本发明涉及一种用于诊断所述电气开关单元的磨损状态的方法，包括电气开关单元的监测阶段。本发明还涉及一种诊断设备和实施该方法的单元。
背景技术：
：：用于诊断电气单元的状态的方法和设备通常通过将一个或多个电气特性与值的模式进行比较来检查一个或多个电气特性。这些特性通常包括电信号的值得注意的点的电压、电流或时间标记。此类型的诊断方法在专利申请EP2584575中公开了。其它方法通过评估两个事件之间的时间或事件的持续时间来确定诸如触头的电气单元的触头磨损。例如，触头打开或闭合的排序与所述打开或闭合的实际时刻之间的时间。专利申请WO03054895描述了作为控制命令之后初级电流的出现时刻的函数而检测电气单元的触头磨损的特定方式。已知的诊断方法和设备提供了令人满意的结果，其不易于在现有单元或已经安装的单元上部署。通常，电气单元需要干预。此外，需要具有更多的细节和更高水平的确定性用于监测某些电气单元，诸如接触器。技术实现要素：本发明的目的是一种用于诊断电气单元的方法和设备，其给出具有提高的确定性并且易于在电气单元上实施的结果。根据本发明，在包括电气开关单元的监测阶段的用于诊断所述电气开关单元的磨损状态的方法中，-所述监测阶段使用：-先前加载的且对应于代表(representative)所述电气单元的产品的类型的学习数据，和-对应于待监测的所述单元且在初始化阶段中存储的初始化数据，并且-所述检测阶段包括：-测量和获取所述电气单元打开时的测量曲线，-作为所述测量曲线的值、保存的初始化数据以及加载的第一学习数据的函数，确定所述测量曲线的局部描述符的值，-确定测量曲线的局部描述符的值相对于第二学习数据的定位，以及-作为所述测量曲线的局部描述符的值相对于所述第二学习数据的定位的值的函数，确定整体状态等级(class)。优选地，在诊断方法中，确定整体状态等级包括：-作为最接近所述局部描述符的定位的函数，至少三次确定中间状态等级，以及-作为所述中间等级的函数，选择所述整体等级。有利地，第一描述符代表所述测量曲线的两个值得注意的点之间的值的差异。优选地，在诊断方法中：-初始化数据包括在测量的稳定化之后在产品的寿命开始时保存的对于待监测的产品特定的至少一条参考曲线，以及-第二描述符代表测量曲线与特定参考曲线之间的偏差，测量曲线距离特定参考曲线越远，该单元将被认为被磨损得越多。优选地，在诊断方法中：-加载的学习数据包括在磨损单元的打开期间对应于电信号的磨损单元的至少一条参考曲线，以及-第三描述符代表测量曲线与磨损参考曲线之间的偏差，测量曲线越接近磨损参考曲线，该单元将被认为被磨损得越多。有利地，第四描述符对应于曲线表面、或对应于测量曲线的两个值得注意的点之间的积分、或对应于第一变化方向上以及相反的第二变化方向上的值的两个阈值。有利地，第五描述符对应于值得注意的点的值的变化，诸如测量曲线上的信号的变化的符号的改变。有利地，加载的学习数据代表在所述电气单元的寿命期间代表所述电信号的预定义特性的描述符的趋势曲线。优选地，描述符的所述趋势曲线以直线段定义格式加载，以减少所述学习数据所需的存储器空间。在优选实施例中，预加载的描述符的所述趋势曲线的值与待监测的单元的状态或磨损等级关联。根据特定实施例，该方法包括：-初步学习阶段，用于在预定次数的操作期间记录代表以下项的学习数据：-在磨损单元的打开期间对应于电信号的、所述磨损单元的至少一条参考曲线，和-在所述电气单元的寿命期间代表所述电信号的预定义特性的描述符的至少两条趋势曲线，-所述学习数据的存储，-所述学习数据的加载，以及-在所述电气单元监测阶段中对学习数据的使用。优选地，该方法包括用于确定所述初始化数据的初始化阶段，所述初始化数据包括在以下时间确定的待监测的产品的所述特定参考曲线：-在预定次数的测量之后，和/或-当测量曲线在两次连续测量之间变化很小时，-保存所述特定参考曲线，以及-在所述电气单元监测阶段中使用初始化数据。根据本发明，在用于诊断连接到电气开关单元的电磁线圈致动触头的所述电气开关单元的磨损状态的设备中，诊断设备包括用于实施以上定义的诊断方法的处理电路。在特定实施例中，处理电路包括接近所述单元的本地诊断处理模块，所述单元链接到远离所述单元的外部处理模块。根据本发明，包括由电磁控制线圈致动的电源电触头的电气单元包括用于诊断连接到致动所述触头的所述电磁线圈的电气开关单元的磨损状态并且实施以上定义的诊断方法的设备。附图说明从以下作为非限制性示例给出并且在附图中表示的对本发明的特定实施例的描述，其它优点和特征将更清楚地显现，其中：-图1表示根据本发明的实施例的包括监测设备的电气单元的整体图；-图2表示根据本发明的实施例的方法的学习阶段；-图3表示根据本发明的实施例的设备和方法的加载的阶段；-图4表示根据本发明的实施例的设备和方法的初始化和处理的阶段；-图5表示在待监测的电气单元的打开期间的信号的测量曲线；-图6表示根据本发明的实施例的设备和方法的描述符的建模；-图7至图11表示根据本发明的实施例的在学习阶段中生成且用于设备和方法的描述符的趋势曲线；-图12示出使用描述符和描述符的趋势曲线的决策表；-图13表示处于良好或新的状况的单元的信号测量曲线、以及磨损单元的信号测量曲线；-图14表示根据本发明的实施例的方法的初始化的阶段的步骤；-图15表示根据本发明的实施例的方法的监测阶段；以及-图16表示根据本发明的实施例的方法的监测阶段的步骤。具体实施方式在图1中，接触器类型的电气单元1包括一个或多个电源电触头2，用于向负载3供电或停止向负载3供电。电触头由电磁线圈4控制。命令或控制电路5控制电磁线圈4闭合或打开触头2。电路5还以减少的能量和控制电流，控制在触头闭合的时刻在浪涌(inrush)阶段期间以及在保持触头闭合的阶段期间在线圈中流动的电流。用于诊断单元1的磨损的设备10与电气单元关联或形成电气单元的一部分。此设备10接收代表诸如控制触头的线圈4的电压或电流的电气量的信号。有利地，设备10与线圈并联连接，以接收在触头打开时由线圈生成的电压信号。也可以使用在线圈中流动的电流信号。然而，在优选实施例中，电压信号有利地更稳定且更易于使用。因此，设备10包括连接到线圈4的模数转换器6、连接到转换器以接收信号并处理电气单元的诊断的诊断模块7、以及用于发信号通知(signal)电气单元的状态(特别是其触头磨损的程度)的设备8。诊断模块7也可以与另一个外部或远程处理模块9连接和处理数据。在这种情况下，诊断设备为两个或更多个部分。外部部分也可以对于几个设备是共同的、或者是集中的。处理模块9可以确保单元的状态的远程信令。显然，模块与设备之间的通信通过有线或无线地进行。因此，对诸如接触器的电气单元的磨损的监测和诊断优选地通过分析所述接触器打开时线圈的电压来完成。该电压代表接触器的移动部分的移动速率。在这种情况下，触头的磨损导致电气单元的移动部分的移动速率的降低。诊断电气单元的磨损状态包括在所述单元的寿命周期期间对大量产品执行的初步学习阶段。此学习阶段使得可以获取学习数据，所述学习数据将首先被存储、建模和保存，然后对于每个待监测的单元被加载以用于监测其具体磨损。图2图示学习阶段11和学习数据的存储12。在学习阶段期间，在磨损周期中在打开单元时获取测量曲线。测量曲线表示对于平均尺寸的电气单元持续几十毫秒(例如，30ms至50ms)的电信号。这些持续时间可能会根据单元的尺寸和类型而非常不同。通常以几百个样本(例如在80到500个样本之间)对信号采样，但也可以使用不同的数目，这将取决于诊断设备中使用的处理器的计算能力。在学习阶段期间，电气单元经受大量的操作，从而使得其可以遵循单元的寿命。对于接触器，操作的次数可以达到例如800,000(但是也可以使用其它值)。因为数据量可能相当大，所以电气单元的特性的趋势由描述符D1、D2、D3、D4、D5定义，所述描述符D1、D2、D3、D4、D5与电气特性和所述描述符在电气单元的寿命期间的趋势曲线CD1、CD2、CD3、CD4、CD5关联。为了进一步减小随后将被加载到待诊断的单元的设备中的学习数据的尺寸，描述符的趋势曲线CD1、CD2、CD3、CD4、CD5以代表类型a+bx的直线段的数据的形式被保存。趋势曲线可以具有定义单元的使用寿命的几个连续的直线段。描述符的趋势曲线的集合CD1、CD2、CD3、CD4、CD5在产品的寿命中形成了几个维度的空间。描述符的曲线或值的部分与电气单元的磨损等级关联。在给定单元的操作次数的情况下，测量曲线不一定在每次打开时获取。测量曲线的获取可以通过操作次数的范围或者更为相关地作为单元的趋势的函数而有规律地间隔开。例如，操作次数可能在寿命结束时更频繁，并且在寿命开始时间隔得非常开。学习阶段还提供磨损参考曲线CRU。这个磨损参考曲线是在学习中使用的单元的寿命结束时从测量曲线获得的。磨损参考曲线CRU可以是在几条测量曲线上和/或在几个磨损单元上平均的曲线。因此，在学习阶段结束时，诸如描述符的趋势曲线CD1、CD2、CD3、CD4、CD5和磨损参考曲线CRU的学习数据首先被存储、建模和保存，然后被加载在每个单元上，用于监测其自己的磨损。这些学习数据对于与一个切相同类型的单元关联的所有监测设备是共同的。图3图示先前存储在待诊断的单元中的学习数据的加载阶段13。在第一优选实施例中，根据本发明的诊断方法包括：-初步学习阶段11，用于在预定次数的操作期间记录代表以下项的学习数据：-在所述磨损单元1的打开期间对应于电信号的、磨损单元的至少一条参考曲线CRU，和-在所述电气单元的寿命期间代表所述电信号的预定义特性的描述符CD1、CD2、CD3、CD4、CD5的至少两条趋势曲线，-学习数据的存储，-学习数据的加载，以及-在电气单元监测阶段中对学习数据的使用。在优选实施例中，根据本发明的诊断方法还包括：用于确定初始化数据的初始化阶段14，该初始化数据包括待监测的产品的确定的特定参考曲线CRP；以及在所述电气单元监测阶段15中对所述初始化数据的使用。在监测阶段中，在测量曲线CM的获取期间，确定对于待监测的每个单元特定的局部描述符DL1、DL2、DL3、DL4、DL5。这些描述符具有与用于创建描述符的全局趋势曲线CD1、CD2、CD3、CD4、CD5的类型相同的类型。在包括五个描述符D1、D2、D3、D4、D5的优选实施例中，这些描述符将分别给出先前创建、保存和加载的五条全局趋势曲线CD1、CD2、CD3、CD4、CD5、以及在电气单元打开时从测量曲线导出的对于每个单元特定的五个局部描述符DL1、DL2、DL3、DL4、DL5。图5示出代表电气单元打开时控制线圈的电压信号的测量曲线CM。这样的曲线既可以是电气单元的监测阶段期间的测量曲线CM，也可以是用于创建描述符的趋势曲线的学习阶段期间的测量曲线。第一描述符D1代表测量曲线CM的两个值得注意的点21和22之间的值的偏差或差异20。这些点21和22有利地是信号的变化方向的改变点或所述测量信号的漂移(drift)的符号改变。在第一点21上，信号在相对值方面增大然后减小，并且，在第二点22上，信号在相对值方面减小然后增大。在产品的寿命期间，第一点21和第二点22之间的值的偏差倾向于减小。图7图示代表此描述符D1的趋势的曲线CD1。第二描述符D2代表待测量的信号的测量曲线CM与待监测的产品的初始或特定参考曲线CRP之间的偏差、变化、差异或相关性。例如，在规范值方面，如果测量曲线CM接近特定或初始参考曲线CRP，则此描述符可以具有接近于“1”的值，并且，如果测量曲线CM非常不同于或远离特定或初始参考曲线CRP，则此描述符可以具有接近于零“0”的值。在产品的寿命期间，描述符D2的值从接近于1的值变为接近于零的值。图8图示代表此描述符D2的趋势的曲线CD2。因此，测量曲线CM距离特定参考曲线CRP越远，该单元将被认为被磨损得越多。第三描述符D3代表待测量的信号的测量曲线CM与待监测的产品的磨损参考曲线CRU之间的偏差、变化、差异或相关性。磨损参考曲线先前已被加载。例如，在规范值方面，如果测量曲线CM非常不同于或者远离磨损参考曲线CRU，则此描述符可以具有接近于“0”的值，并且，如果测量值CM变得接近于磨损参考曲线，则此描述符可以具有接近于“1”的值。在产品的寿命期间，描述符D3的值从接近于“0”的值变为接近于“1”的值。图9图示代表此描述符D3的趋势的曲线CD3。因此，测量曲线CM越接近磨损参考曲线CRU，该单元将被认为被磨损得越多。第四描述符D4代表在两个值得注意的点24和25之间的测量曲线CM的信号的积分23。有利地，值得注意的点可以分别是信号变化方向的第一改变之后的第一阈值26、以及信号变化方向的第二改变之后的第二阈值27。在产品的寿命期间，描述符D4的值在绝对值方面减小。在所描述的实施例中，该值是负的并且趋近于零，从而示出向上的曲线。图10图示代表此描述符D3的趋势的曲线CD4。第五描述符D5代表测量曲线CM的值得注意的点22的值。此点有利地是信号变化方向的改变点、或者所述测量信号的漂移符号的改变点。优选地，值得注意的点可以是符号的第二改变点22，在此信号在相对值方面减小然后增大。图11图示代表此描述符D5的趋势的曲线CD5。从图6所示的学习曲线导出此曲线。在此图6中，在学习阶段期间，描述符D5的非常多的测量被执行并且由曲线ND5示出。然后，将这些许多值被建模为直线段，以给出待加载到待监测的单元中得描述符CD5的趋势曲线。图11的此曲线例如包括五段28。段的数目是无限的，但有利地在1和20之间。然而，其它实施例是可能的，例如，通过级别(level)或多项式。在描述符的全局趋势曲线CD1、CD2、CD3、CD4、CD5的开始处，描述符与新单元或被老化的单元的特定等级CL1关联，而在曲线的结束处，描述符与磨损单元的等级CL3关联。在等级CL1和CL3之间，描述符与正常操作中的单元的等级CL2关联。使用至少两个或更多个描述符D1、D2、D3、D4、D5使得可以以更高的准确度或确定性来检测待监测的电气单元的磨损状态。上述描述符取决于电气量。然而，也可以通过将电气量与环境量(诸如单元的温度或水平位置或垂直位置)相组合来使用其它描述符。这样的量可以用来选择作为环境的函数的描述符。描述符的曲线也可以作为电气单元的具体使用类型的函数来选择。在加载阶段期间，使得可以定义产品或电气单元的类型以及对所述单元的使用的参数化数据也与对应的学习数据一起被加载。图12示出了根据本发明的实施例的描述符D1、D2、D3、D4、D5的值以及它们相对于描述符的趋势曲线CD1、CD2、CD3、CD4、CD5的比较或定位的示例。方框30示出将测量曲线CM格式化为五个描述符Pt1＝{D1；D2；D3；D4；D5}。方框31给出这些描述符对应于测量点或测量曲线的规范值Pt1{51；0.996；0.881；-70；-87}。方框32通过从最小的全局偏差(33)排列它们来示出最接近的情形。在此情况下，存在六个最接近的情形(34)，其具有三个磨损等级1、两个等级2和一个等级3。如果对五个最接近的情形作出决定，则结果将是大多数的磨损等级，也就是说，等级1。当学习数据被加载到准备施加对诸如接触器的电气单元的磨损诊断的设备上时，初始化阶段使得可以存储对于待监测的单元特定的初始数据。在这些初始特性中，有利地存在对特定参考曲线CRP的获取。此参考曲线优选地在对应于预定次数的第一打开的单元的老化之后和/或当测量曲线CM的变化变得稳定时被存储。图13示出曲线的两个示例。也可以是特定参考曲线CRP的第一新单元测量曲线CM、以及也可以是预加载的磨损单元参考曲线CRU的磨损单元测量曲线CM。在单元的寿命期间的其它测量曲线CM将位于这两条参考曲线CRP和CRU之间。图14示出表示用于确定所述初始化数据的初始化阶段14的流程图，所述初始化数据包括待监测的产品的所述特定参考曲线CRP，其中监测设备被安装在所述产品上或与之关联。步骤40示出初始化阶段的开始。确定特定参考曲线CRP的处理41包括获取连续的测量曲线的处理步骤42以及监测曲线的稳定性的步骤43。在预定次数的测量Nstable之后、和/或当测量曲线CM在两次连续的测量CMn和CMn-1之间变化非常小时，曲线CM被辨识为稳定的。在步骤44中，测量曲线CM被保存为特定参考曲线CRP。当每次打开之后曲线之间的偏差变小时，在最少次数的操作之后，此曲线代表在老化之后的产品的寿命开始时的电压或电流的电特性。它保持有效，直到产品的寿命结束为止。在另一个实施例中，为了进一步提高待保存的曲线的稳定性，特定参考曲线CRP也可以是几条稳定曲线CM的平均。此特定参考曲线CRP特别用于确定在所述电气单元的监测阶段15中的至少一个描述符D2。图15示出在加载阶段13和初始化阶段14之后监测阶段15启动对电气单元的打开的监测，其中，在加载阶段13中先前地加载对应于代表所述电气单元的产品的类型的学习数据，在初始化阶段14中存储对应于所述待监测的单元的初始化数据。在此特定实施例中，步骤45检测电气单元的打开。当检测到打开时，步骤46执行对单元的监测。此检测可以通过设备外部的信号或通过分析测量信号或其变化来执行。监测阶段优选地在电气单元的每次打开时启动。然而，监测阶段也可以以更大的间距启动，例如，在预定次数的打开之后。监测还可以取决于单元的使用寿命，例如，监测可以在老化之后在寿命的开始时较不频繁，而在寿命的结束时更频繁，以为了更高的准确度。图16示出根据本发明的实施例的具有监测步骤46的细节的监测阶段15的流程图。所述监测阶段包括：-在步骤50中，测量和获取在待监测的单元打开时的测量曲线CM，-在步骤51中，作为所述测量曲线CM、保存的初始化数据CRP以及诸如磨损参考曲线CRU的第一学习数据的函数，确定测量曲线CM的局部描述符DL1、DL2、DL3、DL4、DL5的值，-在步骤52中，确定测量曲线CM的描述符DL1、DL2、DL3、DL4、DL5相对于诸如描述符的趋势曲线CD1、CD2、CD3、CD4、CD5的加载的第二学习数据的定位，-在步骤53-55中，作为所述测量曲线CM的描述符DL1、DL2、DL3、DL4、DL5的值相对于加载的第二学习数据的定位的值的函数，确定整体状态等级。优选地，确定整体状态等级包括：-在步骤53中，确定在测量曲线CM的局部描述符DL1、DL2、DL3、DL4、DL5的值与描述符CD1、CD2、CD3、CD4、CD5的对应趋势曲线之间最接近的点或偏差，-在步骤54中，作为描述符相对于描述符的所述趋势曲线的最接近的定位的函数，至少三次确定中间状态等级CLI，-在步骤55中，作为所述中间等级的结果的函数，选择所述整体等级，以及-在步骤56中，发信号通知或传递单元的整体磨损等级。在步骤53中，对最接近的偏差的确定可以优选地例如利用由所有描述符的值定义的点来全局地完成。然而，它也可以在每个描述符上单独完成、或者以混合或半全局的方式完成，其中一部分描述符被分组在一起，而另一部分被单独地完成。在步骤56中，发信号通知电气单元的状态的设备8可以利用指示灯或不同的通道来显示整体磨损等级。然而，等级值可以被分组在一起，特别是老化的单元的等级以及正常操作等级可以被分组或者一起在单个信号上发信号通知。以上的描述涉及五个描述符，但是可以使用其它描述符来表征电气单元在其寿命或其使用寿命期间的行为。描述符的数目也可以是不同的，从一个描述符，该方法和设备使得可以利用本发明的实施例。然而，大量的描述符使得可以具有更准确的磨损等级的识别结果。根据本发明的一个实施例，用于诊断电气开关单元的磨损状态的设备连接到致动电气开关单元的触头的电磁线圈。该设备包括用于实施上述诊断方法的处理电路。根据本发明的包括由电磁控制线圈致动的电源电触头的电气单元包括用于诊断连接到致动所述触头的所述电磁线圈的电气开关单元的磨损状态以实施上述诊断方法的设备。设备和方法可以被永久地或暂时地实施在待监测的单元上。它们也可以实施在已经安装的电气单元上。此外，该方法的一些步骤可以在本地接近该单元执行，并且其它步骤可以远程地或以集中方式执行。例如，曲线CM的获取可以是本地的，并且其余的处理可以远程地执行以用于更复杂的计算。在此情况下，处理操作在本地模块7和远程模块9之间共享，如图1所示。学习和监测阶段识别了负载或使用类别的几种类型。对负载的类型的处理优选地在学习阶段期间全局地完成，以便考虑不同的情形。例如，将在用于不同类型的负载的使用寿命中使用几个单元。描述符的趋势曲线将代表关于具有不同负载或使用状况的单元的曲线。诸如电气接触器的电气设备的使用类别特别取决于：-负载的类型：无感式、感应式、环形电机、壳体电机；-控制的类型：上电、断电、启动、制动、断续运行；-应用的类型：分配、加热、压缩机、通风、升降机、泵、各种机器；和/或-几个标准的组合。也可以识别负载的类型或特定用途，并相应地表征该方法。例如，对于电容式或其它负载。每个使用类别的磨损等级由描述符定义。它们使得可以表征产品的状态，并可以具有对产品的使用寿命的指示。主要等级的非限制性列表可以是：-等级1：新产品或正老化的产品-等级2：正在使用的产品-等级3：磨损的产品-等级4：在寿命结束时的产品在上述的优选实施例中，对触头的磨损的评估有利地根据对接触器的线圈电压的测量来完成。然而，可以使用其它信号，特别是代表线圈中流动的电流的信号。当前第1页1 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