Способ диагностики электрического коммутационного аппарата (его варианты)

 

Изобретение относится к электрическим аппаратам и может быть использовано для их диагностики путем контроля параметров движения контактов. Техническим результатом является сокращение времени и объема подготовительных и восстановительных работ. В способе определяют значения емкости между контактами аппарата в отключенном состоянии и в координате измерения или в двух близлежащих к ней координатах и формируют первый информативный параметр, характеризующий изменение емкости в окрестности координаты измерения. По первому варианту - в виде первой производной емкости по координате, а по второму варианту - в виде разности упомянутых близлежащих координат, измеряют емкость между контактами этого аппарата и запоминают в виде зависимости емкости от времени, выбирают момент времени масштабирования емкостных зависимостей эталонного и диагностируемого аппаратов, определяют емкость между контактами диагностируемого аппарата в момент времени, соответствующий прохождению контактом точки с координатой измерения. По зависимости емкости от времени формируют второй информативный параметр, характеризующий ее изменение в окрестности координаты измерения по первому варианту - в виде первой производной этой емкости по времени, по второму варианту - в виде интервала времени перемещения контакта между упомянутыми близлежащими координатами, а о скорости перемещения подвижного контакта судят по соотношению информативных параметров. 2 с и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к электрическим аппаратам и может быть использовано для контроля пригодности к эксплуатации электрических коммутационных аппаратов, преимущественно, высоковольтных автоматических выключателей.

Известен способ диагностики электрических коммутационных аппаратов, заключающийся в измерении времени включения или отключения аппарата с помощью электросекундомера и сравнении результатов с соответствующими допустимыми значениями [1].

Известен также способ диагностики электрических коммутационных аппаратов, который основан на формировании периодического колебательного процесса с помощью электромагнитного вибратора, формировании диаграммы этого процесса в функции положения перемещающегося контакта аппарата и определении по диаграмме значений скорости этого контакта в характерных точках траектории его перемещения по длине изображения периодов колебаний на диаграмме [2]. Этот способ является наиболее близким к заявляемому по технической сущности и принят за прототип.

Он имеет следующие недостатки: большой объем подготовительных и восстановительных работ, заключающихся в установке и регулировке электромагнитного вибратора, а также необходимости слива масла из бака перед испытаниями и последующего его заполнения при испытании некоторых типов выключателей (при отсутствии выхода наружу элементов кинематической схемы привода); необходимость демонтажа из ячеек комплектных распредустройств подвесных коммутационных аппаратов для установки штанги с держателем диаграммной бумаги; необходимость обработки виброграмм вручную и трудности ее автоматизации; невозможность использования способа для диагностики коммутационных аппаратов, не имеющих выхода наружу кинематических элементов привода и не допускающих их частичной разборки для получения такого доступа (например, элегазовых); невозможность использования способа для диагностики малогабаритных коммутационных аппаратов, например, электромагнитных реле, из-за больших искажений параметров движения, что объясняется существенным изменением массы подвижных частей и тормозящим действием пишущего узла; невозможность использования способа для диагностики быстродействующих коммутационных аппаратов, имеющих время включения или отключения, не превышающее нескольких периодов изображения сигнала на виброграмме, из-за недопустимого увеличения погрешности измерений.

Задачей изобретения является сокращение времени и объема подготовительных и восстановительных работ, облегчение автоматизации диагностических испытаний, а также расширение области применения способа на малогабаритные и быстродействующие электрические коммутационные аппараты.

Решение задачи достигается тем, что в способе диагностики электрического коммутационного аппарата по первому варианту, основанном на определении по крайней мере в одной фазе скорости перемещения подвижного контакта по крайней мере в одной координате X_i его траектории при включении или отключении диагностируемого аппарата, сравнении результатов определения с допустимыми значениями и принятии решения о состоянии аппарата, дополнительно для эталонного аппарата определяют по крайней мере в одной фазе значение емкости C_{эт.откл} между контактами фазы аппарата в отключенном состоянии, выбирают координату X^* масштабирования емкостных зависимостей эталонного и диагностируемого аппаратов, равную расстоянию между контактами эталонного аппарата в непосредственной близости этих контактов друг от друга, определяют емкость C^*_эт в этой координате, определяют в координате X_i емкость C_эт.i и формируют первый информативный параметр, характеризующий изменение емкости C_эт между контактами фазы в окрестности координаты X_i в виде первой производной этой емкости по координате, а при включении или отключении диагностируемого аппарата в процессе перемещения его подвижного контакта измеряют значения емкости C_д между контактами фазы и запоминают их в виде зависимости емкости C_д от времени, определяют момент времени T^* масштабирования емкостных зависимостей эталонного и диагностируемого аппаратов при отключении последнего по формуле: T^* = T_п · X^*/X_макс, а при его включении - по формуле: T^* = T_п·(1 - X^*/X_макс),
где
X_макс - максимальное расстояние между контактами фазы эталонного аппарата;
T_п - время перемещения подвижного контакта фазы диагностируемого аппарата в разомкнутом состоянии;
при включении или отключении диагностируемого аппарата определяют по зависимости емкости C_д от времени ее значение C^*_д в момент времени T^*, определяют значение емкости C_дi диагностируемого аппарата в момент времени T_i, соответствующий прохождению контактом точки с координатой X_i, по формуле:

где
C_д.откл - емкость между контактами фазы диагностируемого аппарата в отключенном состоянии.

По зависимости емкости C_д от времени формируют второй информативный параметр, характеризующий изменение емкости C_д во времени в окрестности ее значения C_д.i, а о скорости перемещения подвижного контакта в координате X_i судят по отношению второго информативного параметра к первому.

Согласно второму варианту изобретения, основанному на определении по крайней мере в одной фазе скорости перемещения подвижного контакта по крайней мере в одной координате X_i его траектории при включении или отключении диагностируемого аппарата, сравнении результатов измерения с допустимыми значениями и принятии решения о состоянии аппарата, дополнительно для эталонного аппарата определяют по крайней мере в одной фазе значение электрической емкости C_{эт.откл} между контактами фазы аппарата в отключенном состоянии, выбирают координату X^* масштабирования емкостных зависимостей эталонного и диагностируемого аппаратов, равную расстоянию между контактами аппарата в непосредственной близости этих контактов друг от друга, определяют емкость C^*_эт в этой координате, выбирают в окрестности координаты X_i пару координат X₁ и X₂, определяют значения емкости C_эт.1 и C_эт.2 и формируют в виде разности значений координат X₁ и X₂ первый информативный параметр, характеризующий изменение емкости C_эт между контактами фазы в окрестности координаты X_i, а при включении или отключении диагностируемого аппарата в процессе перемещения его подвижного контакта измеряют значения емкости C_д между контактами фазы, определяют момент времени T^* масштабирования емкостных зависимостей эталонного и диагностируемого аппаратов при отключении последнего по формуле:
T^* = T_п·X^*/X_макс,
а при его включении - по формуле:
T^* = T_п·(1 - X^*/X_макс),
где
X_макс - максимальное расстояние между контактами фазы эталонного аппарата;
T_п - время перемещения подвижного контакта фазы диагностируемого аппарата в разомкнутом состоянии.

Затем при включении или отключении диагностируемого аппарата определяют по зависимости емкости C_д от времени ее значение C^*_д в момент времени T^*, определяют значения емкости C_д1 и C_д2 диагностируемого аппарата в моменты времени T₁ и T₂, соответствующие прохождению контактом точек с координатами X₁ и X₂, по формуле:

где
C_д.откл - емкость между контактами фазы диагностируемого аппарата в отключенном состоянии;
k = 1 и 2 для моментов времени T₁ и T₂ соответственно,
по зависимости емкости C_д от времени формируют второй информативный параметр, характеризующий изменение емкости C_д во времени в окрестности ее значения C_д.i, в виде интервала времени, соответствующего изменению емкости C_д между значениями C_д1 и C_д2, а о скорости перемещения подвижного контакта в координате X_i судят по отношению первого информативного параметра к второму.

Время T_п может быть определено как на основании паспортных данных аппарата, так и при его экспериментальных исследованиях. При диагностических испытаниях это время может быть определено для конкретного диагностируемого аппарата по зависимости емкости C_д от времени как длительность интервала времени, на котором первая производная емкости C_д по времени не равна нулю.

Объединение двух технических решений в одну заявку связано с тем, что два данных способа решают одну и ту же задачу (сокращение времени и объема подготовительных и восстановительных работ, облегчение автоматизации диагностики коммутационных аппаратов, а также расширение области применения способа на малогабаритные и быстродействующие электрические коммутационные аппараты) принципиально одним и тем же путем - определением зависимостей междуконтактных емкостей эталонного и диагностируемого аппаратов от координаты и времени и определением скорости перемещения контактов по отношению двух информативных параметров, которые формируются на основании одних и тех же зависимостей, являются равноценными для решения указанной задачи и не могут быть объединены обобщающим параметром.

Заявляемые технические решения отличаются от прототипа тем, что для аппарата, принятого за эталон, определяют значение электрической емкости C_{эт.откл} между контактами фазы в отключенном состоянии, выбирают координату X^* масштабирования емкостных зависимостей эталонного и диагностируемого аппаратов, равную координате подвижного контакта эталонного аппарата, соответствующей непосредственной близости контактов друг от друга, определяют емкость C^*_эт в этой координате, определяют в координате X_i контроля скорости емкость C_эт.i и формируют первый информативный параметр, характеризующий изменение емкости C_эт между контактами фазы в окрестности координаты X_i, либо в виде первой производной этой емкости по координате, либо в виде разности значений координат X₁ и X₂, выбираемых в окрестности координаты X_i, а при включении или отключении диагностируемого аппарата в процессе перемещения его подвижного контакта измеряют значения емкости C_д между контактами фазы этого аппарата и запоминают их в виде зависимости емкости C_д от времени, определяют момент времени T^* масштабирования емкостных зависимостей эталонного и диагностируемого аппаратов при отключении последнего по формуле:
T^* = T_п·X^*/X_макс,
а при его включении - по формуле:
T^* = T_п·(1 - X*/X_макс),
при включении или отключении диагностируемого аппарата определяют по зависимости емкости C_д от времени ее значение C^*_д в момент времени T^*, определяют либо значение емкости C_дi диагностируемого аппарата в момент времени T_i, соответствующий прохождению контактом точки с координатой X_i, по формуле:

либо значения емкостей C_д1 и C_д2 диагностируемого аппарата в моменты времени T₁ и T₂, соответствующие прохождению контактом точек с координатами X₁ и X₂, по формуле:

по зависимости емкости C_д от времени формируют второй информативный параметр, характеризующий изменение емкости C_д во времени в окрестности ее значения C_д.i в виде первой производной этой емкости по времени, либо в виде интервала времени, соответствующего изменению емкости C_д между значениями C_д1 и C_д2, а о скорости перемещения подвижного контакта в координате X_i судят соответственно по отношению либо второго информативного параметра к первому, либо первого информативного параметра к второму, причем время T_п перемещения подвижного контакта фазы диагностируемого аппарата в разомкнутом состоянии может быть определено на основании зависимости емкости C_д от времени как длительность интервала времени, на котором первая производная емкости C_д по времени не равна нулю. По результату сравнения определенного времени T_п с допустимым значением можно дополнительно судить о состоянии диагностируемого коммутационного аппарата.

Сравнение заявляемых технических решений с прототипом позволяет установить соответствие их критерию "Новизна".

На фиг. 1 приведены графики, иллюстрирующие суть операций, выполняемых вычислителем в соответствии с предлагаемым способом, где 1 - зависимость C_эт(X) емкости C_эт между контактами фазы аппарата, принятого за эталон, от расстояния между контактами - координаты X; 2 - зависимость C_д(T) емкости C_д между контактами фазы диагностируемого аппарата от времени T; 3 - линия масштабного преобразования с коэффициентом K_м; 4 - зависимость координаты X движущегося контакта от времени T; 5 - точка линии масштабирования, соответствующая отключенному состоянию коммутационного аппарата; 6 - точка линии масштабирования, соответствующая расстоянию между контактами в непосредственной близости друг от друга; 7 - точка начала отсчета времени при определении скорости в режиме включения диагностируемого аппарата.

На фиг. 2 приведена структурная схема варианта устройства, реализующего предлагаемый способ, в трехфазном исполнении. Это устройство содержит измерительный преобразователь 8 емкости (ИПЕ), в состав которого входят генератор 9 переменного напряжения (ГПН) и преобразователи 10 переменного тока в цифровой код (ПТК), а также вычислительно-управляющий блок 11 (ВУБ), например, микропроцессорный контроллер, первый вход которого подключен к выходам ПТК 10, а второй - к выводу 12, который является входом запуска устройства. Первый выход ВУБ 11 подключен к управляющему входу ИПЕ 8. К второму выходу ВУБ 11 подключен индикатор 13 (ИНД). Выход ГПН 9 и входы ПТК 10 соединены с выводами 14 и 15 устройства, предназначенными для подключения диагностируемого коммутационного аппарата 16 (ДКА). При испытаниях ДКА 16 каждый из его контактов 17 подключают к выводам 14 и 15 устройства, а источник 18 сигнала запуска (ИСЗ) привода ДКА 16 - к выводу 12.

Зависимость C_к(X) емкости C_к между контактами фазы коммутационного аппарата от расстояния X между ними может быть представлена как сумма постоянной и изменяющейся составляющих. Постоянная составляющая не зависит от расстояния между контактами и определяется, в основном, монтажными емкостями. Как видно из графика зависимости 1 на фиг. 1, ее удобно принять равной емкости C_к.откл между контактами фазы коммутационного аппарата в отключенном состоянии. Изменяющаяся составляющая C_к.изм(X) является носителем информации о расстоянии между контактами фазы аппарата. В соответствии с указанным можно записать:
C_к(X) = C_к.изм(X) + C_к.откл.

В общем случае зависимости C_к(X) различны как для разных типов коммутационных аппаратов, так и для разных экземпляров одного типа. Эта неоднозначность существенно усложняет непосредственное использование емкостного метода для определения положения подвижного контакта диагностируемого аппарата в различные моменты времени и последующего определения скорости перемещения контакта. Однако, для аппаратов одного типа, имеющих одну конструкцию и практически одинаковые размеры контактов, зависимости C_к(X) имеют одинаковый характер и отличаются друг от друга постоянными составляющими емкости C_к.откл (аддитивная составляющая отличия) из-за различия монтажных емкостей выводов фаз и диапазоном изменения переменных составляющих C_к.изм(X) (мультипликативная составляющая отличия) из-за различия диэлектрической проницаемости среды (воздуха, масла, элегаза) между контактами, а также некоторых отклонений размеров контактов и других металлических элементов конструкции.

Определение скорости перемещения подвижных контактов диагностируемого аппарата по предлагаемому способу осуществляют с использованием эталонной зависимости C_эт(X) емкости C_эт между контактами фазы аппарата от расстояния X между ними (кривая 1 на фиг. 1). Эта зависимость в соответствии с (1) может быть записана в виде:
C_эт(X) = C_эт.изм(X) + C_{эт.откл}.

Аналогично зависимости C_эт(X) зависимость емкости C_д от времени T (кривая 2 на фиг. 1) также может быть представлена в виде суммы изменяющейся C_д.изм(T) и постоянной C_д.откл составляющих:
C_д(X) = C_д.изм(X) + C_д.откл.

Для диагностируемого и эталонного аппаратов одного типа мультипликативная составляющая отличия зависимостей их емкостей C_эт(X) и C_д(X) представляет собой пропорциональную связь изменяющихся составляющих этих зависимостей:
C_эт.изм(X) = K_м · C_д.изм(X). (2)
Данное соотношение положено в основу предлагаемого технического решения.

В соответствии с (2) производные зависимостей C_эт(X) и C_д(X) тоже пропорциональны друг другу с тем же коэффициентом пропорциональности K_м:
[dC_эт(X)/dX] = K_м·[dC_д(X)/dx]. (3)
Как следует из выражения (2), коэффициент K_м может быть определен как отношение емкости C_этизм.j в координате X_j для эталонного аппарата и емкости C_д.изм.j в момент T_j для диагностируемого аппарата при прохождении его подвижным контактом точки с координатой X_j. Причем, значение емкости C_{эт.изм.j} является точкой зависимости C_эт.изм(X) эталонного аппарата, а значение емкости C_д.изм.j - точкой зависимости C_д.изм(T), полученной в процессе диагностических испытаний. Однако, из-за неравномерности перемещения подвижных контактов и различия форм графиков скорости для различных экземпляров аппаратов точное соответствие момента T_j и координаты X_j можно определить только на максимальном расстоянии между контактами, т.е. в отключенном состоянии (когда C_эт.изм = C_д.изм = 0), и в точке, предшествующей касанию контактов. Использование непосредственно точки касания невозможно, так как значения C_{эт.изм.j} и C_д.изм.j, а также крутизна зависимостей C_эт.изм(X) и C_д.изм(T) в этой точке стремятся к бесконечности, что приводит к большим ошибкам из-за влияния динамических погрешностей, помех, дискретности информации, хранимой в памяти устройства, и ряда других причин.

Для определения коэффициента K_м на зависимости C_эт(X) или C_эт.изм(X) можно выбрать координату масштабирования X^* и ее значение представить в виде
X^*= q · X_макс,
где
X_макс - максимальное расстояние между контактами фазы эталонного аппарата;
q - коэффициент, характеризующий степень близости контактов аппарата по расстоянию между ними.

Для диагностируемого аппарата на зависимости C_д(T) или C_д.изм(T) координате X^* соответствует момент времени масштабирования T^*, предшествующий замыканию контактов аппарата при включении, или непосредственно после размыкания контактов при отключении, и равный (1 - r) · T_п при включении диагностируемого аппарата или r·T_п при его отключении, где r - коэффициент, характеризующий степень близости во времени контактов фазы диагностируемого аппарата в момент определения масштабирующего значения емкости C^*_д ; T_п - время перемещения контакта в разомкнутом состоянии.

Как показали результаты экспериментальных исследований, наибольшая точность масштабирования достигается при значениях r и q, выбираемых в диапазоне от 0,01 до 0,1. В этом случае для упрощения можно принимать r = q, что обеспечивает составляющую погрешности определения скорости перемещения контакта аппарата, обусловленную ошибкой масштабирования, не более 1 - 2%. В таком случае значение момента T^* может быть определено при отключении аппарата по формуле:
T^* = T_п · X^*/X_макс,
а при его включении - по формуле:
T^* = T_п· (1 - X^*/X_макс),
Для упрощения реализации способа момент времени T^* может быть выбран фиксированным для аппаратов каждого типа на основании анализа экспериментально полученных значений времени T_п либо при калибровке устройства.

Значениям X^* и T^* на изменяющихся составляющих C_эт.изм.(X) и C_д.изм(T) зависимостей емкостей эталонного и диагностируемого аппаратов от координаты и времени соответствуют значения C^*_эт.изм и C^*_д.изм , по отношению которых в соответствии с (2) можно определить коэффициент K_м:
K_м= C^*_д.изм/C^*_эт.изм. (6)
На фиг. 1 приведен вариант графического определения коэффициента K_м по значениям C_{эт.откл} и C_д.откл (точка 5) и значениям C^*_эт и С^*_д (точка 6), с последующим построением графика 4 зависимости координаты X подвижного контакта от времени T с помощью масштабирующей прямой 3. Из этого графика можно сделать вывод, что некоторая ошибка в определении параметров точки 6 масштабирующей линии приведет к незначительной погрешности определения скорости перемещения контакта аппарата.

Приведенные на фиг. 1 графики в соответствии с направлением осей координат показывают взаимосвязь зависимостей C_эт(X) и C_д(T) при отключении диагностируемого аппарата. График зависимости C_д(T) при включении коммутационного аппарата будет совпадать с линией 2, в случае, если момент начала движения контакта совместить с точкой 7, а момент касания контактов - с началом координат.

Таким образом, на зависимости C_эт(X) можно выделить следующие характерные значения электрической емкости между контактами эталонного аппарата: C_{эт.откл} - емкость в отключенном состоянии аппарата, C^*_эт - емкость в координате X^*, соответствующей непосредственной близости контактов друг от друга; C_эт.i - емкость в координате X_i, в которой необходимо определить скорость (см. фиг. 1).

Также аналогично на зависимости C_д(T) для диагностируемого аппарата можно выделить значения: C_д.откл - емкость в отключенном состоянии; C^*_д - емкость в момент времени T^*, соответствующий непосредственной близости контактов друг от друга; C_эт.i - емкость в момент времени T_i, в который необходимо определить скорость.

С учетом того, что емкость зависимости C_д(T) изменяется в функции координаты X подвижного контакта, которая в свою очередь изменяется во времени T, указанная зависимость для диагностируемого аппарата может быть записана в виде:
C_д(T) = C_д(X(T)).

Дифференцируя по времени эту зависимость как сложную функцию, получают:
[dC_д(T)/dT] = [dC_д(X)/dX] · [dX/dT]. (7)
Подставляя dC_д(X)/dX из выражения (3) и учитывая, что dX/dT - это скорость V перемещения контакта, окончательно получают:

Подставляя значение K_м из (6) в (8), получают еще одно выражение для определения скорости V:

Для определения скорости перемещения контакта в координате X_i значения производных [dC_д(T)/dT] и [dC_эт(X)/dX] должны быть определены в соответствующих друг другу точках зависимостей C_д(T) и C_эт(X). На основании (2) для этих точек можно записать соотношение:

из которого получают выражение для определения емкости C_д.i на зависимости C_д(T) по значению C_эт.i на зависимости C_эт(X):

Выражение (10) справедливо при включении и отключении аппарата.

Как следует из графиков фиг. 1 (линия 4), скорость перемещения контакта аппарата может быть определена также и в соответствии с формулой:

где
X₁ и X₂ - координаты точек траектории подвижного контакта диагностируемого аппарата, соответствующие границам интервала перемещения этого контакта;
T₁ и T₂ - моменты времени прохождения упомянутым контактом координат X₁ и X₂.

Сравнение выражений (8) или (9) с (11) показывает, что скорость в обоих случаях по предлагаемому способу определяют по соотношению двух информативных параметров, характеризующих зависимости емкости между контактами от координаты и времени соответственно для эталонного и диагностируемого аппаратов. Причем, предлагаемый способ предполагает возможность использования в качестве информативных параметров различных величин, связь между которыми определяется по изменению емкости между контактами аппаратов.

В соответствии с этим при определении скорости по первому варианту в соответствии с формулой (8) или (9) в качестве первого информативного параметра выбирают первую производную емкости C_эт по координате dC_эт(X)/dX, а в качестве второго - первую производную емкости C_д по времени dC_д(T)/dT.

При определении скорости по второму варианту в соответствии с формулой (11) в качестве первого информативного параметра принимают разность координат X₁ - X₂, а в качестве второго - интервал времени T₁ - T₂.

В обоих случаях набор и последовательность основных операций при реализации предлагаемого способа измерения одинаковы. Устройство для реализации предлагаемого способа может без изменения своей конструкции выполнять преобразования в соответствии с обоими вариантами способа только за счет изменения алгоритма работы.

Реализацию способов рассматривают на примере устройства, структурная схема которого изображена на фиг. 2 и представляющего собой микропроцессорный измеритель емкости.

При изготовлении устройства или перед диагностическими испытаниями ДКА 16 экспериментально или расчетным путем для каждого типа ДКА, подлежащего диагностическим испытаниям, определяют и заносят в память ВУБ 11 значения емкостей C^*_эт.изм и C_{эт.откл}, а также для одной или нескольких координат X_i, в которых необходимо проконтролировать скорость перемещения подвижных контактов коммутационного аппарата, определяют и заносят в память ВУБ 11 устройства соответствующее количество значений емкостей C_{эт.изм.i} (см. фиг. 1) и их производных по координате [dC_эт(X)/dX]_i. Каждая из этих производных является первым информативным параметром для определения скорости в соответствующей координате X_i.

При испытании ДКА 16 команды на его включение или отключение задаются сигналами ИСЗ 18, которые подаются одновременно на привод ДКА 16 и через вывод 12 устройства на второй вход ВУБ 11. После получения сигнала запуска ВУБ 11 на своем выходе формирует периодическую последовательность импульсов, которые задают моменты времени измерения тока, протекающего через емкость между контактами 17 каждой фазы ДКА 16, и последующего преобразования значений тока в цифровой код. Период этой последовательности определяется ожидаемым значением времени включения или отключения ДКА 16 (например, по данным Технических Условий на соответствующий тип аппарата) так, чтобы было обеспечено количество отсчетов значений емкости за время перемещения контактов 17, удовлетворяющее условиям точности измерений (например, не менее 100). Управляющим сигналом с выхода ВУБ 11 также включается ГПН 9 (если о не работает в непрерывном режиме).

Генератор 9, входящий в ИПЕ 8, вырабатывает переменное стабильное напряжение, которое через выводы 14 устройства подается на контакты 17 ДКА 16. Через выводы 15 устройства ток, протекая через межконтактную емкость, поступает на входы ПТК 10. Благодаря малому входному сопротивлению ПТК 10, указанный ток пропорционален измеряемой емкости. Значения кода результата каждого измерения, формируемые ПТК 10, также пропорциональны емкости между контактами 17 каждой фазы ДКА 16 в соответствующие моменты времени, которые задаются сигналами последовательности импульсов с выхода ВУБ 11. Эти коды поступают на вход ВУБ 11 и накапливаются в его памяти. В результате за время перемещения контактов ДКА 16 в памяти ВУБ 11 формируется табличная зависимость емкости от времени C_д(T) между контактами 17 соответствующей фазы ДКА 16, представленная на фиг. 1 в виде кривой 2.

По полученной табличной зависимости ВУБ 11 определяет момент времени T^*масштабирования и для него - значение емкости C^*_д .

Так как номер каждого результата измерения соответствует моменту времени выполнения этого измерения, то для фиксированного значения момента времени T^* он может быть задан номером записи результата измерения в памяти ВУБ 11.

При учете реального времени перемещения подвижных контактов по табличной зависимости C_д(T) ВУБ 11 определяется количество точек записи, в которых значения емкости C_д соответствуют ее уменьшению или увеличению во времени, т. е. неравенству нулю первой производной зависимости C_д(T). Это соответствует однонаправленному движению контакта 17 при включении или отключении ДКА 16. Указанное количество точек пропорционально времени T_п. В этом случае момент времени T^* определяется ВУБ 11 при испытании ДКА 16 в режиме включения или отключения по формуле (6) или (7).

Затем ВУБ 11 определяет по таблице зависимости C_д(T) значения C^*_д и C_д.откл и масштабный коэффициент K_м по формуле (8). Значение коэффициента K_м запоминается.

Для заданного значения C_{эт.изм.i} в координате X_i на основании зависимости C_д(T) ВУБ 11 определяет значения емкости C_д.i по формуле (10) и второго информативного параметра в виде первой производной [dC_д(T)/dT]_i. На основании этих результатов и хранящихся в памяти значений C^*_эт.изм и [dC_эт(X)/dX]_i ВУБ 11 по формуле (5) определяет соответствующее значение скорости V_i в координате X_i, которое показывается на ИНД 13.

Определение скорости V_i может быть выполнено также по формуле (9) без промежуточного определения коэффициента K_м. Полученное значение скорости ВУБ 11 сравнивает с допустимыми значениями. Если значение скорости V_i находится в зоне допуска, ДКА 16 признается исправным. Этот результат также может быть выведен на ИНД 13.

При реализации предлагаемым устройством второго варианта способа аналогичным образом для каждого типа ДКА 16, подлежащего диагностическим испытаниям, предварительно определяют и заносят в память ВУБ 11 значение емкости C^*_эт.изм , а также в окрестности каждой из координат X_i, в которых необходимо проконтролировать скорость перемещения подвижных контактов ДКА 16, определяют соответствующее количество значений пар координат X₁ и X₂ (предпочтительно по обе стороны координаты X_i), определяют в них и заносят в память ВУБ 11 устройства значения емкостей C_эт.1 и C_эт.2, а также формируют и заносят в память в виде разности значений координат X₁ и X₂ первый информативный параметр, характеризующий изменение емкости C_эт между контактами фазы в окрестности координаты X_i.

В процессе испытаний при включении или отключении ДКА 16 при перемещении его подвижного контакта аналогичным образом ИПЕ 8 осуществляет циклическое измерение емкости C_д между контактами фазы и передачу кодов измеренных значений в ВУБ 11. По сформированной табличной зависимости C_д(T) аналогично первому варианту реализации способа ВУБ 11 определяет момент времени T^* масштабирования емкостных зависимостей эталонного и диагностируемого аппаратов по формуле (6) или (7) и по зависимости C_д(T) для момента времени T^* определяет значение емкости C^*_д . Затем для координат X₁, X₂ и соответствующих им моментов времени T₁, T₂ ВУБ 11 определяет значения емкости зависимости C_д(T) по формуле, полученной из (10):

где
k = 1 и 2 для координат T₁ и T₂ соответственно.

По значениям C_д.k путем подсчета количества записей результатов измерений и умножения его на период следования импульсов ВУБ 11 определяет интервал времени, равный разности значений T₁ и T₂ и представляющий собой второй информативный параметр. Определение скорости перемещения контакта для каждой из координат X_i осуществляется ВУБ 11 по формуле (11).

Затем ВУБ 11 так же, как и при реализации первого варианта способа, осуществляет сравнение полученного значения скорости с допустимыми и делает вывод об исправности ДКА 16.

Использование заявляемых технических решений позволит:
сократить время и объем подготовительных и восстановительных работ при диагностике коммутационных аппаратов за счет исключения операций слива из бака аппарата масла (и последующего его наполнения), установки и снятия штанги вибрографа;
проводить испытания подвесных коммутационных аппаратов без их демонтажа из ячеек комплектных распредустройств;
обеспечить и облегчить автоматизацию операций диагностики за счет автоматического определения скорости (а также других параметров движения контактов аппарата) и устранения операций ручной обработки виброграмм или громоздких операций по вводу виброграмм в ЭВМ;
обеспечить возможность использования при диагностике аппаратов, кроме скорости перемещения контактов, дополнительных параметров аппаратов (времени включения и отключения, времени перемещения контактов, разновременности замыкания и размыкания по фазам);
расширить область применения вариантов способа и устройства на малогабаритные и быстродействующие коммутационные аппараты, диагностика которых при обеспечении приемлемой точности затруднена из-за недостаточного объема измерительной информации, получаемого на виброграмме за малой время движения контактов таких аппаратов, а также из-за больших изменений скорости, обусловленных значительным изменением массы подвижных элементов при установке вибрографа и тормозящего действия его пишущего узла.

Источники:
1. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. В 2-х кн. Под общ. ред. А.А.Федорова и Г.В. Сербиновского. Кн. 2. Технические сведения об оборудовании. - М.: Энергия, 1974, с.523.

2. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. В 2-х кн. Под общ. ред. А.А. Федорова и Г.В. Сербиновского. Кн. 2. Технические сведения об оборудовании. - М.: Энергия, 1974, с.522.

Формула изобретения

1. Способ диагностики электрического коммутационного аппарата, основанный на определении по крайней мере в одной фазе скорости перемещения подвижного контакта по крайней мере в одной координате X_i его траектории при включении или отключении диагностируемого аппарата, сравнении результатов измерения с допустимыми значениями и принятии решения о состоянии аппарата, отличающийся тем, что для аппарата, принятого за эталон, определяют по крайней мере в одной фазе, значение электрической емкости С_{эт.откл.} между контактами фазы аппарата в отключенном состоянии выбирают координату X^* масштабирования емкостных зависимостей эталонного и диагностируемого аппаратов, равную координате подвижного контакта эталонного аппарата при расположении этого контакта в непосредственной близости от неподвижного контакта, определяют емкость C^*_эт в этой координате, определяют в координате X_i емкость С_эт.i и формируют первый информационный параметр, характеризующий изменение емкости С_эт между контактами фазы в окрестности координаты X_i, в виде первой производной этой емкости по координате, а при включении или отключении диагностируемого аппарата в процессе перемещения его подвижного контакта измеряют значения емкости С_g между контактами фазы этого аппарата и запоминают в виде зависимости емкости С_g от времени, определяют момент времени Т^* масштабирования емкостных зависимостей эталонного и диагностируемого аппаратов при отключении последнего по формуле Т^* = Т_n · X^*/X_макс, а при его включении - по формуле
Т^* = Т_n · (1 - X^*/X_макс),
где X_макс - максимальное расстояние между контактами фазы эталонного аппарата;
Т_n - время перемещения подвижного контакта фазы диагностируемого аппарата в разомкнутом состоянии;
при включении или отключении диагностируемого аппарата определяют по зависимости емкости С_g от времени ее значения C^*_g в момент времени Т^*, определяют значение емкости С_gi диагностируемого аппарата в момент времени Т_i, соответствующий прохождению контактом точки с координатой X_i по формуле

где С_g.откл. - емкость между контактами фазы диагностируемого аппарата в отключенном состоянии,
по зависимости емкости С_g от времени формируют второй информативный параметр, характеризующий изменение емкости С_g во времени в окрестности ее значения С_g.i, в виде первой производной этой емкости по времени, а о скорости перемещения подвижного контакта в координате X_i судят по отношению второго информативного параметра к первому.

2. Способ диагностики электрического коммутационного аппарата, основанный на определении по крайней мере в одной фазе скорости перемещения подвижного контакта по крайней мере в одной координате X_i его траектории при включении или отключении диагностируемого аппарата, сравнении результатов измерения с допустимыми значениями и принятии решения о состоянии аппарата, отличающийся тем, что для аппарата, принятого за эталон, определяют по крайней мере в одной фазе, значение электрической емкости С_{эт.откл} между контактами фазы аппарата в отключенном состоянии, выбирают координату X^* масштабирования емкостных зависимостей эталонного и диагностируемого аппаратов, равную координате подвижного контакта эталонного аппарата при расположении этого контакта в непосредственной близости от неподвижного контакта, определяют емкость C^*_эт в этой координате, выбирают в окрестности координаты X_i пару координат X₁ и X₂, определяют значения емкости С_эт.1 и С_эт.2 в этих координатах и формируют в виде разности значений координат X₁ и X₂ первый информационный параметр, характеризующий изменение емкости С_эт между контактами фазы в окрестности координаты X_i, а при включении или отключении диагностируемого аппарата в процессе перемещения его подвижного контакта измеряют значения емкости С_g между контактами фазы, определяют момент времени Т^* масштабирования емкостных зависимостей эталонного и диагностируемого аппаратов при отключении последнего по формуле
Т^* = X^* · Т_n/X_макс, а при его включении - по формуле
Т^* = Т_n · (1 - X^*/X_макс),
где X_макс - максимальное расстояние между контактами фазы эталонного аппарата;
Т_n - время перемещения подвижного контакта фазы диагностируемого аппарата в разомкнутом состоянии,
при включении или отключении диагностируемого аппарата определяют по зависимости емкости С_g от времени ее значения C^*_g в момент времени Т^*, определяют значения емкости С_g1 и С_g2 диагностируемого аппарата в моменты Т₁ и Т₂, соответствующие прохождению контактом точек с координатами X₁ и X₂ по формуле

где С_g.откл - емкость между контактами фазы диагностируемого аппарата в отключенном состоянии;
k = 1 и 2 для моментов времени Т₁ и Т₂,
по зависимости емкости С_g от времени формируют второй информативный параметр, характеризующий изменение емкости С_g во времени в окрестности ее значения С_g.i, в виде интервала времени, соответствующего изменению емкости С_g между значениями С_g1 и С_g2, а о скорости перемещения подвижного контакта в координате X_i судят по отношению первого информативного параметра ко второму.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что на основании зависимости емкости С_g от времени определяют время Т_n перемещения подвижного контакта в разомкнутом состоянии аппарата как длительность интервала времени, на котором первая производная емкости С_g по времени не равна нулю.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2