用于真空断路器的故障预测装置和方法制造方法及图纸

提供了一种被构造成监测断路器组件部件(28)特性的部件监测系统(200)。部件监测系统(200)包括记录组件(210)、若干脉冲传感器组件(420)、比较组件(230)以及输出组件(240)。记录组件(210)包括所选断路器部件(28)的所选标称数据。脉冲传感器组件(420)被构造成测量断路器组件(10)的主要部分的若干实际部件特性，并且发送实际部件特性输出数据。比较组件(230)被构造成从记录组件(210)和脉冲传感器组件(420)接收电子信号，将每个脉冲传感器组件(420)实际部件特性输出数据与所选标称数据比较，并且提供作为当与所选标称数据比较时脉冲传感器组件输出数据是否可接受的指示信号。输出组件(240)包括通信组件(260)和输出装置(242)。

Fault prediction device and method for vacuum circuit breaker

A component monitoring system (200) configured to monitor the characteristics of a circuit breaker assembly (28) is provided. A component monitoring system (200) includes a recording assembly (210), a number of pulse sensor assemblies (420), a comparison assembly (230), and an output component (240). The recording component (210) includes the selected nominal data of the selected circuit breaker unit (28). The pulse sensor assembly (420) is configured to measure a few of the actual part characteristics of the main part of the circuit breaker assembly (10) and to transmit actual component characteristic output data. Comparison of the component (230) is constructed from a recording component (210) and a pulse sensor assembly (420) receives the electrical signal, each pulse sensor assembly (420) the actual component characteristics of output data and selected nominal data, and provide as selected nominal data indicating whether the signal output data of the sensor assemblies can accept compared with the pulse. The output assembly (240) includes a communication assembly (260) and an output device (242).

【技术实现步骤摘要】
用于真空断路器的故障预测装置和方法相关申请的交叉引用本申请是全部都在2015年8月13日提交的，题为“监测CIRCUITBREAKEROPERATINGMECHANISMCOMPONENTMONITORINGSYSTEMANDASSOCIATEDMETHOD”的美国专利申请No.14/825,207；题为“VIBRATIONSENSORASSEMBLYFORPROGNOSTICANDDIAGNOSTICHEALTHASSESSMENTOFAPOWERCIRCUITBREAKER’SPOWERTRANSMISSIONANDDISTRIBUTIONSYSTEMINREALTIME”的美国专利申请No.14/825,219；题为“COMPONENTMONITORINGSYSTEMWITHMONITORYLATCHASSEMBLY监测监测”的美国专利申请No.14/825,232；以及题为“ELECTROMECHANICALDEVICEFORPROGNOSTICANDDIAGNOSTICHEALTHASSESSMENTOFAPOWERCIRCUITBREAKER’SPOWERTRANSMISSIONANDDISTRIBUTIONSYSTEMINREALTIME”的美国专利申请No.14/825,243的连续部分。
所公开和要求的概念涉及具有部件监测系统的断路器和开关齿轮组件，以及更具体地涉及具有包括脉冲传感器组件的模块化部件监测系统的断路器组件。
技术介绍
断路器组件为电气系统提供免于诸如电流过载、短路和低电平电压状况的电故障状况的保护。通常，断路器包括跳闸装置和操作机构。跳闸装置检测过电流状况，并致动操作机构。操作机构手动或响应于跳闸装置打开和闭合若干电触点。这些跳闸装置和保护继电器与断路器一起容纳在开关齿轮单元内。在示例性实施例中，操作机构利用若干弹簧来产生用于打开和闭合操作的力。进一步，将弹簧保持处于充电状态，以使得例如，紧随过电流状况，触点可以闭合而不必对弹簧充电。断路器组件的部件(诸如但不限于操作机构的部件)随着时间的推移受到磨损和毁坏。由于断路器的操作机构和其它子组件的磨损和毁坏，诸如但不限于保护继电器、跳闸单元等的其它辅助装置的信号输出同样受到影响。当操作机构部件变得磨损时，在其服务期间发生将导致停电和增加的计划外停机的故障之前更换应更换操作机构部件。可期望的是抢先更换操作机构部件，而不是等待操作机构部件被磨损到需要更换的地步。维护的焦点已经从计划改为预防性维护。然而，需要进一步的提高以将它改变为以可靠性为中心的维护(RCM)，其中先验预测具有其故障模式的部件故障，并且以适当的时间预先布置维护。也就是说，可期望的是连续监测断路器和开关齿轮子组件、操作机构部件的“健康”，并且诊断操作机构部件何时将需要更换。因此，需要被构造成监测断路器组件操作机构部件特性以及其它部件(诸如但不限于开关齿轮、动力分配和传输系统部件)的部件监测系统和预测性方法。进一步，需要可在断路器之间移动的模块化、便携式、“即插即用”类型和可改造(retrofitable)部件监测系统。
技术实现思路
这些需求和其它需求由提供被构造成监测断路器组件子组件和其部件特性的部件监测系统的所公开和要求的实施例中的至少一个实施例满足。下面，说明书将使用操作机构部件作为示例。然而应当理解，部件监测系统被构造成监测任何断路器组件子组件和它们的部件特性，并且不限于监测操作机构部件。部件监测系统包括记录组件、若干传感器组件、比较组件以及输出组件。记录组件包括用于所选断路器部件、若干断路器部件、基本上全部断路器组件、或全部断路器组件中的所选标称(nominal)数据。传感器组件被构造成测量所选断路器部件、若干断路器组件、基本上全部断路器组件、或全部断路器组件中的若干实际部件特性并且发送实际部件特性输出数据。比较组件被构造成从记录组件和传感器组件接收电子信号，将传感器组件实际部件特性输出数据与所选标称数据或故障预测性算法比较，该故障预测性算法采用一些形式的统计方法(诸如但不限于并行格式)或串行监测格式分析原始传感器数据，并且提供当其与所选标称数据比较时传感器组件输出数据是否可接受的指示。输出组件包括通信组件和输出装置。通信组件被构造成从比较组件接收指示信号，并且向输出装置通信信号。每个传感器组件与比较组件电子通信。比较组件与通信组件电子通信。在示例性实施例中，若干传感器组件包括如下面定义的若干脉冲传感器。若干传感器组件被构造成测量实际部件特性，即操作机构部件(诸如但不限于调节杆)的应力或力以及位移。附图说明当结合附图阅读时，可以从优选实施例的以下描述得到本专利技术的完整理解，在附图中：图1是断路器组件的等距视图。图2是断路器组件的侧视图。图2A是断路器组件的侧视图。图3是部件监测系统的示意图。图4是具有所选部件特性的所选操作机构部件的局部侧视图。图5是示出电流的包络线和充电时间的图。图6是示出充电过程的所选标称时间周期的图。图7是示出标称和故障模式特性的图。图8是所公开方法的流程图。图9是监测闩锁组件的等距视图。图10是监测闩锁组件的侧视图。图11是监测闩锁组件的顶视图。图12是示出在可移动触点组件的打开速度和接触弹簧力之间关系的图。图13是示出在闩锁力和接触弹簧力之间关系的图。图14A是与应力传感器模块、控制电路监测模块、打开/闭合评估模块和充电电动机监测模块相关联的方法的流程图的第一部分。图14B是与应力传感器模块、控制电路监测模块、打开/闭合评估模块和充电电动机监测模块相关联的方法的流程图的第二部分。图15是示出针对基于振动的诊断和预测的步骤的流程图。图16是示出针对信号分段的步骤的流程图。图17是针对在闭合操作期间与杰作(masterpiece)断路器相关联的振动的示例性模型所选标称数据的图。图18A是针对第一传感器的第一和第二传感器组件的计算部件特性与模型所选标称数据的比较的视觉表示。图18B是针对第二传感器的第一和第二传感器组件的计算部件特性与模型所选标称数据的比较的视觉表示。图19是计算部件特性与模型所选标称数据的比较的另一视觉表示。图20是从振动数据来估计位移曲线的模型。图21是具有表示估计位移的线的示例性模型所选标称振动数据的图。图22是表示闭合位移特性的图。图23是用于示出理论应力/力数据的脉冲传感器组件的示例性模型所选标称数据的图。图24是用于在闭合操作期间脉冲传感器组件的示例性实际或计算的数据的图。图25是用于在打开操作期间脉冲传感器组件的示例性实际或计算的数据的图。具体实施方式应当认识到，本文中在附图中所示并且在以下说明中描述的特定元件只是所公开概念的示例性实施例，其仅仅是为了说明目的而作为非限制性示例而提供的。因此，不应认为与本文所公开的实施例相关的具体尺寸、取向、组件、使用部件数量、实施例配置和其它物理特性限制所公开概念的范围。在此所使用的方向术语，诸如例如，顺时针、逆时针、左、右、顶部、底部、向上、向下及其衍生词涉及在附图中所示的元件取向，并且除非在其中明确记述外并不限制权利要求。如在此所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数引用，除非上下文另有明确说明。如在此所使用的，两个或多个部分或部件被“耦接”的表述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种部件监测系统(200)，用于断路器组件(10)，所述断路器组件(10)包括若干部件(28)，所述断路器组件部件监测系统(200)被构造成监测断路器组件部件特性，所述系统包括：记录组件(210)，其包括所选断路器部件的所选标称数据；若干脉冲传感器组件(420)，每个脉冲传感器组件被构造成测量若干断路器组件部件的力和运动实际部件特性，并且发送实际部件特性输出数据；比较组件(230)，其被构造成从所述记录组件(210)和所述脉冲传感器组件(420)接收电子信号，将所述脉冲传感器组件实际部件特性输出数据与所述所选标称数据比较，并且提供作为当与所选标称数据比较时所述脉冲传感器组件输出数据是否可接受的指示信号；输出组件(240)，其包括通信组件(260)和输出装置(242)；所述通信组件(260)被构造成从所述比较组件(230)接收所述指示信号，并且向所述输出装置(242)通信信号；每个脉冲传感器组件(420)与所述比较组件(230)电子通信；以及所述比较组件(230)与所述通信组件(260)电子通信。

【技术特征摘要】
2015.12.10 US 14/9649461.一种部件监测系统(200)，用于断路器组件(10)，所述断路器组件(10)包括若干部件(28)，所述断路器组件部件监测系统(200)被构造成监测断路器组件部件特性，所述系统包括：记录组件(210)，其包括所选断路器部件的所选标称数据；若干脉冲传感器组件(420)，每个脉冲传感器组件被构造成测量若干断路器组件部件的力和运动实际部件特性，并且发送实际部件特性输出数据；比较组件(230)，其被构造成从所述记录组件(210)和所述脉冲传感器组件(420)接收电子信号，将所述脉冲传感器组件实际部件特性输出数据与所述所选标称数据比较，并且提供作为当与所选标称数据比较时所述脉冲传感器组件输出数据是否可接受的指示信号；输出组件(240)，其包括通信组件(260)和输出装置(242)；所述通信组件(260)被构造成从所述比较组件(230)接收所述指示信号，并且向所述输出装置(242)通信信号；每个脉冲传感器组件(420)与所述比较组件(230)电子通信；以及所述比较组件(230)与所述通信组件(260)电子通信。2.根据权利要求1所述的部件监测系统(200)，其中：每个脉冲传感器组件(420)包括处理组件(232)、若干应力传感器(430)、若干位移传感器(440)；所述脉冲传感器组件处理组件(232)被构造成接收包括应力数据的应力信号和包括位移数据的位移信号；每个所述应力传感器(430)被构造成提供包括应力数据的应力信号；每个所述应力传感器(430)与所述脉冲传感器组件处理组件(232)电子通信；每个位移传感器(440)被构造成提供包括位移数据的位移信号；每个所述位移传感器(440)与所述脉冲传感器组件处理组件(232)电子通信；所述脉冲传感器组件处理组件(232)被构造成将所述应力数据转换为力实际部件特性；以及所述脉冲传感器组件处理组件(232)被构造成将所述位移数据转换为运动实际部件特性。3.根据权利要求1所述的部件监测系统(200)，其中：所述比较组件(230)包括处理组件(232)、输入/输出装置(234)以及比较模块(236)；所述处理组件(232)被构造成执行所述比较模块(236)；以及所述比较组件(230)被构造成将所述脉冲传感器组件(420)实际部件特性输出数据与所述所选标称数据比较，并且提供表示所选断路器部件的剩余使用寿命的指示的指示信号。4.根据权利要求1所述的部件监测系统(200)，其中所述所选标称数据是模型所选标称数据。5.根据权利要求4所述的部件监测系统(200)，其中所述模型所选标称数据包括分段信号数据。6.根据权利要求5所述的部件监测系统(200)，其中：所述分段信号数据包括若干数据段；以及每个数据段包括段持续时间属性、段电压属性、段位移属性以及段应力属性。7.根据权利要求6所述的部件监测系统(200)，其中：所述比较组件(230)被构造成将所述实际部件特性输出数据分成基本上与所述分段信号数据段对应的测量周期；所述比较组件(230)被构造成计算包括计算的段电压特性、计算的段位移特性以及计算的段应力特性的计算部件特性；其中所述比较组件(230)被构造成将每个所述测量周期的所述计算部件特性与对应的段信号数据段的模型所选标称数据比较；以及其中所述比较组件(230)被构造成在每个测量周期和分段信号数据段内将所述段电压特性与所述段电压属性比较，将所述段位移特性与所述段位移属性比较，以及将所述段应力特性与所述段应力属性比较。8.根据权利要求7所述的部件监测系统(200)，其中所述测量周期包括打开位置周期、闭合周期、接触冲击周期、超行程周期、闭合位置周期、打开周期、调节杆冲击周期、过渡周期以及主轴冲击周期；以及所述分段信号数据段包括打开位置段、闭合段、接触冲击段、超行程段、闭合位置段、打开段、调节杆冲击段、过渡段以及主轴冲击段。9.根据权利要求7所述的部件监测系统(200)，其中所述比较组件(230)被构造成将每个所述数据段与所述断路器组件(10)的所选部件比较。10.根据权利要求1所述的部件监测系统(200)，其中所述断路器组件(10)包括摇臂连杆构件(70)、调节杆(26)和可移动触点组件(20)，所述摇臂连杆构件(70)包括第一端(134)，所述摇臂连杆构件(70)在第一位置和第二位置之间可移动，所述调节杆(26)包括上部(31)和下部(33)，所述摇臂连杆构件(70)被耦接到所述调节杆(26)，所述调节杆(26)被耦接到所述可移动触点组件(20)，其中：每个脉冲传感器组件(420)包括若干应力传感器(430)、若干位移传感器(440)；第一应力传感器(430A)被设置在所述调节杆上部(31)上；第二应力传感器(430B)被设置在所述调节杆下部(33)上；以及第一位移传感器与所述摇臂连杆构件第一端(134)相邻设置，所述第一位移传感器被构造成随着所述摇臂连杆构件在所述第一位置和所述第二位置之间移动而确定所述摇臂连杆构件第一端(134)的位...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨和，陈炯，M·毛，侯文洁，余砾，
申请(专利权)人：伊顿公司，
类型：发明
国别省市：美国,US