Schalteinrichtung 1 ab ihrem Ausgangszustand erkannt worden ist.
In einem Fall, in dem bei sämtlichen Resultaten der Bestimmungen, die in den Schritten S2, S3 und S4 implementiert worden sind, erkannt wird, dass bei der Reibungskraft F keine Verschlechterungstendenz vorliegt (JA), schließt sich an den Schritt S5 der nachstehend näher beschriebene Schritt S10 an. In einem Falle, in dem in mindestens einem der Resultate der Bestimmungen, die in den Schritten S2, S3 und S4 implementiert worden sind, erkannt worden ist, dass eine Verschlechterungstendenz bei der Reibungskraft F vorliegt (NEIN), schließt sich an den Schritt S5 als nächstes der Schritt S6 an.
Im Schritt S6 wird bestimmt, ob in nur einem der Resultate der Bestimmungen, die in den Schritten S1, S2 und S3 implementiert worden sind, eine Verschlechterungstendenz der Reibungskraft F erkannt worden ist. In dem Falle, in dem bestimmt wird, dass nur in einem der Systemdatensätze eine Verschlechterungstendenz der Reibungskraft F vorliegt (JA), schließt sich an den Schritt S6 als nächstes der Schritt S9 an. In einem Falle, in dem bestimmt wird, dass in zwei oder mehr Systemdatensätzen Verschlechterungstendenzen vorliegen (NEIN), schließt sich an den Schritt S6 als nächstes der Schritt S7 an.
In dem Falle, in dem bei dem oben beschriebenen Schritten bestimmt wird, dass in zwei oder mehr Systemdatensätzen unter den Resultaten der Bestimmungen, die in den Schritten S1, S2 und S3 implementiert worden sind, eine Tendenz erkannt worden ist, dass die Reibungskraft F schlechter wird, geht der Ablauf des Flußdiagramms weiter durch den Schritt S7. Dann schließt sich an den Schritt S7 der Schritt S8 an.
In dem Schritt S8 wird der Schätzwert der Restlebensdauer der Schalteinrichtung 1 aus den Systemdaten berechnet, welche zu den zwei oder mehr Systemdatensätzen gehören, in denen die Verschlechterungstendenz der Reibungskraft F erkannt worden ist, welche den größten Korrelationskoeffizienten einer Regressionslinie aufweisen.
Fall 1
Nachstehend folgen zunächst als Fall 1 Erläuterungen unter der Annahme eines Falles, dass im Schritt S2 bestimmt worden ist, dass die Reibungskraft F in den ersten Systemdaten eine Verschlechterungstendenz besitzt, dass im Schritt S3 bestimmt worden ist, dass die Reibungskraft F in den zweiten Systemdaten eine Verschlechterungstendenz besitzt, und dass im Schritt S4 bestimmt worden ist, dass die Reibungskraft F in den dritten Systemdaten eine Verschlechterungstendenz besitzt. Außerdem wird im Fall 1 angenommen, dass die ersten Systemdaten die stärkste Korrelation aufweisen.
Im Fall 1 ist das Resultat der Bestimmung im Schritt S5 „NEIN”. Dann folgt auf den Schritt S5 der nächste Schritt S6. Im Schritt S6 wird bestimmt, ob nur in einem der Resultate der Bestimmungen, die in den Schritten S1, S2 und S3 implementiert worden sind, eine Tendenz erkannt worden ist, bei der die Reibungskraft F schlechter wird. Somit ergibt sich das Resultat „NEIN”, und dann folgt auf den Schritt S6 der Schritt S7.
In dem Schritt S7 wird einem Fall, in dem bestimmt worden ist, dass in zwei oder mehr Systemdatensätzen in den Resultaten der Bestimmungen, die in den Schritten S1, S2 und S3 implementiert worden sind, eine Tendenz erkannt wird, bei der die Reibungskraft F schlechter wird, geht der Ablauf des Flußdiagramms zu dem Schritt S8 weiter. Somit schließt sich im Fall 1 der Schritt S8 an den Schritt S7 an.
Im Schritt S8 wird für die ersten Systemdaten, die die stärkste Korrelation unter den drei Systemdatensätzen aufweisen, eine optimale Regressionslinie RL1 erhalten. Dann wird aus dieser Regressionslinie die verstrichene Zeit berechnet, in der die Reibungskraft F den Grenzwert erreicht, bei dem die Schalteinrichtung 1 die vorbestimmte Leistungsfähigkeit nicht mehr erfüllen kann.
Die berechnete verstrichene Zeit wird in die Anzahl von Jahren umgewandelt. Die Anzahl von Jahren überschreibt den Wert „999” der früheren Variablen t1, die vorläufig angegeben worden ist. Die Anzahl von Jahren wird als erster Schätzwert für die Restlebensdauer verwendet. In dieser Situation wird in einem Falle, in dem der Wert, der durch Umwandlung der berechneten verstrichenen Zeit in die Anzahl von Jahren erhalten wird, den Wert „999” überschreitet, der erste Schätzwert auf „999” gesetzt.
Als nächstes wird beim Schritt S8 die Verschlechterungstendenz der Reibungskraft F in den ersten Systemdaten, welche die stärkste Korrelation besitzen, aus den ursprünglichen Daten entfernt. Dann werden drei Systemdaten, also die ersten Systemdaten, die zweiten Systemdaten und die dritten Systemdaten erneut erzeugt. Beispielsweise läuft die Prozedur zum Entfernen der Verschlechterungstendenz aus den ursprünglichen Daten folgendermaßen ab.

(1) Die drei Systemdatensätze können dargestellt werden als (y_i, a_i, b_i, c_i). Das Zeichen i bezeichnet einen Wert, der zwischen 1 und M variiert. M bezeichnet die Gesamtanzahl von Datensätzen; y-i entspricht dem gemessenen Zustandswert; a_i entspricht der verstrichenen Zeit, welche der Abszissenwert der ersten Systemdaten ist; b_i entspricht der Anzahl von Operationen, welches der Abszissenwert der zweiten Systemdaten ist; c_i entspricht der nicht operativen Zeit, welche der Abszissenwert der dritten Systemdaten ist.
(2) In Bezug auf jeden von den ersten Systemdaten (y_i, a_i), den zweiten Systemdaten (y_i, b_i) und den dritten Systemdaten (y_i, c_i) wird beispielsweise die Verschlechterungstendenz der Reibungskraft F bestimmt.
(3) Beispielsweise wird in einem Falle, in dem eine signifikante Verschlechterungstendenz der Reibungskraft F in den ersten Systemdaten (y_i, a_i) erkannt wird, eine Regressionslinie erhalten [y = A × a + B]. Hierbei bezeichnen A und B Koeffizienten, die unter Verwendung eines Korrelationskoeffizienten erhalten werden, der durch statistische Berechnungen der Systemdatensätze erhalten wird.
(4) Um daher aus den ursprünglichen historischen Zustandswertdaten die ersten Systemdaten (y_i, a_i) zu entfernen, in denen die signifikante Verschlechterungstendenz erkannt worden ist, wird [(y1_i) = (y_i) – (A × a_i) – B] gesetzt, und es wird (y_i, a_i, b_i, c_i) ersetzt durch (y1_i, a_i, b_i, c_i). Infolgedessen werden die ersten Systemdaten (y1_i, a_i), die zweiten Systemdaten (y1_i, b_i) und die dritten Systemdaten (y1_i, c_i) neu erhalten.

In der oben beschriebenen Weise werden aus den ursprünglichen Daten, die die stärkste Korrelation besitzen und aus denen die Verschlechterungstendenz entfernt worden ist, erneut folgende Daten erzeugt: erste Systemdaten, bei denen die Reibungskraft angegeben ist, während die Abszisse die verstrichene Zeit bezeichnet, zweite Systemdaten, bei denen die Reibungskraft angegeben ist, während die Abszisse die Anzahl von Operationen bezeichnet, und dritte Systemdaten, bei denen die Reibungskraft angegeben ist, während die Abszisse die nicht operative Zeit bezeichnet.
Um zu bestimmen, ob die Verschlechterungstendenz der Reibungskraft wieder in den erneut erzeugten drei Systemdatensätzen erkannt wird, werden die Schritte S2, S3 und S4 erneut durchgeführt. In der gleichen Weise wie oben beschrieben wird hinsichtlich der jeweiligen Systemdaten bestimmt, ob eine Tendenz vorliegt oder nicht, bei der die Reibungskraft F schlechter wird ab einem Ausgangszustand zu einem Zeitpunkt, in welchem die Schalteinrichtung 1 zu arbeiten begonnen hat.
Wie oben beschrieben, wird im Fall 1 die Verschlechterungstendenz der Reibungskraft F in jedem der ursprünglichen Systemdatensätze erkannt. Da jedoch durch die angegebene Prozedur die Verschlechterungstendenz der Reibungskraft F in den ersten Systemdaten entfernt wird, bei denen die Abszisse die verstrichene Zeit angibt, wobei diese Systemdaten die stärkste Korrelation haben, liegt die Verschlechterungstendenz der Reibungskraft in den zweiten Systemdaten, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen angibt, und den dritten Systemdaten, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit angibt, unter den neu erzeugten drei Systemdatensätzen vor. Somit schließt sich an die Schritte S5 bis S7 der Schritt S8 an.
Beim Schritt S8 wird in der oben beschriebenen Weise für die Systemdaten, welche die stärkste Korrelation unter den neu erzeugten zweiten Systemdaten und dritten Systemdaten besitzen, eine optimale Regressionslinie erhalten. Dann wird aus dieser Regressionslinie die verstrichene Zeit, die Anzahl von Operationen oder die nicht operative Zeit berechnet, in der die Reibungskraft F den Grenzwert erreicht, bei dem die Schalteinrichtung 1 die vorgegebene Leistungsfähigkeit nicht mehr erfüllen kann.
In dieser Situation wird, vorausgesetzt, dass die neu erzeugten zweiten Systemdaten die stärkste Korrelation haben, auf der Basis der optimalen Regressionslinie RL2 für diese die spezielle Anzahl von Operationen in der Zeit berechnet, welche derjenigen entspricht, in der die Reibungskraft den Grenzwert erreicht, bei dem Schalteinrichtung 1 die vorgegebene Leistungsfähigkeit nicht mehr erfüllen kann.
Die berechnete Anzahl von Operationen wird in die Anzahl von Jahren umgewandelt. Mit der Anzahl von Jahren wird der Wert „999” der vorherigen Variablen t2 überschrieben, die vorläufig angegeben worden ist. Dann wird die Anzahl von Jahren als zweiter Schätzwert für die Restlebensdauer verwendet. Wenn in diesem Fall der Wert, der durch Umwandlung der berechneten verstrichenen Zeit in die Anzahl von Jahren den Wert „999” überschreitet, wird der erste Schätzwert auf „999” gesetzt.
Als nächstes wird beim Schritt S8 die Verschlechterungstendenz der Reibungskraft F in den zweiten Systemdaten aus den ursprünglichen Daten mit der gleichen Prozedur, wie oben beschrieben, entfernt, und dann werden drei Systemdatensätze neu erzeugt.
Um zu bestimmen, ob die Verschlechterungstendenz wieder in den drei Systemdatensätzen erkannt wird, die neu erzeugt worden sind, werden die Schritte S2, S3 und S4 erneut durchgeführt. In der gleichen Weise wie oben beschrieben wird hinsichtlich der jeweiligen Systemdaten bestimmt, ob eine Tendenz erkannt wird, bei der die Reibungskraft F schlechter wird, und zwar von einem Anfangszustand zu einem Zeitpunkt, in welchem die Schalteinrichtung 1 zu arbeiten begonnen hat.
Wie oben erwähnt, wird im Fall 1 die Verschlechterungstendenz der Reibungskraft F in jedem der ursprünglichen Systemdatensätze erkannt. Da wegen der oben beschriebenen Prozedur die Verschlechterungstendenz der Reibungskraft F in den ersten Systemdaten, bei denen die Abszisse die verstrichene Zeit angibt, und in den zweiten Systemdaten bei denen die Abszisse die Anzahl von Operationen angibt, entfernt wird, liegt die Verschlechterungstendenz der Reibungskraft F nur in den dritten Systemdaten vor, bei denen die Abszisse die nicht operative Zeit angibt, und zwar aus den drei Systemdatensätzen, die neu erzeugt wurden sind. Somit schließt sich an die Schritte S5 und S6 der Schritt S9 an.
Im Schritt S9 wird für die dritten Systemdaten aus den neu erzeugten drei Systemdatensätzen eine optimale Regressionslinie RL3 erhalten. Dann wird aus dieser Regressionslinie eine nicht operative Zeit berechnet, bei der die Reibungskraft F den Grenzwert erreicht, bei dem die Schalteinrichtung 1 die vorbestimmte Leistungsfähigkeit nicht mehr erfüllen kann.
Die berechnete nicht operative Zeit wird in eine Anzahl von Jahren umgewandelt. Mit der Anzahl von Jahren wird der Wert „999” der früheren Variablen t3 überschrieben, die vorläufig eingetragen worden ist. Dann wird die Anzahl von Jahren als dritter Schätzwert für die Restlebensdauer verwendet. Wenn in dieser Situation der Wert, der durch die Umwandlung der berechneten verstrichenen Zeit in die Anzahl von Jahren den Wert „999” überschreitet, wird dieser Schätzwert auf „999” gesetzt.
Durch dreimaliges Wiederholen des Prozesses, der die Schritte S2 bis S9 umfasst, werden in der oben beschriebenen Weise im Fall 1 der erste Schätzwert t1 und der zweite Schätzwert t2 der Restlebensdauer im Schritt S8 berechnet, während der dritte Schätzwert t3 im Schritt S9 berechnet wird.
Als nächstes wird beim Schritt S9 die Verschlechterungstendenz der Reibungskraft F in den neu erzeugten dritten Systemdaten wiederum aus den ursprünglichen Daten mit der gleichen Prozedur wie oben beschrieben entfernt, und dann schließt sich an den Schritt S9 der Schritt S10 an.
Beim Schritt S10 werden historische Zustandswertdaten auf der Basis der jüngsten N-maligen Meßdaten aus den Daten extrahiert, die den Schritt S9 durchlaufen haben. Auf der Basis dieser historischen Zustandswertdaten werden folgende Daten erzeugt: vierte Systemdaten, bei denen die Reibungskräfte F aufgetragen sind, wobei die Abszisse die verstrichene Zeit T angibt; fünfte Systemdaten, bei denen die Reibungskräfte F aufgetragen sind und die Abszisse die Anzahl von Operationen N der Schalteinrichtung 1 angibt; und sechstes Systemdaten, bei denen die Reibungskräfte F aufgetragen sind, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit nT der Schalteinrichtung 1 angibt.
Die jüngsten N-maligen Meßdaten bezeichnen die Meßdaten während einer Dauer nach einem Zeitpunkt, wenn eine vorgegebene Periode verstrichen ist, und zwar ab einem Zeitpunkt, in welchem die Schalteinrichtung 1 zu arbeiten begonnen hat.
Somit bezeichnen die vier Systemdaten solche Systemdaten, bei denen die Zustandswerte in Abhängigkeit von einer verstrichenen Zeit während einer Periode nach einem Zeitpunkt angegeben sind, wobei die vorbestimmte Periode ab einem Zeitpunkt verstrichen ist, in welchem die Schalteinrichtung 1 zu arbeiten begonnen hat.
Die fünften Systemdaten bezeichnen solche Systemdaten, bei denen die Zustandswerte in Abhängigkeit von der Anzahl von Operationen N der Schalteinrichtung während einer Periode nach einem Zeitpunkt angegeben sind, wobei die vorbestimmte Periode ab einem Zeitpunkt verstrichen ist, in welchem die Schalteinrichtung 1 zu arbeiten begonnen hat.
Die sechsten Systemdaten bezeichnen Systemdaten, bei denen die Zustandswerte in Abhängigkeit von der nicht operativen Zeit der Schalteinrichtung während einer Periode nach einem Zeitpunkt angegeben sind, wobei die vorbestimmte Zeitdauer ab einem Zeitpunkt verstrichen ist, in welchem die Schalteinrichtung 1 zu arbeiten begonnen hat.
Als Möglichkeiten, wie die Verschlechterung in dem Gleitbereich der Schalteinrichtung 1 auftritt, gibt es einen Fall, in dem die Verschlechterung von einem Ausgangszustand, in welchem die Schalteinrichtung 1 zu arbeiten beginnt, allmählich auftritt, und einen Fall, der in 3(b) dargestellt ist, in welchem die Verschlechterung ab einem bestimmten Zeitpunkt rapide auftritt.
In dem letzteren Falle entwickelt sich die Verschlechterung relativ rasch von einem bestimmten Zeitpunkt an. Die Meßdatenanalyse, die ab einem Anfangszustand durchgeführt wird, in welchem die Schalteinrichtung 1 zu arbeiten beginnt, kann nicht ohne weiteres die Verschlechterungstendenz erfassen.
Wenn beispielsweise eine große Anzahl von Datensätzen vorliegt, die nicht stark variieren, und eine relativ geringe Anzahl von Datensätzen vorliegt, welche eine Verschlechterungstendenz angeben, so kann die Meßdatenanalyse, die ab einem Anfangszustand durchgeführt wird, in welchem die Schalteinrichtung 1 zu arbeiten beginnt, die Verschlechterungstendenz nicht ohne weiteres erfassen. In dieser Situation ist es möglich, durch Analysieren der jüngsten N-maligen Meßdaten eine Verschlechterungstendenz der Schaltungseinrichtung 1 deutlich zu bestimmen.
Wie im Falle der oben beschriebenen Schritte S2, S3 und S4 werden die jeweiligen Regressionslinien für die vierten Systemdaten, die fünften Systemdaten und die sechsten Systemdaten erhalten, und zwar auf der Basis der jüngsten N-maligen Meßdaten, wie im Schritt S10 angegeben. Wenn in diesem Falle eine Regressionslinie erhalten wird und wenn der Korrelationskoeffizient der Regressionslinie gleich einem oder größer als ein vorbestimmter Wert ist und der Gradient der Regressionslinie gleich einem oder kleiner als ein vorbestimmter Wert ist (oder gleich einem oder größer als ein vorbestimmter Wert ist), so wird bestimmt, dass eine Verschlechterungstendenz der Reibungskraft F erkannt worden ist.
Als nächstes wird beim Schritt S11 bestimmt, ob in zumindest einem Satz von den vierten Systemdaten, den fünften Systemdaten und den sechsten Systemdaten eine Verschlechterungstendenz der Reibungskraft F als Zustandswert vorliegt. In einem Falle, in dem zumindest in einem der Systemdatensätze eine Verschlechterungstendenz der Reibungskraft F als Zustandswert vorliegt (JA), schließt sich an den Schritt S11 der Schritt S12 an. In einem Falle, in dem in keinem der Systemdatensätze eine Verschlechterungstendenz der Reibungskraft F vorliegt (NEIN), schließt sich an den Schritt S11 der Schritt S13 an.
Im Schritt S12 wird auf der Basis der optimalen Regressionslinie der Systemdaten aus den drei Systemdatensätzen, in denen eine Verschlechterungstendenz der Reibungskraft vorliegt, welche die stärkste Korrelation besitzen, werden die verstrichene Zeit, die Anzahl von Operationen oder die nicht operative Zeit in der Zeitdauer berechnet, welche derjenigen entspricht, in der die Reibungskraft einen Grenzwert erreicht hat, bei denn die Schalteinrichtung 1 ihre vorbestimmte Leistungsfähigkeit nicht mehr erfüllen kann.
Wenn beispielsweise die vierten Systemdaten die stärkste Korrelation aufweisen, und zwar aufgrund ihrer optimalen Regressionslinie RL1, wird die verstrichene Zeit berechnet, in der die Reibungskraft einen Grenzwert erreicht, bei dem die Schalteinrichtung 1 ihre vorbestimmte Leistungsfähigkeit nicht mehr erfüllen kann.
Die berechnete verstrichene Zeit wird in eine Anzahl von Jahren umgewandelt. Mit der Anzahl von Jahren wird der Wert „999” der vorherigen Variablen t4 überschrieben, der vorläufig eingesetzt worden ist. Dann wird die Anzahl von Jahren als vierter Schätzwert für die Restlebensdauer verwendet. Wenn in dieser Situation der Wert, der durch die Umwandlung der verstrichenen Zeit in die Anzahl von Jahren erhalten worden ist, den Wert „999” überschreitet, so wird dieser Schätzwert auf „999” gesetzt.
Als nächstes wird beim Schritt S13 aus dem ersten Schätzwert t1 und dem zweiten Schätzwert t2, die im Schritt S8 berechnet worden sind, dem dritten Schätzwert t3, der im Schritt S9 berechnet worden ist, und dem vierten Schätzwert t4, der im Schritt S12 berechnet worden ist, der kürzeste Schätzwert als Restlebensdauer der Schalteinrichtung 1 abgeschätzt.
Fall 2
Als nächstes wird als Fall 2 eine Konstellation erläutert, bei der in zwei der Schritte S2, S3 und S4 bestimmt wird, dass eine Verschlechterungstendenz der Reibungskraft F in den Systemdaten vorliegt.
Im Fall 2 liegt eine Verschlechterungstendenz der Reibungskraft F in zwei der drei Systemdatensätze vor. Wie beim Fall 1 durchläuft der Ablauf des Flußdiagramms die Schritte S1 bis S8 in einer Art und Weise, welche die Schritte S2, S3, S4, S5, S6 und S7 umfasst.
Im Schritt S8 wird für die Systemdaten, welche die stärkste Korrelation unter den zwei Systemdatensätzen besitzen, eine optimale Regressionslinie erhalten. Dann wird aus dieser Regressionslinie die verstrichene Zeit, die Anzahl von Operationen oder die nicht operative Zeit berechnet, in der die Reibungskraft F den Grenzwert erreicht, bei dem die Schalteinrichtung 1 ihre vorbestimmte Leistungsfähigkeit nicht mehr erfüllen kann.
Vorausgesetzt, die ersten Systemdaten haben die stärkste Korrelation, und zwar auf der entsprechenden optimalen Regressionslinie RL1, wird die verstrichene Zeit berechnet, in der die Reibungskraft einen Grenzwert erreicht, bei dem die Schalteinrichtung 1 ihre vorbestimmte Leistungsfähigkeit nicht mehr erfüllen kann.
Die verstrichene Zeitdauer wird in eine Anzahl von Jahren umgewandelt. Mit der Anzahl von Jahren wird der Wert „999” der vorherigen Variablen t1 überschrieben, der vorläufig angegeben worden ist. Dann wird die Anzahl von Jahren als erster Schätzwert für die Restlebensdauer verwendet. Wenn in dieser Situation der Wert, der erhalten wird durch die Umwandlung der verstrichenen Zeit in die Anzahl von Jahren, den Wert „999” überschreitet, so wird der erste Schätzwert auf „999” gesetzt.
Als nächstes wird beim Schritt S8 auf der Basis der obigen Prozedur die Verschlechterungstendenz der Reibungskraft F in den ersten Systemdaten, welche die stärkste Korrelation besitzen, aus den ursprünglichen Daten entfernt. Dann werden drei Systemdatensätze neu erzeugt. Um zu bestimmen, ob die Verschlechterungstendenz in den neu erzeugten drei Systemdatensätzen erneut erkannt wird, werden die Schritt S2, S3 und S4 wieder durchgeführt.
In der oben beschriebenen Weise wird hinsichtlich der jeweiligen Systemdaten bestimmt, ob eine Tendenz erkannt wird, bei der die Reibungskraft F ab einem Ausgangszustand von einem Zeitpunkt an schlechter wird, in welchem die Schalteinrichtung 1 zu arbeiten begonnen hat.
Wie erwähnt, wird im Fall 2 die Verschlechterungstendenz der Reibungskraft F in zwei der drei ursprünglichen Systemdatensätze erkannt. Da wegen der vorherigen Prozedur die Verschlechterungstendenz der Reibungskraft F in den ersten Systemdaten entfernt worden ist, welche die stärkste Korrelation besitzen, liegt die Verschlechterungstendenz der Reibungskraft F nur in den zweiten Systemdaten oder den dritten Systemdaten unter den neu konfigurierten drei Systemdatensätzen vor. Der Ablauf des Flußdiagramms geht dann über die Schritt S5 und S6 zu dem Schritt S9 weiter.
Vorausgesetzt, es liegt eine Verschlechterungstendenz der Reibungskraft F in den zweiten Systemdaten vor, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen angibt, so wird im Schritt S9 eine optimale Regressionslinie RL2 für die neu erzeugten Systemdaten erhalten. Dann wird aus dieser Regressionslinie die Anzahl von Operationen berechnet, bei denen die Reibungskraft F den Grenzwert erreicht, bei dem die Schalteinrichtung 1 ihre vorbestimmte Leistungsfähigkeit nicht mehr erfüllen kann.
Die berechnete Anzahl von Operationen wird in eine Anzahl von Jahren umgewandelt. Mit der Anzahl von Jahren wird der Wert „999” der vorherigen Variablen t2 überschrieben, der vorläufig angesetzt worden ist. Dann wird die Anzahl von Jahren als zweiter Schätzwert für die Restlebensdauer verwendet. Wenn in dieser Situation der Wert, der erhalten wird durch die Umwandlung der verstrichenen Zeit in die Anzahl von Jahren, den Wert „999” erreicht, so wird dieser Schätzwert auf „999” gesetzt.
Wie erwähnt, werden im Fall 2 durch das zweimalige Wiederholen des Prozesses einschließlich der Schritte S2 bis S9 der erste Schätzwert t1 und der zweite Schätzwert t2 der Restlebensdauer in dem Schritt S8 bzw. dem Schritt S9 berechnet.
Als nächstes wird beim Schritt S9 die Verschlechterungstendenz der Reibungskraft F in den neu erzeugten zweiten Systemdaten aus den ursprünglichen Daten der gleichen Prozedur wie oben beschrieben entfernt, und dann folgt auf den Schritt S9 der Schritt S10.
Die Operation in dem Prozess vom Schritt S10 bis zum Schritt S13 sind die gleichen wie im Fall 1. Es werden vierte Systemdaten, fünfte Systemdaten und sechste Systemdaten erzeugt, und zwar auf der Basis der jüngsten N-maligen Meßdaten, und aus den Systemdaten, welche die stärkste Korrelation besitzen, wird ein dritter Schätzwert t3 der Restlebensdauer berechnet.
Als nächstes wird beim Schritt S13 aus dem ersten Schätzwert t1, der im Schritt S8 berechnet worden ist, dem zweiten Schätzwert t2, der Schritt S9 berechnet worden ist, und dem dritten Schätzwert t3, der Schritt S12 berechnet worden ist, der kürzeste Schätzwert als Restlebensdauer der Schalteinrichtung 1 geschätzt.
Fall 3
Als nächstes wird als Fall 3 eine Konstellation erläutert, bei der nur in einem der Schritte S2, S3 und S4, beispielsweise nur bei den ersten Systemdaten bestimmt wird, dass eine Verschlechterungstendenz der Reibungskraft F vorliegt.
Im Fall 3 liegt die Verschlechterungstendenz der Reibungskraft F nur in einem von drei Systemdatensätzen vor. Somit erfolgt der Ablauf des Flußdiagramms vom Schritt S1 bis zum Schritt S6 über die Schritte S2, S3, S4 und S5. Dann folgt auf den Schritt S6 der Schritt S9.
Im Schritt S9 wird für die ersten Systemdaten, bei denen die Abszisse die verstrichene Zeit angibt, eine optimale Regressionslinie RL1 erhalten. Dann wird aus dieser Regressionslinie die verstrichene Zeit berechnet, bei der die Reibungskraft F den Grenzwert erreicht, bei dem die Schalteinrichtung 1 ihre vorbestimmte Leistungsfähigkeit nicht mehr erfüllen kann.
Die berechnete verstrichene Zeit wird in eine Anzahl von Jahren umgewandelt. Mit der Anzahl von Jahren wird der Wert „999” der vorherigen Variablen t1 überschrieben, die vorläufig angesetzt worden ist. Dann wird die Anzahl von Jahren als erster Schätzwert für die Restlebensdauer verwendet. Wenn in dieser Situation der Wert, der erhalten wird durch Umwandlung der berechneten verstrichenen Zeit in die Anzahl von Jahren, den Wert „999” überschreitet, dann wird dieser Schätzwert auf „999” gesetzt.
Wie bereits erwähnt, folgt im Fall 3 auf den Schritt S6 direkt der Schritt S9, so dass der erste Schätzwert t1 berechnet wird.
Als nächstes wird beim Schritt S9 die Verschlechterungstendenz der Reibungskraft F in den ersten Systemdaten aus den ursprünglichen Daten mit der gleichen Prozedur wie oben beschrieben entfernt, und dann folgt auf den Schritt S9 der Schritt S10.
Die Operationen in dem Prozeß vom Schritt S10 bis zum Schritt S13 sind die gleichen wie beim Fall 1 oder beim Fall 2. Es werden vierte Systemdaten, fünfte Systemdaten und sechste Systemdaten erzeugt, und zwar auf der Basis der jüngsten N-maligen Meßdaten, und aus den Systemdaten, die die stärkste Korrelation besitzen, wird ein zweiter Schätzwert t2 der Restlebensdauer berechnet.
Als nächstes wird beim Schritt S13 aus dem ersten Schätzwert t1, der im Schritt S9 berechnet worden ist, und dem zweiten Schätzwert t2, der im Schritt S12 berechnet worden ist, der kürzeste Schätzwert als Restlebensdauer der Schalteinrichtung 1 abgeschätzt.
Fall 4
Als nächstes wird als Fall 4 eine Situation erläutert, bei der in keinem der Schritte S2, S3 und S4 bestimmt wird, dass eine Verschlechterungstendenz beispielsweise bei der Reibungskraft F als Zustandswert vorliegt. Im Fall 4 folgt auf den Schritt S5 dann direkt der Schritt S10.
Die Operationen in dem Prozeß vom Schritt S10 bis zum Schritt S13 sind die gleichen wie im Fall 1, Fall 2 oder im Fall 3. Auf der Basis der jüngsten N-maligen Meßdaten werden dann die vierten Systemdaten, bei denen die Abszisse die verstrichene Zeit angibt, die fünften Systemdaten, bei denen die Abszisse die Anzahl von Operationen angibt, und die sechsten Systemdaten konfiguriert, bei denen die Abszisse die nicht operative Zeit angibt, und aus den Systemdaten, die die stärkste Korrelation besitzen, wird ein erster Schätzwert t1 der Restlebensdauer berechnet.
Wie erwähnt, wird im Fall 4 als Restlebensdauer der Schalteinrichtung 1 nur der erste Schätzwert t1 berechnet, und im Schritt S13 wird der erste Schätzwert als Restlebensdauer der Schalteinrichtung 1 geschätzt.
In jedem von dem Fall 1, dem Fall 2 und dem Fall 3 wird in dem Prozeß mit den Schritten S10 bis S13 der Schätzwert der Restlebensdauer berechnet auf der Basis der jüngsten N-maligen Meßdatensätze. Es kann jedoch auch ein Fall auftreten, in welchem auch dann, wenn die vierten Systemdaten, die fünften Systemdaten und die sechsten Systemdaten auf der Basis der jüngsten N-maligen Meßdaten konfiguriert sind, keine Systemdaten vorliegen, welche eine Verschlechterungstendenz eines Zustandswertes angeben.
In diesem Falle, wenn in keinen von den ersten Systemdaten, den zweiten Systemdaten und den dritten Systemdaten solche Daten vorliegen, welche eine Verschlechterungstendenz eines Zustandswertes angeben, so wird kein Schätzwert für die Restlebensdauer berechnet. Somit wird „999 Jahre” für jede der Variablen t, t1, t2, t3 und t4 als Restlebensdauer angesetzt, und dies gibt an, dass aufgrund des Umstandes, das keine Verschlechterungstendenz bei der Schalteinrichtung 1 aufgetreten ist, das vorliegende Stadium nicht geeignet ist, eine Restlebensdauer abzuschätzen.
Als nächstes wird in jedem von den Fällen 1 bis 4 beim Schritt S13 aus den Systemdaten, auf deren Basis der kürzeste Schätzwert der Restlebensdauer berechnet worden ist, der Beitragsfaktor der Verschlechterung für die Schalteinrichtung 1 abgeschätzt. Beim Schritt S13 wird der Verschlechterungsfaktor in der folgenden Weise abgeschätzt.

(1) In dem Falle, in dem die Restlebensdauer aus den Systemdaten berechnet wird, bei denen die Abszisse die verstrichene Zeit angibt, wird geschätzt, dass die Verschlechterung hervorgerufen worden ist durch Rost oder Korrosion in dem Gleitbereich oder durch Staub, der sich auf dem Gleitbereich abgesetzt hat.
(2) In dem Falle, in dem die Restlebensdauer aus den Systemdaten berechnet wird, bei denen die Abszisse die Anzahl von Operationen angibt, wird abgeschätzt, dass die Verschlechterung durch Verschleiß, Abrieb und Risse im Gleitbereich hervorgerufen worden ist.
(3) In dem Falle, in dem die Restlebensdauer aus den Systemdaten berechnet worden ist, bei denen die Abszisse die nicht operative Zeit angibt, wird abgeschätzt, dass die Verschlechterung durch eine Verfestigung des Schmiermittels hervorgerufen worden ist.

Bei einer Diagnosevorrichtung und einem Diagnoseverfahren für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung geschieht folgendes. Es werden erste Systemdaten erzeugt, in denen Zustandswerte bezüglich einer Verschlechterung der Schalteinrichtung aufgetragen werden, wobei die Abszisse die gesamte verstrichene Zeit während einer Dauer nach einem Zeitpunkt angibt, in welchem die Schalteinrichtung 1 zu arbeiten begonnen hat; es werden zweite Systemdaten erzeugt, bei denen die vorherigen Zustandswerte angeordnet werden, wobei die Abszisse die Gesamtanzahl von Operationen der Schalteinrichtung während der Dauer nach einem Zeitpunkt angibt, in welchem die Schalteinrichtung 1 zu arbeiten begonnen hat; und es werden dritte Systemdaten erzeugt, in welchen die vorherigen Zustandswerte angeordnet werden, wobei die Abszisse die gesamte nicht operative Zeit der Schalteinrichtung während der Dauer nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem die Schalteinrichtung 1 zu arbeiten begonnen hat.
Auf der Basis der erzeugten ersten Systemdaten, zweiten Systemdaten und dritten Systemdaten wird die Restlebensdauer der Schalteinrichtung abgeschätzt. Infolgedessen kann die Restlebensdauer der Schalteinrichtung genau abgeschätzt werden, und der Beitragsfaktor der Verschlechterung in der Schalteinrichtung kann ebenfalls abgeschätzt werden.
Zweite Ausführungsform
7 zeigt einen Satz von schematischen Darstellungen zur Erläuterung des Diagnoseverfahrens und der Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung. 7(a) zeigt ein Diagramm zur Erläuterung von Systemdaten, bei denen Reibungskräfte F aufgetragen sind, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen oder die verstrichene Zeit während einer Dauer angibt, nachdem die Schalteinrichtung zu arbeiten begonnen hat. 7(b) zeigt ein Diagramm zur Erläuterung von Systemdaten, in welchem der Varianzwert D der jüngsten N-maligen Meßdaten von Reibungskräften aufgetragen sind, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen oder die verstrichene Zeit angibt.
Bei den Systemdaten gemäß 7(a) erkennt man, dass keine Korrelation vorliegt, welche die Entwicklung der Verschlechterung der Schalteinrichtung angibt. Manchmal gibt es jedoch einen Fall, in welchem, verglichen mit der Variation B1 der Reibungskräfte F in der anfänglichen Betriebsdauer der Schalteinrichtung, die Variation B2 der Reibungskräfte F zu einem Zeitpunkt groß wird, in welcher eine lange Zeitdauer verstrichen ist oder die Anzahl von Operationen zugenommen hat. Es kann abgeschätzt werden, dass die Rauhigkeit der Oberfläche des Gleitbereiches oder das Eindringen von Fremdkörpern in den Gleitbereich dafür sorgt, dass der Betrieb der Schalteinrichtung instabil wird.
In diesem Falle werden entsprechende Systemdatensätze erzeugt, bei denen die Varianzwerte der Zustandswerte von N-maligen Operationen der Schalteinrichtung aufgetragen sind, wobei die Abszisse die verstrichene Zeit, die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung, die nicht operative Zeit der Schalteinrichtung und die akkumulierte Betriebsdauer der Schalteinrichtung angibt. Auf der Basis dieser Systemdatensätze wird die Stärke der Korrelation der Verschlechterung bei der Schalteinrichtung bestimmt, so dass die Restlebensdauer der Schalteinrichtung abgeschätzt werden kann. Anstatt des Varianzwertes, kann auch die Standardabweichung, die dem Varianzwert ähnlich ist, verwendet werden.
Bei dem Diagnoseverfahren und der Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung werden daher folgende Daten erzeugt: erste Systemdaten, bei denen die Varianzwerte der Zustandswerte in jeder vorgegebenen Anzahl von Messungen mittels einer Meßeinheit angegeben werden, und zwar in Abhängigkeit von der verstrichenen Zeit während der Betriebsdauer der Schalteinrichtung; zweite Systemdaten, bei denen die vorherigen Varianzwerte in Abhängigkeit von der Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung während der Betriebsdauer angegeben werden; dritte Systemdaten, bei denen die vorherigen Varianzwerte in Abhängigkeit von der nicht operativen Zeit der Schalteinrichtung während der Betriebsdauer angegeben werden; und vierte Systemdaten, bei denen die vorherigen Varianzwerte in Abhängigkeit von der akkumulierten Betriebsdauer der Schalteinrichtung während der Betriebsdauer angegeben werden. Dann wird auf der Basis der erzeugten Systemdatensätze die Restlebensdauer der Schalteinrichtung abgeschätzt. Der Einfachheit halber erfolgt die Erläuterung unter Verwendung der ersten Systemdaten bis dritten Systemdaten.
Bei den in 7(a) dargestellten Systemdaten sind während der anfänglichen Betriebsdauer der Schalteinrichtung 1 die Reibungskräfte f1, f2, f3, f4, f5, f6, f7 und f8 verteilt. Man erhält den Varianzwert d1 der Reibungskräfte f1, f2, f3, f4, f5, f6 und f7 entsprechend den 7-maligen Operationen der Schalteinrichtung 1, und dann erhält man den Varianzwert d2 der Reibungskräfte f2, f3, f4, f5, f6, f7 und f8 entsprechend den folgenden 7-maligen Operationen. In ähnlicher Weise erhält man dann anschließend den Varianzwert für jede Gruppe von Reibungskräften entsprechend den 7-maligen Operationen der Schalteinrichtung, bis dieser Prozeß die jüngste Anzahl von Operationen oder die verstrichene Zeit erreicht hat.
Durch das Anordnen der Varianzwerte D, die man in der oben beschriebenen Weise erhält, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung oder die verstrichene Zeit angibt, werden Systemdaten erhalten, die in 7(b) dargestellt sind. Bei den in 7(b) dargestellten Systemdaten kann eine deutliche Regressionslinie RL4 erhalten werden, so dass die Restlebensdauer der Schalteinrichtung 1 abgeschätzt werden kann.
Bei den in 7(b) dargestellten Systemdaten sind nur die ersten Systemdaten, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen angibt, und die zweiten Systemdaten angegeben, wobei die Abszisse die verstrichene Zeit angibt. Die dritten Systemdaten, bei denen die Abszisse die nicht operative Zeit der Schalteinrichtung angibt, können jedoch in ähnlicher Weise erhalten werden.
Bei der zweiten Ausführungsform gemäß der Erfindung werden in dem Flußdiagramm gemäß 6A im Schritt S1 folgende Daten erzeugt: erste Systemdaten, bei denen die Varianzwerte D der Reibungskräfte aufgetragen sind, wobei die Abszisse die verstrichene Zeit während der Betriebsdauer der Schalteinrichtung angibt; zweite Systemdaten, bei denen die Varianzwerte D der Reibungskräfte angegeben sind, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung angibt; und dritte Systemdaten, bei denen die Varianzwerte D der Reibungskräfte angegeben sind, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit der Schalteinrichtung angibt.
Danach werden in den Schritten S2 bis S9 mit ähnlichen Operationen wie bei der ersten Ausführungsform Schätzwerte t1, t2 und t3 der Restlebensdauer der Schalteinrichtung 1 berechnet, und im Schritt S13 wird der kürzeste Schätzwert aus den berechneten Schätzwerten der Restlebensdauer als Restlebensdauer für die Schalteinrichtung 1 abgeschätzt. Außerdem sind im Falle der Ausführungsform 2 die Schritte S10 bis S12 nicht erforderlich.
Im Falle der zweiten Ausführungsform kann in der oben angegebenen Weise abgeschätzt werden, ob die Rauhigkeit der Oberfläche des Gleitbereiches oder das Eindringen von Fremdkörpern in den Gleitbereich der Beitragsfaktor für die Verschlechterung der Schalteinrichtung 1 ist.
Die Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform macht es möglich, die Entwicklung der Verschlechterung zu diagnostizieren und die Restlebensdauer auch in einem Fall abzuschätzen, in welchem der Verschlechterungsfaktor nicht in irgendwelchen Systemdaten erscheint, nämlich in Systemdaten, bei denen die gemessenen Zustandswerte aufgetragen sind, wobei die Abszisse die Zeit angibt; Systemdaten, in denen die gemessenen Zustandswerte aufgetragen sind, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen angibt; Systemdaten, bei denen die gemessenen Zustandswerte aufgetragen sind, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit angibt; und Systemdaten bei denen die gemessenen Zustandswerte aufgetragen sind, wobei die Abszisse die akkumulierte Betriebsdauer angibt.
Dritte Ausführungsform
8 zeigt einen Satz von Diagrammen zur Erläuterung des Diagnoseverfahrens und der Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung. Dabei zeigt 8(a) ein Diagramm zur Erläuterung von Systemdaten, bei denen die Reibungskräfte F aufgetragen sind, wobei die Abszisse die verstrichene Zeit während einer Dauer nach einem Zeitpunkt angibt, in welchem die Schalteinrichtung zu arbeiten begonnen hat.
8(b) zeigt ein Diagramm zur Erläuterung von Systemdaten, bei denen Reibungskräfte F, die gemessene Zustandswerte sind, unter Verwendung einer Transformationsfunktion Fcorr in Zustandsvariable G umgewandelt worden sind, wobei die Zustandsvariablen G aufgetragen sind, während die Abszisse die verstrichene Zeit angibt.
Hinsichtlich der mit einer Meßeinheit, beispielsweise einem Stromsensor, gemessenen Werte werden die Zustandswerte, wie z. B. die Reibungskraft und die Betriebsdauer als physikalische Werte gespeichert. Diese physikalischen Werte hängen von dem Verschlechterungszustand der Schalteinrichtung ab. Ihre Verschlechterungstendenz unterscheidet sich jedoch in Abhängigkeit von der Struktur des Antriebsmechanismus der Schalteinrichtung. Manchmal gibt es jedoch Fälle, in denen dann, wenn die Verschlechterungstendenz unter Verwendung von gemessenen physikalischen Werten direkt abgeschätzt wird, die Restlebensdauer nicht exakt bestimmt werden kann.
Bei dem Diagnoseverfahren und der Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung wird als Funktion eine vorläufige Variationstendenz von physikalischen Werten aufbereitet, und zwar aus der Struktur des Antriebsmechanismus. Aus dieser Funktion wird eine Transformationsfunktion G = fcorr (F) erzeugt, um einen physikalischen Wert als Zustandswert, der sich auf die Verschlechterung der Schalteinrichtung 1 bezieht, in einen vorgegebenen Zustandswert zum Auswerten der Verschlechterungstendenz zu transformieren.
Physikalische Werte, als Zustandswerte, die in historischen Zustandswerten in der Aufzeichnungseinheit 52 aufgezeichnet sind, werden unter Verwendung der Transformationsfunktion G in vorgegebene Zustandswerte transformiert, und dann wird die Verschlechterungstendenz unter Verwendung dieser transformierten Zustandswerte abgeschätzt.
Die Werte, welche das Abschaltverhalten einer Schalteinrichtung angeben, umfassen beispielsweise die Bewegungsgeschwindigkeit des Kontaktes zu einem Zeitpunkt, in welchem die Schalteinrichtung ausgeschaltet wird, das heißt die Ausschaltgeschwindigkeit. Wenn nämlich die Bewegungsgeschwindigkeit des beweglichen Kontaktes annimmt, so wird das Abschaltverhalten verschlechtert; daher kann die Abschaltgeschwindigkeit als Zustandswert definiert werden, der das Verhalten bzw. die Leistungsfähigkeit der Schalteinrichtung angibt, also einen Zustandswert, der sich auf die Verschlechterung der Schalteinrichtung bezieht.
Im Gegensatz dazu wird angenommen, dass die Reibungskraft ein Zustandswert ist, der durch praktisches Messen des Betriebszustandes der Schalteinrichtung 1 erhalten wird. Beim Abschaltbetrieb der Schalteinrichtung 1 wird der bewegliche Kontakt 112 mittels der Kontaktdruckfeder 220 und der elektromagnetischen Kraft bewegt, die von der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 12 ausgeübt wird. Daher kann der Betrieb des beweglichen Kontaktes 112 einfach gemäß der nachstehenden Gleichung (1) ausgedrückt werden: FT = m·a (1).
Dabei ist FT eine Kraft, welche von dem beweglichen Kontakt 112 ausgeübt wird, und zwar mit einem Wert der resultierenden Kraft aus der Federkraft der Kontaktdruckfeder 220, der elektromagnetischen Kraft, die von der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 12 ausgeübt wird, und der Reibungskraft, die von dem Gleitbereich ausgeübt wird. Der Wert a steht für die Beschleunigung, und m ist das Gewicht des beweglichen Teiles einschließlich des beweglichen Kontaktes 112.
Sei F0 die Komponente, unter den Komponenten der resultierenden Kraft FT, die aus der Federkraft und der elektromagnetischen Kraft besteht, welche sich über die Zeit kaum ändert, und sei F die Komponente der Reibungskraft, die sich im Laufe der Zeit ändert, so ergibt sich die nachstehende Gleichung (2). F0 + F = m·a (2).
Es gibt zwei oder mehr Verfahren zum Bestimmen der Abschaltgeschwindigkeit. Im Rahmen der hier gegebenen Erläuterungen ist die Abschaltgeschwindigkeit v definiert als x1/T1, und zwar auf der Basis der Zeit T1, die erforderlich ist, damit sich der bewegliche Kontakt 112 über eine Strecke x1 bewegt. In dieser Situation ist x1 gegeben durch die nachstehende Gleichung (3). x1 = 1/2·a·T1² (3).
Daraus läßt sich die nachstehende Gleichung (4) ableiten. v = x1/T1 = √(1/2·a·x1) = √(1/2)·(F0 + F)/m·x1) (4).
Die Abschaltgeschwindigkeit v ändert sich annähernd proportional mit der Quadratwurzel aus der Reibungskraft F. Daher kann die Transformationsfunktion G = fcorr (F) mit der nachstehend angegebenen Gleichung (5) definiert werden. fcorr = √(1/2·(F0 + F)/m·x1) (5).
Dementsprechend wird die Reibungskraft F in den Systemdaten, bei denen längs der Abszisse die verstrichene Zeit angegeben ist, wie es in 8(a) dargestellt ist, in den Zustandswert G transformiert, und zwar durch die Transformationsfunktion G gemäß der obigen Gleichung (5). Durch das Anordnen dieser Zustandswerte G, wobei die Abszisse die verstrichene Zeit T angibt, werden die ersten Systemdaten gemäß 8(b) erzeugt. Auf der Basis dieser ersten Systemdaten wird eine Regressionslinie erhalten. Dann kann die Restlebensdauer der Schalteinrichtung 1 abgeschätzt werden.
In diesem Beispiel ist die Regressionskurve eine gerade Linie. Im allgemeinen wird jedoch die Regressionskurve durch eine Polynomfunktion ausgedrückt. Der Zustandswert G, der mit der oben beschriebenen Transformation erhalten wird, hat eine starke Korrelation, verglichen mit einer Regressionskurve, wie z. B. einer Polynomfunktion. Daher kann die Restlebensdauer exakt abgeschätzt werden.
Außerdem sind auch im Falle der gleichen physikalischen Größe, beispielsweise der Reibungskraft, die Transformationsfunktion für Systemdaten, wobei die Abszisse die verstrichene Zeit angibt, die Transformationsfunktion für Systemdaten, bei denen die Abszisse die Anzahl von Operationen oder die akkumulierte Betriebsdauer angibt, und die Transformationsfunktion für Systemdaten, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit angibt, voneinander verschieden. Dies liegt daran, dass die jeweiligen Verschlechterungsfaktormodelle für die Systemdatensätze voneinander verschieden sind.
Für die Systemdatensätze werden somit jeweilige Transformationsfunktionen vorbereitet. Es werden die folgenden Daten verwendet, nämlich die ersten Systemdaten, in denen vorgegebene Zustandswerte G aufgetragen werden, die unter Verwendung der entsprechenden Transformationsfunktion transformiert worden sind, wobei die Abszisse die verstrichene Zeit angibt; die zweiten Systemdaten, bei denen die vorgegebenen Zustandswerte G aufgetragen sind, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen angibt; und die dritten Systemdaten, in denen die vorgegebenen Zustandswerte G aufgetragen werden, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit angibt. Daraus wird die Restlebensdauer der Schalteinrichtung abgeschätzt, so dass eine genaue Diagnose realisiert werden kann.
Wie im Falle der ersten Ausführungsform gemäß 1 erhält die Zustandsüberwachungsvorrichtung 5 Stromwellenformdaten, die von den Stromsensoren 41 und 42 abgegeben werden, und auf der Basis der Stromwellenformdaten werden Zustandswerte abgeschätzt, die sich auf den Verschlechterungszustand der Schalteinrichtung 1 beziehen, also Zustandswerte, wie z. B. Kontaktabrieb- und Verschleißwerte, Reibungskräfte zum Antriebszeitpunkt und die Kapazität des Antriebskondensators 3, welche den Verschlechterungszustand der Schalteinrichtung 1 angeben. Wie bereits erwähnt, messen die Stromsensoren 41 und 42 den Antriebsstrom zweimal oder mehrmals zu verschiedenen Zeitpunkten.
Somit schätzt die Zustandswert-Schätzeinheit 51 auf der Basis der jeweiligen Stromwellenformdaten, die zu zwei oder mehr Zeitpunkten gemessen werden, den vorhergehenden Zustandswert ab, der den Verschlechterungszustand der Schalteinrichtung 1 angibt, und zwar in Abhängigkeit von den jeweiligen Meßzeitpunkten. Die abgeschätzten Zustandswerte werden aufgezeichnet, und zwar als historische Daten, in der Aufzeichnungseinheit 52.
Wenn die Restlebensdauer abgeschätzt ist, werden als nächstes die aufgezeichneten historischen Daten gelesen, und die Zustandswerte als physikalische Werte werden unter Verwendung der Transformationsfunktion G in die vorbestimmten Zustandswerte G transformiert. Dann werden im Schritt S1 gemäß 6A folgende Daten erzeugt: erste Systemdaten, in denen die Zustandswerte G aufgetragen sind, wobei die Abszisse die verstrichene Zeit angibt; zweite Systemdaten, in denen die Zustandswerte G aufgetragen sind, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen angibt; und dritte Systemdaten, in denen die Zustandswerte G aufgetragen werden, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit angibt.
Danach wird gemäß den Schritten S2 bis S13 in den Flußdiagrammen gemäß 6A und 6B die Entwicklungssituation der Verschlechterung in der Schalteinrichtung 1 in gleicher Weise wie bei der ersten Ausführungsform diagnostiziert, wobei der Verschlechterungsfaktor, der die Verschlechterung hervorgerufen hat, und die Restlebensdauer der Schalteinrichtung 1 abgeschätzt werden. Der Wert der Restlebensdauer, der von der Restlebensdauer-Schätzeinheit 53 abgeschätzt worden ist, und der abgeschätzte Verschlechterungsfaktor in der Schalteinrichtung 1 werden zu der Anzeigeeinheit 6 übertragen, auf der sie angezeigt und dem Wartungspersonal mitgeteilt werden.
Die Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform mit der oben beschriebenen Konfiguration macht es möglich, die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung noch genauer abzuschätzen.
Vierte Ausführungsform
9 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung. In 9 sind drei Schalteinrichtungen 1 in einem Elektrizitätsempfangs-/-verteilungssystem angeordnet, bei der es sich um eine einzige Anlage handelt.
Jede der Schalteinrichtungen 1 ist in gleicher Weise aufgebaut wie die Schalteinrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform. In jeder der Schalteinrichtungen 1 sind eine Antriebskraftquelle 2 sowie Stromsensoren 41 und 42 als Meßeinheiten zur Messung der Leistungseigenschaften der jeweiligen Schalteinrichtungen 1 vorgesehen, und zwar in gleicher Weise wie bei der ersten Ausführungsform.
Die Stromsensoren 41 und 42 geben Stromwellenform-Datensätze über die gemessenen Antriebsströme als Analogsignale oder Digitalsignale ab und liefern die Datensätze an die Zustandsüberwachungsvorrichtungen 5a, 5b und 5c in den jeweiligen Schalteinrichtungen 1. Auf der Basis der Stromwellenform-Datensätze von den Stromsensoren 41 und 42 zeichnen die Zustandsüberwachungsvorrichtungen 5a, 5b und 5c in einer Aufzeichnungseinheit die Zustandswerte auf, die sich auf die Verschlechterung der entsprechenden Schalteinrichtungen 1 beziehen, und zwar in gleicher Weise wie bei der ersten Ausführungsform, und schätzen die Restlebensdauer und den Verschlechterungsfaktor ab.
Ferner sind die Zustandsüberwachungsvorrichtungen 5a, 5b und 5c mit einer Gesamtüberwachungsvorrichtung 50 verbunden. Die Zustandswerte und die Aufzeichnungen der Resultate über die Restlebensdauerabschätzung, die von den Zustandsüberwachungsvorrichtungen 5a, 5b und 5c gehalten werden, werden mit der Gesamtüberwachungsvorrichtung 50 kopiert.
In der Gesamtüberwachungsvorrichtung 50 werden die gesamten Daten aus den Aufzeichnungen der Zustandswerte integriert, die durch Kopieren in den Zustandsüberwachungsvorrichtungen 5a, 5b und 5c erhalten werden. Dann werden Systemdaten konfiguriert, nämlich Systemdaten, in denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die verstrichene Zeit angibt, oder Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen angibt, und Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit angibt, oder Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen angibt.
Oder aber es werden Systemdaten konfiguriert, in denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die akkumulierte Betriebsdauer angibt, und auf der Basis von mindestens einem Satz von vorherigen Systemdatensätzen wird die Restlebensdauer der Gesamtschalteinrichtung abgeschätzt.
Die Restlebensdauer der Schalteinrichtung und der Verschlechterungsfaktor werden in gleicher Weise bestimmt wie bei der ersten, der zweiten und der dritten Ausführungsform.
Im Falle der oben angegebenen Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung gemäß der vierten Ausführungsform kann die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung unter den zwei oder mehreren Schalteinrichtungen, die in einem und demselben Empfangs/Verteilungs-System für Elektrizität vorgesehen sind, abgeschätzt werden, wobei die Anzahl von Operationen und die Anzahl von historischen Datensätzen klein sind.
Fünfte Ausführungsform
10 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser fünften Ausführungsform in 10 ist die Gesamtüberwachungsvorrichtung 50 der vierten Ausführungsform nicht vorgesehen. Stattdessen hat die Zustandsüberwachungsvorrichtung 5a die Funktion einer Gesamtüberwachungsvorrichtung.
Die Restlebensdauer der Schalteinrichtung sowie der Verschlechterungsfaktor werden in gleicher Weise wie bei der ersten, der zweiten und der dritten Ausführungsform abgeschätzt.
Die Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung gemäß der fünften Ausführungsform macht es möglich, die Gesamtüberwachungsvorrichtung 50 in Wegfall zu bringen, so dass eine Diagnosevorrichtung mit geringen Kosten realisiert werden kann.
Sechste Ausführungsform
11 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser sechsten Ausführungsform sind die Zustandsüberwachungsvorrichtungen 5a, 5b und 5c, die bei der vierten Ausführungsform gemäß 9 verwendet werden, nicht vorgesehen. Stattdessen hat die Gesamtüberwachungsvorrichtung 50 die Funktionen von den Zustandsüberwachungsvorrichtungen 5a, 5b und 5c.
Die Restlebensdauer der Schalteinrichtung und der Verschlechterungsfaktor werden in gleicher Weise abgeschätzt, wie bei der ersten, der zweiten und der dritten Ausführungsform.
Die Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer der Schalteinrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform macht es möglich, die Zustandsüberwachungsvorrichtungen 5a, 5b und 5c für die jeweiligen Schalteinrichtungen wegzulassen, so dass eine Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung mit geringen Kosten realisiert werden kann.
Siebente Ausführungsform
In den Fällen gemäß den vierten, fünften und sechsten Ausführungsformen, die in 9, 10 und 11 dargestellt sind, bei denen zwei oder mehr Schalteinrichtungen in einem und demselben Empfangs/Verteilungs-System für Elektrizität vorgesehen sind, gibt es Fälle, in denen eine Schalteinrichtung vorhanden ist, die häufig betätigt worden ist und für die ausreichende historische Zustandswertdaten aufgezeichnet worden sind, sowie eine Schalteinrichtung, die nicht häufig betätigt worden ist und für die keine ausreichenden historischen Zustandswertdaten aufgezeichnet worden sind, oder eine Schalteinrichtung, die für eine lange Zeitdauer nicht betätigt worden ist und für die keine jüngsten historischen Zustandswertdaten existieren.
In einem solchen Falle ist es schwierig, die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung abzuschätzen, für die es wenige historische Zustandswertdaten gibt, oder eine Abschätzung für eine Schalteinrichtung vorzunehmen, bei der keine jüngsten historischen Zustandswertdaten existieren. Es ist jedoch möglich, die Annahme zu treffen, dass in sämtlichen der zwei oder mehr Schalteinrichtungen in einem und demselben Empfangs/Verteilungs-System für Elektrizität die Verschlechterung sich ungefähr in gleicher Weise entwickelt hat.
Daher wird bei der Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung gemäß der siebenten Ausführungsform der Erfindung auf der Basis von mindestens einem Satz von Systemdatensätzen für die Schalteinrichtung unter den zwei oder mehr Schalteinrichtungen, die in einem und demselben Empfangs/Verteilungs-System für Elektrizität angeordnet sind, bei denen die größte Anzahl von Operationen vorliegt, die Restlebensdauer für die anderen Schalteinrichtungen abgeschätzt. Die Restlebensdauer der Schalteinrichtung sowie der Verschlechterungsfaktor werden dabei in gleicher Weise abgeschätzt wie bei der ersten, der zweiten und der dritten Ausführungsform.
Somit kann im Falle der Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung gemäß der siebenten Ausführungsform der Erfindung auch dann, wenn eine Schalteinrichtung vorhanden ist, die in einem und demselben Empfangs/Verteilungs-System für Elektrizität eingebaut ist und für die wenige historische Zustandswertdaten oder sogar keine historischen Zustandswertdaten existieren, die Restlebensdauer für sämtliche Schalteinrichtungen abgeschätzt werden.
Achte Ausführungsform
Bei dem Diagnoseverfahren und der Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung gemäß der achten Ausführungsform der Erfindung werden nur Daten auf der Basis von Messungen der jüngsten N-maligen Operationen aus den historischen Zustandswertdaten extrahiert und dann werden folgende Systemdaten erzeugt: erste Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die verstrichene Zeit angibt; zweite Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen angibt; dritte Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit angibt; und vierte Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die akkumulierte Betriebszeit angibt.
Auf der Basis dieser Systemdatensätze wird die Restlebensdauer für die Schalteinrichtung 1 in gleicher Weise abgeschätzt, wie es in den Schritten S2 bis S9 und dem Schritt S13 in den Flußdiagrammen gemäß 6A und 6B im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform erläutert worden ist.
Bei der achten Ausführungsform wird im Schritt S9 keine entsprechende Verschlechterungstendenz aus den jeweiligen Systemdatensätzen entfernt. Dann folgt auf den Schritt S9 der Schritt S13, in welchem der kleinste Schätzwert unter zwei oder mehr geschätzten Restlebensdauerwerten als Restlebensdauer für die Schalteinrichtung abgeschätzt wird.
Bei der achten Ausführungsform ist es möglich, auf der Basis von historischen Zustandswertdaten, die aus den jüngsten N-maligen Operationen einer Schalteinrichtung erhalten worden sind, wie im Falle der zweiten Ausführungsform, für alle vorbestimmten Anzahlen von Messungen, die jeweiligen Varianzwerte der Zustandswerte zu berechnen.
Dabei werden folgende Daten erzeugt: erste Systemdaten, bei denen die Varianzwerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die verstrichene Zeit angibt; zweite Systemdaten, bei denen die Varianzwerte angeordnet werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung angibt; dritte Systemdaten, bei denen die Varianzwerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit der Schalteinrichtung angibt; und vierte Systemdaten, bei denen die Varianzwerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die akkumulierte Betriebsdauer der Schalteinrichtung angibt. Dann wird auf der Basis von mindestens einem der vorhergehenden Systemdatensätze die Restlebensdauer der Schalteinrichtung abgeschätzt.
Ferner kann man bei der achten Ausführungsform der Erfindung auf der Basis von historischen Zustandswertdaten, die aus den jüngsten N-maligen Operationen der Schalteinrichtung erhalten worden sind, wie im Falle der dritten Ausführungsform, die Zustandswerte unter Verwendung einer vorgegebenen Transformationsfunktion in vorbestimmte Zustandswerte transformieren.
Dann werden folgende Daten erzeugt: erste Systemdaten, bei denen die vorbestimmten Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die verstrichene Zeit angibt; zweite Systemdaten, bei denen die vorbestimmten Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen oder die akkumulierte Betriebsdauer angibt; und dritte Systemdaten, bei denen die vorbestimmten Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit angibt; oder vierte Systemdaten, bei denen die vorbestimmten Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die akkumulierte Betriebsdauer der Schalteinrichtung angibt. Dann wird auf der Basis von mindestens einem der vorhergehenden Systemdatensätze die Restlebensdauer der Schalteinrichtung abgeschätzt.
Weiterhin kann die im Falle der vierten, fünften, sechsten und siebenten Ausführungsformen die achte Ausführungsform auf einen Fall angewendet werden, bei dem zwei oder mehr Schalteinrichtungen in einem und demselben Empfangs/Verteilungs-System für Elektrizität vorgesehen sind.
Im Falle der Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung gemäß der achten Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, auch wenn es schwierig ist, eine Verschlechterungstendenz über eine Tendenzanalyse zu einem Zeitpunkt zu starten, an welchem die Schalteinrichtung zu arbeiten begonnen hat, eine Analyse der Daten von jüngsten N-maligen Operationen durchzuführen, um die Restlebensdauer der Schalteinrichtung abzuschätzen.
Neunte Ausführungsform
Wie im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform erläutert, entwickeln sich Abrieb, Verschleiß und Risse des Gleitbereiches in der Schalteinrichtung 1, wenn der Betrieb der Schalteinrichtung andauert. In den Fällen, in denen der Beitragsfaktor der Verschlechterung in dem Gleitbereich Abrieb, Verschleiß und Risse des Gleitbereiches sind, hängt die Entwicklung der Verschlechterung in dem Gleitbereich stark von der akkumulierten Betriebsdauer ab, die man erhält durch Aufsummieren der Betriebszeiten der Schalteinrichtung 1 sowie der Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung 1, wie im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform erläutert. Die Verschlechterung des Gleitbereiches entwickelt sich kontinuierlich von Anfang an ab einem Zeitpunkt, in welchem die Schalteinrichtung 1 zu arbeiten begonnen hat.
Ferner wird eine Rauhigkeit des Gleitbereiches der Schalteinrichtung 1 hervorgerufen durch Kratzer auf der Oberfläche des Gleitbereiches, die durch einen bestimmten Faktor hervorgerufen werden. Kratzer auf der Oberfläche des Gleitbereiches werden jedes Mal größer, wenn die Schalteinrichtung 1 ihren Öffnungs/Schließbetrieb wiederholt. Wenn daher der Beitragsfaktor der Verschlechterung in dem Gleitbereich die Rauhigkeit in dem Gleitbereich ist, nehmen Reibungskräfte zu, die jedes Mal dann ausgeübt werden, wenn die Schalteinrichtung 1 ihren Öffnungs/Schließbetrieb durchführt, wie bei dem erwähnten Abrieb und Verschleiß des Gleitbereiches, so dass sich die Verschlechterung in dem Gleitbereich weiterentwickelt, und zwar nicht nur in Abhängigkeit von der Anzahl von Öffnungs/Schließvorgängen der Schalteinrichtung 1, sondern auch in Abhängigkeit von der akkumulierten Betriebsdauer, die man erhält durch Aufsummieren der Öffnungs/Schließ-Betätigungszeiten der Schalteinrichtung 1.
12 zeigt einen Satz von Diagrammen zur Erläuterung von Fällen, in denen der Zustandswert bezüglich der Verschlechterung der Schalteinrichtung 1 aufgetragen ist, nämlich die Reibungskraft F, die eine der Verschlechterungsfaktoren ist, hervorgerufen durch Korrosion in dem Gleitbereich, wobei die Daten auf der Basis von historischen Zustandswertdaten in vier verschiedenen Systemen angegeben werden. Dabei sind die Diagramme in 12(a), 12(b) und 12(c) die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform.
12(a) ist ein Diagramm von ersten Systemdaten bei denen Reibungskräfte F, die Zustandswerte bezüglich der Verschlechterung in einer Schalteinrichtung sind, sequenziell aufgetragen sind, wobei die Abszisse die verstrichene Zeit T während der Betriebsdauer der Schalteinrichtung 1 angibt.
12(b) ist ein Diagramm von zweiten Systemdaten, bei denen die Reibungskräfte F sequenziell aufgetragen sind, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen N während der Betriebsdauer der Schalteinrichtung 1 angibt.
12(c) ist ein Diagramm von dritten Systemdaten, bei denen die Reibungskräfte F sequenziell aufgetragen sind, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit nT während der Betriebsdauer der Schalteinrichtung 1 angibt.
Das Diagramm 12(d) ist ein Diagramm von siebenten Systemdaten, bei denen die Reibungskräfte F sequenziell aufgetragen sind, wobei die Abszisse die akkumulierte Betriebsdauer AT während der Betriebsdauer der Schalteinrichtung 1 angibt.
In dem Diagnoseverfahren und der Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung gemäß der neunten Ausführungsform der Erfindung, werden folgende Systemdaten erzeugt:
erste Systemdaten, bei denen die Zustandswerte bezüglich der Verschlechterung der Schalteinrichtung aufgetragen werden, wobei die Abszisse die gesamte verstrichene Zeit während einer Periode nach einem Zeitpunkt angibt, in welchem die Schalteinrichtung 1 zu arbeiten begonnen hat;
zweite Systemdaten, in denen die vorhergehenden Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Gesamtanzahl von Operationen der Schalteinrichtung während der Periode nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem die Schalteinrichtung 1 zu arbeiten begonnen hat;
dritte Systemdaten, in denen die vorhergehenden Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die gesamte nicht operative Zeit der Schalteinrichtung während der Periode nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem die Schalteinrichtung 1 zu arbeiten begonnen hat;
vierte Systemdaten, in denen die vorhergehenden Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die gesamte akkumulierte Betriebsdauer der Schalteinrichtung während der Periode nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem die Schalteinrichtung 1 zu arbeiten begonnen hat;
fünfte Systemdaten, in denen die vorhergehenden Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die jüngste verstrichene Zeit während der Betriebsdauer der Schalteinrichtung angibt;
sechste Systemdaten, in denen die vorhergehenden Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung während der Periode nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem die vorbestimmte Zeitdauer verstrichen ist;
siebente Systemdaten, in denen die vorhergehenden Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit der Schalteinrichtung während der Periode nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem die vorbestimmte Zeitdauer verstrichen ist; und
achte Systemdaten, in denen die vorhergehenden bestimmten Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die akkumulierte Betriebszeit der Schalteinrichtung während der Periode nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem die vorgegebene Periode verstrichen ist.
Dann wird auf der Basis der erzeugten Systemdatensätze die Restlebensdauer der Schalteinrichtung abgeschätzt.
In dem Diagnoseverfahren und der Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung gemäß der neunten Ausführungsform der Erfindung erzeugt die Restlebensdauer-Schätzeinheit 53 die vorherigen Systemdatensätze und schätzt die Restlebensdauer ab.
Im folgenden wird das Diagnoseverfahren und der Ablauf des Betriebes in der Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung gemäß der neunten Ausführungsform der Erfindung näher erläutert. Die Beschreibung der gleichen Komponenten wie bei der ersten Ausführungsform 1 wird dabei weggelassen.
Die Restlebensdauer-Schätzeinheit 53 liest die historischen Zustandswertdaten aus, die in der Aufzeichnungseinheit 52 aufgezeichnet sind. Auf der Basis der historischen Zustandswertdaten erzeugt die Restlebensdauer-Schätzeinheit 53 die folgenden Daten: erste Systemdaten, in denen die Zustandswerte sequenziell aufgetragen werden, wobei die Abszisse die verstrichene Zeit T von einem Zeitpunkt an angibt, in welchem die Schalteinrichtung 1 zu arbeiten begonnen hat; zweite Systemdaten, in denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen N von einem Zeitpunkt an angibt, in welchem die Schalteinrichtung 1 zu arbeiten begonnen hat; dritte Systemdaten, in denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit nT von einem Zeitpunkt an angibt, in welchem die Schalteinrichtung 1 zu arbeiten begonnen hat; und siebente Systemdaten, in denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die akkumulierte Betriebsdauer AT angibt, die erhalten wird durch Akkumulieren der Öffnungs/Schließoperationen von einem Zeitpunkt an, in welchem die Schalteinrichtung 1 zu arbeiten begonnen hat.
Dann schätzt die Restlebensdauer-Schätzeinheit 53 die Restlebensdauer der Schalteinrichtung 1 ab, und zwar auf der Basis von mindestens einem der Systemdatensätze. In der nachstehenden Beschreibung wird als Zustandswert die Reibungskraft F verwendet, die auf den Gleitbereich ausgeübt wird. Es versteht sich jedoch von selbst, dass auch ein anderer Zustandswert verwendet werden kann.
Die 13A und 13B zeigen Flussdiagramme zur Erläuterung des Betriebes, wobei die Restlebensdauer-Schätzeinheit 53 der Zustandsüberwachungsvorrichtung 5 die Restlebensdauer der Schalteinrichtung 1 abschätzt, und zwar unter Verwendung der ersten bis achten Systemdaten durch Bestimmung der Verschlechterungstendenz der Reibungskraft, welche auf die Schalteinrichtung 1 ausgeübt wird.
In 13A werden zunächst im Schritt S101 sämtliche historischen Zustandswertdaten gelesen, die in der Aufzeichnungseinheit 52 der Zustandsüberwachungsvorrichtung 5 gespeichert sind. Dann werden die ersten Systemdaten geliefert, in denen die Reibungskräfte F, die Zustandswerte in den ausgelesenen historischen Zustandswertdaten sind, aufgetragen werden, wobei die Abszisse die gesamte verstrichene Zeit T während der Dauer nach einem Zeitpunkt angibt, in welchem die Schalteinrichtung 1 zu arbeiten begonnen hat. Die ersten Systemdaten hinsichtlich der verstrichenen Zeit entsprechen den ersten Systemdaten, die in 12(a) dargestellt sind.
Ferner werden im Schritt S101 die zweiten Systemdaten geliefert, bei denen die Reibungskräfte F, die Zustandswerte in den ausgelesenen historischen Zustandswertdaten sind, aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Gesamtanzahl von Operationen N der Schalteinrichtung 1 während einer Periode nach einem Zeitpunkt angibt, in welchem die Schalteinrichtung 1 zu arbeiten begonnen hat. Die zweiten Systemdaten entsprechen den zweiten Systemdaten gemäß 12(b).
Ferner werden im Schritt S101 die dritten Systemdaten erzeugt, bei denen die Reibungskräfte F, die Zustandswerte in den ausgelesenen historischen Zustandswertdaten sind, aufgetragen werden, wobei die Abszisse die gesamte nicht operative Zeit nT der Schalteinrichtung 1 während einer Periode nach einem Zeitpunkt angibt, in welchem die Schalteinrichtung 1 zu arbeiten begonnen hat. Die dritten Systemdaten entsprechen den dritten Systemdaten in 12(c).
Ferner werden im Schritt S101 die siebenten Systemdaten erzeugt, in denen die Reibungskräfte F, die Zustandswerte in den ausgelesenen historischen Zustandswertdaten sind, aufgetragen werden, wobei die Abszisse die gesamte akkumulierte Betriebsdauer der Schalteinrichtung 1 während einer Periode nach einem Zeitpunkt angibt, in welchem die Schalteinrichtung 1 zu arbeiten begonnen hat. Die siebenten Systemdaten entsprechen den siebenten Systemdaten in 12(d).
Als nächstes werden in den Schritten S102, S103 und 104 die gleichen Bestimmungen wie bei den Schritten S2, S3 und S4 der ersten Ausführungsform durchgeführt. Im Schritt S105 wird bestimmt, ob in den siebenten Systemdaten eine Tendenz erkannt wird, bei der die Reibungskraft F zu einem Zeitpunkt, in welchem die Schalteinrichtung 1 zu arbeiten begonnen hat, sich verschlechtert während die akkumulierte Betriebsdauer AT zunimmt.
Bei der in dem Schritt S105 implementierten Bestimmung wird in dem Falle, der in 12(d) dargestellt ist, eine Regressionslinie RL4 erhalten, und wenn der Korrelationskoeffizient der Regressionslinie RL4 gleich einem oder größer als ein vorbestimmter Wert ist und der Gradient der Regressionslinie RL4 gleich einem oder kleiner als ein vorbestimmter Wert ist (oder gleich einem oder größer als ein vorbestimmter Wert ist), dann wird bestimmt, dass eine Verschlechterungstendenz der Reibungskraft F erkannt worden ist. In anderen Fällen wird bestimmt, dass keine Verschlechterungstendenz der Reibungskraft F erkannt worden ist.
Als nächstes wird im Schritt S106 bestimmt, ob in sämtlichen Resultaten der Bestimmungen, die in den Schritten S102, S103, S104 und S105 implementiert worden sind, bei der Reibungskraft F eine Tendenz der Verschlechterung der Schalteinrichtung 1 von Anfang an erkannt wird. In dem Falle, in dem aus sämtlichen Resultaten der Bestimmungen gemäß den Schritten S102, S103, S104 und S105 erkannt worden ist, dass bei der Reibungskraft F keine Verschlechterungstendenz vorliegt (JA), schließt sich an den Schritt S106 der Schritt S111 an. In dem Falle, in dem zumindest eines der Resultate der Bestimmungen, die in den Schritten S102, S103, S104 und S105 implementiert worden sind, eine Verschlechterungstendenz bei der Reibungskraft F erkannt worden ist (NEIN), schließt sich an den Schritt S106 der Schritt S107 an.
Im Schritt S107 wird bestimmt, ob in nur einem der Resultate der Bestimmungen gemäß den Implementierungen in den Schritten S102, S103, S104 und S105 erkannt worden ist, dass eine Verschlechterungstendenz bei der Reibungskraft F vorliegt. In dem Falle, wo bestimmt worden ist, dass nur bei einem der Systemdatensätze eine Verschlechterungstendenz bei der Reibungskraft F vorliegt (JA), schließt sich an den Schritt S107 der Schritt S110 an. In dem Falle, in dem bestimmt wird, dass bei zwei oder mehr Systemdatensätzen Verschlechterungstendenzen vorliegen (NEIN), schließt sich an den Schritt S107 der Schritt S108 an.
Falls bei dem oben beschriebenen Schritten bestimmt wird, dass bei zwei oder mehr Systemdatensätzen unter den Resultaten der Bestimmungen gemäß der Implementierung in den Schritten S102, S103 und S104 Verschlechterungstendenzen der Reibungskraft F erkannt werden, geht der Ablauf des Flußdiagrammes zum Schritt S108 weiter. Dann schließt sich an den Schritt S108 der Schritt S109 an.
Beim Schritt S109 wird der Schätzwert der Restlebensdauer der Schalteinrichtung 1 aus den Systemdaten, und zwar unter den zwei oder mehr Systemdatensätzen, in denen eine Verschlechterungstendenz der Reibungskraft F erkannt worden ist, berechnet, welche den größten Korrelationskoeffizienten für eine Regressionslinie liefern.
In den folgenden Schritten S110, S111, S112, S113 und S114 werden die gleichen Prozeßabläufe implementiert, die bei den Schritten S9, S10, S11, S12 und S13 der ersten Ausführungsform erläutert worden sind. Daher entfällt hier eine erneute detaillierte Erläuterung dieser Verfahrensschritte.
Zehnte Ausführungsform
Bei dem Diagnoseverfahren und der Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung gemäß der zehnten Ausführungsform der Erfindung wird, auf der Basis der akkumulierten historischen Zustandswertdaten, der Varianzwert der Zustandswerte für jede vorbestimmte Anzahl von Messungen berechnet, und dann werden folgende Daten erzeugt:
erste Systemdaten, bei denen Varianzwerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die gesamte verstrichene Zeit während einer Dauer nach einem Zeitpunkt angibt, in welchem die Schalteinrichtung 1 zu arbeiten begonnen hat;
zweite Systemdaten, bei denen die Varianzwerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Gesamtanzahl von Betätigungen der Schalteinrichtung während der Dauer nach einem Zeitpunkt angibt, in welchem die Schalteinrichtung 1 zu arbeiten begonnen hat;
dritte Systemdaten, in denen die Varianzwerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die gesamte nicht operative Zeit der Schalteinrichtung während der Dauer nach einem Zeitpunkt angibt, in welchem die Schalteinrichtung 1 zu arbeiten begonnen hat;
vierte Systemdaten, in denen die Varianzwerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die gesamte akkumulierte Betriebsdauer der Schalteinrichtung während der Dauer nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem die Schalteinrichtung 1 zu arbeiten begonnen hat;
fünfte Systemdaten, in denen die Varianzwerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die jüngst verstrichene Zeit während der Betriebsdauer der Schalteinrichtung angibt;
sechste Systemdaten, in denen die Varianzwerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung während der Dauer nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem die vorbestimmte Periode verstrichen ist;
siebente Systemdaten, in denen die Varianzwerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit der Schalteinrichtung während der Dauer nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem die vorbestimmte Periode verstrichen ist; und
achte Systemdaten, in denen die Varianzwerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die akkumulierte Betriebszeit der Schalteinrichtung während der Dauer nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem die vorbestimmte Periode verstrichen ist. Auf der Basis der erzeugten Systemdatensätze wird die Restlebensdauer der Schalteinrichtung abgeschätzt.
Die Entwicklungssituation der Verschlechterung in der Schalteinrichtung 1 wird in gleicher Weise wie bei der neunten Ausführungsform diagnostiziert, so dass der Verschlechterungsfaktor, der die Verschlechterung verursacht hat, und die Restlebensdauer der Schalteinrichtung 1 abgeschätzt werden. Der Wert der von der Restlebensdauer-Schätzeinheit 53 abgeschätzten Restlebensdauer und der abgeschätzte Verschlechterungsfaktor in der Schalteinrichtung 1 werden zu der Anzeigeeinheit 6 übertragen, in der sie angezeigt und dem Wartungspersonal mitgeteilt werden.
Elfte Ausführungsform
Bei dem Diagnoseverfahren und der Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung gemäß der elften Ausführungsform der Erfindung werden die Zustandswerte in den akkumulierten historischen Zustandswertdaten unter Verwendung einer vorgegebenen Transformationsfunktion in vorbestimmte Zustandswerte transformiert. Dann werden folgende Daten erzeugt:
erste Systemdaten, bei denen die vorbestimmten Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die die Abszisse die gesamte verstrichene Zeit während der Dauer nach einem Zeitpunkt angibt, in welchem die Schalteinrichtung 1 zu arbeiten begonnen hat;
zweite Systemdaten, in denen die vorbestimmten Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Gesamtanzahl von Operationen der Schalteinrichtung während der Dauer nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem die Schalteinrichtung 1 zu arbeiten begonnen hat;
dritte Systemdaten, in denen die vorbestimmten Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die gesamte nicht operative Zeit der Schalteinrichtung während der Dauer nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem die Schalteinrichtung zu arbeiten begonnen hat;
vierte Systemdaten, in denen die vorbestimmten Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die gesamte akkumulierte Betriebszeit der Schalteinrichtung während der Dauer nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem die Schalteinrichtung zu arbeiten begonnen hat;
fünfte Systemdaten, in denen die vorbestimmten Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die jüngst verstrichene Zeit während der Betriebsdauer der Schalteinrichtung angibt;
sechste Systemdaten, in denen die vorbestimmten Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung während der Dauer nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem die vorbestimmte Periode verstrichen ist;
siebente Systemdaten, in denen die vorbestimmten Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit der Schalteinrichtung während der Dauer nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem die vorbestimmte Dauer verstrichen ist; und
achte Systemdaten, in denen die vorhergehenden vorbestimmten Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die akkumulierte Betriebszeit der Schalteinrichtung während der Dauer nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem die vorbestimmte Dauer verstrichen ist Dann wird auf der Basis der erzeugten Systemdatensätze die Restlebensdauer der Schalteinrichtung abgeschätzt.
Die Entwicklungssituation der Verschlechterung in der Schalteinrichtung 1 wird in gleicher Weise wie bei der neunten Ausführungsform diagnostiziert, so dass der Verschlechterungsfaktor, der die Verschlechterung hervorgerufen hat, und die Restlebensdauer der Schalteinrichtung 1 abgeschätzt werden. Der von der Restlebensdauer-Schätzeinheit 53 abgeschätzte Wert der Restlebensdauer und der abgeschätzte Verschlechterungsfaktor in der Schalteinrichtung 1 werden zu der Anzeigeeinheit 6 übertragen, in der sie zur Anzeige gebracht und dem Wartungspersonal mitgeteilt werden.
Industrielle Anwendbarkeit
Eine Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung gemäß der Erfindung kann Anwendung finden bei Elektrizitätsversorgungs-Schalteinrichtungen oder dergleichen, welche den beweglichen Kontakt eines Leistungsschalters, wie z. B. eines Unterdruckventils unter Verwendung eines Antriebsmechanismus antreibt, wie z. B. unter Verwendung einer elektromagnetischen Betätigungseinrichtung, um eine Elektrizitätsversorgungsschaltung zu öffnen bzw. zu schließen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 zeigt ein Blockschaltbild zur Erläuterung der Konfiguration einer Zustandsüberwachungsvorrichtung in einer Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
3 zeigt einen Satz von Diagrammen zur Erläuterung eines Falles, in dem die durch Korrosion in einem Gleitbereich hervorgerufene Reibungskraft F Daten in drei verschiedenen Systemen liefert;
4 zeigt einen Satz von Diagrammen zur Erläuterung eines Falles, in dem die durch Verschleiß, Abrieb und Risse in einem Gleitbereich hervorgerufene Reibungskraft F die Daten in drei verschiedenen Systemen liefert;
5 zeigt einen Satz von Diagrammen zur Erläuterung eines Falles, in dem die durch die Verfestigung eines Schmiermittels hervorgerufene Reibungskraft F die Daten in drei verschiedenen Systemen liefert, und zwar auf der Basis von historischen Zustandswertdaten;
6A und 6B zeigen ein Flußdiagramm zur Erläuterung des Betriebes einer Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
7 zeigt einen Satz von schematischen Darstellungen zur Erläuterung einer Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
8 zeigt einen Satz von schematischen Darstellungen zur Erläuterung einer Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
9 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;
10 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung;
11 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung;
12 zeigt einen Satz von Diagrammen zur Erläuterung eines Falles, in dem die Reibungskraft Daten in vier verschiedenen Systemen liefert; und
13A und 13B zeigen ein Flußdiagramm zur Erläuterung des Betriebes einer Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung gemäß einer neunten Ausführungsform der Erfindung.
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

JP 2002-149230 A [0006]

Claims

Diagnoseverfahren für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung, wobei als historische Zustandswertdaten akkumulierte Zustandswertdaten verwendet werden, die sich auf einen Verschlechterungszustand einer Schalteinrichtung beziehen, und zwar abgeschätzt auf der Basis von Meßdaten, die durch Messungen der Leistungseigenschaften der Schalteinrichtung erhalten werden; wobei auf der Basis der akkumulierten historischen Zustandswertdaten mindestens ein Datensatz erzeugt wird von Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse zumindest einen Teil der verstrichenen Zeit während der Betriebsdauer der Schalteinrichtung angibt; Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung zumindest während eines Teiles der verstrichenen Zeit angibt; Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse eine nicht operative Zeit der Schalteinrichtung zumindest während eines Teiles der verstrichenen Zeit angibt; und Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die akkumulierte Betriebszeit der Schalteinrichtung zumindest während eines Teiles der verstrichenen Zeit angibt; wobei auf der Basis der erzeugten Systemdatensätze die Restlebensdauer der Schalteinrichtung abgeschätzt wird.
Diagnoseverfahren für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung, wobei als historische Zustandswertdaten akkumulierte Zustandswertdaten verwendet werden, die sich auf einen Verschlechterungszustand einer Schalteinrichtung beziehen, abgeschätzt auf der Basis von Meßdaten, die durch die Messung von Leistungseigenschaften der Schalteinrichtung bestimmt werden; wobei auf der Basis der akkumulierten historischen Zustandswertdaten die Varianzwerte der Zustandswertdaten für jede vorbestimmte Anzahl von Messungen berechnet werden und dann zumindest ein Datensatz erzeugt wird von Systemdaten, bei denen die Varianzwerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse zumindest einen Teil der verstrichenen Zeit während der Betriebsdauer der Schalteinrichtung angibt; Systemdaten, bei denen die Varianzwerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung zumindest während eines Teiles der verstrichenen Zeit angibt; Systemdaten, bei denen die Varianzwerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit der Schalteinrichtung zumindest während eines Teiles der verstrichenen Zeit angibt; und Systemdaten, bei denen die Varianzwerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die akkumulierte Betriebsdauer der Schalteinrichtung zumindest während eines Teiles der verstrichenen Zeit angibt; und wobei auf der Basis der erzeugten Systemdatensätze die Restlebensdauer der Schalteinrichtung abgeschätzt wird.
Diagnoseverfahren für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung, wobei als historische Zustandswertdaten akkumulierte Zustandswertdaten verwendet werden, die sich auf einen Verschlechterungszustand einer Schalteinrichtung beziehen, abgeschätzt auf der Basis von Meßdaten, die durch Messungen von Leistungseigenschaften der Schalteinrichtung erhalten werden; wobei die Zustandswertdaten in den akkumulierten historischen Zustandswertdaten unter Verwendung einer vorbestimmten Transformationsfunktion in vorbestimmte Zustandswerte transformiert werden und dann zumindest ein Datensatz erzeugt wird von Systemdaten, bei denen die vorbestimmten Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse zumindest einen Teil der verstrichenen Zeit während einer Betriebsdauer der Schalteinrichtung angibt; Systemdaten, bei denen die vorbestimmten Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung zumindest während eines Teiles der verstrichenen Zeit angibt; Systemdaten, bei denen die vorbestimmten Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit der Schalteinrichtung zumindest während eines Teiles der verstrichenen Zeit angibt; und Systemdaten, bei denen die vorbestimmten Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die akkumulierte Betriebsdauer der Schalteinrichtung zumindest während eines Teiles der verstrichenen Zeit angibt; und wobei auf der Basis der erzeugten Systemdatensätze die Restlebensdauer der Schalteinrichtung abgeschätzt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die vorbestimmte Transformationsfunktion in Abhängigkeit von dem jeweiligen Satz der Systemdatensätze unterschiedlich ist.
Diagnoseverfahren für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung, wobei als historische Zustandswertdaten akkumulierte Zustandswertdaten verwendet werden, die sich auf einen Verschlechterungszustand einer Schalteinrichtung beziehen, abgeschätzt auf der Basis von Meßdaten, die durch Messungen von Leistungseigenschaften der Schalteinrichtung erhalten werden; wobei auf der Basis der akkumulierten historischen Zustandswertdaten zumindest ein Datensatz erzeugt wird von Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die gesamte verstrichene Zeit während einer Betriebsdauer der Schalteinrichtung angibt; Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung während der gesamten verstrichenen Zeit angibt; Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit der Schalteinrichtung während der gesamten verstrichenen Zeit angibt; und Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die akkumulierte Betriebsdauer der Schalteinrichtung während der gesamten verstrichenen Zeit angibt; wobei zur gleichen Zeit mindestens ein Datensatz erzeugt wird von Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die verstrichene Zeit während einer Dauer nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem eine vorbestimmte Periode ab einem Zeitpunkt verstrichen ist, in dem die Schalteinrichtung zu arbeiten begonnen hat; Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung in der verstrichenen Zeit während einer Periode nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem die vorbestimmte Periode verstrichen ist; Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit der Schalteinrichtung in einer verstrichenen Zeit während einer Dauer nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem die vorbestimmte Periode verstrichen ist; und Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die akkumulierte Betriebsdauer der Schalteinrichtung in der verstrichenen Zeit während einer Periode nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem die vorbestimmte Periode verstrichen ist; und wobei auf der Basis der erzeugten Systemdatensätze die Restlebensdauer der Schalteinrichtung abgeschätzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Abschätzung der Restlebensdauer unter Verwendung einer Regressionslinie oder einer Regressionskurve auf der Basis der erzeugten Systemdaten durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Abschätzung der Restlebensdauer unter Verwendung der Differenz zwischen einem vorbestimmten Wert und einer Regressionslinie oder einer Regressionskurve auf der Basis der erzeugten Systemdaten durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine Vielzahl von Systemdatensätzen erzeugt wird und wobei auf der Basis von den Systemdaten, aus der Vielzahl von erzeugten Systemdatensätzen, diejenigen, die am deutlichsten eine Verschlechterungstendenz der Schalteinrichtung anzeigen, ein Verschlechterungsfaktor der Schalteinrichtung abgeschätzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine Vielzahl von Systemdatensätzen erzeugt wird; wobei für jeden Satz aus der Vielzahl von erzeugten Systemdatensätzen ein Schätzwert der Restlebensdauer der Schalteinrichtung berechnet wird; und wobei dann der Schätzwert unter den berechneten Schätzwerten, der am kleinsten ist, als Restlebensdauer der Schalteinrichtung abgeschätzt wird.
Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung zum Diagnostizieren der Restlebensdauer einer Schalteinrichtung, welche einen beweglichen Kontakt mittels eines Antriebsmechanismus antreibt, so dass der bewegliche Kontakt mit einem stationären Kontakt einen Kontakt herstellt oder von diesem getrennt wird, um einen elektrischen Schaltkreis zu öffnen bzw. zu schließen, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist: – eine Meßeinheit zum Messen von Leistungseigenschaften der Schalteinrichtung; – eine Zustandswert-Schätzeinheit zum Abschätzen von Zustandswerten bezüglich eines Verschlechterungszustands der Schalteinrichtung, auf der Basis von Meßdaten, die von der Meßeinheit erhalten werden; – eine Aufzeichnungseinheit zum Aufzeichnen von historischen Zustandswertdaten, wobei die Zustandswerte mit der Zustandswert-Schätzeinheit abgeschätzt werden; und – eine Restlebensdauer-Schätzeinheit zum Abschätzen der Restlebensdauer der Schalteinrichtung auf der Basis der in der Aufzeichnungseinheit aufgezeichneten historischen Zustandswertdaten, wobei auf der Basis der akkumulierten historischen Zustandswertdaten die Restlebensdauer-Schätzeinheit zumindest einen Datensatz erzeugt von Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse zumindest einen Teil der verstrichenen Zeit während der Betriebsdauer der Schalteinrichtung angibt; Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung während der verstrichenen Zeit angibt; Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit der Schalteinrichtung während der verstrichenen Zeit angibt; und Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die akkumulierte Betriebsdauer der Schalteinrichtung während der verstrichenen Zeit angibt; und wobei die Restlebensdauer-Schätzeinheit die Restlebensdauer der Schalteinrichtung auf der Basis der erzeugten Systemdatensätze abschätzt.
Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung, um die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung zu diagnostizieren, welche einen beweglichen Kontakt mittels eines Antriebsmechanismus antreibt, so dass der bewegliche Kontakt mit einem stationären Kontakt einen Kontakt herstellt oder von diesem getrennt wird, um einen elektrischen Schaltkreis zu öffnen bzw. zu schließen, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist: – eine Meßeinheit zum Messen der Leistungseigenschaften der Schalteinrichtung; – eine Zustandswert-Schätzeinheit, um Zustandswerte abzuschätzen, die sich auf einen Verschlechterungszustand der Schalteinrichtung beziehen, und zwar auf der Basis von Meßdaten, die von der Meßeinheit erhalten werden; – eine Aufzeichnungseinheit, um historische Zustandswertdaten aufzuzeichnen, wobei die Zustandswerte von der Zustandswert-Schätzeinheit abgeschätzt werden; und – eine Restlebensdauer-Schätzeinheit zum Abschätzen der Restlebensdauer der Schalteinrichtung auf der Basis von in der Aufzeichnungseinheit aufgezeichneten historischen Zustandswertdaten, wobei auf der Basis der akkumulierten historischen Zustandswertdaten die Restlebensdauer-Schätzeinheit die Varianzwerte der Zustandswertdaten für jede vorbestimmte Anzahl von Messungen berechnet und zumindest einen Datensatz erzeugt von Systemdaten, bei denen die Varianzwerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse zumindest einen Teil der verstrichenen Zeit während der Betriebsdauer der Schalteinrichtung angibt; Systemdaten, bei denen die Varianzwerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung während der verstrichenen Zeit angibt; Systemdaten, bei denen die Varianzwerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit der Schalteinrichtung während der verstrichenen Zeit angibt; und Systemdaten, bei denen die Varianzwerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die akkumulierte Betriebsdauer der Schalteinrichtung während der verstrichenen Zeit angibt; und wobei zur gleichen Zeit die Restlebensdauer-Schätzeinheit die Restlebensdauer der Schalteinrichtung auf der Basis der erzeugten Systemdatensätze abschätzt.
Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung, um die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung zu diagnostizieren, die einen beweglichen Kontakt mit einem Antriebsmechanismus antreibt, so dass der bewegliche Kontakt mit einem stationären Kontakt einen Kontakt herstellt oder von diesem getrennt wird, um einen elektrischen Schaltkreis zu öffnen bzw. zu schließen, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist: – eine Meßeinheit zum Messen von Leistungseigenschaften der Schalteinrichtung; – eine Zustandswert-Schätzeinheit zum Abschätzen von Zustandswerten, die sich auf einen Verschlechterungszustand der Schalteinrichtung beziehen, und zwar auf der Basis von Meßdaten, die von der Meßeinheit erhalten werden; – eine Aufzeichnungseinheit zum Aufzeichnen von historischen Zustandswertdaten, wobei die Zustandswertdaten von der Zustandswert-Schätzeinheit abgeschätzt werden; und – eine Restlebensdauer-Schätzeinheit zum Abschätzen der Restlebensdauer der Schalteinrichtung, und zwar auf der Basis der in der Aufzeichnungseinheit aufgezeichneten historischen Zustandswertdaten, wobei die Restlebensdauer-Schätzeinheit die Zustandswerte in akkumulierten historischen Zustandswertdaten unter Verwendung einer vorbestimmten Transformationsfunktion in vorbestimmte Zustandswerte transformiert und zumindest einen Datensatz erzeugt von Systemdaten, bei denen die vorbestimmten Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse zumindest einen Teil der verstrichenen Zeit während der Betriebsdauer der Schalteinrichtung angibt; Systemdaten, bei denen die vorbestimmten Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung während der verstrichenen Zeit angibt; Systemdaten, bei denen die vorbestimmten Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit der Schalteinrichtung während der verstrichenen Zeit angibt; und Systemdaten, bei denen die vorbestimmten Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die akkumulierte Betriebsdauer der Schalteinrichtung während der verstrichenen Zeit angibt; und wobei die Restlebensdauer-Schätzeinheit die Restlebensdauer der Schalteinrichtung auf der Basis der erzeugten Systemdatensätze abschätzt.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die vorbestimmten Transformationsfunktionen in Abhängigkeit von jedem der Systemdatensätze unterschiedlich sind.
Diagnosevorrichtung für die Restlebensdauer einer Schalteinrichtung zum Diagnostizieren der Restlebensdauer einer Schalteinrichtung, die einen beweglichen Kontakt mit einem Antriebsmechanismus antreibt, so dass der bewegliche Kontakt mit einem stationären Kontakt einen Kontakt herstellt oder von diesem getrennt wird, um einen elektrischen Schaltkreis zu öffnen bzw. zu schließen, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist: – eine Meßeinheit zum Messen von Leistungseigenschaften der Schalteinrichtung; – eine Zustandswert-Schätzeinheit zum Abschätzen von Zustandswerten, die sich auf einen Verschlechterungszustand der Schalteinrichtung beziehen, und zwar auf der Basis von Meßdaten, die von der Meßeinheit erhalten werden; – eine Aufzeichnungseinheit zum Aufzeichnen von historischen Zustandswertdaten, wobei die Zustandswertdaten mit der Zustandswert-Schätzeinheit abgeschätzt werden; und – eine Restlebensdauer-Schätzeinheit zum Abschätzen der Restlebensdauer der Schalteinrichtung auf der Basis der in der Aufzeichnungseinheit aufgezeichneten historischen Zustandswertdaten, wobei auf der Basis der akkumulierten historischen Zustandswertdaten die Restlebensdauer-Schätzeinheit mindestens einen Datensatz erzeugt von Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die gesamte verstrichene Zeit während der Betriebsdauer der Schalteinrichtung angibt; Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung während der gesamten verstrichenen Zeit angibt; Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit der Schalteinrichtung während der gesamten verstrichenen Zeit angibt; und Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die akkumulierte Betriebsdauer der Schalteinrichtung während der gesamten verstrichenen Zeit angibt; und wobei zur gleichen Zeit die Restlebensdauer-Schätzeinheit zumindest einen Datensatz erzeugt von Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die verstrichene Zeit während einer Dauer nach dem Zeitpunkt angibt, in dem eine vorbestimmte Periode seit einem Zeitpunkt verstrichen ist, in welchem die Schalteinrichtung zu arbeiten begonnen hat; Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die Anzahl von Operationen der Schalteinrichtung in der verstrichenen Zeit während einer Dauer nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem die vorbestimmte Periode verstrichen ist; Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die nicht operative Zeit der Schalteinrichtung in der verstrichenen Zeit während einer Dauer nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem die vorbestimmte Periode verstrichen ist; und Systemdaten, bei denen die Zustandswerte aufgetragen werden, wobei die Abszisse die akkumulierte Betriebsdauer der Schalteinrichtung in der verstrichenen Zeit während einer Dauer nach dem Zeitpunkt angibt, in welchem die vorbestimmte Periode verstrichen ist; und wobei die Restlebensdauer-Schätzeinheit auf der Basis der erzeugten Systemdatensätze die Restlebensdauer der Schalteinrichtung abschätzt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei die Abschätzung der Restlebensdauer unter Verwendung einer Regressionslinie oder einer Regressionskurve auf der Basis der erzeugten Systemdaten erfolgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei die Abschätzung der Restlebensdauer unter Verwendung der Differenz zwischen einem vorbestimmten Wert und einer Regressionslinie oder einer Regressionskurve auf der Basis der erzeugten Systemdaten erfolgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, wobei die Restlebensdauer-Schätzeinheit eine Vielzahl von Systemdatensätzen erzeugt und einen Verschlechterungsfaktor der Schalteinrichtung abschätzt, und zwar auf der Basis von denjenigen Systemdaten aus der Vielzahl von erzeugten Systemdatensätzen, welche am deutlichsten eine Verschlechterungstendenz der Schalteinrichtung anzeigen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, wobei die Restlebensdauer-Schätzeinheit eine Vielzahl von Systemdatensätzen erzeugt, einen Schätzwert der Restlebensdauer der Schalteinrichtung für jeden Datensatz aus der Vielzahl von erzeugten Systemdatensätzen berechnet und dann als Restlebensdauer der Schalteinrichtung den Schätzwert abschätzt, der unter den berechneten Schätzwerten am kleinsten ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 18, wobei eine Vielzahl von Schalteinrichtungen in einer und derselben Anlage vorhanden sind; und wobei die Restlebensdauer-Schätzeinheit zumindest einen Datensatz von Systemdatensätzen für diejenige Schalteinrichtung unter der Vielzahl von Schalteinrichtungen erzeugt, die am häufigsten betätigt worden ist, und die Restlebensdauer der anderen Schalteinrichtungen auf der Basis der erzeugten Systemdatensätze abschätzt.