WO2012110607A1 - Method for functionally analysing electrical loads - Google Patents

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WO2012110607A1
WO2012110607A1 PCT/EP2012/052703 EP2012052703W WO2012110607A1 WO 2012110607 A1 WO2012110607 A1 WO 2012110607A1 EP 2012052703 W EP2012052703 W EP 2012052703W WO 2012110607 A1 WO2012110607 A1 WO 2012110607A1
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pattern
consumer
pulse
load
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PCT/EP2012/052703
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Inventor
Ralf Tanneberger
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Ralf Tanneberger
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02Electric testing or monitoring
    • G05B23/0205Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
    • G05B23/0218Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterised by the fault detection method dealing with either existing or incipient faults
    • G05B23/0224Process history based detection method, e.g. whereby history implies the availability of large amounts of data
    • G05B23/0227Qualitative history assessment, whereby the type of data acted upon, e.g. waveforms, images or patterns, is not relevant, e.g. rule based assessment; if-then decisions
    • G05B23/0229Qualitative history assessment, whereby the type of data acted upon, e.g. waveforms, images or patterns, is not relevant, e.g. rule based assessment; if-then decisions knowledge based, e.g. expert systems; genetic algorithms

Definitions

  • the invention relates to a method for functional analysis of electrical loads, in which one of the
  • Parameters is determined. This pattern is compared with a nominal pattern of the characteristic parameter that was determined during a normal state of the consumer
  • Deviation of the normal pattern from the target pattern an alarm signal is generated. It is known to continuously access various devices with respect to patterns of characteristic parameters
  • a vibration analysis or a vibration analysis is a known underpass method of rotating parts that rely on
  • Vibration analysis is an element of predictive maintenance. In the vibration analysis, the vibration analysis
  • Vibrations of rotating parts e.g., rollers
  • the electrical power that an electrical consumer receives over a unit of time is called electrical energy.
  • the electrical energy that a consumer obtains is determined by a meter. The detection of electrical significant electrical loads in
  • Industrial equipment is used for system monitoring and cost-oriented post costing today usually only electronic pulse counter.
  • Such a pulse counter counter has a pulse output at which a current energy reference corresponding pulse number is output.
  • the number of pulses can be set according to the desired resolution. Typically, pulse numbers are between 1 to 10,000 pulses per kWh. Depending on the power consumption of the connected
  • Pulse number are set and with high power consumption, a correspondingly lower to keep the pulse pauses in a meaningful frame for further evaluation, because at the same energy reference the pulse pauses at low pulse value (higher number of pulses per kWh) are shorter than at higher pulse value (lower Number of pulses per kWh)
  • the invention is therefore based on the object, a
  • this realization generates a pulse train representing the instantaneous electrical power consumption of a load. This is done in such a way that the pulse value and thus the pulse frequency power ratio are adjusted so that the
  • Pulse frequency is always higher than a frequency
  • a load change frequency determined by those skilled in the rule of the period between two identical or similar recurrent load states.
  • the load change frequency can be determined by the speed of a motor shaft or by the speed of a shaft of the output. For example, but also the time from a charging a melting furnace on the melting and tapping to re-feeding the period of
  • Normal pattern can be determined and deposited, for example, if the consumer has a demonstrably normal
  • Behavior shows, for example after a maintenance or a
  • the normal pattern can also be during be updated, for example by
  • the solution according to the invention thus achieves that counters which are used anyway can be used in front of consumers for the functional analysis without the need for special technical devices.
  • the cost advantages of this solution are obvious.
  • the pulse frequency is at least ten times the load change frequency. With such a height of the pulse frequency, so to speak, the sampling rate is set. The higher the pulse frequency, the more accurate the information. Therefore, in another special Design provided that the pulse frequency is ten to thousand times the load change frequency.
  • Load change of a previous period is determined.
  • the prerequisite is, of course, that the
  • the pattern can be calculated from the average values of
  • the pattern of load changes and determined from the normal pattern. This arithmetic process can also take place during operation, since the stored load change patterns are indeed in the static state. If then the normal pattern is recalculated, this can replace the previous one
  • Normal pattern In this respect, it can be provided in a further embodiment of the invention that the normal pattern is updated from respectively younger gradients of the pattern. By such an update Any load drift at the load can be calibrated out.
  • Load change periods to take away. This can also be a long-term storage, for example, from the first commissioning of the consumer.
  • To eliminate random errors in the normal pattern determination it is also possible to assemble the normal pattern from a plurality of patterns that have been recorded over corresponding periods of time, for example via an averaging.
  • data compression may be appropriate. It is possible to search the normal pattern for significant features, which can also be done over several comparatively pattern. From this, significant data can then be determined. For example, if significant high or low amplitudes occur within a period at the same time locations, it may be sufficient to store only those spectra of maxima or minima as the normal pattern. The comparison pattern then only needs to be searched for this spectrum in order to arrive at a statement about the degree of agreement. The number of data is thus significantly reduced.
  • the invention will be described below with reference to a
  • Fig. 1 is a representation of the implementation of a measured power consumption of a consumer in a
  • FIG. 2 is an illustration of a significant course
  • FIG. 3 is an illustration of the load bearing pattern on a load in the presence of a fault
  • Fig. 5 is an illustration of a typical inconspicuous
  • Fig. 6 is an illustration of an abnormality in the behavior shown in Fig. 5 by a slowly steady increase, for example, caused by an increasing
  • FIG. 7 shows a representation of a conspicuousness in the behavior shown in FIG. 5 by a slowly steady increase, for example caused by bearing failure;
  • FIG. 8 is an illustration of a conspicuousness in the behavior of an asynchronous motor shown in FIG.
  • FIG. 9 is an illustration of a conspicuousness in the behavior of an asynchronous motor shown in FIG.
  • Fig. 10 shows a course with different load changes and warning and tripping areas for error and fault messages.
  • a consumer 1 is connected to a power supply network 3 via a counter 2.
  • a counter 2 In the household, not every single consumer 1 is usually controlled via the meter in its power consumption, but the household itself represents a consumer 1.
  • the functional analysis according to the invention can refer to the consumer located behind a meter, in the case of a household consequently to the totality of all consumer units. If the resolution refers to a single consumer unit, this would have to be provided with its own counter, which then this the
  • Consumer 1 may have its own burden. These loads cause an increased power consumption of the consumer 1 from the power grid 3.
  • the instantaneous power of the consumer 1 is measured via the counter 2 and a corresponding one
  • the pulse frequency can be influenced by changing the frequency power ratio.
  • a pulse weighting is defined in the counter such that a pulse represents the power of 0.1 to 1000 watts. That is, derived from the
  • Periods 8 to 11 is recorded, as shown in the diagram below in Figure 1. Such different load recordings during
  • Pulse repetition frequency f is proportional to the power p
  • Figure 2 shows either the image of the pulse repetition frequency over time or the power over time. As can be seen, in each case one period T in the diagram is one
  • FIG. 2 shows a normal operation, ie an operation in which the consumer 1 or the driven device 5 have a normal function.
  • the pulse train from the pulse output 7 is now also given to a computer 12.
  • This computer 12 now compares the pattern according to FIG the pattern of Figure 2, which he has stored as a normal pattern. By this comparison, he notes a conspicuousness and outputs an alarm signal. This can of course take the form of an acoustic or optical or other type of signal, for example an SMS notification. This is not shown in detail in Figure 4.
  • Fault threshold as for example in a
  • the pattern matching method according to the invention will also be alarmed in the case of faults which are not covered by fault reporting thresholds 13 and 14.
  • the pattern matching method according to the invention will also be alarmed in the case of faults which are not covered by fault reporting thresholds 13 and 14.
  • FIG. 5 shows with the curve normal operation, in which only small fluctuations of
  • FIG. 6 A very similar course is shown in FIG. 6.
  • the uniform curve of FIG. 5 appears to persist here.
  • a slow-acting wear occurs, the mean of the power consumption quite easily and hardly increases noticeably.
  • the slow increase 16 is visible, although no differences in the load change periods can be seen.
  • FIG. 7. Here, the same measurement as in FIG. 5 was logged. However, there are significant differences compared to the normal pattern according to FIG. 5 here. Also here are the load change periods T L clearly visible, each one revolution of the
  • Motor shaft or an output shaft of a connected gearbox correspond.
  • a first sub-period 17 of a load change period T L a normal behavior is observed.
  • a second sub-period 18 a noticeable oscillation with a large amplitude of the recorded power P is recognizable before the curve returns to normal behavior in a third sub-period 19. This is due to a bearing failure, in each of which the second part of the period 18 of the rotation, the ease of the engine or the output shaft is difficult which leads to an increased power requirement.
  • Fig. 10 shows a course with different load changes and warning and tripping areas for error and fault messages.
  • overcurrent protection devices respond, such as thermal tripping motor protection switches. Below this threshold can be with the
  • ECG electrocardiogram
  • Electrocardiogram (ECG) in medicine is the record of the sum of the electrical activities of all
  • Electrocardiogram is also called
  • Cardiac stress curve or also called heart letter.
  • the functional analysis according to the invention includes the fast (1 Hz to 30 kHz) recording of the sum of the mechanical loads and load changes, which is expressed in a temporary increase in the recorded electrical power.
  • the pulse train of the electrical load of an asynchronous motor is a reflection of the mechanics behind the drive.
  • the rotor of the asynchronous motor turns always slower than the rotating field on the coils of the primary side.
  • the speed at the operating point will always be a few percent below the associated synchronous speed
  • Amplitude sequences that can be assigned to specific disturbance patterns.
  • a calibration or adaptation to each connected electrical system is possible by the skilled person or by a self-adapting software.
  • a period of time is automatically declared the base amplitude sequence.
  • the computer then monitors changes outside a certain tolerance range. Particular attention is paid to spontaneously changing or logarithmically changing amplitude sequences in a gate time t1 to tn.
  • the inventive method can be used in the construction of an energy management system with low additional costs for the construction of such a system, a significant amount for quality assurance and avoidance of
  • the recorded mean power values and real time values in the amplitude sequence of 1 Hz - 1 kHz allow functional conclusions. These are displayed in a suitable manner and generated as error messages.
  • Pulse encoder counter allows sampling rates up to 30 kHz.
  • the high-precision measurement of the measuring circuits guarantees a highly sensitive recording of the results of current, voltage and power consumption.
  • the announcing functional change in the direction of failure of an electrical system is always expressed in a drift, cyclic or periodic change in power consumption, z. B. in asynchronous motors.

Abstract

The invention relates to a method for functionally analysing electrical loads, in which a pattern of a characteristic parameter, generated by the load, is determined and compared to a desired pattern of the characteristic parameter during a normal state of the load and an alarm signal is generated if there is a significant difference. The aim of the invention is to carry out such a functional analysis with little expenditure. This is solved by virtue of the fact that a pulse train representing the electrical power consumption of a load is generated from a counter in such a manner that the pulse frequency represents the power, and the pattern of the temporal profile of the pulse frequency or the power consumption of the load determined therefrom is compared to a normal pattern and the alarm signal is generated if there is a difference.

Description

Verfahren zur Funktionsanalyse von elektrischen Verbrauchern  Method for functional analysis of electrical consumers
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Funktionsanalyse von elektrischen Verbrauchern, bei dem ein von dem The invention relates to a method for functional analysis of electrical loads, in which one of the
Verbraucher erzeugtes Muster eines charakteristischen Consumer generated pattern of a characteristic
Parameters ermittelt wird. Dieses Muster wird mit einem Sollmuster des charakteristischen Parameters, das während eines Normalzustands des Verbrauchers ermittelt wurde Parameters is determined. This pattern is compared with a nominal pattern of the characteristic parameter that was determined during a normal state of the consumer
(Normalmuster) verglichen. Bei einer signifikanten (Normal pattern) compared. At a significant
Abweichung des Normalmusters von dem Sollmuster wird ein Alarmsignal erzeugt. Es ist bekannt, verschiedene Einrichtungen hinsichtlich von Mustern aus charakteristischen Parametern laufend zu Deviation of the normal pattern from the target pattern, an alarm signal is generated. It is known to continuously access various devices with respect to patterns of characteristic parameters
untersuchen, um dabei Fehler oder die Notwendigkeit einer laufenden Instandhaltung abzuleiten. So ist beispielsweise eine Vibrationsanalyse oder eine Schwingungsanalyse eine bekannte Unterführungsmethode drehender Teile, die auf in order to derive errors or the need for ongoing maintenance. For example, a vibration analysis or a vibration analysis is a known underpass method of rotating parts that rely on
Fehler, wie Unwuchten oder defekte Lager schließen lässt. Die Vibrationsanalyse ist ein Element der vorausschauenden Instandhaltung. Bei der Vibrationsanalyse werden die  Errors, such as imbalances or defective bearings can be concluded. Vibration analysis is an element of predictive maintenance. In the vibration analysis, the
Schwingungen von drehenden Teilen (z.B. von Walzen) Vibrations of rotating parts (e.g., rollers)
aufgezeichnet und analysiert. Anhand der Schwingungsmuster sowie der Schwingungsamplitude lassen sich Rückschlüsse auf den Zustand der drehenden Teile sowie der Lager ziehen. recorded and analyzed. On the basis of the vibration patterns and the vibration amplitude conclusions can be drawn on the condition of the rotating parts and the bearings.
Hierdurch lassen sich notwendige Reparaturen im Vorfeld erkennen und vor Ausfall der Maschine durchführen. Dadurch können Stillstandzeiten reduziert und in produktionsfreie Zeiten verlagert werden. As a result, necessary repairs can be identified in advance and carried out before failure of the machine. This can reduce downtime and production-free Times are shifted.
Derartige Funktionsanalysen sind mit einem nicht Such functional analyzes are not with one
unerheblichen technischen Aufwand verbunden. Insbesondere sind dabei spezielle Messfühler an den Geräten oder associated with insignificant technical effort. In particular, there are special sensors on the devices or
Einrichtungen vorzusehen und entsprechende Leitungsführungen zu diesen Messfühlern. Außerdem hat die Anordnung von derartigen Messfühlern oder Sensoren zumeist auch einen Einfluss auf das Verhalten der Maschinen und Einrichtungen selbst . Die elektrische Leistung, die ein elektrischer Verbraucher über eine Zeiteinheit bezieht, wird als elektrische Energie bezeichnet. Die elektrische Energie, die ein Verbraucher bezieht, wird über einen Zähler ermittelt. Die Erfassung der elektrischen bedeutsamer elektrischer Verbraucher in Provide facilities and appropriate wiring to these sensors. In addition, the arrangement of such sensors or sensors usually also has an influence on the behavior of the machines and equipment itself. The electrical power that an electrical consumer receives over a unit of time is called electrical energy. The electrical energy that a consumer obtains is determined by a meter. The detection of electrical significant electrical loads in
Industrieanalagen erfolgt zur Anlagenüberwachung und zur kostenstellenorient ierten Nachkalkulation heute in aller Regel ausschließlich über elektronische Impulsgeber zähler . Industrial equipment is used for system monitoring and cost-oriented post costing today usually only electronic pulse counter.
Ein derartiger Impulsgeber zähler weist einen Impulsausgang auf, an dem eine dem aktuellen Energiebezug entsprechende Impulszahl ausgegeben wird. Die Impulszahl kann je nach gewünschter Auflösung festgelegt werden. Üblicherweise liegen Impulszahlen zwischen 1 bis 10000 Impulsen pro kWh. Je nach der Leistungsaufnahme des angeschlossenen Such a pulse counter counter has a pulse output at which a current energy reference corresponding pulse number is output. The number of pulses can be set according to the desired resolution. Typically, pulse numbers are between 1 to 10,000 pulses per kWh. Depending on the power consumption of the connected
Verbrauchers kann dann die Pulszahl, die 1 kWh entspricht, festgelegt werden. Dies wird auch als Impulswertigkeit bezeichnet . Consumer can then be set the pulse number, which corresponds to 1 kWh. This is also called pulse value.
Bei sehr geringer Leistungsaufnahme kann eine höhere At very low power consumption can be a higher
Pulszahl festgelegt werden und bei hoher Leistungsaufnahme eine entsprechend geringere, um die Impulspausen in einem sinnvollen Rahmen für eine weitere Auswertung zu halten, denn bei gleichem Energiebezug sind die Impulspausen bei geringer Impulswertigkeit (höhere Impulsanzahl je kWh) kürzer als bei höherer Impulswertigkeit (geringere Impulsanzahl je kWh) Pulse number are set and with high power consumption, a correspondingly lower to keep the pulse pauses in a meaningful frame for further evaluation, because at the same energy reference the pulse pauses at low pulse value (higher number of pulses per kWh) are shorter than at higher pulse value (lower Number of pulses per kWh)
In den Impulsgeberzählern wird nun entsprechend der In the pulse counter is now according to the
eingestellten Impulswertigkeit der Energieverbrauch des elektrischen Verbrauchers durch ein Zählen der Impulse über das Messzeitintervall ermittelt und zur Anzeige gebracht. So kann an einem solchen Zähler stets der Energieverbrauch seit dem Beginn der Messung zur Anzeige gelangen und entsprechend ausgewertet werden. set pulse value of the energy consumption of the electrical load by counting the pulses over the measuring time interval determined and displayed. Thus, the energy consumption since the beginning of the measurement can always be displayed on such a counter and evaluated accordingly.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine The invention is therefore based on the object, a
Funktionsanalyse vorzusehen, die mit erheblich verringertem Aufwand und möglicherweise unter Nutzung bereits vorhandener Einrichtungen durchgeführt werden kann. Provide functional analysis, which can be carried out with significantly reduced effort and possibly using existing facilities.
Die Erfindung wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Ansprüche 2 bis 7 geben besondere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens an. The invention is solved by a method having the features of claim 1. The claims 2 to 7 indicate particular embodiments of the method according to the invention.
Bei der Erfindung wird davon ausgegangen, dass von einem Impulsgeberzähler eine Impulsfolge ausgegeben wird, deren jeweils aktuelle Impulsfolgefrequenz die Höhe des jeweils momentanen Leistungsbezugs eines Verbrauchers repräsentiert. Dies spielt für die eigentliche Funktion eines Zählers keine Rolle, wurde jedoch als Erkenntnis bei der Erfindung In the invention, it is assumed that a pulse train is output from a pulse generator counter whose respective current pulse repetition frequency represents the height of each current power reference of a consumer. This is irrelevant to the actual function of a counter, but became a finding in the invention
genut zt . used .
Gemäß der Erfindung wird mit dieser Erkenntnis eine die momentane elektrische Leistungsaufnahme eines Verbrauchers repräsentierende Impulsfolge erzeugt. Dies geschieht derart, dass die Impulswertigkeit und damit das Impulsfrequenz- Leistungsverhältnis so eingestellt werden, dass die According to the invention, this realization generates a pulse train representing the instantaneous electrical power consumption of a load. This is done in such a way that the pulse value and thus the pulse frequency power ratio are adjusted so that the
Impulsfrequenz stets höher ist als eine Frequenz Pulse frequency is always higher than a frequency
periodischer Lastwechsel (Lastwechselfrequenz) an dem periodic load change (load change frequency) on the
Verbraucher. Damit wird es möglich, während der Periode eines Lastwechsels mehrfach den aktuellen Impulsabstand und damit die aktuelle Impulsfrequenz und daraus wiederum die momentane Leistungsaufnahme zu messen. Consumer. This makes it possible, during the period of a load change several times the current pulse interval and thus the current pulse frequency and from there again the measure instantaneous power consumption.
Eine Lastwechselfrequenz bestimmt der Fachmann in aller Regel aus der Periodendauer zwischen zwei gleichen oder ähnlichen wiederkehrenden Last zuständen . Beispielsweise kann die Lastwechselfrequenz durch die Drehzahl einer Motorwelle oder durch die Drehzahl einer Welle des Abtriebs bestimmt werden. Beispielsweise kann aber auch die Zeit von einem Beschicken eines Schmelzofens über das Schmelzen und den Abstich bis zur erneuten Beschickung die Periode eines A load change frequency determined by those skilled in the rule of the period between two identical or similar recurrent load states. For example, the load change frequency can be determined by the speed of a motor shaft or by the speed of a shaft of the output. For example, but also the time from a charging a melting furnace on the melting and tapping to re-feeding the period of
Lastwechsels darstellen. Represent load changes.
Die Erfindung geht davon aus, dass beispielsweise das The invention assumes that, for example, the
Auftreten von Unwuchten an rotierenden Teilen immer mit einer Erhöhung des Stromverbrauchs sowie einer gravierenden Änderung der momentanen Leistungsaufnahme oder der Occurrence of imbalances on rotating parts always with an increase in power consumption and a serious change in the current power consumption or
Momentanlastamplituden verbunden ist. Momentanlastamplituden is connected.
Deren Ausgangsfrequenz ist proportional zur Momentanlast der angeschlossenen Verbraucher. Jeder Lastwechsel wirkt sich demnach als Impulsfrequenzänderung aus. Dabei gilt, je höher die Frequenz desto genauer können Aussagen über die Their output frequency is proportional to the instantaneous load of the connected consumers. Each load change therefore has an effect as a pulse frequency change. It is true, the higher the frequency the more accurate statements can be about the
Arbeitsweise der angeschlossenen Maschinen gemacht werden Operation of the connected machines are made
Durch die die während eines Lastwechsels nunmehr mehrfach mögliche Bestimmung der momentanen Leistungsaufnahme wird es über eine entsprechende Auswertung und Speicherung möglich, ein Muster des zeitlichen Verlaufs der Impulsfrequenz oder der daraus ermittelten Leistungsaufnahme des Verbrauchers aufzunehmen. Dieses Muster kann dann wird mit einem By the now multiple possible during a load change determination of the instantaneous power consumption, it is possible via a corresponding evaluation and storage to record a pattern of the time course of the pulse frequency or the power consumption of the consumer determined therefrom. This pattern can then be combined with a
Normalmuster verglichen werden. Bei Abweichung der beiden Muster voneinander um einen festzulegenden signifikanten Bereich wird sodann ein Alarmsignal erzeugt. Das Normal patterns are compared. If the two patterns deviate from one another by a significant range to be defined, then an alarm signal is generated. The
Normalmuster kann beispielsweise ermittelt und hinterlegt werden, wenn der Verbraucher ein nachweislich normales Normal pattern can be determined and deposited, for example, if the consumer has a demonstrably normal
Verhalten zeigt, etwa nach einer Wartung oder einer Behavior shows, for example after a maintenance or a
ErstInbetriebnahme . Das Normalmuster kann aber auch während des Betriebs aktualisiert werden, beispielsweise um First commissioning. The normal pattern can also be during be updated, for example by
zulässige Driften zuzulassen, so dass diese nicht zu einer Fehlerauslösung führen. permissible drifts so that they do not lead to a fault trip.
Als Fehler, die zu einer Alarmauslösung führen, können unzulässige Driften, die beispielsweise durch eine langsam ansteigende Lagerreibung entstehend können und irgendwann zu einer Auslösung eines Sicherheitsschalters führen würden, rechtzeitig erkannt werden, beispielsweise vor einem As an error that lead to an alarm triggering impermissible drift that may arise, for example, by a slowly increasing bearing friction and eventually lead to a triggering a safety switch, can be detected in good time, for example, before
Abschalten. Aber auch so genannte StrukturSprünge können zu einer Alarmauslösung führen, wenn nämlich das aufgenommene Muster plötzlich von einem vorangegangen als Normalmuster festgelegtem Muster abweicht, beispielsweise bei einem plötzlich auftretenden Lagerschaden. Switch off. But even so-called structural jumps can lead to an alarm triggering, namely, if the recorded pattern suddenly deviates from a pattern defined as a normal pattern, for example in the event of sudden bearing damage.
Es wurde vorstehend beschrieben liegen also It has been described above so
charakteristische Amplitudenfolgen der Leistungsaufnahme voncharacteristic amplitude sequences of the power consumption of
Anlagen im Normalbetrieb vor. Kündigt sich nun eine Störung an, die unterhalb der Störmeldeschwelle (z.B. Plants in normal operation. Now announces a fault below the fault threshold (e.g.
Überstromschut zeinrichtungen bei Elektromotoren)  Overcurrent protection devices for electric motors)
konventioneller Schutzeinrichtungen liegt, und/oder durch Struktursprünge sichtbar wird, so kann ein angeschlossenesconventional protective devices is located, and / or visible by structural jumps, so can a connected
Rechnersystem diese Abweichungen gegenüber einer Computer system these deviations from one
historischen Amplitudenfolge feststellen. determine the historical amplitude sequence.
Durch die erfindungsgemäße Lösung wird es somit erreicht, dass ohnehin eingesetzte Zähler vor Verbrauchern für die Funktionsanalyse benutzt werden können, ohne dass hierfür besondere technische Einrichtungen vorzusehen sind. Die Kostenvorteile dieser Lösung liegen auf der Hand. The solution according to the invention thus achieves that counters which are used anyway can be used in front of consumers for the functional analysis without the need for special technical devices. The cost advantages of this solution are obvious.
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Impulsfrequenz mindestens das zehnfache der Lastwechselfrequenz beträgt. Mit einer derartigen Höhe der Impulsfrequenz wird sozusagen die Abtastrate festgelegt. Je höher also die Impulsfrequenz ist, desto genauer ist die Aussagekraft. Daher ist in einer weiteren besonderen Ausgestaltung vorgesehen, dass die Impulsfrequenz das zehn- bis tausendfache der Lastwechselfrequenz beträgt. In one embodiment of the method according to the invention it is provided that the pulse frequency is at least ten times the load change frequency. With such a height of the pulse frequency, so to speak, the sampling rate is set. The higher the pulse frequency, the more accurate the information. Therefore, in another special Design provided that the pulse frequency is ten to thousand times the load change frequency.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist In a further embodiment of the invention
vorgesehen, dass das Normalmuster aus dem Muster der provided that the normal pattern from the pattern of
Lastwechsel eines vorangegangenen Zeitabschnittes ermittelt wird. Voraussetzung ist dabei natürlich, dass der Load change of a previous period is determined. The prerequisite is, of course, that the
Verbraucher in dem vorangegangenen Zeitabschnitt in seinem Normalzustand bearbeitet hat. Dieser Normalzustand bringt üblicherweise signifikante periodische Änderungen der Consumers in the previous period has processed in its normal state. This normal state usually brings significant periodic changes in the
Momentanlast mit sich, die in systemeigenen ständig Instantaneous load, which in native constantly
wiederkehrenden Belastungen ihre Ursache haben. Tritt nun ein Schaden an dem Verbraucher ein, der eine höhere recurring burdens have their cause. Now occurs a damage to the consumer, which is a higher
Momentanleistung erfordert, so weicht dieses Lastmuster aus dem aktuellen geschädigten Zustand von dem Normalmuster ab und dies wird zur Festlegung der Notwendigkeit eines Requires instantaneous power, so differs this load pattern from the current damaged state of the normal pattern and this is to determine the need for a
Alarmsignals genutzt. Alarm signal used.
Das Muster kann dabei aus den Durchschnittswerten der The pattern can be calculated from the average values of
Leistungsaufnahme mehrerer vorangegangener einander Power consumption of several previous ones
entsprechender ZeitIntervalle ermittelt werden. Durch eine solche Herangehensweise wird sichergestellt, dass sich eventuelle Abweichungen in den jeweilig aktuellen corresponding time intervals are determined. Such an approach will ensure that any deviations in the current
Lastmustern zu einem repräsentativen Normalmuster Load patterns to a representative normal pattern
ausmitteln . average out.
Zweckmäßigerweise wird in einer Ausgestaltung des Appropriately, in one embodiment of the
erfindungsgemäßen Verfahrens das Muster der Lastwechsel gespeichert und daraus das Normalmuster ermittelt. Dieser Rechenvorgang kann auch während des laufenden Betriebes erfolgen, da die gespeicherten Lastwechselmuster ja im statischen Zustand vorliegen. Ist sodann das Normalmuster erneut berechnet, kann dieses anstelle des bisherigen According to the invention stored the pattern of load changes and determined from the normal pattern. This arithmetic process can also take place during operation, since the stored load change patterns are indeed in the static state. If then the normal pattern is recalculated, this can replace the previous one
Normalmusters genommen werden. Insofern kann in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass das Normalmuster aus jeweils jüngeren Verläufen des Musters aktualisiert wird. Durch eine derartige Aktualisierung können eventuelle Lastdriften am Verbraucher auskalibriert werden . Normal pattern. In this respect, it can be provided in a further embodiment of the invention that the normal pattern is updated from respectively younger gradients of the pattern. By such an update Any load drift at the load can be calibrated out.
Es besteht natürlich die Möglichkeit, das Normalmuster über mehrere Lastwechselperioden, d.h. mindestens zwei Of course, it is possible to change the normal pattern over several load change periods, i. at least two
Lastwechselperioden, hinweg aufzunehmen. Hierbei kann auch eine Langzeitspeicherung, beispielsweise von der ersten Inbetriebnahme des Verbrauchers erfolgen. Zur Eliminierung zufälliger Fehler bei der Normalmusterermittlung ist es auch möglich, das Normalmuster aus mehreren Mustern, die über einander entsprechende Zeiträume aufgenommen wurden, beispielsweise über eine Mittelung zusammenzusetzen. Load change periods, to take away. This can also be a long-term storage, for example, from the first commissioning of the consumer. To eliminate random errors in the normal pattern determination, it is also possible to assemble the normal pattern from a plurality of patterns that have been recorded over corresponding periods of time, for example via an averaging.
Insbesondere zur Unterstützung einer Langzeitspeicherung kann eine Datenkompression zweckmäßig sein. Dabei ist es möglich, das Normalmuster nach signifikanten Merkmalen zu durchsuchen, was auch über mehrere vergleichsweise Muster geschehen kann. Daraus können dann signifikante Daten ermittelt werden. Treten beispielsweise innerhalb einer Periode an den gleichen zeitlichen Stellen signifikant hohe oder niedrige Amplituden auf, kann es hinreichend sein, nur diese Spektren der Maxima oder Minima als Normalmuster zu speichern. Das Vergleichsmuster braucht dann nur nach diesem Spektrum durchsucht zu werden, um zu einer Aussage über den Grad der Übereinstimmung zu gelangen. Die Anzahl der Daten wird damit signifikant reduziert. Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines In particular, to support long-term storage, data compression may be appropriate. It is possible to search the normal pattern for significant features, which can also be done over several comparatively pattern. From this, significant data can then be determined. For example, if significant high or low amplitudes occur within a period at the same time locations, it may be sufficient to store only those spectra of maxima or minima as the normal pattern. The comparison pattern then only needs to be searched for this spectrum in order to arrive at a statement about the degree of agreement. The number of data is thus significantly reduced. The invention will be described below with reference to a
Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In den  Embodiment will be explained in more detail. In the
zugehörigen Zeichnungen zeigt accompanying drawings shows
Fig. 1 eine Darstellung der Umsetzung einer gemessenen Leistungsaufnahme eines Verbrauchers in eine Fig. 1 is a representation of the implementation of a measured power consumption of a consumer in a
Impulsfolgefrequenz; Pulse repetition frequency;
Fig. 2 eine Darstellung eines signifikanten Verlaufes Fig. 2 is an illustration of a significant course
Lastenaufnahme an einem Verbraucher über das in Fig. 1 dargestellte Verfahren im Normalbetrieb des Verbrauchers; Load on a consumer over that in Fig. 1st illustrated method in normal operation of the consumer;
Fig. 3 eine Darstellung des Musters der Lastaufnahme an einem Verbraucher bei Vorliegen einer Störung; FIG. 3 is an illustration of the load bearing pattern on a load in the presence of a fault; FIG.
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; 4 shows a schematic representation of an arrangement for carrying out the method according to the invention;
Fig. 5 eine Darstellung einer typischen unauffällige Fig. 5 is an illustration of a typical inconspicuous
Amplitudenfolge eines Asynchronmotors mit angeschlossener Förderpumpe ; Amplitude sequence of an asynchronous motor with connected feed pump;
Fig. 6 eine Darstellung einer Auffälligkeit bei dem in Fig. 5 gezeigten Verhalten durch einen langsam stetigen Anstieg, beispielsweise hervorgerufen durch eine zunehmende Fig. 6 is an illustration of an abnormality in the behavior shown in Fig. 5 by a slowly steady increase, for example, caused by an increasing
Lagerreibung; Bearing friction;
Fig. 7 eine Darstellung einer Auffälligkeit bei dem in Fig. 5 gezeigten Verhalten durch einen langsam stetigen Anstieg, beispielsweise hervorgerufen durch Lagerbruch; 7 shows a representation of a conspicuousness in the behavior shown in FIG. 5 by a slowly steady increase, for example caused by bearing failure;
Fig. 8 eine Darstellung einer Auffälligkeit bei dem in Fig. 5 gezeigten Verhalten eines Asynchronmotors mit 8 is an illustration of a conspicuousness in the behavior of an asynchronous motor shown in FIG
angeschlossener Förderpumpe durch sekundäre Überhitzung der Fördermechanik ; Fig. 9 eine Darstellung einer Auffälligkeit bei dem in Fig. 5 gezeigten Verhalten eines Asynchronmotors mit connected pump by secondary overheating of the conveyor mechanism; 9 is an illustration of a conspicuousness in the behavior of an asynchronous motor shown in FIG
angeschlossener Förderpumpe infolge einer Resonanzschwingung durch schnellen Verschleiß und connected pump due to a resonant vibration due to rapid wear and
Fig. 10 einen Verlauf mit verschiedenen Lastwechseln und Warn- und Auslösebereiche für Fehler- und Störmeldungen. Fig. 10 shows a course with different load changes and warning and tripping areas for error and fault messages.
Wie in Figur 4 dargestellt, ist ein Verbraucher 1 über einen Zähler 2 mit einem Stromversorgungsnetz 3 verbunden. Im Haushalt wird üblicherweise nicht jeder einzelne Verbraucher 1 über den Zähler in seinem Stromverbrauch kontrolliert, sondern der Haushalt selbst stellt einen Verbraucher 1 dar. Die erfindungsgemäße Funktionsanalyse kann sich auf die hinter einem Zähler befindlichen Verbraucher beziehen, in Falle eines Haushalts folglich auf die Gesamtheit aller Verbrauchereinheiten. Soll hier die Auflösung auf eine einzelne Verbrauchereinheit beziehen, müsste diese mit einem eigenen Zähler versehen werden, wodurch diese dann den As shown in FIG. 4, a consumer 1 is connected to a power supply network 3 via a counter 2. In the household, not every single consumer 1 is usually controlled via the meter in its power consumption, but the household itself represents a consumer 1. The functional analysis according to the invention can refer to the consumer located behind a meter, in the case of a household consequently to the totality of all consumer units. If the resolution refers to a single consumer unit, this would have to be provided with its own counter, which then this the
Gegenstand für die erfindungsgemäße Funktionsanalyse Subject of the functional analysis according to the invention
darstellt . represents.
In Industrieanlagen werden beispielsweise zur In industrial plants, for example, the
Kostenkontrolle einzelne Maschinen oder Maschinengruppen als Verbraucher 1 über Zähler 2 gezählt. An derartigen Maschinen sind dann über einen entsprechenden Abtrieb 4 angetriebene Einrichtungen 5 angeschlossen. Unterschiedliche Belastungen der angetriebenen Einrichtungen 5 werden über den Abtrieb 4 auf den Verbraucher 1 zurückwirken. Aber auch der Cost control of individual machines or machine groups as consumers 1 counted over counter 2. At such machines 4 driven devices 5 are then connected via a corresponding output. Different loads on the driven devices 5 will act on the consumer 1 via the output 4. But also the
Verbraucher 1 hat unter Umständen eigene Belastungen. Diese Belastungen bewirken eine erhöhte Leistungsaufnahme des Verbrauchers 1 aus dem Stromversorgungsnetz 3.  Consumer 1 may have its own burden. These loads cause an increased power consumption of the consumer 1 from the power grid 3.
Üblicherweise wird über den Zähler 2 die Momentanleistung des Verbrauchers 1 gemessen und eine entsprechende Usually, the instantaneous power of the consumer 1 is measured via the counter 2 and a corresponding one
Impulsfolge an eine Verbrauchsauswerteeinrichtung 6 Pulse train to a consumption evaluation device 6
übermittelt . transmitted .
Die Impulsfrequenz kann dadurch beeinflusst werden, dass das Frequenzleistungsverhältnis verändert wird. Üblicherweise wird in dem Zähler beispielsweise eine Impulswertigkeit derart definiert, dass ein Impuls die Leistung von 0,1 bis 1000 Watt repräsentiert. Das heißt, abgeleitet aus der The pulse frequency can be influenced by changing the frequency power ratio. Typically, for example, a pulse weighting is defined in the counter such that a pulse represents the power of 0.1 to 1000 watts. That is, derived from the
Läuferscheibenumdrehung von herkömmlichen FERRARIS-Zählern wird ein Impuls erzeugt, sobald beispielsweise 1000 Watt verbraucht sind. Je höher also die Frequenz auftretender Impulse ist, desto höher ist die aufgenommene Rotor disc rotation of conventional FERRARIS counters, a pulse is generated when, for example, 1000 watts are consumed. The higher the frequency of occurring impulses, the higher the recorded
Momentanleistung des Verbrauchers. Wenn nun den Impulsen andere Leistungswerte zugeordnet werden, beispielsweise nur 200 Watt, so wird ersichtlich, dass dadurch das Auftreten von Impulsen ohnehin schon schneller erfolgt bei gleicher Momentanleistung. Dementsprechend kann mit der Definition dieses Frequenzleistungsverhältnisses die Abtastrate festgelegt werden. Wie in Figur 1 dargestellt, treten am Impulsausgang 7 des Zählers 2 die Impulse des oberen Diagramms auf. Dabei ist ersichtlich, dass die Pulsfolgefrequenzen sich vom Abschnitt 8 zum Abschnitt 9, 10 und 11 deutlich verändert. So Instantaneous power of the consumer. Now, if the pulses are assigned other power values, for example, only 200 watts, then it can be seen that this is the occurrence of pulses already done faster at the same instantaneous power. Accordingly, with the definition of this frequency power ratio, the sampling rate can be set. As shown in Figure 1, occur at the pulse output 7 of the counter 2, the pulses of the upper diagram. It can be seen that the pulse repetition frequencies changed significantly from section 8 to section 9, 10 and 11. So
repräsentieren die unterschiedlichen Folgefrequenzen der Abschnitte 8 bis 11 einen unterschiedlich hohen represent the different repetition frequencies of the sections 8 to 11 a different height
Stromverbrauch pro Zeiteinheit, d.h. eine unterschiedliche Momentanleistung, die vom Verbraucher 1 während der  Power consumption per unit time, i. a different instantaneous power consumed by the consumer 1 during the
Zeitabschnitte 8 bis 11 aufgenommen wird, wie dies an dem untenstehenden Diagramm in Figur 1 dargestellt ist. Derartige unterschiedliche Lastaufnahmen während Periods 8 to 11 is recorded, as shown in the diagram below in Figure 1. Such different load recordings during
verschiedener Zeitabschnitte 8 bis 11 führen dann zu einem Verlauf, der in Figur 2 dargestellt ist. Da die different periods 8 to 11 then lead to a course, which is shown in Figure 2. Because the
Pulsfolgefrequenz f proportional zur Leistung p ist, zeigt Figur 2 entweder das Bild der Pulsfolgefrequenz über die Zeit oder die Leistung über die Zeit. Wie erkennbar ist, ist über jeweils eine Periodendauer T in dem Diagramm eine Pulse repetition frequency f is proportional to the power p, Figure 2 shows either the image of the pulse repetition frequency over time or the power over time. As can be seen, in each case one period T in the diagram is one
Wiederholung des Lastfolgemusters zu erkennen. In Figur 2 ist ein Normalbetrieb dargestellt, also ein Betrieb, in dem der Verbraucher 1 bzw. die angetriebene Einrichtung 5 eine normale Funktion aufweisen. Recognition of the Lastfolgemusters to recognize. FIG. 2 shows a normal operation, ie an operation in which the consumer 1 or the driven device 5 have a normal function.
Wie in Figur 3 dargestellt, ist bei einem Auftreten eines vermutlichen Schadens an dem Verbraucher 1 bzw. der As shown in Figure 3, is at an occurrence of a probable damage to the consumer 1 or the
angetriebenen Einrichtung 5 eine Abweichung des driven device 5 a deviation of the
Lastfolgemusters vom Normalmuster aus Figur 2 deutlich erkennbar. Lastfolgemusters of the normal pattern of Figure 2 clearly visible.
Wie in Figur 4 dargestellt, wird nun die Impulsfolge aus dem Impulsausgang 7 auch auf einen Rechner 12 gegeben. Dieser Rechner 12 vergleicht nunmehr das Muster gemäß Figur 3 mit dem Muster gemäß Figur 2, welches er als Normalmuster abgespeichert hat. Durch diesen Vergleich stellt er eine Auffälligkeit fest und gibt ein Alarmsignal aus. Dies kann selbstverständlich in Form eines akustischen oder optischen oder andersartigen Signals, beispielsweise einer SMS- Benachrichtigung erfolgen. Dieses ist in Figur 4 nicht näher dargestellt . As shown in Figure 4, the pulse train from the pulse output 7 is now also given to a computer 12. This computer 12 now compares the pattern according to FIG the pattern of Figure 2, which he has stored as a normal pattern. By this comparison, he notes a conspicuousness and outputs an alarm signal. This can of course take the form of an acoustic or optical or other type of signal, for example an SMS notification. This is not shown in detail in Figure 4.
In Figur 2 und Figur 3 ist auch jeweils eine untere In Figure 2 and Figure 3 is also a lower one
Störmeldeschwelle 13 und eine obere Störmeldeschwelle 14 eingezeichnet. Diese Störmeldeschwellen haben die allgemeine Funktion, dass bei Unterschreiten der unteren Fault signal threshold 13 and an upper fault signaling threshold 14 located. These fault signal thresholds have the general function that falls below the lower
Störmeldeschwelle, wie dies beispielsweise bei einer Fault threshold, as for example in a
Unterbrechung des Impulsausganges 7 oder bei einem Interruption of the pulse output 7 or at a
Abschalten des Verbrauchers 1 geschehen kann, die jeweils für sich Störungen darstellen können, ein üblicherweise ein Alarmsignal ausgelöst. In gleicher Weise wird auch ein Shutdown of the consumer 1 can happen, each of which may constitute faults, usually triggered an alarm signal. In the same way is also a
Überschreiten der oberen Störmeldeschwelle, beispielsweise bei einer auftretenden Überlast, signalisiert. Wie aus Figur 3 ersichtlich ist, liegen die Störungen jedoch innerhalb der beiden Störmeldeschwellen und würden normalerweise nicht zur Auslösung eines Störsignals führen. Durch das Exceeding the upper fault threshold, for example in the event of an overload, signaled. As can be seen from FIG. 3, however, the disturbances are within the two fault thresholds and would normally not lead to the triggering of an interference signal. By the
erfindungsgemäße Verfahren des Mustervergleichs wird jedoch auch bei Störungen, die nicht von den Störmeldeschwellen 13 und 14 erfasst sind, eine Alarmierung erfolgen. In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der However, the pattern matching method according to the invention will also be alarmed in the case of faults which are not covered by fault reporting thresholds 13 and 14. In a further embodiment, the
Leistungsverlauf eines Asynchronmotors mit angeschlossener Förderpump dargestellt. Fig. 5 zeigt dabei mit Kurve den Normalbetrieb, bei dem nur kleinere Schwankungen der  Performance curve of an asynchronous motor with connected delivery pump shown. Fig. 5 shows with the curve normal operation, in which only small fluctuations of
Leistungsaufnahme auftreten. Unterschiede in den einzelnen Lastwechselperioden sind nicht zu erkennen. Power consumption occur. Differences in the individual load change periods are not recognizable.
Einen sehr ähnlichen Verlauf zeigt Fig 6. Rein optisch scheint die gleichmäßige Kurve der Fig. 5 hier weiter zu bestehen. Allerdings tritt ein langsam wirkender Verschleiß ein, der den Mittelwert der Leistungsaufnahme ganz leicht und kaum spürbar ansteigen lässt. Allerdings wird durch das erfindungsgemäße Verfahren der langsame Anstieg 16 sichtbar, obwohl auch keine Unterschiede in den Lastwechselperioden erkennbar sind. Anders verhält es sich bei Fig. 7. Hier wurde die gleiche Messung wie in Fig. 5 protokolliert. Allerdings zeigen sich hier im Vergleich zu dem Normalmuster nach Fig. 5 deutliche Unterschiede. Auch sind hier die Lastwechselperioden TL deutlich erkennbar, die jeweils einer Umdrehung der A very similar course is shown in FIG. 6. In purely optical terms, the uniform curve of FIG. 5 appears to persist here. However, a slow-acting wear occurs, the mean of the power consumption quite easily and hardly increases noticeably. However, by the method according to the invention the slow increase 16 is visible, although no differences in the load change periods can be seen. The situation is different with FIG. 7. Here, the same measurement as in FIG. 5 was logged. However, there are significant differences compared to the normal pattern according to FIG. 5 here. Also here are the load change periods T L clearly visible, each one revolution of the
Motorwelle oder einer Abtriebswelle eines angeschlossenen Getriebes entsprechen. Jeweils in einer ersten Teilperiode 17 einer Lastwechselperiode TL ist ein normales Verhalten festzustellen. Jedoch in einer zweiten Teilperiode 18 ist ein deutliches Schwanken mit eine großen Amplitude der aufgenommenen Leistung P erkennbar, bevor die Kurve in einer dritten Teilperiode 19 wieder ein normales Verhalten zeigt. Dies ist auf einen Lagerbruch zurückzuführen, bei dem jeweils in der zweiten Teilperiode 18 der Umdrehung die Leichtgängigkeit der Motor- oder der Abtriebswelle erschwert ist was zu einem erhöhten Leistungsbedarf führt. Motor shaft or an output shaft of a connected gearbox correspond. In each case in a first sub-period 17 of a load change period T L , a normal behavior is observed. However, in a second sub-period 18, a noticeable oscillation with a large amplitude of the recorded power P is recognizable before the curve returns to normal behavior in a third sub-period 19. This is due to a bearing failure, in each of which the second part of the period 18 of the rotation, the ease of the engine or the output shaft is difficult which leads to an increased power requirement.
In Fig. 8 ist der Verlauf 20 bei einer sekundären In Fig. 8, the course 20 is at a secondary one
Überhitzung eines Teils, beispielsweise eines Lagers, erkennbar. In der ersten Phase 21 zeigt der Verbraucher noch ein normales Verhalten der Leistungsaufnahme. In der zweiten Phase 22 ist ein deutlicher Anstieg der bezogenen Leistung P erkennbar. Das Lager erwärmt sich und läuft zunehmend schwerer. Bei Erreichen einer bestimmten Temperatur des Lagers erhöht dessen Schwergängigkeit nicht weiter und die Leistungsaufnahme bleibt auf dem hohen Niveau in Phase 23. Der Schwingungsverlauf 24 in Fig. 9 weist auf instabilesOverheating of a part, such as a warehouse, recognizable. In the first phase 21, the consumer still shows a normal behavior of the power consumption. In the second phase 22, a significant increase in the related power P can be seen. The warehouse heats up and gets increasingly heavier. Upon reaching a certain temperature of the bearing whose binding does not increase further and the power consumption remains at the high level in phase 23. The waveform 24 in Fig. 9 indicates unstable
Schwingungsverhalten des Verbrauchers hin (z.B. „Rattern" von Lagerteilen oder dergleichen) , das zu einem Ausfall führen kann. Fig. 10 zeigt einen Verlauf mit verschiedenen Lastwechseln und Warn- und Auslösebereiche für Fehler- und Störmeldungen. Bei dauerhafter Belastung sprechen Überstromschut zeinrich- tungen wie thermische auslösende Motorschutzschalter an. Unterhalb dieser Schwelle lassen sich mit dem Vibration behavior of the consumer (eg "rattling" of bearing parts or the like), which can lead to failure. Fig. 10 shows a course with different load changes and warning and tripping areas for error and fault messages. In the event of permanent load, overcurrent protection devices respond, such as thermal tripping motor protection switches. Below this threshold can be with the
erfindungsgemäßen Verfahren, wie bereits bei Fig. 2 inventive method, as already in Fig. 2
beschrieben, kritische Zustände vorausschauend erkennen und abstellen . described, anticipating recognize and turn off critical states.
Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass das In summary, it can be stated that the
erfindungsgemäße Verfahren, vergleichbar mit einem inventive method, comparable to a
medizinischen Elektrokardiogramm (EKG) ist. Das medical electrocardiogram (ECG) is. The
Elektrokardiogramm (EKG) ist in der Medizin die Aufzeichnung der Summe der elektrischen Aktivitäten aller Electrocardiogram (ECG) in medicine is the record of the sum of the electrical activities of all
Herzmuskelfasern. Elektrokardiogramm wird auch als Cardiac muscle fibers. Electrocardiogram is also called
Herzspannungskurve oder auch als Herzschrift bezeichnet. Cardiac stress curve or also called heart letter.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, in aufgezeichneten Amplitudenfolgen Veränderungen im By the method according to the invention it is possible to change in recorded amplitude sequences in the
Lastverhalten zu erkennen und zu interpretieren, wie dies in den Figuren 5 bis 9 dargestellt ist. Der erfindungsgemäßen Lösung ging die Erkenntnis voraus, der veränderte Amplitudenverlauf bei einer Impulsvorgabe der strombezugsabhängigen Messung ab 1 Hz, Aussagen über den Zustand der Anlage liefern kann, sofern historische Daten vorliegen. Erhöht man die Ausgabefrequenz auf 30 Hz bis zu 1 kHz, können wesentlich genauere Aussagen getroffen werden. Insofern ist die Amplitudenfolge immer ein Spiegelbild des Verschleißes der Mechanik hinter einem elektromotorischen Antrieb oder der Energieeffizienz bzw. Verschleiß zustandes eines thermoelektrischen Systems. Die Amplitudenüberwachung („EKG") erkennt somit ähnlich der medizinischen Betrachtung der Herzfrequenz und des To recognize and interpret load behavior, as shown in Figures 5 to 9. The solution according to the invention was preceded by the knowledge that changes in the amplitude curve in the case of an impulse specification of the current reference-dependent measurement from 1 Hz can provide information on the condition of the system, provided that historical data are available. Increasing the output frequency to 30 Hz up to 1 kHz, much more accurate statements can be made. In this respect, the amplitude sequence is always a reflection of the wear of the mechanics behind an electric motor drive or the energy efficiency or wear state of a thermoelectric system. The amplitude monitoring ("ECG") thus recognizes similar to the medical consideration of the heart rate and the heart rate
Herzrhythmus eines biologischen Organismus, eine möglicher Weise negative Veränderung zum Sollzustand. Die erfindungsgemäße Funktionsanalyse beinhaltet die schnelle (1 Hz bis 30 kHz) Aufzeichnung der Summe der mechanischen Belastungen und Lastwechsel, die sich in einer temporären Erhöhung der aufgenommenen elektrischen Leistung ausdrückt . Heart rhythm of a biological organism, a possible negative change to the target state. The functional analysis according to the invention includes the fast (1 Hz to 30 kHz) recording of the sum of the mechanical loads and load changes, which is expressed in a temporary increase in the recorded electrical power.
Somit ist die Impulsfolge der elektrischen Belastung eines Asynchronmotors ein Spiegelbild der Mechanik hinter dem Antrieb. Der Läufer des Asynchronmotors dreht sich immer langsamer als das Drehfeld an den Spulen der Primärseite. Die Drehzahl am Betriebspunkt wird sich immer um einige Prozente unterhalb der zugehörigen Synchrondrehzahl Thus, the pulse train of the electrical load of an asynchronous motor is a reflection of the mechanics behind the drive. The rotor of the asynchronous motor turns always slower than the rotating field on the coils of the primary side. The speed at the operating point will always be a few percent below the associated synchronous speed
einstellen. Diese Differenz wird als Schlupf bezeichnet und ist belastungsabhängig. Die Lastabhängigkeit erzwingt einen höheren Motorstrom. Bei dauerhafter Belastung sprechen to adjust. This difference is called slip and is load-dependent. The load dependency forces a higher motor current. Talk about a permanent load
Überstromschut zeinrichtungen wie thermische auslösende Overcurrent protection devices such as thermal triggers
Motorschut z Schalter an. (siehe Abb.12) Unterhalb dieser Schwelle lassen sich mit dem EKG-Strom kritische Zustände vorausschauend erkennen und abstellen.  Engine protection switch on. (see Fig. 12) Below this threshold, critical states can be anticipated and switched off with the ECG current.
Aus den Messungen ergeben sich charakteristische From the measurements arise characteristic
Amplitudenfolgen, die bestimmten Störungsmustern zugeordnet werden können. Eine Kalibrierung bzw. Anpassung auf jedes angeschlossene elektrische System ist durch den Fachmann oder durch eine selbst adaptierende Software möglich. Bei letzterer Vorgehensweise wird ein Zeitabschnitt automatisch zur Basisamplitudenfolge erklärt. Der Rechner überwacht dann Veränderungen außerhalb eines bestimmten Toleranzbereiches. Besonders Augenmerk wird dabei auf sich spontan ändernden oder sich logarithmisch ändernden Amplitudenfolgen in einer Torzeit tl bis tn gelegt. Somit kann das erfindungsgemäße Verfahren bei der Errichtung eines Energiemanagementsystems mit geringen Mehrkosten für die Errichtung eines solchen Systems, einen bedeutenden Betrag zur Qualitätssicherung und Vermeidung von Amplitude sequences that can be assigned to specific disturbance patterns. A calibration or adaptation to each connected electrical system is possible by the skilled person or by a self-adapting software. In the latter approach, a period of time is automatically declared the base amplitude sequence. The computer then monitors changes outside a certain tolerance range. Particular attention is paid to spontaneously changing or logarithmically changing amplitude sequences in a gate time t1 to tn. Thus, the inventive method can be used in the construction of an energy management system with low additional costs for the construction of such a system, a significant amount for quality assurance and avoidance of
Spontanausfällen an Produktionssystemen leisten. Charakteristische Amplitudenfolgen sind: Spontaneous failures on production systems afford. Characteristic amplitude sequences are:
- Normalbetrieb (Fig. 5) - Normal operation (Fig. 5)
- langsam driftende Veränderungen (Fig. 6) slowly drifting changes (FIG. 6)
- Veränderungen im Reibungswiderstand (Fig. 7) - Veränderungen Temperatur (Fig. 8) - Changes in frictional resistance (Fig. 7) - Changes in temperature (Fig. 8)
- Veränderungen im Schwingungsverhalten (Fig. 9) - Changes in the vibration behavior (Fig. 9)
- Ausblenden von Lastwechseln, übliche fertigungsbedingte Schwankung (Fig. 10) - Hide load changes, usual production-related fluctuation (Fig. 10)
Aus den Amplitudenfolgen können Schlüsse zu einem From the amplitude sequences conclusions to a
Ausfallverhalten gezogen werden. Grundsätzlich hat sich folgende Herangehensweise bewährt: Failure behavior can be drawn. Basically, the following approach has proven itself:
Die aufgezeichneten Leistungsmittelwerte und Echt Zeitwerte in der Amplitudenfolge von 1 Hz - 1 kHz lassen funktionale Schlüsse zu. Diese werden in geeigneter Weise dargestellt und als Fehlermeldungen generiert. The recorded mean power values and real time values in the amplitude sequence of 1 Hz - 1 kHz allow functional conclusions. These are displayed in a suitable manner and generated as error messages.
Es ist davon auszugehen, dass Messstellen an technischen Systemen zur Aufnahme von Druck, Temperatur, It can be assumed that measuring points on technical systems for recording pressure, temperature,
Reibungsverlusten usw. in der Summe sich in spezifischen Amplitudenfolgen ausdrücken und selektiert werden können. Demzufolge ist die von Impulsgeberzählern gemessene Frictional losses, etc. in the sum can express themselves in specific amplitude sequences and can be selected. Consequently, the measured by Pulse counters
Leistungsvariation, Ausdruck einer bestimmten Fehlerquelle.  Power variation, expression of a specific error source.
Das Integrationsverhalten moderner elektrischer The integration behavior of modern electrical
Impulsgeberzähler lässt Abtastraten bis 30 kHz zu. Die hochpräzise Messung der Messschaltkreise garantiert eine höchstempfindliche Messwertaufnahme der Ereignisergebnisse aus Strom und Spannung bzw. Leistungsaufnahme. Pulse encoder counter allows sampling rates up to 30 kHz. The high-precision measurement of the measuring circuits guarantees a highly sensitive recording of the results of current, voltage and power consumption.
Die sich ankündigende Funktionsveränderung in Richtung Ausfall eines elektrischen Systems, drückt sich immer in einer driftenen, zyklischen oder periodischen Änderung der Leistungsaufnahme aus, z. B. bei Asynchronmotoren. The announcing functional change in the direction of failure of an electrical system is always expressed in a drift, cyclic or periodic change in power consumption, z. B. in asynchronous motors.
Verfahren zur Funktionsanalyse von elektrischen Verbrauchern Method for functional analysis of electrical consumers
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Verbraucher 1 consumer
2 Zähler  2 counters
3 Stromversorgungsnet z  3 Stromversorgungsnet z
4 Abtrieb  4 downforce
5 angetriebene Einrichtung  5 powered device
6 VerbrauchsausWerteeinrichtung  6 consumption evaluation device
7 Impulsausgang  7 pulse output
8 Abschnitt  8 section
9 Abschnitt  9 section
10 Abschnitt  10 section
11 Abschnitt  11 section
12 Rechner  12 computers
13 obere Störmeldeschwelle  13 upper fault signaling threshold
14 untere Störmeldeschwelle  14 lower fault threshold
15 Normalbetrieb  15 normal operation
16 ansteigende Kurve  16 rising curve
17 erste Teilperiode  17 first part-period
18 zweite Teilperiode  18 second partial period
19 dritte Teilperiode  19 third part of the period
20 Verlauf bei sekundärer Überhitzung  20 Course with secondary overheating
21 erste Phase zweite Phase dritte Phase 21 first phase second phase third phase

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Funktionsanalyse von elektrischen Verbrauchern, bei dem ein von dem Verbraucher (1) 1. A method for functional analysis of electrical loads, in which one of the consumer (1)
erzeugtes Muster eines charakteristischen Parameters (F, P) ermittelt und mit einem Sollmuster des generated pattern of a characteristic parameter (F, P) and determined with a desired pattern of the
charakteristischen Parameters (F, P) während eines characteristic parameter (F, P) during a
Normalzustandes des Verbrauchers (1) (Normalmuster) verglichen und bei signifikanter Abweichung ein Normal state of the consumer (1) (normal pattern) compared and a significant deviation
Alarmsignal erzeugt wird, dadurch gekennzei chnet , dass eine die elektrische Leistungsaufnahme P eines Verbrauchers repräsentierende Impulsfolge derart erzeugt wird, dass die Impulsfrequenz F die Leistung P repräsentiert und das Frequenz-Leistungsverhältnis so eingestellt wird, dass die Impulsfrequenz F höher ist als eine Frequenz periodischer Lastwechsel Alarm signal is generated, characterized gekennzei chnet that the electrical power consumption P of a consumer representing pulse train is generated such that the pulse frequency F represents the power P and the frequency-power ratio is adjusted so that the pulse frequency F is higher than a frequency of periodic load changes
(Lastwechselfrequenz) an dem Verbraucher (1) und dass das Muster des zeitlichen Verlaufes der Impulsfrequenz F oder der daraus ermittelten Leistungsaufnahme P des  (Lastwechselfrequenz) at the consumer (1) and that the pattern of the time course of the pulse frequency F or the power consumption P determined therefrom
Verbrauchers mit dem Normalmuster verglichen wird und bei Abweichung das Alarmsignal erzeugt wird. Consumer is compared with the normal pattern and in case of deviation, the alarm signal is generated.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zei chnet , dass die Impulsfrequenz F mindestens das Zehnfache der Lastwechselfrequenz beträgt. 2. Method according to claim 1, characterized in that the pulse frequency F is at least the Ten times the load change frequency is.
3. Verfahren nach Anspruch 2, d a du r c h ge k e n n z e i ch n e t , dass die Impulsfrequenz F das 10 bis lOOOfache der Lastwechselfrequenz beträgt. 3. The method according to claim 2, characterized in that the pulse frequency F is 10 to 100 times the load change frequency.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a du r c h 4. The method of claim 1 or 2, d a du r c h
ge k e n n z e i ch n e t , dass das Normalmuster aus dem Muster der Lastwechsel eines vorangegangenen The normal pattern from the pattern of the load changes of a previous one can not be used
Zeitabschnittes ermittelt wird. Time interval is determined.
5. Verfahren nach Anspruch 4, d a du r c h ge k e n n z e i ch n e t , dass das Muster aus den Durchschnittswerten der Leistungsaufnahme P mehrer vorangegangener einander entsprechender Pulsintervalle T ermittelt wird. 5. The method according to claim 4, characterized in that the pattern is determined from the average values of the power consumption P of a plurality of preceding pulse intervals T corresponding to one another.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, d a du r c h 6. The method according to claim 4 or 5, d a du r c h
ge k e n n z e i ch n e t , dass das das Muster der This is the pattern of the
Lastwechsel gespeichert und daraus das Normalmuster ermittelt wird. Load changes stored and from the normal pattern is determined.
7. Verfahren nach Anspruch 6, d a du r c h ge k e n n z e i ch n e t , dass das Normalmuster aus jeweils jüngeren Verläufen des Musters aktualisiert wird. 7. The method according to claim 6, wherein a normal pattern is updated from respectively younger progressions of the pattern.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennz ei chnet , das s das Normalmuster über mindestens zwei Lastwechsel ermittelt wird. 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized gekennz egg chnet, the s the normal pattern is determined over at least two load changes.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennz ei chnet , das s das Normalmuster derart komprimiert wird, dass signifikante Teile des Musters ermittelt und nur diese abgespeichert werden und die entsprechenden Teile des Leistungsaufnahmemusters ermittelt mit den abgespeicherten signifikanten Teilen des Normalmusters verglichen werden. 9. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the normal pattern is compressed in such a way that significant parts of the pattern are determined and only these are stored and the corresponding parts of the power consumption pattern are compared with the stored significant parts of the normal pattern.
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