电力系统中的一次装置的监测的制作方法

电力系统中的一次装置的监测的制作方法
【专利摘要】本发明提供用于监测电力系统的一次装置的方法、实现该方法的相应软件以及设备。该方法包括下列步骤：从第一一次装置(16a)收集操作诊断数据(26)；基于操作诊断数据(26)来识别诊断指示符(35)的变化；使诊断规则(28)适应所识别变化，其中诊断规则(28)可应用于诊断数据，以用于确定指示一次装置(16a、16b)的诊断状态的诊断告警(21)；以及通过将适应诊断规则(28)应用于对第二一次装置(16b)所收集的操作诊断数据(26)，来提供第二一次装置(16b)的诊断告警(21)。
【专利说明】电力系统中的一次装置的监测

【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统领域，特别是涉及控制和保护电力分配的设施。具体来说，本发明涉及用于监测电力系统中的一次装置的方法、计算机程序、计算机可读介质和系统。

【背景技术】
[0002]在变电站中，通常存在十几个或更多一次装置，例如断路器、电力变压器和配电变压器。断路器在类型、寿命和品牌方面变化，并且甚至可包括不同部件。在全球，数十万断路器正在运转。
[0003]变电站设备必须非常可靠，并且呈现高可用性。必须确保断路器在需要电力连接的中断或重新连接的情况下始终操作。高可靠性和可用性对变电站中的配电变压器和电力变压器也会是重要的。因此，一次装置的质量通常由服务技术人员定期检查以确保这个方面。
[0004]变电站常常位于偏远地区。这些远程变电站的监控是费时并且有成本的。在服务技术人员进行的连续检查之间，组件失灵的概率可因组件的不可避免降级或者因临界操作(其仅在下一个服务间隔才会检测到)而增加。此外，在出问题的情况下，服务技术人员可能必须到达变电站，以确定问题的原因并且对其维修。所需备件需要是他可用的。缺失部件可以是导致维修延误的问题。
[0005]简单监测装置已知为在操作期间基于操作诊断数据来监测变电站设备。监测装置可能仅充当非智能数据记录器。这种监测装置通常仅具有用于阈值和数据取样的静态装备。数据然后传递给高层系统并且集中地处理。
[0006]此外，更复杂但仍然本地操作的诊断装置可基于固定规则，其常常需要在调试期间输入并且反映特定类型的设施。这经常通过设置特定限度或参数进行。操作诊断数据与按照固定规则的给定限度的偏差可作为告警来发信号通知。


【发明内容】

[0007]监控断路器的本地操作监测或诊断装置通常没有获得来自高层系统的自动反馈。来自监测或诊断装置的操作诊断数据在不同程度上未处理地存储，并且以后可由断路器专业人员来收集并且然后分析。断路器专业人员知道正确工作断路器的特性、例如特定断路器类型的所需运动速度，并且因而可得出被监控断路器的健康状况或质量。越多断路器必须经过分析，则需要越多专业人员。另外，专业人员的知识仅当专业人员分析数据时才是可用的，而没有在失灵发生时在本地发信号通知。
[0008]此外，本地诊断装置的参数的设置可能比较困难。如果对众所周知的系统并且由专业人员进行安装，则他将能够输入适当参数。另一方面，如果安装由非专业人员进行，则常常只能使用默认值。默认值的缺点在于，它们必须足够宽、以使得不会给出假报警，并且因此不是正出现问题完全特定的。另外，当安装具有新设备的新系统时，这个新设备所需的参数可能不是完全已知的。类似地，随时间推移，系统的行为能够发生变化，以及虽然可预计并且接受因材料变化引起的随时间推移的一般减速，但是较新系统中的速度降低可表明问题。
[0009]本发明的目的可以是提供一种诊断系统，其适应于提供本地诊断装置的更新诊断规则，更好地考虑变电站中的一次装置的老化或降级，考虑不同变电站的许多一次装置的信息，并且自动更新诊断规则。
[0010]这些目的通过独立权利要求的主题来实现。通过从属权利要求和以下描述，其它示范实施例是显而易见的。
[0011]本发明的一个方面涉及一种用于监测电力系统的一次装置的方法。该电力系统可包括多个一次装置，例如多件中压设备、例如断路器或变压器。
[0012]按照本发明的一实施例，该方法包括收集来自或有关第--次装置的操作诊断数据的步骤。操作诊断数据可包括一次装置的装置壳体内部的最大温度。它可包括电气装置、例如断路器的电触点的机械磨损。它可包括流经一次装置的电流和/或电压的时间行为。它可包括在一次装置所记录的噪声信号的特定频率分量。操作诊断数据可包括与一次装置耦合的传感器自动生成的传感器数据。简言之，操作诊断数据可包括温度数据、电弧电流数据、电压数据或者噪声信号数据。操作诊断数据还可包括与一次装置的使用和操作条件有关的静态辅助数据。操作诊断数据可连续地或者以固定时间间隔或者在装置所执行的特定操作来生成。
[0013]操作诊断数据还可从多个同样设计的一次装置来收集，并且随后在统计上评估，以产生参考操作诊断数据。在这个上下文中，如果两个一次装置属于相同类型的设备、包括至少部分相同的组件和/或另外预计生成先验的类似诊断数据，则它们被认为是同样设计的。
[0014]一次装置可与诊断装置或模块关联，其接收来自一次装置的传感器的测量数据，并且生成操作诊断数据。多个一次装置可被看作是由系统所监测的一组装置。这样，该方法可以是使用组诊断方式(a fleet diagnostic approach)来操作诊断装置系统的方法。
[0015]还对所选一次装置确定健康指示符数据。例如，健康指示符数据可包括关于第一一次装置是否正确操作、它是否完全出故障、它是否失灵或者其可用性是否已经降低的信息。例如，健康指示符数据可从额外传感器的读数、从远程查询的结果或者从偶尔的人工检验或者从人对现场的所选一次装置所执行的常规服务来确定。具体来说，健康指示符数据可包括第一观察的时间以及任何种类的差错的严重性或者第一一次装置的意外事件。
[0016]按照本发明的一实施例，该方法包括识别诊断相关数据的步骤。诊断相关数据可包括健康指示符数据和相关操作诊断数据。相关操作诊断数据按照可信的方式与健康指示符数据相关或链接。例如，相关操作诊断数据可在时间上超前第一一次装置的差错的发生。换言之，可调查操作诊断数据，以识别指示即将发生的意外事件的指示牌。另一方面，相关操作诊断数据可产生于从健康一次装置或者从多个同样设计的健康一次装置所收集的操作诊断数据的统计分析。
[0017]按照本发明的一实施例，该方法包括使诊断规则适应所识别诊断相关数据的步骤，其中预计诊断规则评估操作诊断数据以用于确定指示一次装置的临界健康状态的诊断告警。例如，诊断规则可以是与阈值的比较，并且阈值可适应所识别诊断相关数据的相关操作诊断数据。例如，当相关操作诊断数据是健康一次装置的最大温度的分布时，可得出阈值温度。如果诊断相关数据指示超前一次装置的故障的相关操作诊断数据尚未超过现有阈值，则现有阈值温度可降低。
[0018]识别诊断相关数据并且使诊断规则适应的步骤可分别在与一次装置通信连接的中央监测系统或者本地监测装置来运行。备选地，这些步骤可在本地诊断装置基于与向其指配诊断装置的该件一次设备有关的本地生成的操作诊断数据和健康指示符数据来运行。作为这两个步骤的结果的适应诊断规则然后可分别从中央监测系统或者按照对等模式传递给分布式监控系统的其它诊断装置。
[0019]诊断告警可以是指示一次装置和/或其组件的临界健康状态的报警，并且包括与具有增加的出故障风险的装置有关的信息。诊断告警可基于诊断规则，其可应用于特定一次装置的操作诊断数据。例如，诊断规则可包括特定一次装置的操作诊断数据与阈值的比较。诊断规则可以是诊断例程，其应用于操作诊断数据。装置中存储的原始诊断规则可从现场的一次装置的偶尔人工分析或常规服务以及从与第一一次装置的使用和操作条件有关的静态辅助数据来得出。
[0020]按照本发明的一实施例，该方法包括下列步骤:通过将适应诊断规则应用于从第二一次装置所收集的操作诊断数据，来提供第二一次装置的诊断告警。为此，适应或修改诊断规则(或者只有诊断规则的适应参数)可传递或者自动转发到指配给第二一次装置的第二或另一诊断装置。适应诊断规则可用于计算第二一次装置的相应诊断告警。为此，与第二一次装置有关的操作诊断数据可由第二诊断装置按照适应诊断规则在本地评估。这样，第二装置的将来状态、特别是可能的失灵可基于系统中的一个或多个其它同样或类似设计的一次装置的历史来预期。
[0021]总之，在大电力系统中，统计相干操作诊断数据可从可同样或类似设计的多个一次装置来收集。所收集数据可由中央监测系统来评估，其自动识别操作诊断数据是否指示诊断规则应当改变。修改诊断规则然后可发送到指配给一次装置的诊断装置，其然后可将修改诊断规则应用于所指配一次装置的操作诊断数据。
[0022]本发明的另一方面涉及一种用于监测电力系统的一次装置的计算机程序，其在由第一诊断装置或中央监测系统的处理器运行时适应执行下列步骤:接收来自电力系统的第一一次装置的操作诊断数据和与电力系统的第一一次装置有关的健康指示符数据；从第一一次装置的健康指示符数据和相关操作诊断数据来识别诊断相关数据；使诊断规则适应所识别诊断相关数据，其中诊断规则可应用于诊断数据以用于确定指示一次装置的诊断状态的诊断告警；向第二诊断装置发送适应诊断规则。
[0023]如上文和下文所述的方法的特征可以是计算机程序的特征，反过来也是一样。
[0024]本发明的另一方面涉及一种存储这种计算机程序的计算机可读介质。例如，计算机程序可存储在中央监测系统的硬盘上或者CD、DVD或其它非易失性数据载体上。
[0025]本发明的另一方面涉及一种用于监测电力系统的一次装置的工业诊断系统。必须理解，如上文和下文所述的计算机程序的特征可以是诊断系统的特征，反过来也是一样。
[0026]按照本发明的一实施例，该诊断系统包括:第一诊断装置，用于从第一一次装置收集第一操作诊断数据；第二诊断装置，用于从第二一次装置收集第二操作诊断数据；以及中央监测系统，经互连以用于与第一和第二诊断装置的数据交换。中央监测系统适应于从第一诊断装置接收第一操作数据；从第一一次装置的健康指示符数据和相关操作诊断数据来识别诊断相关数据；使诊断规则适应所识别诊断相关数据，其中诊断规则可应用于诊断数据以用于确定指示一次装置的诊断状态的诊断告警；以及向第二诊断装置发送适应诊断规则。第二诊断装置适应于通过将(适应)诊断规则应用于第二操作诊断数据，来提供第二一次装置的诊断告警。
[0027]通过参照以下所述实施例进行的说明，本发明的这些方面及其它方面将会显而易见。

【专利附图】

【附图说明】
[0028]下文中参照附图示出的示范实施例更详细地说明本发明的主题。
[0029]图1示意示出按照本发明的一实施例的诊断系统。
[0030]图2示出按照本发明的一实施例、监测电力系统的诊断规则的方法的流程图。

【具体实施方式】
[0031]系统概述
图1示出诊断系统10，其中具有与多个工业站点14、例如变电站14在通信上互连的中央(条件)监测系统12。
[0032]多个一次装置16a、16b位于各站点14。一次装置16a、16b可包括所有种类的中压或高压设备，例如断路器、电力变压器、一次中压配电盘、开关设备和/或电动机。由系统10来监测的一次装置16a、16b可同样地设计。必须注意，一次装置16a、16b可位于不同和/或远程工业站点14。
[0033]至少一个传感器18与一次装置16a、16b关联。传感器18可适应于测量与相应一次装置16a、16b关联的所有种类的物理量，例如电流、电压、温度、噪声、振动等。
[0034]此外，至少一个诊断装置20和可选本地服务器22位于各站点14。站点14的本地服务器22可适应例如经过大规模数据网络与中央监测系统12进行通信，并且可适应与其它站点14处的其它本地服务器22交换数据。
[0035]各诊断装置20被指配给一次装置16a、16b,并且适应于从一次装置16a、16b的传感器18收集或接收测量数据24。诊断装置20可处理测量数据24，以用于生成其它诊断数据26。各站点14可包括多个诊断装置20，其可被看作是测量数据24和诊断数据26的数据收集器20或数据集中器20。各诊断装置20可定位成靠近待监测的一次装置16a、16b。
[0036]各诊断装置20可包括到传感器18的接口，以生成一次信号24或测量数据24 (例如机械行程时间接触、电流和/或电压信号、温度、油状况、气压、线圈连续性、辅助电压、辅助电流、湿度、灰尘、…)。操作诊断数据26可包括在第一一次装置16a所测量的物理量的值。
[0037]各诊断装置20可适应压缩一次传感器信号24，并且从一次信号24来得出其它诊断数据26。但是，测量数据24也可以是诊断数据26。例如，诊断数据26可以是局部放电水平或累积触点磨损。总之，操作诊断数据26可基于采用一次装置16a、16b处的至少一个传感器18所收集的测量数据24。
[0038] 各诊断装置20可适应将诊断规则28应用于测量数据24和/或诊断数据26，以生成诊断告警21，并且创建关于一次装置16a、16b的诊断状态的服务相干信息。从诊断规则28所得出的诊断告警21可提供给其它装置、例如指示装置(例如LED、显示器)，以给出一次装置16a、16b的状态和服务信息。
[0039]各诊断装置20可包括用于与本地服务器22或者直接与中央监测系统12进行通信的通信接口。
[0040]各诊断装置20可适应向中央监测系统12发送测量数据24，向中央监测系统12发送压缩测量数据24，和/或向中央监测系统12发送诊断数据26。
[0041]另一方面，各诊断装置20可适应从中央监测系统12接收诊断规则28和其它支持信息，例如更新规则、参数、值的限度等。因此，中央监测系统12适应于向诊断装置20发送更新信息29。
[0042]诊断装置20不一定必须始终在通过上连接到中央系统12 (或其它装置、例如22)。在这种情况下，即使诊断装置20不是100%在线或者部分离线，监测系统12也仍然可工作。持久连接可以不是必要的。通信可以是事件驱动或周期的。通信可由诊断装置20在已经收集新数据24、26之后(例如仅在断路器16a、16b的切换操作之后)发起。通信可在某个时间间隔或者另一个事件之后(例如在一次装置16a、16b的10次操作之后)发起。通信可由设备的拥有者、即变电站拥有者或者服务技术人员的个人干预(例如经由膝上型连接)来发起。
[0043]诊断装置20可适应与另一个诊断装置20交换诊断数据26或适应诊断规则28。
[0044]中央监测系统12还可适应从离线输入装置32、例如服务技术人员的膝上型接收离线信息30。离线信息30可包括服务期间进行的附加测量。在线数据24、26(来自诊断装置20的数据)和离线数据30可以相结合以获得更好分析。
[0045]发送给中央监测系统的测量数据24、诊断数据26和离线信息30可存储在数据库34中。诊断系统10可包括至少一个(中央)数据库34，其适应于存储各种诊断装置20所收集的数据，存储一次装置16a、16b的特定数据(例如类型、安装细节、制作数据、部件的更换)，和/或存储由服务人员在服务期间通过附加测量所采集的信息30。
[0046]中央监测系统12适应处理数据库34中存储的数据，以用于识别修改或适应诊断规则28的需要。具体来说，中央监测系统12适应于从数据库34中存储的数据来识别诊断指示符35。
[0047]中央监测系统12还可适应向数据库34馈送支持信息、不一定连接到诊断系统10所管理的系统之一的服务事件的报告、来自现场的故障的报告和“事后检查”分析信息、电力产品基本数据(例如类型、安装细节、制作数据、部件年份…)和/或馈送与某种类型的一次装置16a、16b有关的特定信息，其可从外部调查来添加(例如，如果包含一大组一次装置16并且希望更特定/准确预测)。
[0048]中央监测系统12可适应利用数据库34来例如在统计上评估数据库34中的信息，得出诊断装置20的诊断规则28，使得这些能够用于单机。
[0049]中央监测系统12可适应将诊断规则28的参数、限度或者新规则本身馈入数据库34中，供诊断装置20以后更新。
[0050]中央监测系统12可适应按照其可靠性或者其状况来对不同一次装置16a、16b分级。
[0051]中央监测系统12可适应搜索特定一次装置16a、16b(其可能尚未覆盖有现有诊断但是可对其使用)中的增加故障/问题率。
[0052]中央监测系统12可适应提供额外服务(特定一次装置16a、16b的异常故障、某些一次装置16a、16b在特定操作条件下的高故障)。
[0053]必须注意，中央监测系统12可与至少数千个诊断装置20进行通信，S卩，也可监测数千个一次装置16a、16b，并且操作诊断数据26可从多个一次装置16a、16b来收集。来自该组一次装置20的知识可用于单独本地一次装置16a、16b的更好诊断。由于数据24、26的评估以及诊断规则28的适应可由系统10自动执行，所以装置专业人员可以无需分析数千个单独装置16a、16b。通过系统10，诊断规则28可随时间而调整。此外，新诊断规则28可被设计并且下载到诊断装置20。
[0054]中央监测系统12可从第一(或者多个第一)诊断装置20接收诊断数据26，可按照诊断数据来适应诊断规则28，并且可将数据发送给第二诊断装置20。换言之，不一定在诊断数据26来自其中的同一诊断装置20中更新诊断规则。
[0055]方法概述
下面将针对图2来说明诊断系统10的操作。
在步骤S10，从至少一个一次装置16a、16b收集操作诊断数据26。
[0056]测量数据24可在变电站的设备的一部分、例如一次装置16a、16b上采用传感器18来测量。测量数据24可以是相当一般的，但是目的始终在于评估一次装置16a、16b的诊断状态。测量数据24可以仅在一次装置16a、16b的操作期间来收集。但是，测量也可以是连续测量。诊断数据26可由诊断装置24从测量数据24来得出或计算，或者可以是或者可包括测量数据24。
[0057]诊断数据24的示例是断路器16a、16b的断开或闭合期间的不同时间戳，例如断路器16a、16b从开始到机械的移动的驱动时间。诊断数据24的其它示例是机械断开断路器16a、16b的触点的时间和速度。另一个诊断数据24可以是电弧期间、断路器16a、16b的触点的断开期间的电流。其它可能的诊断数据26可包括连续测量24，例如温度的监测、气体的湿度或者变压器16a、16b的情况下的压力。
[0058]操作诊断数据26可以是基于一次装置14的操作期间对一次装置16a、16b的测量的诊断数据。
[0059]在步骤S12，提供一次装置16a、16b的诊断告警21。诊断告警可以是用于发信号通知关于一次装置16a、16b可能有问题的信号。诊断告警21可指示第一一次装置16a、16b的诊断状态。诊断装置20可向本地用户发信号通知关于附连一次装置16a、16b的当前质量，或者可提供(本地)告警。
[0060]诊断告警21可通过诊断装置20的本地分析来生成。诊断装置20可处理诊断数据26，并且可将至少一个诊断规则28应用于操作诊断数据26，以用于生成诊断告警21。
[0061]在步骤S14，诊断数据26由诊断装置20例如经由本地服务器22间接地发送给中央监测系统12。这个步骤可由指配给不同一次装置16a、16b和/或位于不同站点14的多个诊断装置20重复进行。
[0062]诊断装置20可被看作是低层系统。中央监测系统可被看作是高层系统。按照这种方式，多个低层系统20的诊断数据20可发送给中央高层系统12。
[0063]来自附连一次装置16a、16b的原始数据24或者预处理数据26可发送给中央监测系统12。诊断数据26还可分配给非集中系统(例如对等)，例如分配给其它诊断装置20或者其它站点14。
[0064]此后，发送给中央监测系统12的数据24、26可存储在数据库34中，供中央监测系统12进一步处理。
[0065]在步骤S16，附加离线数据30可例如经过附加输入通道32、例如服务技术人员的膝上型来发送给中央监测系统12。
[0066]与单独一次装置16a、16b有关的附加信息或数据30可从其它离线源32输入到中央监测系统12。离线数据可以是没有经过通信网络从诊断装置20发送给中央监测系统12的数据。源32典型地可以是包含产品信息或者服务技术人员的调查结果的数据库。离线数据30可由中央监测系统12存储在数据库34中，并且可提供它与自动在线发送的诊断数据26的关系。
[0067]在步骤S18，可评估操作诊断数据26，并且至少一个诊断规则28可在中央监测系统12中经适应或修改。换言之，诊断数据26和其它设备数据30可在高层系统12中处理。
[0068]例如，所有附连一次装置16a、16b (整个组)的诊断数据26在高层系统12上处理。
[0069]中央监测系统12然后从数据库34中存储的诊断数据36来计算诊断指示符35，并且识别诊断指示符35的变化。
[0070]诊断数据26可包括数据集，其中各数据集与第一一次装置16a、16b的操作事件相关。作为一个示例，数据集可以是断开断路器16a、16b的事件期间所测量的电流值的时间线。对于各数据集，可确定相应诊断指示符35。例如，诊断指示符35可以是电触点的磨损，其可基于断路器16a、16b的模型从电流值的时间线来确定。诊断指示符35的变化则可通过比较不同数据集的诊断指示符35来识别。例如，中央监测系统12可识别特定站点14处的断路器16a、16b与其它站点相比具有较高的电触点磨损(例如因为在站点14的气候条件)。
[0071]中央监测系统12则可修改或适应诊断规则28。例如，用于发出关于断路器16a、16b的电触点的使用期限的告警的诊断规则28可适应预测较短使用期限(因较高磨损)，并且发送给特定站点14的一次装置。
[0072]诊断指示符35的变化可采用诊断数据的统计评估和/或采用诊断数据26的基于模型的评估来识别。此外，与一次装置16a、16b相关的附加离线数据30可用于识别诊断指示符35的变化。
[0073]在这些情况下，不同统计或者基于模型的算法可用来分析单独一次装置16a、16b，以检测诊断标识符35的变化，并且查找用来评估一次装置16a、16b的质量的诊断规则28的改进。
[0074]将要在本地诊断装置20中使用的本地诊断规则28可采用该组一次装置的总体知识来优化。
[0075]在步骤S20，将适应或修改诊断规则28发送给诊断装置20。必须注意，向其发送修改诊断规则28的(第二)诊断装置20无需是从其中接收诊断数据26的(第一)诊断装置20。但是，修改诊断规则28可发送给连接到诊断系统12的所有诊断装置20。又向其传递单独本地诊断装置20的改进诊断规则28。
[0076]可通过向诊断装置20回送改进参数、例如修改阈值，来向诊断装置20发送修改诊断规则28。
[0077]发送给诊断装置20的对诊断规则28的改进可包括新规则28、现有诊断规则28的新或适应数据分析功能和/或现有规则28的适应参数。这可使本地诊断装置20能够基于对大量其它一次装置16a、16b进行的经验来改进其诊断能力，即使诊断装置20在大多数时间是离线的，因而与高层系统12无关地进行操作。
[0078]如果一次装置l6a、16b的使用期限预测的原始模型和假设原来是不成立的，例如如果许多一次装置16a、16b的使用期限与相同操作条件下的类似一次装置16a、16b相比、因生产质量问题而显著降低，则诊断规则28的这种改进可能性可变得重要。在那种情况下，可以仅在分析具有故障组件的一次装置16a、16b的那些诊断装置16a、16b上适应本地诊断规则28。
[0079]接收到适应诊断规则28的诊断装置20则可通过将适应诊断规则28应用于对其它一次装置16a、16b所收集的操作诊断数据26，来提供另一一次装置16a、16b的改进诊断告警21。
[0080]在步骤S22，中央监测系统12可基于修改诊断规则28来生成报告。可按照这种方式来报告一次装置16a、16b的整个组状况。通过这种报告，可陈述各一次装置16a、16b的质量，并且可指示改进其质量的手段。
[0081]下面针对断路器16a、16b和特定诊断数据26来详细说明上述方法的三个不同实施例。仅提及针对单独步骤SlO至S22的相干特定方面。虽然全部三个实施例均来自监测中压一次装置的领域，但是一般方法不应当被看作是这个【技术领域】专用的。
[0082]温度监测
第一实施例涉及温度监测。
[0083]一次装置16a、16b以及具体来说是断路器16a、16b常常配备有一个或多个温度传感器18，以便防止其过热。一次装置16a、16b常常可具有简单最大温度，其用来指示一次装置16a、16b的可能故障或失灵。按照这种方式所测量的温度仍然可以不一定是一次装置16a、16b中的最高温度，特别是在具有最高温度的区域不易接近时。另外，温度的阈值可必须按照覆盖大量问题的方式来设置。
[0084]针对图2，在步骤S10，测量数据24包括温度的测量值。温度可连续测量，或者测量数据可包括测量值的时间系列。可以仅测量或者结合其它性质来测量温度。例如，通过还测量流经断路器16a、16b的电流，温度可与因例如来自接触电阻的欧姆发热引起的估计总发热能力相关。
[0085]在步骤S12，下列诊断规则28可应用于温度数据24、26:简单本地分析可确定所测量温度是否达到最大值。如果温度对某个时间长度达到某个温度，或者如果温度高于从电流测量所确定的、从欧姆发热所预计的一个温度，则可指示错误。也可考虑环境温度。与变压器中进行的建模相似，简单热流模型可被求解并且用作预测组件的其它部件中的过热的基础。
[0086]例如，测量数据24可包括温度值的时间线，以及诊断数据26可包括从测量值和/或欧姆发热数据所得出的温度值。
[0087]在步骤S14，温度数据24、26可被存储，并且可发送给中央监测系统12。这可仅对温度24或者连同例如欧姆发热数据26 —起进行。数据可经过预处理和压缩，例如可以仅发送最大/最小平均温度。
[0088]在步骤S16，来自相邻组件的热量在分析中可以是重要的，因为各断路器16a、16b可安装在不同类型的隔间中。通过采用安装环境的存储数据补充这个数据，能够考虑这个方面。附加传感器18可安装在一些一次装置16a、16b上，以及可分析整个隔间中的温度分布。类似地，如果需要修理，则可分析一次装置16a、16b中出现的错误，并且确定任何过热的位置。
[0089]在步骤S18，一大组断路器16a、16b的数据可连同来自其它通道32的附加数据30一起分析。在一种简单方式中，断路器16a、16b的不同部件的最大温度可基于到目前为止的经验来调整。例如，如果问题在低于到目前为止使用的最大阈值的温度下发生，则阈值可降低。
[0090]另外，新诊断规则28可从遇到问题的断路器中的测量温度来得出。例如，可确定和/或修改断路器16a、16b应当处于某种温度的最大时间。
[0091]作为更详细模型的一个示例，当来自现场的数据变为可用时，特别是对于老化触点，可以更好地确定欧姆发热。相应地，对总(测量)温度的欧姆贡献的更准确评估可以是可能的，可能产生增加的阈值(如果发现欧姆贡献随时间而增加)。
[0092]最后，与变压器中进行的预测相似，预测隔间中的最大温度的更复杂模型在这里也可进行。这些模型可通过使用可用于类似设施的数据集来调谐。从所有这些调查，可得出新模型和诊断规则28。
[0093]在步骤S20，更新模型和诊断规则28可发送给诊断装置20。它们然后用于改进的监测和诊断。诊断规则28可以是已知定义的、例如作为简单最大温度阈值、校正算法(其预测因接触电阻引起的温度，其中仅更新算法的参数)，或者正式格式的全新诊断规则28可添加到诊断装置20，例如热模型可在其功能形式方面改变。这些更新通常在常规通信期间例如经由现有网络进行，或者如果服务技术人员检查诊断装置20，则自动安装在系统20中。
[0094]另外，在步骤S22，组数据也可在中央监测系统12中进一步处理。可评估和报告基于当前看到的温度的总体状况。
[0095]触点磨损监测
第二实施例涉及来自电流测量的触点磨损监测。
[0096]通过在电弧阶段期间测量流经断路器16a、16b的电流，进行触点磨损的典型间接测量。在这个时间期间，金属从电极蒸发，并且触点变薄。接触力降低，直到最终断路器16a、16b将因增加的接触电阻而过热。触点质量通常从作为触点断开期间的时间的函数所测量的电流来得出。通常，切换仅很少进行，特别是在短路电流条件下，以及有时其无法预先预测。
[0097]针对图2，在步骤S10，将电流作为断路器16a、16b的断开期间的时间的函数来测量。另外，可测量一些数据，其与触点行程曲线相关。测量数据24可包括电流值的时间系列和/或断开和闭合指示符的状况以及这些指示符发生变化时的时刻。
[0098]在步骤S12，可通过一方面确定电弧的时间间隔来分析数据。这个时间间隔的开始可使用断开和闭合指示符从触点行程测量来得出。电弧期间的结束可从流经断路器16a、16b的电流来确定，也就是说，确定何时这个电流低于某个阈值某个时间。这个时间期间流经电弧的电流用来计算触点消融。真空隔离开关16a、16b中的电弧可经过多个不同阶段，以及相位和消融需要相应地调整。
[0099]例如，诊断数据26可包括电弧期间和触点消融的开始和结束。
[0100]在步骤S14，在电弧阶段期间所测量的电流的完全集合可发送给中央监测系统
12。备选地，可仅计算并且发送某些经处理数据、例如某些时刻、例如到某个功率的积分电流，以便减少所传送数据量。
[0101]另外，在步骤S16，实际触点磨损可在多个操作已经发生之后、在一次装置16a、16b的检验期间来确定。如果断路器16a、16b送回进行维修或服务，则还可测量触点磨损。最后，超出其使用期限来使用的断路器的问题可用来指示算法的质量。在评估诊断数据26的同时，可考虑这些附加数据30。
[0102]在步骤S18，高层系统12可设法优化触点磨损算法的参数。可调整不同电弧阶段的时长以及触点磨损对电流本身的相关性。由于组分析，在实验室装备中不可测量的、在不同条件下的触点磨损的大量数据可以是可用的。由于在这种组中测量的少量事件，大量断路器16a、16b的数据的收集可需要达到统计上相当大的数据量。
[0103]在步骤S20，如果触点磨损算法的参数经过调整，则它们可回送给断路器16a、16b供将来使用。另外，还可更新从所传送数据尽可能良好地计算的重新分析的触点磨损或者不如说是触点质量。这些可用于断路器16a、16b的寿命结束的更好指示。
[0104]在步骤S22，还可进行总体组状况的报告。服务调度以及甚至可从大量断路器16a、16b的状况的知识来计划更换。
[0105]下面提供用于确定触点质量或触点磨损的诊断规则28的示例。具体来说，对于断路器16a、16b，诊断规则28可用来基于触点断开期间的触点电流来得出触点质量Q。诊断规则28基于下式:

β = 1 ,4
针对上述方法，在步骤S12，B等于2，例如从先前测量所确定。
[0106]电流I (诊断数据26)在步骤SlO对本地断路器16a、16b已经测量，并且诊断装置16a、16b借助于该式得出断路器16a、16b的操作期间的触点质量。质量Q、即诊断告警21的基础在诊断装置20上本地发信号通知。
[0107]在步骤S18，在高层系统12上，收集来自例如数千个断路器16a、16b和其它设备的诊断数据26。高层系统12可以是站点上的服务器，或者也可以是允许组形式的分布式系统。在系统12中，分析组数据。相同种类或类型的一次装置16a、16b可按照序列号或者按照所测量的数据24、26或者根据数据库条目来编组。系统12然后识别一个断路器种类的触点质量因电触点在具有高于O的法定质量时出故障的事实而比本地诊断装置20中所估计的要低。它还可以是表明磨损比所预计的要大的触点的测量。换言之，数千个断路器的磨损可用作诊断指示符35。
[0108]与诊断指示符35有关的知识用来将参数A和/或B优化到新值。该式和诊断规则28基于诊断指示符35的所识别变化来适应。
[0109]在步骤S20，将新规则参数A和B传送给单独诊断装置20。此后，诊断装置20将来使用不同的诊断规则28。
[0110]储能电动机的监测
第三实施例涉及弹簧储能电动机的分析。
[0111]可能出故障的断路器16a、16b的另一组件是弹簧储能电动机(spring chargingmotor)。这些电动机可在操作期间过热或者在大量操作之后停止工作。类似地，用来操作机械断开和闭合的弹簧可随时间而改变。最后，机械本身可形成问题。在这个实施例中，传感器18可以是声传感器，并且测量可以是声测量。储能期间的电动机的噪声可被记录，并且可分析异常条件。作为一个备选方案，进入电动机的功率可被记录、时间解析和分析。
[0112]针对图2，在步骤S10，麦克风18可记录来自电动机的储能的噪声信号。作为替代或补充，可测量进入电动机的功率或者电动机处的电流和电压。
[0113]在步骤S12，从电流和电压或者功率输入，可确定对弹簧进行储能所需的总能量。总能量可与弹簧中的所需能量相比较。过高和过低的能量均是问题的指示。作为时间的函数的所需功率可与诊断装置20中存储的表进行比较。声信号可使用多个信号处理步骤来分析，以便检测某些扰动的存在。例如，在特定频率的强信号的存在可指示强摩擦。可分析弹簧储能机械中的锁定机构的“滴答”的规则性。
[0114]测量数据24可包括声信号的时间系列以及功率、电流和/或电压值的时间系列。诊断数据26可包括总能量以及频谱中的强信号的位置。
[0115]在步骤S14，将记录或收集的测量数据24和诊断数据26发送给中央监测系统12。例如，在记录功率的情况下，可发送时间系列或者某些时间间隔中所需的能量。类似地，曲线的参数化可对多个储能操作进行，并且可以仅发送这些参数。通过声记录，整个信号可作为时间系列或者作为傅立叶变换来发送。
[0116]在步骤S16，中央监测系统12从数据库34来确定作为附加数据30的所安装电动机的类型。来自不同供应商的电动机可呈现不同行为，因此这个信息会是重要的。如果故障发生，则可更换电动机。故障可在以后确定并且分类。另外，通常也可确定储能操作的次数。
[0117]在步骤S18，在两种情况下，可向机器学习技术提供功率测量和声分析。目的是按照电动机的状况来分类信号。可输入所记录的数据，以训练系统。可训练例如基于神经网络的典型分类算法，并且提取其参数。类似地，可确定对弹簧进行储能所需的能量的限度。
[0118]在步骤S20，在分析之后，分类算法或者最小或最大能量的参数回送给诊断装置
20。使用它们，电动机的分析可得到改进，因为它们可自动调整到不同电动机类型，而无需实验室中的广泛测试。
[0119]在步骤S22，可报告不同电动机的状况。可进行更换的调度。
[0120]总之，方法和系统IO可具有下列优点:
方法和系统10可用于具有完全理解行为的一次装置16a、16b以及具有关于使用期限行为的极少知识的一次装置16a、16b。较多组的这类装置16a、16b的诊断数据26可在统计上评估，从而通过系统级的统计评估创建诊断规则28并且将那些规则28下载到诊断装置28。
[0121]如果需要评估一大组极少了解的一次装置16a、16b，则特定信息能够通过特定测量集中并且自动地收集，其然后对所有诊断装置20来更新。
[0122]诊断系统10可以是非静态的。诊断系统10可从一组一次装置16a、16b中进行的经验(故障、失灵、不寻常行为)来学习，以便不断地调谐诊断规则28的阈值，并且因此使随时间的误判以及漏判的数量为最小。
[0123]由于附加离线数据30的评估，服务技术人员的经验可在诊断系统10的初始安装之后被记录和考虑。
[0124]在这里所考虑的应用情况中采集的信息可以不是周期的、预测的或者专门发起的，也就是说，数据收集在许多情况下可通过外部发起事件(“故障”、“短路”)来开始，这还可以是经常或仅极少见。
[0125]诊断装置20的诊断指示可基于具有相似参数的相似一次装置10的故障来改进。这可产生对故障的早期告警。
[0126]可考虑一次组件16a、16b上的老化的影响。在长时间操作之后，诊断规则28或参数可以是不同的，但是可在以后更新。
[0127]方法和系统10开启生成“组状态报告”的可能性，也就是说，组中的所有一次装置16a、16b的分级允许操作人员识别临界/不可靠一次装置16a、16b。
[0128]虽然在附图和以上描述中详细说明和描述了本发明，但是这种说明和描述被认为是说明性或示范性而不是限制性的；本发明并不局限于所公开的实施例。通过研究附图、本公开和所附权利要求书，对所公开的实施例的其它变更是本领域的技术人员可以理解和实施的，并且实施要求保护的本发明。在权利要求书中，词语“包括”并不排除其它元件或步骤，以及不定冠词“一”、“一个”并不排除多个。单个处理器或控制器或者其它单元可完成权利要求书中所述的若干项的功能。在互不相同的从属权利要求中陈述某些量度的事实并不表示这些量度的组合不能用于产生良好效果。权利要求书中的任何参考标号不应当理解为限制范围。
【权利要求】
1.一种用于监测电力系统的一次装置(16a，16b)的方法，所述方法包括下列步骤: 从第一一次装置(16a)收集操作诊断数据(26)，并且确定所述第一一次装置(16a)的健康指不符数据； 从所述第一一次装置的健康指示符数据和相关操作诊断数据(26)来识别诊断相关数据(35)； 使诊断规则(28)适应所述识别的诊断相关数据(35)，其中所述诊断规则(28)可应用于操作诊断数据，以用于确定指示一次装置(16a，16b)的健康状态的诊断告警(21)； 通过将所述适应的诊断规则(28)应用于从第二一次装置(16b)所收集的操作诊断数据(26)，来提供所述第二一次装置(16b)的诊断告警(21)。
2.如权利要求1所述的方法， 其中，所述识别的诊断相关数据(35)的所述健康指示符数据指示所述第一一次装置(16a)的错误，并且相关操作诊断数据(26)超前所述错误。
3.如权利要求1所述的方法，包括 从多个同样设计的第一一次装置(16a)收集操作诊断数据(26)，并且确定所述多个同样设计的第一一次装 置(16a)的健康指示符数据。
4.如权利要求3所述的方法， 其中，所述相关操作诊断数据(26)采用来自所述多个同样设计的第一一次装置(16a)的操作诊断数据(26)的统计评估来识别。
5.如权利要求3所述的方法， 其中，所述一次装置(26)的至少两个位于不同工业站点(14)。
6.如以上权利要求中的任一项所述的方法， 其中，所述操作诊断数据(26)与所述第一一次装置(16a)的操作事件相关。
7.如以上权利要求中的任一项所述的方法， 其中，所述操作诊断数据(26)采用所述第一一次装置(16a)处的至少一个传感器(18)来收集。
8.如以上权利要求中的任一项所述的方法， 其中，所述操作诊断数据(26)基于在所述第一一次装置(16a)所测量的物理量。
9.如以上权利要求中的任一项所述的方法，还包括下列步骤: 采用第一诊断装置(20)来收集所述操作诊断数据(26)； 将所述操作诊断数据(26)发送给中央监测系统(12)； 在所述中央监测系统中识别诊断相关数据并且使所述诊断规则(28)适应； 将所修改诊断规则(28)发送给第二诊断装置(20)。
10.如以上权利要求中的任一项所述的方法， 其中，所述诊断规则(28)基于阈值与从所述操作诊断数据(26)所计算的实际值之间的比较； 所述诊断规则(28)通过修改所述阈值来适应。
11.如以上权利要求中的任一项所述的方法， 其中，所述相关操作诊断数据(26)包括与所述第一一次装置(16a)相关的附加离线数据(30)。
12.如以上权利要求中的任一项所述的方法， 其中，所述第一和第二一次装置(16a，16b)是中压装置。
13.一种用于监测电力系统的一次装置的计算机程序，其在由第一诊断装置(20)或中央监测系统(12)的处理器运行时适应执行下列步骤: 接收所述电力系统的第一一次装置(16a)的操作诊断数据(26)和健康指示符数据； 从所述第一一次装置(16a)的所述健康指示符数据和相关操作诊断数据(26)来识别诊断相关数据(35)； 使诊断规则(28)适应所述识别的诊断相关数据(35)，其中所述诊断规则(28)可应用于操作诊断数据，以用于确定指示一次装置(16a，16b)的健康状态的诊断告警(21)； 将所述适应的诊断规则(28)发送给第二诊断装置(20)。
14.一种计算机可读介质，其中存储了根据权利要求13所述的计算机程序。
15.一种用于监测电力系统的一次装置(16a，16b)的工业诊断系统(10)，所述诊断系统(10)包括: 第一诊断装置(20)，用于从第一一次装置(16a)收集第一操作诊断数据(26)； 第二诊断装置(2 0)，用于从第二一次装置(16b)收集第二操作诊断数据(26)； 中央监测系统(12)，经互连以用于与所述第一诊断装置(20)和所述第二诊断装置(20)的数据交换； 其中所述中央监测系统(12)适应于从所述第一诊断装置(20)接收所述第一操作数据(26)； 所述中央监测系统(12)适应于从所述第一一次装置的健康指示符数据和相关操作诊断数据(26)来识别诊断相关数据(35)； 所述中央监测系统(12)适应于使诊断规则(28)适应所述识别的诊断相关数据，其中所述诊断规则(28)可应用于操作诊断数据，以用于确定指示一次装置(16a，16b)的健康状态的诊断告警(21)； 所述中央监测系统(12)适应于向所述第二诊断装置(20)发送所述适应的诊断规则(28)； 所述第二诊断装置(20)适应于通过将所述适应的诊断规则(28)应用于所述第二操作诊断数据(26)，来提供第二一次装置(16b)的诊断告警(21)。
【文档编号】G05B23/02GK104081301SQ201280068905
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2012年2月1日 优先权日:2012年2月1日
【发明者】K.亨肯, D.施拉格, P.克里普纳, C.格梅, M.埃格曼, J.马科拉 申请人:Abb研究有限公司