WO2020173795A1 - Bewertung eines leistungsschalters - Google Patents

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WO2020173795A1
WO2020173795A1 PCT/EP2020/054423 EP2020054423W WO2020173795A1 WO 2020173795 A1 WO2020173795 A1 WO 2020173795A1 EP 2020054423 W EP2020054423 W EP 2020054423W WO 2020173795 A1 WO2020173795 A1 WO 2020173795A1
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WO
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circuit breaker
information
audio information
switching process
time
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/054423
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English (en)
French (fr)
Inventor
Marcus HEISE
Volkmar Sterzing
Marc Christian Weber
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/04—Means for indicating condition of the switching device
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/327—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers
    • G01R31/3271—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of high voltage or medium voltage devices
    • G01R31/3272—Apparatus, systems or circuits therefor
    • G01R31/3274—Details related to measuring, e.g. sensing, displaying or computing; Measuring of variables related to the contact pieces, e.g. wear, position or resistance
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/04—Means for indicating condition of the switching device
    • H01H2071/044—Monitoring, detection or measuring systems to establish the end of life of the switching device, can also contain other on-line monitoring systems, e.g. for detecting mechanical failures

Definitions

  • the present invention relates to the evaluation of circuit breakers, in particular to determine a measure for the current status of the circuit breaker to be evaluated (e.g. its probability of failure).
  • circuit breakers of various types are used to regulate current flows or to take certain protective measures for power grids. These circuit breakers are subject to a wide range of mechanical and electrical stresses and can consequently show signs of wear. Detecting deterioration of the status characteristics of such a circuit breaker at an early stage can provide a network operator with valuable information about the risk of failure and failure of the respective circuit breaker.
  • a special status feature of a circuit breaker is the duration of a switching process and in particular the time span during which an arc occurs at the beginning or at the end of a switching-off or switching-on process.
  • Protective devices for circuit breakers nowadays support an estimation of the total duration of switching processes by measuring the time difference between the occurrence of a (digital) trip signal and the reaching of a steady state in the primary current / voltage curve. From this time difference, for example, the actual duration of the arc or the duration of mechanical processes during the switching process can be estimated at most, since the total duration measured is only the sum of the individual time components of the processes involved.
  • the object of the present invention is therefore to determine more precise information for evaluating a circuit breaker.
  • this object is achieved by a method for evaluating a circuit breaker according to claim 1, by a device according to claim 9, by a computer program product according to claim 11 and by an electronically readable data carrier according to claim 12.
  • the dependent claims define preferred and advantageous embodiments of the present invention.
  • a method for evaluating a circuit breaker is provided.
  • Such a circuit breaker is designed for voltages of more than 1000 V.
  • the method according to the invention comprises the following steps:
  • audio data or acoustic signal data are recorded in particular during the entire duration of the switching process of the circuit breaker.
  • the audio data include sound and vibration signals from the circuit breaker.
  • the information generated from the analysis of the audio information can thus comprise one or more durations of the processes during the switching process.
  • a time period can be one of the time periods or time periods described below:
  • the breaker opening time defines the period of an opening process from activation of a tripping coil of the circuit breaker (ie the start of the breaker opening time coincides with the start of the movement of a trip armature of the circuit breaker) to the complete physical separation of the Contact poles of the circuit breaker.
  • the switch opening time thus includes the complete movement of the tripping armature and the subsequent mechanical movement of the contact poles apart.
  • Switch opening time can be determined.
  • the movement of the tripping armature or the movement of the large, heavy contact poles can be precisely measured as a sub-process using the audio information, since these two sub-processes differ on the basis of their characteristic features.
  • the movement of the trigger armature is characterized by a short period of time ( ⁇ 10 ms), by a comparatively small amplitude of its audio signal of the audio information (since only the small trigger armature moves) and by a so-called click noise.
  • the contact poles move in comparison to the movement of the tripping armature, large masses are moved (discharge of a tension spring of the circuit breaker, power transmission via a shaft of the circuit breaker to contact bars of the circuit breaker, etc.). Therefore, the movement of the contact poles is characterized by a longer period of time (approx. 50-60 ms), by a large amplitude of the audio signal compared to the movement of the trip armature, and by so-called friction noises.
  • the current switch-on time corresponds in mirror image to the switch opening time, with the individual sub-processes running in reverse order.
  • the current switch-on duration defines the duration of a switch-on process from triggering to the start of the current flow.
  • the current duty cycle thus includes the mechanical movement towards one another of the contact poles as a sub-process, which has similar characteristic features as the movement of the contact poles apart.
  • the current break time defines the period from the activation of the trip coil to the complete interruption of the current flow via the contact poles.
  • the current interruption duration includes the switch opening time and the arc time. More precisely, the current interruption duration corresponds to the sum of the switch opening time and the arc time.
  • the switch closing time (close time) defines the duration of a trip until physical contact is made with the contact pole and therefore corresponds to the current interruption duration.
  • the switch closing time includes the current on-time and the arc time (arc time). More precisely, the switch closing time corresponds to the sum of the current on-time and the arc time.
  • the arc time defines the time from the beginning to the end of the resulting arc, which occurs between the contact poles when switching on or off.
  • the acoustic signals or the audio information have characteristic features, so that the beginning and the end of the arc occurring can be determined using the audio information and thus ultimately the arc time can also be determined.
  • precise knowledge of the arc time is important information, since the arc time correlates directly with wear and tear on the circuit breaker. The longer the arcing time, other things being equal, the more worn the circuit breaker is.
  • the audio information of the arc differs significantly from the audio information of mechanical movements of the circuit breaker.
  • the portion of audio information during the time of the arc shows significantly higher frequency components in the sound spectrum as well as a distinctive sound behavior at the beginning and at the end of the time of the arc.
  • the amplitude of the arc sound contribution within the audio data allows conclusions to be drawn about the abrasion of the contact surfaces.
  • the mechanical spring of the circuit breaker may have to be re-tensioned in order to make it available for a subsequent switching process.
  • the mechanical spring is tensioned, for example, via a motor of the circuit breaker.
  • the duration of the tensioning which corresponds to the mechanical spring tension, is characterized in terms of its characteristic features of the audio data by a comparatively long duration (5 - 30 s; e.g. depending on the condition and type of spring), which is completely different from the switching processes Magnitude of the amplitudes of the audio information and due to a different temporal sequence of sound signals compared to the switching processes.
  • a model is determined to evaluate the circuit breaker, so that the inventive step of analyzing the audio information is carried out using this model.
  • the model generates or delivers the information for the evaluation of the circuit breaker as a function of the audio information that is recorded during the switching process of the circuit breaker.
  • the model is created using the following steps:
  • the generation of this model can be carried out with a machine learning method, which is given the audio information of the known circuit breaker and the associated information for the evaluation of the known circuit breaker.
  • the machine learning methods enable the individual (partial) processes to be separated during a switching process by identifying and selecting the relevant spectral ranges of the audio information.
  • the model according to the invention can, for example, be a neural network.
  • This neural network can be used to model the time periods and (partial) processes described above, both for unknown or new power switches and for known power switches.
  • this model or neural network can be trained using the known circuit breakers.
  • the audio information which is recorded during the switching process of the circuit breaker can include acoustic oscillation signals over time, which are recorded continuously during the switching process of the circuit breaker.
  • the audio information or the acoustic vibration signals are therefore continuously, for example with the aid of a Microphones without interruption from the beginning to the end of the switching process, which can also include the mechanical spring tension.
  • the information for evaluating the circuit breaker can include properties of mechanical, electrical and / or thermodynamic processes, these processes occurring during the switching process of the circuit breaker.
  • the information for evaluating the circuit breaker includes properties of mechanical, electrical and / or thermodynamic processes
  • an almost complete temporal reconstruction of the mechanical, electrical and / or thermodynamic processes can take place, which advantageously results in signs of wear and tear on the individual components of the circuit breaker can be detected with higher accuracy.
  • the information for evaluating the circuit breaker can include a quality index and / or a failure probability for one or more components of the circuit breaker.
  • a standardized "health index" for one or more components of the circuit breaker or for the circuit breaker itself can be created from the information for the evaluation of the circuit breaker. These indices and failure probabilities can then be used for the operational and maintenance planning of the circuit breaker .
  • a quality measure or a quality index or a failure probability for the entire circuit breaker or for one or more components of the circuit breaker can accordingly be established by analyzing the audio information.
  • this quality index or this failure probability it is possible, on the one hand, for this quality index or this failure probability to be determined on the basis of the model as a function of the audio information, without further information (e.g. specific time periods or other properties of processes being required beforehand) of the circuit breaker).
  • this additional information is determined on the basis of the model depending on the audio information and that the quality index or the failure probability for the circuit breaker or for certain components of the circuit breaker is then determined on the basis of this additional information.
  • the audio information is subjected to a Fourier transformation before the information for evaluating the circuit breaker is generated.
  • the information for the evaluation of the circuit breaker is accordingly also generated on the basis of the Fourier transformed of the audio information.
  • a device for evaluating a circuit breaker comprises an audio device (e.g. a microphone) in order to record audio information during a switching process of the circuit breaker.
  • the device also includes an evaluation unit which is designed to analyze the audio information in order to generate information for evaluating the circuit breaker.
  • the advantages of the device according to the invention essentially correspond to the advantages of the method according to the invention, which are carried out beforehand, so that a repetition is dispensed with here.
  • the device according to the invention can be a test device for circuit breakers which can be coupled to the circuit breaker to be tested in order to detect the audio information from the circuit breaker for testing the circuit breaker.
  • the recording and digitization of the audio information or the input sensor signals during the switching process of the circuit breaker can be done by an A / D converter of the device.
  • the device can also be configured to store the digitized sound information or audio information in the unified format for fault records from protective devices in high-voltage technology (IEEE Std. C37.111-1999 - Comtrade) and to simultaneously digitize the current and voltage curves of the circuit breaker during the
  • the device can comprise a detection device to detect the aforementioned primary current and voltage curves of the circuit breaker. Simultaneous acquisition of the audio information and the primary current and voltage curves enables the time synchronization of the audio information and the individual processes during a switching process, which is essential for feature recognition.
  • the present invention describes a computer program product, in particular software, which can be loaded into a memory of a programmable device according to the invention or a computing unit which can be connected to a circuit breaker.
  • a computer program product in particular software, which can be loaded into a memory of a programmable device according to the invention or a computing unit which can be connected to a circuit breaker.
  • the computer program product may need program resources, for example libraries and auxiliary functions, in order to implement the corresponding embodiments of the method.
  • the claim directed to the computer program product is intended to protect software in particular with which one of the embodiments of the method according to the invention described above can be carried out or which carries out this embodiment.
  • the software can be a source code (eg C ++) that has yet to be compiled and linked or that only needs to be interpreted, or it can be an executable software code that only needs to be loaded into the corresponding processing unit or device for execution.
  • the present invention discloses an electronically readable data carrier, e.g. a DVD, a magnetic tape, a hard drive or a USB stick on which electronically readable control information, in particular software (see above), is stored. If this control information (software) is read from the data carrier and stored in a device or arithmetic unit according to the invention which can be connected to a circuit breaker, all embodiments according to the invention of the above-described method can be carried out.
  • Machine learning methods can be used for the necessary recognition of the characteristics of these individual processes on the basis of the audio information, possibly after transformation of the audio information into the frequency domain of the sound signals. These learning methods enable separation by identifying and selecting the relevant spectral ranges of the audio information the behavior of individual components of the circuit breaker processes.
  • the individual processes during a switching process of the power switch differ, as described above, in terms of their duration and the amplitude of the acoustic oscillations or audio information. Since the training of a neural network is based on the original sound signal (and / or the Foyer-transformed signal), the neural network processes more information than just time information and amplitude information. Instead, the part of the audio information leaves each of these processes with its own "fingerprint", which includes the exact development of the acoustic vibrations over time.
  • a circuit breaker is shown schematically.
  • a trigger mechanism (trip coil mechanism) is shown schematically.
  • a switch opening process is shown schematically.
  • FIG. 4 shows a flow chart according to the invention for generating information for evaluating a circuit breaker.
  • Fig. 5 shows a flow plan according to the invention for generating a model.
  • Fig. 6 schematically shows a device according to the invention Vorrich when checking a circuit breaker.
  • a circuit breaker 20 is schematically Darge provides.
  • the circuit breaker 20 comprises a fixed switching element 1 and a movable switching element 4, through which the current flows.
  • a strike armature 7 of the circuit breaker 20 is actuated as part of a switching off process of the circuit breaker 20 in order to move the strike armature 7 in the direction of the movable switching element 4 (i.e. in the impact direction 5 of the strike armature).
  • the movable switching member 4 moves around the pivot point 6 of the movable switching member around in the direction 2 of the contact lifting force, whereby the two switching members 1, 4 are separated from each other.
  • This separation of the two switching elements 1, 4 also interrupts the flow of current through these two switching elements 1, 4 as soon as the arc, which forms when the distance between the two switching elements 1, 4 is still small, it extinguishes.
  • a tripping mechanism (trip coil mechanism) of a circuit breaker 20 is shown schematically.
  • a current flow is activated through a trip coil 21, as a result of which the armature 7 (in FIG. 2) is moved upwards.
  • the armature 7 (in Fig. 2b) strikes a first rotary mechanism 22 of the power switch 20, whereby this first rotary mechanism rotates counterclockwise in Fig. 2 (see Fig. 2c).
  • a second rotating mechanism 23 which is biased clockwise by a spring (not shown), can move with it the first rotating mechanism is engaged, can disengage and rotate clockwise.
  • This rotation of the second rotary mechanism 23 separates the contact poles of the circuit breaker 20 (see FIG. 2d), whereby the flow of current through the circuit breaker 20 is interrupted.
  • a switch opening process or mechanical separation process of the contact poles of a power switch is shown schematically.
  • Fig. 3a The initial state is shown in Fig. 3a, in wel chem the current flow flows through the main contacts or contact poles of the circuit breaker. Shortly after these main contacts are separated during the switching-off process, an arc 8 occurs, so that there is still a current flow through the circuit breaker (see FIG. 3b).
  • the arc 8 does not go out, as is shown in FIGS. 3c and 3d. Only when the main contacts are in a position, as shown in FIG. 3e, does the arc 8 go out, so that the flow of current through the circuit breaker 20 is interrupted and the switch opening process or switch-off process is completed.
  • This position of the main contacts shown in FIG. 3e is also referred to as the safe position of the main contacts, since in this position a recurrence of the arc 8 is excluded.
  • FIG. 4 the flow diagram of an embodiment according to the invention for evaluating a circuit breaker is shown.
  • step S1 audio information is captured from the circuit breaker to be checked, for example by means of a microphone.
  • information for evaluating the circuit breaker e.g. a quality index of the power switch
  • step S2 information for evaluating the circuit breaker
  • the model generates or determines the information for the evaluation of this circuit breaker as a function of audio information which is recorded during a switching process of a circuit breaker.
  • Fig. 5 the flow chart of an embodiment according to the invention for creating a model for generating information for evaluating a circuit breaker is Darge presents.
  • step Sil audio information from a known circuit breaker is recorded.
  • the sound and vibration signals of the known circuit breaker are recorded during a switching process, for example with a microphone. Since this circuit breaker is known, its information for the evaluation of this circuit breaker is also known and can be recorded in step S12.
  • step S13 a neural network is trained on the basis of the audio information previously acquired in step S 1 and on the basis of the information previously acquired in step S12 for the evaluation of the circuit breaker.
  • steps Sil to S13 can also be carried out several times for the same known circuit breaker, for example once for a switch-on process and once for a switch-off process.
  • steps Sil to S13 have been carried out for all known circuit breakers, the method of creating the model ends. The model generated by the flow plan shown in FIG. 5 can then be used, for example, for the flow plan shown in FIG. 4.
  • a device 10 according to the invention for testing a circuit breaker comprises a microphone 11 for recording audio information from the power switch 20 to be checked, which is coupled to the device 10 for this purpose.
  • the device 10 comprises an evaluation unit 12 in order to analyze the audio information, in particular using a model, in order to generate or determine information for the evaluation of the circuit breaker 20.
  • the model is, in particular, the model which can be used in the flow plan of FIG. 4 and which can be created, for example, using the flow plan of FIG. 5.
  • the device 10 also includes a detection device 13 with which information for the evaluation of a circuit breaker 20 can be detected.
  • the inventive device 10 is able to perform the method shown in Fig. 5 trainees by the information of the known circuit breaker ter are detected by the detection device 13 and the training of the neural network based on the audio information and the information of the known circuit breaker by the Evaluation unit 12 is carried out.

Abstract

Die Erfindung betrifft die Bewertung eines Leistungsschalters (20). Dazu wird eine Audioinformation während eines Schaltvorgangs des Leistungsschalters (20) erfasst. Diese Audioinformation wird analysiert, um Informationen für die Bewertung des Leistungsschalters (20) zu erzeugen.

Description

Beschreibung
Bewertung eines Leistungsschalters
Die vorliegende Erfindung betrifft die Bewertung von Leis tungsschaltern, um insbesondere ein Maß für den aktuellen Zu stand des zu bewertenden Leistungsschalters (z.B. seine Aus fallwahrscheinlichkeit) zu bestimmen.
In der Hoch- und Mittelspannungstechnik (d.h. bei Spannungen über 1000 V) werden sogenannte Leistungsschalter verschiede ner Bauarten eingesetzt, um Stromflüsse zu regeln oder be stimmte Schutzmaßnahmen für Stromnetze zu ergreifen. Diese Leistungsschalter unterliegen vielfältigen mechanischen und elektrischen Beanspruchungen und können in der Folge Abnut zungserscheinungen aufweisen. Verschlechterungen von Zu standsmerkmalen eines solchen Leistungsschalters frühzeitig zu erkennen, kann für einen Netzbetreiber wertvolle Informa tionen über das Ausfall- und Fehlerrisiko des jeweiligen Leistungsschalters liefern.
Ein besonderes Zustandsmerkmal eines Leistungsschalters ist die zeitliche Dauer eines Schaltvorgangs und insbesondere die Zeitspanne, während welcher am Anfang oder am Ende eines Ab- schalt- bzw. Einschaltvorgangs ein Lichtbogen auftritt. Heut zutage unterstützen Schutzgeräte für Leistungsschalter eine Abschätzung der Gesamtdauer von Schaltvorgängen, indem die zeitliche Differenz zwischen einem Auftreten eines (digita len) Auslösesignals und einem Erreichen eines stationären Zu stands im primären Strom-/Spannungsverlauf gemessen wird. Aus dieser Zeitdifferenz kann aber beispielsweise die tatsächli che Dauer des Lichtbogens oder die Dauer von mechanischen Ab läufen beim Schaltvorgang höchstens geschätzt werden, da die gemessene Gesamtdauer nur die Summe der einzelnen Zeitkompo nenten der beteiligten Abläufe darstellt. Daher stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, ge nauere Informationen für die Bewertung eines Leistungsschal ters zu bestimmen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Bewertung eines Leistungsschalters nach Anspruch 1, durch ei ne Vorrichtung nach Anspruch 9, durch ein Computerprogramm produkt nach Anspruch 11 und durch einen elektronisch lesba ren Datenträger nach Anspruch 12 gelöst. Die abhängigen An sprüche definieren bevorzugt und vorteilhafte Ausführungsfor men der vorliegenden Erfindung.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Bewertung eines Leistungsschalters bereitgestellt. Ein sol cher Leistungsschalter ist dabei für Spannungen von mehr als 1000 V ausgelegt. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst fol gende Schritte:
• Erfassen einer Audioinformation während eines Schaltvor gangs des Leistungsschalters. In diesem Schritt werden insbesondere während der gesamten Dauer des Schaltvor gangs des Leistungsschalters Audiodaten oder akustische Signaldaten (z.B. mittels eines Mikrofons) aufgezeich net. Die Audiodaten umfassen dabei Schall- und Vibrati onssignale des Leistungsschalters.
• Analysieren der Audioinformation, um Informationen für die Bewertung des Leistungsschalters zu erzeugen. Durch die Auswertung der Audioinformation oder Audiodaten wer den Informationen über den Schaltvorgang aus der Audio- information oder aus den Audiodaten extrahiert, so dass anhand dieser Informationen die Bewertung des Leistungs schalters erfolgen kann.
Da bestimmte Vorgänge oder Abläufe während des Schaltvorgangs akustisch hinsichtlich der Amplitude, der Frequenz und der Phasenverschiebung der durch den jeweiligen Vorgang verur sachten Schallausbreitung markante Merkmalunterschiede auf- weisen, können diese Vorgänge vorteilhafterweise durch die Auswertung der Audioinformation unterschieden werden. Bei spielsweise können durch die Auswertung der Audioinformation die Anfangs- und Endzeitpunkte der individuellen mechanischen und elektrischen Vorgänge während eines Schaltvorgangs (d.h. während eines Einschaltvorgangs oder Ausschaltvorgangs) von einander separiert werden. Dadurch kann die Zeitdauer des je weiligen Vorgangs bestimmt werden, wobei anhand dieser Zeit dauern dann die entsprechende Bewertung des Leistungsschal ters erfolgen kann.
Die aus der Analyse der Audioinformation erzeugten Informati onen können somit eine oder mehrere Zeitdauern der Vorgänge während des Schaltvorgangs umfassen. Eine solche Zeitdauer kann erfindungsgemäß eine von den im Folgenden beschriebenen Zeitspannen oder Zeitdauern sein:
Schalter-Öffnungszeit
Die Schalter-Öffnungszeit (open time) definiert den Zeitraum eines Ausschaltvorgangs von einer Aktivierung einer Auslöse- spule des Leistungsschalters (d.h. der Beginn der Schalter- Öffnungszeit fällt mit dem Beginn der Bewegung eines Auslöse- ankers des Leistungsschalters zusammen) bis zur vollständigen physikalischen Trennung der Kontaktpole des Leistungsschal ters. Die Schalter-Öffnungszeit beinhaltet somit die voll ständige Bewegung des Auslöseankers und die anschließende me chanische Auseinanderbewegung der Kontaktpole.
Anhand der erfindungsgemäßen akustischen Signalaufzeichnung (d.h. anhand der Audioinformation) und anhand einer Merk malserkennung oder Merkmalsextraktion aus dieser Audioinfor- mation können auch Teilvorgänge oder Teilzeitdauern der
Schalter-Öffnungszeit bestimmt werden. Beispielsweise kann als Teilvorgang die Bewegung des Auslöseankers oder die Bewe gung der großen, schweren Kontaktpole anhand der Audioinfor- mation genau vermessen werden, da sich diese beiden Teilvor gänge anhand ihrer charakteristischen Merkmale unterscheiden. Beispielsweise zeichnet sich die Bewegung des Auslöseankers durch eine kurze Zeitdauer (< 10 ms), durch eine vergleichs weise kleine Amplitude seines Audiosignals der Audioinforma- tion (da sich nur der kleine Auslöseanker bewegt) und durch ein so genanntes Klickgeräusch aus. Dagegen werden bei der Bewegung der Kontaktpole im Vergleich zur Bewegung des Auslö seankers große Massen bewegt (Entladung einer Spannfeder des Leistungsschalters, Kraftübertragung über eine Welle des Leistungsschalters auf Kontaktstäbe des Leistungsschalters, usw.) . Daher zeichnet sich die Bewegung der Kontaktpole durch eine längere Zeitdauer (ca. 50 - 60 ms), durch eine im Ver gleich zur Bewegung des Auslöseankers große Amplitude des Au diosignals und durch sogenannte Reibungsgeräusche aus.
Strom-Einschaltdauer
Die Strom-Einschaltdauer (make time) korrespondiert spiegel bildlich mit der Schalter-Öffnungszeit, wobei die einzelnen Teilvorgänge in umgekehrter Reihenfolge ablaufen. Die Strom- Einschaltdauer definiert die Zeitdauer eines Einschaltvor gangs von einer Auslösung bis zum Beginn des Stromflusses.
Die Strom-Einschaltdauer beinhaltet somit als Teilvorgang die mechanische Zueinanderbewegung der Kontaktpole, welche ähnli che charakteristische Merkmale aufweist wie die Auseinander bewegung der Kontaktpole.
Strom-Abbruchdauer
Die Strom-Abbruchdauer (break time) definiert den Zeitraum von der Aktivierung der Auslösespule bis zum vollständigen Abbruch des Stromflusses über die Kontaktpole. Die Strom- Abbruchdauer umfasst definitionsgemäß die Schalter- Öffnungszeit und die Lichtbogenzeit (arc time) . Genauer ge sagt entspricht die Strom-Abbruchdauer der Summe aus Schal teröffnungszeit und Lichtbogenzeit.
Schalter-Schließzeit Die Schalter-Schließzeit (close time) definiert die Zeitdauer einer Auslösung bis zum physikalischen Kontakt der Kontaktpo le und korrespondiert demnach spiegelbildlich mit der Strom- Abbruchdauer. Die Schalter-Schließzeit umfasst definitionsge mäß die Strom-Einschaltdauer und die Lichtbogenzeit (arc ti me) . Genauer gesagt entspricht die Schalter-Schließzeit der Summe aus Strom-Einschaltdauer und Lichtbogenzeit.
Lichtbogenzeit
Die Lichtbogenzeit (arc time) definiert die Zeitdauer vom Be ginn bis zum Ende des entstehenden Lichtbogens, welcher beim Einschaltvorgang bzw. Ausschaltvorgang zwischen den Kontakt polen entsteht. Insbesondere zu Beginn und zum Ende des Lichtbogens weisen die akustischen Signale oder die Audioin- formation charakteristische Merkmale auf, so dass der zeitli che Beginn und das zeitliche Ende des auftretenden Lichtbo gens anhand der Audioinformation bestimmt und damit schließ lich auch die Lichtbogenzeit ermittelt werden kann. Insbeson dere eine genaue Kenntnis der Lichtbogenzeit ist eine wichti ge Information, da die Lichtbogenzeit unmittelbar mit einer Abnutzung des Leistungsschalters korreliert. Je länger die Lichtbogenzeit bei sonst gleichen Randbedingungen ist, desto stärker abgenutzt ist der Leistungsschalter.
Die Audioinformation des Lichtbogens unterscheidet sich deut lich von der Audioinformation mechanischer Bewegungen des Leistungsschalters. Der Anteil der Audioinformation während der Lichtbogenzeit weist deutlich höherfrequente Anteile im Schallspektrum sowie ein markantes Schallverhalten zu Beginn und zu Ende der Lichtbogenzeit auf. Die Dauer und die
Amplitude des Lichtbogenschallbeitrags innerhalb der Audioda- ten lassen Rückschlüsse auf den hinterlassenen Abrieb der Kontaktflächen zu.
Bezüglich der Lichtbogenzeit wird insbesondere die Lichtbo genzeit während des Einschaltvorgangs von der Lichtbogenzeit während des Ausschaltvorgangs unterschieden. mechanische Federspannzeit
Nach Abschluss des Schaltvorgangs muss die mechanische Feder des Leistungsschalters gegebenenfalls neu gespannt werden, um für einen nachfolgenden Schaltvorgang bereitzustellen. Diese Aufspannung der mechanischen Feder erfolgt beispielsweise über einen Motor des Leistungsschalters. Die Zeitdauer der Aufspannung, welche der mechanischen Federspannung ent spricht, zeichnet sich hinsichtlich ihrer charakteristischen Merkmale der Audiodaten durch eine vergleichsweise lange Zeitdauer (5 - 30 s; z.B. abhängig von Zustand und Bautyp der Feder) , durch eine im Vergleich zu den Schaltvorgängen völlig andere Größenordnung der Amplituden der Audioinformation und durch einen im Vergleich zu den Schaltvorgängen anderen zeit lichen Ablauf von Schallsignalen aus.
Insbesondere wird zur Bewertung des Leistungsschalters ein Modell bestimmt, so dass der erfindungsgemäße Schritt der Analyse der Audioinformation mittels dieses Modells durchge führt wird. Dabei erzeugt oder liefert das Modell abhängig von der Audioinformation, welche während des Schaltvorgangs des Leistungsschalters erfasst wird, die Informationen für die Bewertung des Leistungsschalters. Das Modell wird erfin dungsgemäß anhand folgender Schritte erstellt:
• Erfassen einer Audioinformation, welche während eines Schaltvorgangs eines bekannten Leistungsschalters er fasst wird. Dieser Erfassungsschritt wird mehrfach für verschiedene bekannte Leistungsschalter durchgeführt. Dabei sind für jeden dieser bekannten Leistungsschalter die Informationen für die Bewertung des jeweiligen be kannten Leistungsschalters als bekannt vorausgesetzt.
• Erzeugen des Modells, so dass das Modell jeweils abhän gig von einer der Audioinformationen der bekannten Leis tungsschalter die zugehörigen Informationen für die Be wertung des jeweiligen bekannten Leistungsschalters er- zeugt. In diesem Schritt wird demnach das Modell erzeugt oder trainiert, so dass das Modell anschließend in der Lage ist, abhängig von der Audioinformation eines der bekannten Leistungsschalter die zugehörigen Informatio nen dieses bekannten Leistungsschalters zu bestimmen o- der zu erzeugen. Dadurch ist das Modell dann auch in der Lage abhängig von der Audioinformation eines unbekannten zu überprüfenden Leistungsschalters die Informationen für die Bewertung dieses zu überprüfenden Leistungs schalters zu erzeugen oder zu bestimmen.
Das Erzeugen dieses Modells kann mit einer maschinellen Lern methode durchgeführt werden, welcher die Audioinformationen der bekannten Leistungsschalter und die zugehörigen Informa tionen für die Bewertung des jeweiligen bekannten Leistungs schalters vorgegeben werden.
Die maschinellen Lernmethoden ermöglichen durch eine Identi fikation und eine Selektion der jeweils relevanten Spektral bereiche der Audioinformation eine Separierung der einzelnen (Teil- ) Vorgänge während eines Schaltvorgangs.
Bei dem erfindungsgemäßen Modell kann es sich beispielsweise um ein neuronales Netz handeln. Mit diesem neuronalen Netz kann eine Modellierung der oben beschriebenen Zeitdauern und (Teil-) Vorgänge sowohl bei unbekannten bzw. neuen Leistungs schaltern als auch bei bekannten Leistungsschaltern vorgenom men werden. Wie oben beschrieben ist, kann dieses Modell oder neuronale Netz anhand der bekannten Leistungsschalter trai niert werden.
Die Audioinformation, welche während des Schaltvorgangs des Leistungsschalters erfasst wird, kann akustische Schwingungs signale über der Zeit umfassen, welche kontinuierlich während des Schaltvorgangs des Leistungsschalters erfasst werden.
Die Audioinformation oder die akustischen Schwingungssignale werden demnach kontinuierlich beispielsweise mit Hilfe eines Mikrofons ohne Unterbrechung vom Beginn bis zum Ende des Schaltvorgangs, welcher auch die mechanische Federspannung umfassen kann, erfasst.
Die Informationen für die Bewertung des Leistungsschalters können Eigenschaften mechanischer, elektrischer und/oder thermodynamischer Vorgänge umfassen, wobei diese Vorgänge während des Schaltvorgangs des Leistungsschalters auftreten.
Wenn die Informationen für die Bewertung des Leistungsschal ters Eigenschaften mechanischer, elektrischer und/oder ther modynamischen Vorgänge umfassen, kann eine nahezu vollständi ge zeitliche Rekonstruktion der mechanischen, elektrischen und/oder thermodynamischen Abläufe (z.B. Lichtbogenentste hung) erfolgen, wodurch vorteilhafterweise Abnutzungserschei nungen der Einzelkomponenten des Leistungsschalters mit höhe rer Genauigkeit erfasst werden können.
Darüber hinaus können die Informationen für die Bewertung des Leistungsschalters einen Güteindex und/oder eine Ausfallwahr scheinlichkeit für eine oder mehrere Komponenten des Leis tungsschalters umfassen. Aus den Informationen für die Bewer tung des Leistungsschalters kann somit ein normierter „Health Index" für eine oder mehrere Komponenten des Leistungsschal ters oder für den Leistungsschalter selbst erstellt werden. Diese Indices und Ausfallwahrscheinlichkeiten können dann für die Betriebs- und Wartungsplanung des Leistungsschalters ein gesetzt werden.
Erfindungsgemäß kann demnach durch die Analyse der Audioin- formation ein Gütemaß bzw. ein Güteindex oder eine Ausfall wahrscheinlichkeit für den gesamten Leistungsschalter oder für eine oder mehrere Komponenten des Leistungsschalters er stellt werden. Dabei ist es erfindungsgemäß zum einen mög lich, dass dieser Güteindex oder diese Ausfallwahrscheinlich keit anhand des Modells abhängig von der Audioinformation be stimmt wird, ohne dass vorher weitere Informationen (z.B. be stimmte Zeitdauern oder andere Eigenschaften von Vorgängen des Leistungsschalters) bestimmt werden. Es ist allerdings erfindungsgemäß auch möglich, dass anhand des Modells abhän gig von der Audioinformation diese weiteren Informationen be stimmt werden und dass dann anhand dieser weiteren Informati onen der Güteindex oder die Ausfallwahrscheinlichkeit für den Leistungsschalter oder für bestimmte Komponenten des Leis tungsschalters bestimmt wird.
Gemäß einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird die Audioinformation einer Fouriertransformation unter zogen, bevor die Informationen für die Bewertung des Leis tungsschalters erzeugt werden.
Bei dieser Ausführungsform werden demnach die Informationen für die Bewertung des Leistungsschalters auch anhand der Fou riertransformierten der Audioinformation erzeugt.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch eine Vorrich tung zur Bewertung eines Leistungsschalters bereitgestellt. Dabei umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Audioein- richtung (z.B. ein Mikrofon), um eine Audioinformation wäh rend eines Schaltvorgangs des Leistungsschalters zu erfassen. Die Vorrichtung umfasst auch eine Auswerteeinheit, welche ausgestaltet ist, um die Audioinformation zu analysieren, um Informationen für die Bewertung des Leistungsschalters zu er zeugen .
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche vorab ausgeführt sind, so dass hier auf eine Wiederho lung verzichtet wird.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann es sich um eine Prüfvorrichtung für Leistungsschalter handeln, welche an den zu prüfenden Leistungsschalter ankoppelbar ist, um zur Prü fung des Leistungsschalters die Audioinformation von dem Leistungsschalter zu erfassen. Die Aufzeichnung und Digitalisierung der Audioinformation o- der Eingangs-Sensorsignale während des Schaltvorgangs des Leistungsschalters kann durch einen A/D-Wandler der Vorrich tung erfolgen. Die Vorrichtung kann weiter ausgestaltet sein, um die digitalisierte Schallinformation bzw. Audioinformation in dem vereinheitlichten Format für Störschriebe von Schutz geräten in der Hochspannungstechnik (IEEE Std. C37.111-1999 - - Comtrade) zu speichern und zeitgleich digitalisierte Strom- und Spannungskurven des Leistungsschalters während des
Schaltvorgangs zu erfassen.
Zur Erzeugung des erfindungsgemäßen Modells, welches abhängig von der Audioinformation die Informationen für die Bewertung des Leistungsschalters erzeugt, kann die Vorrichtung eine Er fassungseinrichtung umfassen, um die vorab erwähnten primären Strom- und Spannungskurven des Leistungsschalters zu erfas sen. Eine zeitgleiche Erfassung der Audioinformation und der primären Strom- und Spannungskurven ermöglicht die zur Merk malerkennung wesentliche Zeitsynchronisation der Audioinfor- mation und der einzelnen Vorgänge bei einem Schaltvorgang.
Des Weiteren beschreibt die vorliegende Erfindung ein Compu terprogrammprodukt, insbesondere eine Software, welche man in einen Speicher einer programmierbaren erfindungsgemäßen Vor richtung bzw. einer Recheneinheit, welche mit einem Leis tungsschalter verbindbar ist, laden kann. Mit diesem Compu terprogrammprodukt können alle oder verschiedene vorab be schriebene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt werden, wenn das Computerprogrammprodukt in der Vorrichtung läuft. Dabei benötigt das Computerprogrammprodukt eventuell Programmmittel, z.B. Bibliotheken und Hilfsfunktio nen, um die entsprechenden Ausführungsformen des Verfahrens zu realisieren. Mit anderen Worten soll mit dem auf das Com puterprogrammprodukt gerichteten Anspruch insbesondere eine Software unter Schutz gestellt werden, mit welcher eine der oben beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt werden kann bzw. welche diese Ausfüh rungsform ausführt. Dabei kann es sich bei der Software um einen Quellcode (z.B. C++), der noch compiliert und gebunden oder der nur interpretiert werden muss, oder um einen aus führbaren Softwarecode handeln, der zur Ausführung nur noch in die entsprechende Recheneinheit bzw. Vorrichtung zu laden ist .
Schließlich offenbart die vorliegende Erfindung einen elekt ronisch lesbaren Datenträger, z.B. eine DVD, ein Magnetband, eine Festplatte oder einen USB-Stick, auf welchem elektro nisch lesbare Steuerinformationen, insbesondere Software (vgl. oben), gespeichert ist. Wenn diese Steuerinformationen (Software) von dem Datenträger gelesen und in eine erfin dungsgemäße Vorrichtung bzw. Recheneinheit, welche mit einem Leistungsschalter verbindbar ist, gespeichert werden, können alle erfindungsgemäßen Ausführungsformen des vorab beschrie benen Verfahrens durchgeführt werden.
Anhand der Informationen für die Bewertung des Leistungs schalters, welche eine Identifizierung und Messung der ein zelnen mechanischen Vorgänge des Leistungsschalters ermögli chen, lassen sich Aussagen ableiten über:
• den Zustand von Federn bzw. ein Druckniveau eines
pneumatischen Antriebs des Leistungsschalters,
• der Zustand von Öl und Schmierfett/Öl (z.B. aufgrund von Verharzung, Eintrocknung, Viskosität)
• Reibung mechanischer Elemente des Leistungsschalters,
• bewegte Massen des Leistungsschalters,
• Lagerzustand des Leistungsschalters.
Anhand dieser Informationen ist eine genaue Zeitdifferenzbil dung für die einzelnen Vorgänge eines Gesamtschaltvorgangs des Leistungsschalters möglich. Zur notwendigen Erkennung der Merkmale dieser einzelnen Vorgänge anhand der Audioinformati- on, gegebenenfalls nach Transformation der Audioinformation in den Frequenzraum der Schallsignale, können maschinelle Lernmethoden eingesetzt werden. Diese Lernmethoden ermögli chen durch Identifikation und Selektion der jeweils relevan ten Spektralbereiche der Audioinformation eine Separierung des Verhaltens einzelner Komponenten der Vorgänge des Leis tungsschalters .
Die einzelnen Vorgänge bei einem Schaltvorgang des Leistungs schalters unterscheiden sich wie vorab beschrieben durch ihre zeitliche Dauer und die Amplitude der akustischen Schwingun gen bzw. Audioinformation . Da das Training eines neuronalen Netzes auf dem ursprünglichen Schallsignale (und/oder der Fo- yer-transformierten dieses Signals) basiert, verarbeitet das neuronale Netz mehr Informationen als nur Zeit Informationen und Amplitudeninformationen. Stattdessen hinterlässt der An teil der Audioinformation jedes dieser Vorgänge einen eigenen „Fingerabdruck", der die genaue zeitliche Entwicklung der akustischen Schwingungen umfasst.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand erfin dungsgemäßer Aus führungs formen mit Bezug zu den Figuren im Detail beschrieben.
In Fig. 1 ist schematisch ein Leistungsschalter dargestellt.
In Fig. 2 ist schematisch ein Auslösemechanismus (trip coil mechanism) dargestellt.
In Fig. 3 ist schematisch ein Schalter-Öffnungsvorgang dar gestellt.
Fig. 4 zeigt einen erfindungsgemäßen Flussplan zur Erzeu gung von Informationen zur Bewertung eines Leis tungsschalters .
Fig . 5 zeigt einen erfindungsgemäßen Flussplan zur Erzeu gung eines Modells.
Fig. 6 stellt schematisch eine erfindungsgemäße Vorrich tung bei der Überprüfung eines Leistungsschalters dar . In Fig. 1 ist schematisch ein Leistungsschalter 20 darge stellt .
Der Leistungsschalter 20 umfasst ein festes Schaltglied 1 und ein bewegliches Schaltglied 4, über welche der Strom fließt. Um diesen Stromfluss zu unterbrechen, wird im Rahmen eines Ausschaltvorgangs des Leistungsschalters 20 ein Schlaganker 7 des Leistungsschalters 20 betätigt, um den Schlaganker 7 in Richtung des beweglichen Schaltglieds 4 (d.h. in der Stoß richtung 5 des Schlagankers) zu bewegen. Durch diesen Stoß von dem Schlaganker 7 bewegt sich das bewegliche Schaltglied 4 um den Drehpunkt 6 des beweglichen Schaltglieds herum in Richtung 2 der Kontakthebekraft, wodurch die beiden Schalt glieder 1, 4 voneinander getrennt werden. Durch diese Tren nung der beiden Schaltglieder 1, 4 wird auch der Stromfluss über diesen beiden Schaltgliedern 1, 4 unterbrochen, sobald der Lichtbogen, welcher sich ausbildet, wenn der Abstand zwi schen den beiden Schaltgliedern 1, 4 noch gering ist, er lischt .
Bei einem Ausschaltvorgang des Leistungsschalters 20 wird das bewegliche Schaltglied 4 in Richtung 3 der Kontaktfeder be wegt, wodurch das bewegliche Schaltglied 4 schließlich in ei nen Kontakt mit dem festen Schaltglied 1 kommt, wodurch der Leistungsschalter 20 den Strom einschaltet.
In Fig. 2 ist schematisch ein Auslösemechanismus (trip coil mechanism) eines Leistungsschalters 20 dargestellt.
Zur Aktivierung eines Ausschaltvorgangs wird ein Stromfluss durch eine Auslösespule 21 aktiviert, wodurch der Anker 7 (in Fig. 2) nach oben bewegt wird. Dabei prallt der Anker 7 (in Fig. 2b) auf einen ersten Drehmechanismus 22 des Leistungs schalters 20, wodurch sich dieser erste Drehmechanismus in Fig. 2 entgegen des Uhrzeigersinns dreht (siehe Fig. 2c) . Durch diese Drehung des ersten Drehmechanismus kann sich ein zweiter Drehmechanismus 23, welcher durch eine Feder (nicht dargestellt) im Uhrzeigersinn vorgespannt ist und sich mit dem ersten Drehmechanismus in Eingriff befindet, aus diesem Eingriff lösen und sich im Uhrzeigersinn drehen kann. Durch diese Drehung des zweiten Drehmechanismus 23 trennen sich die Kontaktpole des Leistungsschalters 20 (siehe Fig. 2d) , wodurch der Stromfluss durch den Leistungsschalter 20 unter brochen wird.
In Fig. 3 ist schematisch ein Schalter-Öffnungsvorgang oder mechanischer Trennvorgang der Kontaktpole eines Leistungs schalters dargestellt.
Dabei ist in Fig. 3a der Ausgangszustand dargestellt, in wel chem der Stromfluss über die Hauptkontakte bzw. Kontaktpole des Leistungsschalters fließt. Kurz nachdem diese Hauptkon takte während des Ausschaltvorgangs getrennt werden, tritt ein Lichtbogen 8 auf, so dass nach wie vor ein Stromfluss durch den Leistungsschalter vorhanden ist (siehe Fig. 3b) .
Obwohl die Hauptkontakte weiter voneinander getrennt werden, erlischt der Lichtbogen 8 nicht, wie es in Figuren 3c und 3d dargestellt ist. Erst bei einer Stellung der Hauptkontakte, wie sie in Fig. 3e dargestellt ist, erlischt der Lichtbogen 8, so dass der Stromfluss durch den Leistungsschalter 20 un terbrochen und der Schalter-Öffnungsvorgang oder Ausschalt vorgang abgeschlossen ist. Diese in Fig. 3e dargestellte Stellung der Hauptkontakte wird auch als sichere Position der Hauptkontakte bezeichnet, da in dieser Stellung ein erneutes Auftreten des Lichtbogens 8 ausgeschlossen ist.
In Fig. 4 ist der Flussplan einer erfindungsgemäßen Ausfüh rungsform zur Bewertung eines Leistungsschalters dargestellt.
Im ersten Schritt S1 wird eine Audioinformation von dem zu überprüfenden Leistungsschalter beispielsweise mittels eines Mikrofons erfasst. Insbesondere mittels eines vorher ange lernten Modells werden im Schritt S2 abhängig von dieser im Schritt S1 erfassten Audioinformation Informationen zur Be wertung des Leistungsschalters (z.B. ein Güteindex des Leis- tungsschalters ) erzeugt oder bestimmt. Das Modell erzeugt o- der bestimmt abhängig von einer Audioinformation, welche wäh rend eines Schaltvorgangs eines Leistungsschalters erfasst wird, die Informationen für die Bewertung dieses Leistungs schalters .
In Fig. 5 ist der Flussplan einer erfindungsgemäßen Ausfüh rungsform zur Erstellung eines Modells zur Erzeugung von In formationen für die Bewertung eines Leistungsschalters darge stellt .
Im Schritt Sil wird eine Audioinformation eines bekannten Leistungsschalters erfasst. Dazu werden beispielsweise mit einem Mikrofon die Schall- und Vibrationssignale des bekann ten Leistungsschalters während eines Schaltvorgangs aufge zeichnet. Da dieser Leistungsschalter bekannt ist, sind auch seine Informationen für die Bewertung dieses Leistungsschal ters bekannt und können im Schritt S12 erfasst werden. Im Schritt S13 wird ein neuronales Netz anhand der vorher im Schritt Sil erfassten Audioinformation und anhand der vorher im Schritt S12 erfassten Informationen für die Bewertung des Leistungsschalters trainiert.
Falls weitere bekannte Leistungsschalter vorhanden sind, wer den diese Schritte Sil bis S13 für jeden dieser bekannten Leistungsschalter durchlaufen. Darüber hinaus können für den selben bekannten Leistungsschalter die Schritte Sil bis S13 auch mehrfach, beispielsweise einmal für einen Einschaltvor gang und einmal für einen Ausschaltvorgang, durchgeführt wer den. Wenn die Schritte Sil bis S13 für alle bekannten Leis tungsschalter ausgeführt wurden, endet das Verfahren der Er stellung des Modells. Das durch den in Fig. 5 dargestellten Flussplan erzeugte Modell kann dann beispielsweise für den in Fig. 4 dargestellten Flussplan eingesetzt werden.
In Fig. 6 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zur Über prüfung eines Leistungsschalters dargestellt. Die erfindungs gemäße Vorrichtung 10 umfasst ein Mikrofon 11 zur Aufnahme einer Audioinformation von dem zu überprüfenden Leistungs schalter 20, der dazu mit der Vorrichtung 10 gekoppelt ist. Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung 10 eine Auswerteein heit 12, um die Audioinformation insbesondere anhand eines Modells zu analysieren, um Informationen für die Bewertung des Leistungsschalters 20 zu erzeugen oder zu bestimmen. Bei dem Modell handelt es sich insbesondere um das Modell, wel ches bei dem Flussplan der Fig. 4 eingesetzt werden kann und welches beispielsweise durch den Flussplan der Fig. 5 er- stellt werden kann.
Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 auch zur Erstellung des Modells eingesetzt werden soll, umfasst die Vorrichtung 10 auch eine Erfassungseinrichtung 13, mit welcher Informati- onen für die Bewertung eines Leistungsschalters 20 erfasst werden können. Dadurch ist die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 in der Lage, das in Fig. 5 dargestellte Verfahren auszu führen, indem die Informationen der bekannten Leistungsschal ter von der Erfassungseinrichtung 13 erfasst werden und das Training des neuronalen Netzes anhand der Audioinformation und der Informationen der bekannten Leistungsschalter durch die Auswerteeinheit 12 durchgeführt wird.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Bewertung eines Leistungsschalters (20), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
Erfassen einer Audioinformation während eines Schaltvorgangs des Leistungsschalters (20), und
Analysieren der Audioinformation, um Informationen für die Bewertung des Leistungsschalters (20) zu erzeugen.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Informationen eine oder mehrere Zeitdauern von Vor gängen während des Schaltvorgangs umfassen, und
dass die eine oder die mehreren Zeitdauern mindestens eine von folgenden Zeitdauern umfassen:
Schalter-Öffnungszeit,
Schalter-Schließzeit,
Strom-Abbruchdauer,
Strom-Einschaltdauer,
Lichtbogenzeit und
mechanische Federspannzeit.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Bewertung des Leistungsschalters (20) ein Modell be stimmt wird, und
dass das Analysieren der Audioinformation mit dem Modell durchgeführt wird,
wobei das Modell abhängig von der Audioinformation, welche während des Schaltvorgangs des Leistungsschalters (20) er fasst wird, die Informationen für die Bewertung des Leis tungsschalters (20) erzeugt,
wobei das Modell anhand folgender Schritte erstellt wird: Erfassen einer Audioinformation, welche während eines Schalt vorgangs eines bekannten Leistungsschalters (20) erfasst wird, wobei dieser Erfassungsschritt mehrfach für verschiede ne bekannte Leistungsschalter (20) durchgeführt wird, wobei für jeden bekannten Leistungsschalter (20) die Informationen für die Bewertung des jeweiligen bekannten Leistungsschalters (20) bekannt sind, und
Erzeugen des Modells, so dass das Modell jeweils abhängig von einer der Audioinformationen der bekannten Leistungsschalter (20) die zugehörigen Informationen für die Bewertung des je weiligen bekannten Leistungsschalters (20) erzeugt.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Erzeugen des Modells mit einer maschinellen Lernme thode durchgeführt wird, welcher die Audioinformationen der bekannten Leistungsschalter (20) und die zugehörigen Informa tionen für die Bewertung des jeweiligen bekannten Leistungs schalters (20) vorgegeben werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Audioinformation, welche während des Schaltvorgangs des Leistungsschalters (20) erfasst wird, akustische Schwin gungssignale über der Zeit umfasst, welche kontinuierlich während des Schaltvorgangs des Leistungsschalters (20) er fasst werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Informationen für die Bewertung des Leistungsschal ters (20) Eigenschaften mechanischer, elektrischer und/oder thermodynamischer Vorgänge, welche während des Schaltvorgangs des Leistungsschalters (20) auftreten, umfassen.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Informationen für die Bewertung des Leistungsschal ters (20) einen Güteindex und/oder eine Ausfallwahrschein lichkeit für eine oder mehrere Komponenten des Leistungs schalters (20) umfasst.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Audioinformation einer Fouriertransformation unter zogen wird, bevor die Informationen für die Bewertung des Leistungsschalters (20) erzeugt werden.
9. Vorrichtung zur Bewertung eines Leistungsschalters (20), wobei die Vorrichtung (10) umfasst
eine Audioeinrichtung (11), um eine Audioinformation zu er fassen, welche während eines Schaltvorgangs des Leistungs schalters (20) erfasst wird, und
eine Auswerteeinheit (12), um die Audioinformation zu analy sieren, um Informationen für die Bewertung des Leistungs schalters (20) zu erzeugen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Vorrichtung (10) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-8 ausgestaltet ist.
11. Computerprogrammprodukt, welches ein Programm umfasst und direkt in einen Speicher einer programmierbaren Vorrichtung (10) ladbar ist, mit Programm-Mitteln, um alle Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-8 auszuführen, wenn das Programm in der Vorrichtung (10) ausgeführt wird.
12. Elektronisch lesbarer Datenträger mit darauf gespeicher ten elektronisch lesbaren Steuerinformationen, welche derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Datenträgers in einer Vorrichtung (10) das Verfahren nach einem der An sprüche 1-8 durchführen.
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