中压开关设备的弹簧储能式驱动器中的故障检测的制作方法

本发明涉及一种用于运行中压开关设备的弹簧储能式驱动器的方法、一种设计用于执行根据本发明的运行方法的弹簧储能式驱动器以及一种具有这种弹簧储能式驱动器的中压开关设备。

背景技术：

1、中压开关设备中的开关操作，例如特别是通过将中压开关设备的开关的移动触点远离其配合触点来断开开关，通常必须在接收到相应的控制信号后几毫秒内进行，以尽可能避免对人员和材料的危险。因此，使用弹簧储能式驱动器，其保持开关的开关动作所需的能量，以便能够以尽可能小的延迟对相应的控制信号作出反应。这些弹簧储能式驱动器具有一个或多个弹簧，这些弹簧由电辅助驱动器张紧。在此，弹簧的张紧通常在对张紧速度没有强烈要求的情况下进行。电辅助驱动器通常通过传动机构与弹簧连接或包含传动机构。

2、在这些弹簧储能式驱动器中，可能会发生故障，这些故障不利地影响开关运行并且必须在中压开关设备的安全运行管理的框架内被安全且早期地检测到，以便防止开关故障。这些故障的原因可能是在于弹簧储能式驱动器、其电辅助驱动器或弹簧储能式驱动器与电辅助驱动器的结合。

3、可能的故障包括：

4、-弹簧疲劳(储存在弹簧中的能量随着时间的推移而变小)

5、-弹簧变强(储存在弹簧中的能量随着时间的推移而增加)

6、-包括传动机构在内的辅助驱动器中的(增加的)机械迟钝

7、-辅助驱动器的电气特性的恶化伴随所提供的机械功率的降低

8、-过载和由此导致的包括传动机构在内的辅助驱动器的损坏

9、目前还没有用于在中压开关设备运行期间可靠地检测故障并将其与弹簧储能式驱动器的单个部件相关联的方法。迄今为止使用的系统只能检测到严重的偏差、例如整体布置的缺乏的可操作性，而且只能在单独测试的范畴内进行。为此，必须将开关从中压断开并且连接特殊的测试装置。

10、在此背景下，需要一种用于运行中压开关设备的弹簧储能式驱动器的方法，该方法允许在中压开关设备的常规运行期间进行故障检测。

技术实现思路

1、根据本发明的用于运行中压开关设备的弹簧储能式驱动器的方法至少具有以下步骤：

2、-测量用于张紧中压设备的弹簧储能式驱动器的驱动弹簧的电辅助驱动器的驱动电流；

3、-利用电辅助驱动器张紧驱动弹簧；

4、-依据所测量的驱动电流创建评估数据组；

5、-将评估数据组与期望进行比较；和

6、-依据比较结果输出维护信号。

7、该方法的优点是，在中压开关设备的常规运行期间，可以采集和判断弹簧储能式驱动器的状态以及其部件、如弹簧和包括传动机构在内的辅助驱动器的状态。维护信号的输出允许在弹簧储能式驱动器发生故障或不可接受的不起作用的可能性之前及时规划维护措施，并在对由中压开关设备供电或控制的运行的不利影响尽可能小的时间内进行维护措施，并且以这种方式尽可能减少停机时间。

8、本发明基于并包括如下认识，即弹簧储能式驱动器的状态可以从用于张紧弹簧的电辅助驱动器的驱动电流中读出。例如，如果由于传动机构或辅助驱动器的电动机轴承的机械迟钝增加，辅助驱动器必须施加更大的扭矩，则驱动电流增加。然而，如果由于经过大量开关动作的材料疲劳，弹簧的张紧力减小，则电流也会减小。如果检测到这样的情况，则维护信号可以对此进行指示，以便可以启动相应的维护措施。

9、在此，1000伏特至约52千伏范围内的电压被表示为中压。

10、特别优选地，在测量驱动电流的步骤中，测量驱动电流的时间走向。在此，评估数据组是依据所测量的驱动电流的时间走向创建的。根据对驱动电流的时间走向的测量，可以确定多个参数，并且例如可以区分和检测在单个测量中获得的反向效应，该反向效应分别意味着弹簧储能式驱动器的恶化。因此，对驱动电流的时间走向的测量导致，更有可能及时检测出弹簧储能式驱动器的恶化，并且能够在待启动的维护措施之前已经辨别出弹簧储能式驱动器的相关部件，从而能够更好地评估执行维护措施的紧迫性。

11、例如，时间走向可以根据对电辅助驱动器的瞬时电流的周期性测量来测量。同样地，也可以在特定时间点进行单个测量，该单个测量涉及实际走向的在创建评估数据组时特别感兴趣的点。在此，总体上产生较少要处理的测量数据，这简化了评估和存储。由于这些点或至少其中一些点基于要观察的恶化可能会在时间上发生移动，因此也可以规定，围绕这些点进行一系列单个测量，并且在这些系列之间不测量或不太频繁地测量驱动电流。

12、优选地，在创建评估数据组的步骤中，确定驱动电流的时间走向的积分。驱动电流的积分表示在整个张紧过程中使用了多少电能。该参量的增加是弹簧储能式驱动器恶化的非常合适的指标。

13、在此，可以确定积分的第一部分，该第一部分指示由辅助驱动器所做的张紧功。积分的第一部分尤其可以指所测量的时间走向的如下时间部段，该时间部段从激活辅助驱动器后的局部最小值延伸到辅助驱动器的停用。积分的第一部分提供了关于弹簧的弹性是否以及如何随时间变化的信息，例如，在弹簧松弛的情况下，可以在不期望的降低的运动速度中反映出这点，在开关操作期间，开关的移动触点以该运动速度移动。

14、此外，可以确定该积分的第二部分，该第二部分指示辅助驱动器的驱动损耗。积分的第二部分可以特别涉及所测量的时间走向的如下时间部段，该时间部段从激活辅助驱动器的时间点延伸到上面提到的局部最小值，并且还可以涉及通过该局部最小值处的电流强度向上限制的时间走向的基座区域。积分的第二部分提供了如下信息，电动机轴承、传动机构和辅助驱动器的电动机动力的其他转换器和传递器到弹簧是否是迟钝的、或者是否以其他方式恶化或改变。

15、在根据本发明的方法的后两个实施方式的组合中，积分的第一部分和第二部分可以相互成比例关系。由此，可以在唯一一个比率值上读取多个故障变形，这可以简化与期望进行比较的步骤。

16、优选地，在创建评估数据组时确定至少一个特征时间点。在此，在比较评估数据组的步骤中，将至少一个特征时间点和/或在至少一个特征时间点测量的驱动电流与期望值进行比较，该期望值与至少一个特征时间点相关联。特征时间点例如相对于激活辅助电动机的起始时间点来确定，并且表示如下时间点，在该时间点对于给定的弹簧储能式驱动器类型期望的已知特性是可检测的。例如，可以选择以下时间点作为至少一个特征时间点：

17、-流过辅助驱动器的电流的开始，

18、-张紧驱动弹簧的开始，

19、-驱动电流的局部或全局最大值的出现，

20、-辅助驱动器的关断时间点，以及

21、-流过辅助驱动器的电流的结束。

22、评估数据组与之进行比较的期望尤其可以是历史数据组或特定于弹簧储能式驱动器类型的预先给定的数据组。例如，历史数据组可以包含在弹簧储能式驱动器的制造过程中在弹簧的试验张紧期间按照根据本发明方法的相关方法步骤记录的同一弹簧储能式驱动器的数据组，或者在先前执行根据本发明的方法时记录的评估数据组。针对弹簧储能式驱动器类型预先给定的特定数据组可以描述弹簧储能式驱动器在生产分散中的广义特性，从而时间和成本节约地省去了在弹簧储能式驱动器的制造范畴中描述的测量。

23、本发明的第二方面涉及用于中压开关设备的弹簧储能式驱动器，其包括设计用于张紧弹簧储能式驱动器的驱动弹簧的电辅助驱动器和设计用于测量辅助驱动器的驱动电流的测量单元。在此，测量单元此外被设计为，将用于执行本发明第一方面的方法的测量结果传输到控制单元。控制单元可以与测量单元一起被实现为共同的单元，也可以被实现为弹簧储能式驱动器外部的单独的单元，例如在中压设备的数字保护装置中或远程控制中心中。

24、本发明的另一方面介绍了具有开关和根据本发明的前一方面的弹簧储能式驱动器的中压开关设备，该开关具有移动触点，该弹簧储能式驱动器被设计为根据控制信号移动开关的移动触点。

25、最后，本发明涉及一种具有计算机程序的数据存储器，该计算机程序由中压开关设备、数字保护装置或远程控制中心的控制单元、例如弹簧储能式驱动器的控制单元实施并且执行根据本发明的方法。