Способ и устройство диагностирования автоматического выключателя с "дутьевой" системой дугогашения
Изобретение относится к способам и устройствам диагностирования автоматических выключателей с «дутьевой» системой дугогашения. Для диагностирования автоматического выключателя (1) с «дутьевой» системой дугогашения запускается операция по размыканию указанного выключателя (1), в результате чего в рабочем газе автоматического выключателя (1) с «дутьевой» системой дугогашения образуется волна давления. Давление, которое нагнетается, по меньшей мере, в одной области автоматического выключателя (1) с «дутьевой» системой дугогашения в ответ на операцию по размыканию, фиксируется в зависимости от времени. Состояние сопла (11) автоматического выключателя (1) с «дутьевой» системой дугогашения, выгорающего во время операции по размыканию в процессе задувки размыкающей дуги рабочим газом, определяется в зависимости от давления как функции времени. Технический результат - возможность оценить степень выгорания сопла без необходимости вскрытия дугогасительной камеры автоматического выключателя. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 10 ил.
Область техники, к которой относится настоящее изобретение
Настоящее изобретение относится к способам и устройствам диагностирования автоматических выключателей. В частности, настоящее изобретение относится к способам и устройствам, с помощью которых можно определить состояние выгорающего сопла автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения.
Предшествующий уровень техники настоящего изобретения
Автоматические выключатели представляют собой предохранительные устройства, которые используются в настоящее время в высоковольтных и средневольтных сетях переменного напряжения для прерывания номинальных токов и токов короткого замыкания. Технология автоматических выключателей может также применяться в сетях постоянного тока. Например, автоматические выключатели могут быть выполнены в виде вакуумных выключателей или газонаполненных автоматических выключателей. Газонаполненные автоматические выключатели часто используются при высоком напряжении. Рабочий газ может представлять собой, к примеру, элегаз (SF6), такой как изолирующий и гасящий газ.
В большинстве случаев автоматический выключатель характеризуется наличием двух размыкающих контактов, которые соприкасаются друг с другом в замкнутом положении выключателя. Для осуществления разрыва два контакта отходят друг от друга, в процессе чего между ними возникает горящая дуга. Для успешного отключения тока крайне важно быстро погасить эту дугу между размыкающими контактами. В случае использования автопневматических выключателей или автоматических выключателей с «дутьевой» системой дугогашения с этой целью на дугу подается гасящий и изолирующий газ для его охлаждения. Рабочий газ, которым наполняется автопневматический выключатель или автоматический выключатель с «дутьевой» системой дугогашения, может состоять, полностью или частично, из гасящего газа. Для выполнения своей функции такой газ должен, с одной стороны, обладать способностью охлаждения и быстрого гашения дуги, а с другой стороны - предотвращать обратное или повторное зажигание дуги между двумя контактами после дугогашения.
В автоматических выключателях с «дутьевой» системой дугогашения энергия, преобразованная в дуге, используется для нагнетания давления газа, необходимого для задувки дуги. Во время выполнения операции по размыканию дуга между размыкающими контактами в этом случае может направляться выгорающим соплом, выполненным из изоляционного материала, такого как политетрафторэтилен (ПТФЭ) или другой подходящий материал, испаряющегося под воздействием дуги, повышая тем самым избыточное давление газа. В современных высоковольтных сетях широко используются автоматические выключатели с «дутьевой» системой дугогашения, наполненные элегазом (SF6) в качестве изолирующей среды.
Производители автоматических выключателей указывают в своих руководствах по техническому обслуживанию, что через определенные промежутки времени или после выполнения заданного количества циклов размыкания необходимо вскрывать газовый отсек выключателя с «дутьевой» системой дугогашения. Причина этого заключается в необходимости осмотра систем контактов и сопла на предмет их выгорания. В прошлом был разработан надежный способ определения выгорания контактов с использованием измерения динамического сопротивления. Тем не менее, традиционно автоматические выключатели с «дутьевой» системой дугогашения вскрываются для проверки выгорания сопла, выполненного из изоляционного материала.
Это влечет за собой ряд недостатков, с которыми сталкивается оператор автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения. Вскрытие такого выключателя с «дутьевой» системой дугогашения занимает много времени и требует больших трудозатрат, что повышает себестоимость изделия. Более того, распределительное устройство, в котором используется автоматический выключатель с «дутьевой» системой дугогашения, должен быть остановлен, по меньшей мере, частично. После вскрытия корпуса автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения повышается вероятность его выхода из строя из-за риска неправильной повторной сборки или попадания внутрь посторонних предметов.
Непроникающий и надежный способ определения выгорания сопла может отсрочить или вообще сделать ненужным вскрытие дугогасящей камеры. Один из подходов к непроникающему определению выгорания сопла может состоять в измерении частотной характеристики. В этом случае автоматический выключатель с «дутьевой» системой дугогашения, как тестируемый объект, может быть возбужден электрическим или механическим сигналом, а его реакция может быть проанализирована методом частотных характеристик (FRA). Таким способом можно определить, например, степень выгорания изоляционного материала сопла. Однако реализовать такой подход достаточно сложно. При внедрении означенного подхода на практике можно столкнуться с трудностями, в частности, его использования в полевых условиях.
Еще один непроникающий способ определения степени выгорания сопла заключается в измерении с временным разрешением возникающих в сети токов с тем, чтобы рассчитать впоследствии степень выгорания сопла при определенной силе тока на имитационных моделях. Внедрение такого способа, однако, потребовало бы размещения большого количества соответствующих блоков сбора и хранения данных в существующей системе защиты и управления, что значительно увеличило бы сложность и стоимость монтажа.
Способы непрерывного контроля состояния автоматических выключателей, описанные, например, в патенте Германии DE 196 04 203 А1, ограничены лишь наблюдением за приводным устройством или подвижным контактом выключателя и не позволяют прогнозировать степень выгорания сопел.
Краткое раскрытие настоящего изобретения
Таким образом, по-прежнему наблюдается потребность в способах и устройствах, с помощью которых можно оценить степень выгорания сопла без необходимости вскрытия дугогасящей камеры автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения. В частности, испытывается потребность в таких способах и устройствах, которые можно без труда реализовать в рамках традиционных работ по техническому обслуживанию, и которые не влекут за собой значительные дополнительные расходы и не занимают много времени.
Цель настоящего изобретения заключается в создании способов и устройств, обеспечивающих решение проблем, описанных выше.
В настоящей заявке предложен способ и устройство, которые характеризуются признаками, описанными в независимых пунктах формулы изобретения. Зависимые пункты формулы изобретения раскрывают наиболее эффективные и предпочтительные варианты осуществления заявленного изобретения.
При диагностировании автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения запускается операция по размыканию указанного выключателя, в результате чего в рабочем газе автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения образуется волна давления. Давление, которое нагнетается, по меньшей мере, в одной области автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения в ответ на операцию по размыканию, фиксируется в зависимости от времени. Состояние сопла автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения, выгорающего во время операции по размыканию в процессе задувки размыкающей дуги рабочим газом, определяется в зависимости от давления как функции времени.
При использовании этого способа состояние выгорающего сопла можно спрогнозировать по давлению в зависимости от времени. Профиль давления можно определить без разборки автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения и/или вскрытия дугогасящей камеры. Нагнетание давления, необходимое для измерения, возможно за счет сжатия объема внутри самого автоматического выключателя, например, под действием привода выключателя с «дутьевой» системой дугогашения, либо полученного каким-либо иным образом. В этом случае на профиль неустановившегося давления влияет сопротивление сопла потоку. Профиль давления можно определить, когда автоматический выключатель с «дутьевой» системой дугогашения находится в собранном состоянии, благодаря чему указанный способ может быть реализован эффективно в плане затрат времени и труда. Автоматический выключатель просто должен быть гальванически развязан в течение короткого промежутка времени, во время которого выполняется его техобслуживание. Геометрия выгорающего сопла влияет на волны давления, например, на звуковые волны, которые распространяются в рабочем газе после выполнения операции по размыканию без электрической нагрузки; и поэтому по профилю давления можно точно определить, настолько ли высока степень выгорания сопла, что требуется разборка автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения.
Состояние выгорающего сопла можно установить по изменению неустановившегося давления, которое определяется по факту размыкания в определенный промежуток времени. Изменение давления варьируется в зависимости от степени выгорания сопла. В качестве точки измерения может быть использовано имеющееся соединение для наполнения газом. Таким образом, осмотр сопла можно производить в ходе обычного техобслуживания непосредственно на месте эксплуатации.
Давление как функция времени может устанавливаться в наполняющем отверстии автоматического выключателя с "дутьевой» системой дугогашения, которое отстоит от выгорающего сопла на определенном расстоянии. Это наполнительное отверстие легкодоступно, даже если автоматический выключатель с «дутьевой» системой находится в собранном состоянии. Измерение может быть выполнено без необходимости внесения каких-либо изменений в автоматический выключатель с «дутьевой» системой дугогашения.
Операция по размыканию, которая инициирует возникновение волны давления, может выполняться без электрической нагрузки.
Измерение и оценка могут выполняться одновременно с использованием устройства диагностирования; при этом нет необходимости во вскрытии автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения и его переноса в измерительную лабораторию. Измерение и оценка могут выполняться с помощью компактного мобильного устройства диагностирования. Датчик давления мобильного устройства диагностирования может устанавливаться с возможностью съема на автоматическом выключателе с «дутьевой» системой дугогашения таким образом, чтобы он мог установить профиль давления.
Этим способом можно установить зазор между разомкнутыми контактами автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения. В зависимости от момента времени, в который происходит размыкание контактов, может быть задан промежуток времени, в пределах которого оценивается изменение неустановившегося давления для получения информации о выгорании сопла. В альтернативном варианте или дополнительно в зависимости момента времени, в который происходит размыкание контактов, может быть задан сбор данных о профиле давления.
Для обнаружения размыкания контактов может осуществляться непрерывный контроль механического привода автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения. С этой целью на валу привода указанного выключателя может быть установлен датчик угла поворота.
В этом способе значения давления и температуры могут быть установлены до запуска операции по размыканию. Временной интервал, в пределах которого осуществляется оценка изменения неустановившегося давления для получения данных о выгорании сопла, может быть задан в зависимости от установленного давления и установленной температуры рабочего газа. Таким образом, может быть учтена скорость звука или изменение скорости звука в рабочем газе. Скорость звука влияет на временной интервал, в пределах которого колебания давления, зависящие от геометрии выгорающего сопла, определяются в точке измерения, например, в наполнительном отверстии автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения. Временной интервал может быть также задан в зависимости от геометрии автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения с тем, чтобы можно было учесть расстояние между выгорающим соплом и точкой измерения.
Состояние выгорающего сопла может быть определено в зависимости от временного интеграла установленного изменения неустановившегося давления. Поскольку признаком изменения давления может являться степень выгорания сопла, состояние выгорающего сопла может быть точно установлено путем простой обработки данных.
Состояние выгорающего сопла может быть определено в зависимости от спектральной составляющей установленного давления как функции времени. Профиль давления, который определяется в промежутке времени после запуска операции по размыканию, может быть подвергнут спектральному анализу. Например, может быть выполнено преобразование Фурье. В альтернативном варианте или в качестве дополнения профиль давления может быть отфильтрован с тем, чтобы подавить нежелательные составляющие сигнала, которые могут быть вызваны, например, отражением звуковых волн между боковыми стенками автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения.
Определение состояния выгорающего сопла может выполняться автоматически и с применением компьютера. С этой целью через пользовательский интерфейс устройства диагностирования пользователь может ввести тип конструкции автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения и/или иную информацию, которая может идентифицировать автоматический выключатель с «дутьевой» системой дугогашения. Один или несколько характеристических параметров, которые зависят от установленного профиля давления, могут сравниваться с характеристическими параметрами, сохраненными в базе данных о типах конструкции, для определения состояния выгорающего сопла. В одной из конфигураций, в базе данных может храниться множество кривых зависимости профиля давления от времени для каждого типа конструкции. Профиль давления, установленный в автоматическом выключателе с «дутьевой» системой дугогашения, может сравниваться с сохраненными кривыми профиля давления с тем, чтобы определить, достигло ли выгорание сопла такой степени, что требуется визуальный осмотр или замена автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения. В еще одной из конфигураций спектральная составляющая установленного профиля давления может сравниваться с одним или несколькими пороговыми значениями, хранящимися в базе данных о типах конструкции. Таким образом, можно определить, достигло ли выгорание сопла такой степени, что требуется визуальный осмотр или замена автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения.
Установленное состояние выгорающего сопла может быть выбрано из группы состояний, включающей в себя первое состояние, которое позволяет продолжить эксплуатацию автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения, и второе состояние, которое требует проведения визуального осмотра выгорающего сопла автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения.
Описываемый способ может быть реализован с использованием устройства диагностирования, в частности, мобильного устройства диагностирования, предусмотренного на собранном автоматическом выключателе с «дутьевой» системой дугогашения. Этот способ может быть реализован без вскрытия дугогасящей камеры автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения.
Согласно еще одному из вариантов осуществления настоящего изобретения предложено устройство диагностирования автоматических выключателей с «дутьевой» системой дугогашения. Устройство диагностирования содержит интерфейс для приема данных о давлении, который показывает давление в зависимости от времени, по меньшей мере, в одной области автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения в качестве реакции на размыкание указанного выключателя. Устройство диагностирования также содержит орган управления, соединенный с интерфейсом и выполненный с возможностью определения, в зависимости от данных о давлении, состояния выгорающего сопла автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения, который выгорает в процессе выполнения операции по размыканию под нагрузкой. Устройство диагностирования может быть сконфигурировано в виде мобильного диагностического устройства.
Эффект, достигаемый с помощью устройства диагностирования, равноценен эффекту, достигаемому с помощью описываемого способа.
Устройство диагностирования может содержать датчик давления, выполненный с возможностью съемного соединения с интерфейсом. Датчик давления может характеризоваться наличием соединительного устройства, выполненного с возможностью монтажа на наполнительном отверстии автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения.
Устройство диагностирования может также содержать датчик или множество датчиков, предназначенных для мониторинга размыкания контактов. Например, устройство диагностирования может содержать датчик угла поворота для определения угла поворота вала привода автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения. Устройство диагностирования может также содержать дополнительные датчики для обнаружения размыкания контактов. Например, может использоваться или отслеживаться прерывание автоматическим выключателем слабых токов. С датчиком соединен орган управления, выполненный с возможностью определения состояния выгорающего сопла в зависимости от изменения давления в определенном промежутке времени, которое зависит от времени размыкания контактов.
Устройство диагностирования может содержать память, с которой связан орган управления. Память множества автоматических выключателей с «дутьевой» системой дугогашения самой разной конструкции может содержать соответствующую информацию о давлении как функции времени после запуска операции по размыканию, на основании которой орган управления автоматически оценивает профиль давления, установленный в автоматическом выключателе с «дутьевой» системой дугогашения.
Устройство диагностирования может быть выполнено с возможностью реализации способа согласно примеру осуществления настоящего изобретения. В этом случае орган управления может инициировать прохождение различных стадий указанного способа с тем, чтобы определить по полученному профилю давления, достигло ли выгорание сопла такой степени, что необходимо провести визуальный осмотр или замену автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения.
При выполнении операции по размыканию, которая инициирует возникновение волны давления в рабочем газе автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения, указанный выключатель переходит из замкнутого положения в разомкнутое положение. Операция по размыканию может быть запущена устройством диагностирования.
Способы и устройства диагностирования автоматических выключателей с «дутьевой» системой дугогашения могут быть использованы для проверки автоматических выключателей, установленных в сетях высокого и среднего напряжения.
Краткое описание фигур
Настоящее изобретение раскрыто ниже на примере предпочтительных вариантов своего осуществления в привязке к чертежам.
На фиг. 1 показано схематическое изображение автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения с мобильным устройством диагностирования согласно одному из примеров осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 2 показан вид в разрезе дугогасительной камеры автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения для раскрытия способа согласно одному из примеров осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 3 показан увеличенный вид участка дугогасительной камеры с соплом в невыгоревшем состоянии.
На фиг. 4 показан увеличенный вид участка дугогасительной камеры с частично выгоревшим соплом.
На фиг. 5 показаны профили давления, рассчитанные с помощью способов и мобильных устройств диагностирования согласно примерам осуществления настоящего изобретения с целью определения состояния выгорающего сопла.
На фиг. 6 показаны профили давления, рассчитанные с помощью способов и мобильных устройств диагностирования согласно примерам осуществления настоящего изобретения с целью определения состояния выгорающего сопла.
На фиг. 7 показаны профили давления, рассчитанные с помощью способов и мобильных устройств диагностирования согласно примерам осуществления настоящего изобретения с целью определения состояния выгорающего сопла.
На фиг. 8 показаны профили давления для разных скоростей перемещения контактного штыря при невыгоревшем сопле.
На фиг. 9 показаны профили давления для разных скоростей перемещения контактного штыря при частично выгоревшем сопле.
На фиг. 10 представлена блок-схема способа согласно примеру осуществления настоящего изобретения.
Подробное раскрытие примеров осуществления настоящего изобретения
Идентичные или аналогичные элементы обозначены на фигурах одними и теми же позициями.
Хотя способы и устройства диагностирования согласно примерам осуществления настоящего изобретения раскрыты с использованием автоматических выключателей с «дутьевой» системой дугогашения определенной конфигурации, способы и устройства диагностирования могут быть реализованы в автоматических выключателях с «дутьевой» системой дугогашения других разнообразных конфигураций. Представленные конфигурации автоматических выключателях с «дутьевой» системой дугогашения следует рассматривать лишь в качестве примеров, иллюстрирующих принципы работы автоматических выключателей с «дутьевой» системой дугогашения. Термин «автоматический выключатель с «дутьевой» системой дугогашения» использован в настоящем документе синонимично терминам «прерыватель с «дутьевой» системой дугогашения» или «самогаситель», общепринятым на известном уровне развития техники.
На фиг. 1 показано схематическое изображение автоматического выключателя (1) с «дутьевой» системой дугогашения с мобильным устройством (20) диагностирования согласно одному из примеров осуществления настоящего изобретения. Автоматический выключатель (1) с «дутьевой» системой дугогашения представляет собой автоматический выключатель, предназначенный для использования в сетях среднего или высокого напряжения. Хотя проиллюстрирован только один автоматический выключатель (1) с «дутьевой» системой дугогашения, может быть предусмотрено множество таких выключателей, объединенных в общую схему или «батарею» автоматических выключателей с «дутьевой» системой дугогашения. В этом случае мобильное устройство (20) диагностирования может автоматически выполнять описанные функции диагностики с целью определения степени выгорания сопла каждого из множества автоматических выключателей с «дутьевой» системой дугогашения.
Автоматический выключатель (1) с «дутьевой» системой дугогашения имеет корпус (2). В корпусе (2) предусмотрен первый контакт (3) и второй контакт (4). В замкнутом состоянии автоматического выключателя (1) с «дутьевой» системой дугогашения первый контакт (3) и второй контакт (4) соприкасаются друг с другом. Для перевода автоматического выключателя (1) с «дутьевой» системой дугогашения в разомкнутое состояние должен быть перемещен, по меньшей мере, один из контактов. Предусмотрены механические элементы, такие как приводной стержень (5), соединенный с электродвигателем через зубчатую передачу. Через приводной стержень (5) вал (6) привода может инициировать перемещение одного из контактов с тем, чтобы перевести автоматический выключатель (1) с «дутьевой» системой дугогашения в разомкнутое состояние. К примеру, второй контакт (4), который может быть выполнен в виде пальцевого контакта, может перемещаться вместе с выгорающим соплом (11) относительно первого контакта (3), который может представлять собой неподвижный контактный штырь.
Автоматический выключатель (1) с «дутьевой» системой дугогашения представляет собой газонаполненный автоматический выключатель. Рабочий газ заполняет собой внутреннее пространство (8) корпуса (2). В качестве рабочего газа может быть использован, к примеру, элегаз (SF6), или же рабочий газ может состоять преимущественно из элегаза. Могут быть также использованы и другие изолирующие и гасящие газы. Когда автоматический выключатель (1) с «дутьевой» системой дугогашения, находящийся под электрической нагрузкой, переводится в разомкнутое состояние, рабочий газ быстро гасит дугу, горящую между первым контактом (3) и вторым контактом (4). Для этого рабочий газ или смесь рабочего газа с газом, образованным за счет выгорания сопла, выдувается на дугу. Рабочий газ может подаваться на дугу через отверстие (10), расположенное вблизи того места, в котором горит дуга. Для эффективного нагнетания давления в автоматическом выключателе (1) с «дутьевой» системой дугогашения предусмотрено выгорающее сопло (11). Выгорающее сопло (11) выполнено из изолирующего или изоляционного материала, который частично испаряется под воздействием дуги. Этот процесс также называется «выгоранием» выгорающего сопла (11). Полученное в результате парциальное давление может быть использовано для задувания дуги рабочим газом. Выгорающее сопло (11) может быть выполнено, например, из политетрафторэтилена (ПТФЭ) или иного подходящего изолирующего материала.
Для проведения работ по техническому обслуживанию автоматический выключатель (1) с «дутьевой» системой дугогашения снабжен наполнительным отверстием (9), через которое можно пополнять объем рабочего газа. Когда множество автоматических выключателей с «дутьевой» системой дугогашения объединено в батарею таких выключателей, может быть предусмотрено единое для всех этих выключателей наполнительное отверстие. Наполнительное отверстие (9) может быть расположено на участке корпуса, идущем перпендикулярно продольной оси автоматического выключателя (1) с «дутьевой» системой дугогашения. Наполнительное отверстие (9) может отстоять от дугогасящей камеры, которая охватывает область контактов, включающую первый контакт (3) и второй контакт (4).
Использование в качестве прерывателей автоматических выключателей с «дутьевой» системой дугогашения имеет преимущество над использованием обычных автопневматических выключателей, которое заключается в возможности использования нижнего привода. Дополнительное избыточное давление, создаваемое за счет испарения материала выгорающего сопла (11) и используемое для задувания дуги рабочим газом, экономит энергию привода, затрачиваемую на сжатие рабочего газа. Однако необходимо обеспечить выгорание сопла (11) только до такой степени, чтобы при повторной операции по размыканию осталось достаточно материала сопла (11), который мог бы выгореть. Более того, для эффективного нагнетания давления в отсеке нагрева, должна произойти закупорка сопла, которое невозможно при диаметре сопла, слишком большом в сравнении с потоком. Таким образом, необходимо также обеспечить выгорание сопла (11) только до такой степени, чтобы было по-прежнему возможно эффективное нагнетание давления для нагрева.
Для определения степени выгорания сопла (11) неинвазивным (непроникающим) методом в примерах осуществления настоящего изобретения профиль неустановившегося давления определяется и измеряется тогда, когда автоматический выключатель (1) с «дутьевой» системой дугогашения, на который не подается электрическая нагрузка, переводится в разомкнутое состояние. При этом во внутреннем пространстве автоматического выключателя (1) возникают волны давления, которые проходят сквозь рабочий газ со скоростью звука. На эти волны давления влияет геометрия выгорающего сопла (11). Зафиксировав профиль неустановившегося давления в точке измерения, например, в наполнительном отверстии (9), и проанализировав его, можно спрогнозировать состояние выгорающего сопла (11).
Для установления профиля неустановившегося давления, возникшего по факту выполнения операции по размыканию в наполнительном отверстии (9), используется мобильное устройство (20) диагностирования. Как в подробностях описано ниже, мобильное устройство (20) диагностирования используется для обнаружения профиля неустановившегося давления, которое возникает в точке измерения, когда автоматический выключатель (1) с «дутьевой» системой дугогашения, не находящийся под электрической нагрузкой, переводится в разомкнутое состояние. Профиль неустановившегося давления оценивается с тем, чтобы определить состояние выгорающего сопла (11). В зависимости от профиля давления можно определить, выгорело ли указанное сопло (11) до такой степени, что требуется вскрыть корпус (2) автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения для получения доступа к дугогасящей камере.
Мобильное устройство (20) диагностирования может содержать датчик (22) давления. Датчик (22) давления может быть закреплен на наполнительном отверстии (9), которое сконфигурировано в виде газового соединения. Датчик (22) давления характеризуется наличием механических соединительных элементов (24), обеспечивающих крепление указанного датчика на наполнительном отверстии (9) с помощью механических средств. Механические соединительные элементы могут быть адаптированы к геометрии наполнительного отверстия с тем, чтобы обеспечить возможность их механического закрепления на наполнительном отверстии (9). Датчик (22) давления выполнен таким образом, чтобы в состоянии закрепления на наполнительном отверстии (9) он мог фиксировать давление, преобладающее во внутреннем пространстве корпуса (2), у наполнительного отверстия (9). Датчик (22) давления сконфигурирован таким образом, чтобы он имел время на реагирование, которое бы обеспечивало фиксацию давления со сверхвысоким временным разрешением, например, в несколько миллисекунд. Если наполнительное отверстие (9) снабжено обратным клапаном, датчик (22) давления содержит элементы, которые - за счет открытия обратного клапана - дают датчику (22) давления возможность фиксировать давление, преобладающее во внутреннем пространстве корпуса (2), у наполнительного отверстия (9). Датчик (22) давления связан с интерфейсом (26) мобильного измерительного устройства (21). Датчик (22) давления может быть связан с интерфейсом (26) мобильного измерительного устройства (21) с возможностью съема.
Мобильное устройство (20) диагностирования содержит мобильное измерительное устройство (21). Мобильное измерительное устройство (21) может представлять собой портативный компьютер, выполненный с возможностью - в части программирования - анализировать давление как функцию времени, преобладающее во внутреннем пространстве корпуса (2), для определения состояния выгорающего сопла (11). Мобильное измерительное устройство (21) характеризуется наличием органа (25) управления, который может содержать один или несколько процессоров. Орган (25) управления связан с интерфейсом (26) для получения с датчика (22) давления сигнала или данных, определяющих профиль давления в наполнительном отверстии (9). Орган (25) управления обрабатывает данные для оценки профиля давления во временном интервале после выполнения операции по размыканию. Временно интервал может характеризоваться продолжительностью, например, в несколько миллисекунд, несколько десятков миллисекунд или несколько сотен миллисекунд. Орган (25) управления может выполнять различные последовательные операции по обработке данных для автоматического прогнозирования состояния выгорающего сопла (11) по установленному профилю давления. Для этого орган (25) управления может, например, интегрировать изменение давления во временном интервале или установить спектральные составляющие профиля давления методом вычисления. В альтернативном варианте или в качестве дополнения орган (25) управления может сравнивать профиль давления как функции времени с одной или несколькими эталонными кривыми. В зависимости от оценки профиля давления, орган (25) управления может автоматически определить, достигло ли выгорание сопла (11) такой степени, что необходимо вскрыть дугогасящую камеру автоматического выключателя (1) с «дутьевой» системой дугогашения для проведения визуального осмотра выгорающего сопла (11).
Мобильное измерительное устройство (21) может характеризоваться наличием пользовательского интерфейса (29). Через указанный пользовательский интерфейс (29) орган (25) управления может выдавать результаты оценки профиля давления и/или сохранять их в памяти (27) мобильного измерительного устройства (21).
Для учета того факта, что существующие автоматические выключатели с «дутьевой» системой дугогашения характеризуются разной геометрией и конфигурацией, через пользовательский интерфейс (29) пользователь может ввести данные, касающиеся конкретного автоматического выключателя (1) с «дутьевой» системой дугогашения, которые могут быть использованы органом (25) управления для автоматической оценки установленного профиля давления. Например, мобильное измерительное устройство (21) может быть сконфигурирован таким образом, чтобы пользователь мог задать обозначение модели автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения через пользовательский интерфейс (29), например, путем выбора модели из заранее заданного списка. Для разных моделей или типов конструкции в памяти (27) содержатся соответствующие справочные данные, с помощью которых орган (25) управления может проанализировать зафиксированный профиль давления с целью определения состояния выгорающего сопла (11). Справочные данные, хранящиеся в памяти (27), могут иметь разные форматы, в зависимости от обработки зафиксированного профиля давления, выполняемого органом (25) управления. Если, к примеру, путем интегрирования по времени или методом спектрального анализа орган (25) управления определяет один характеристический параметр по установленному профилю давления, то для каждого из множества типов конструкции в памяти (27) может быть сохранено соответствующее пороговое значение. Путем сравнения характеристического параметра, определенного по профилю давления, с пороговым значением орган (25) управления может автоматически определить, достигло ли выгорание сопла (11) такой степени, что уже требуется вскрытие корпуса (2) автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения. Если, например, методом спектрального анализа орган (25) управления определяет множество характеристических параметров по установленному профилю давления, которые могут соответствовать спектральным составляющим, то для каждого из множества типов конструкции в памяти (27) может быть сохранено соответствующее множество пороговых значений, с помощью которых орган (25) управления сможет проанализировать зафиксированный профиль давления. В еще одной из конфигураций для каждого из множества типов конструкции автоматических выключателей с «дутьевой» системой дугогашения в памяти (27) может быть сохранено соответствующее множество характеристических профилей неустановившегося давления. Орган (25) управления может сравнить профиль давления, зафиксированный во временной области, с характеристическими профилями неустановившегося давления, хранящимися в памяти (27), чтобы автоматически определить, достигло ли выгорание сопла (11) такой степени, что уже требуется вскрытие корпуса (2) автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения.
В альтернативном варианте или в качестве дополнения мобильное измерительное устройство (21) может также заархивировать профили неустановившегося давления, полученные после выполнения операции по размыканию без электрической нагрузки в ходе проведения множества процедур по техническому обслуживанию какого-либо автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения, подвергнутого проверке. Оценка установленного профиля давления для определения степени выгорания сопла может осуществляться путем сравнения с профилями давления, полученными в ходе ранее проведенного техобслуживания автоматического выключателя (1) с «дутьевой» системой дугогашения. По изменению установленного профиля давления орган (25) управления может спрогнозировать нарастание выгорания сопла (11) и автоматически определить, необходимо ли вскрытие дугогасящей камеры автоматического выключателя (1) с «дутьевой» системой дугогашения. При такой диагностике, основанной на статистических данных за прошлый период о соответствующем автоматическом выключателе (1), пользователь может ввести данные через пользовательский интерфейс (29), которые однозначно идентифицируют автоматический выключатель (1) с «дутьевой» системой дугогашения.
Если множество автоматических выключателей с «дутьевой» системой дугогашения объединены в батарею с общим наполнительным отверстием, орган (25) управления может выполнять оценку отдельно для каждого из множества автоматических выключателей с «дутьевой» системой дугогашения. Изменение давления, преобладающего в наполнительном отверстии внутри корпуса, обычно зависит от того, какой из множества автоматических выключателей с «дутьевой» системой дугогашения переведен в разомкнутое состояние, так как волны давления в рабочем газе вынуждены проходить по разным траекториям от области сопла соответствующего автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения до наполнительного отверстия. Соответственно, для каждого из множества автоматических выключателей с «дутьевой» системой дугогашения, входящих в состав батареи, в памяти (27) должны быть сохранены данные, позволяющие оценить профиль давления в наполнительном отверстии, установленный по факту выполнения операции по размыканию соответствующего автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения с тем, чтобы определить состояние выгорающего сопла соответствующего выключателя.
Мобильное устройство (20) диагностирования может включать в себя и иные составные части. Начало и окончание временного интервала, в пределах которого можно определить геометрию выгорающего сопла (11) по профилю неустановившегося давления внутри корпуса (2), зависят от того, когда инициируется операция по размыканию. Для определения этого времени может быть предусмотрен дополнительный датчик (23) или множество таких датчиков. Дополнительный датчик (23) может отслеживать привод автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения и/или измерять электрическое сопротивления, падение напряжения или уменьшение силы тока между контактами (3) и (4). Дополнительный датчик (23) может представлять собой, например, датчик угла поворота, который отслеживает угол поворота вала (6) привода. Дополнительный датчик (23) может быть соединен с возможностью съема с дополнительным интерфейсом (28) мобильного измерительного устройства (21). Орган (25) управления может использовать данные, полученные дополнительным датчиком (23), для определения времени размыкания контактов (3) и (4) автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения. Орган (25) управления может использовать это время для начала записи профиля давления и/или выбора из профиля давления, фиксируемого датчиком (22) давления в течение длительного периода времени, той его части, которая отображает профиль неустановившегося давления после выполнения операции по размыканию и дает информацию о степени выгорания сопла (11).
На фиг. 2-4 проиллюстрирована конструкция дугогасящей камеры автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения, в которой может быть реализован способ, а также мобильное устройство диагностирования, согласно примерам осуществления настоящего изобретения. На фиг. 2-4 показаны виды в разрезе автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения вдоль его продольной оси.
Внутри корпуса (2) автоматического выключателя (1) с «дутьевой» системой дугогашения предусмотрен отсек (15) сжатия и отсек (16) нагрева. Отсек (15) сжатия и отсек (16) нагрева могут быть соединены между собой обратным клапаном (17). Отсек (15) сжатия и отсек (16) нагрева представляют собой газовые отсеки, выполненные внутри корпуса (2). Контакты выключателя включают в себя пальцевой контакт (4) и контактный штырь (3). Могут также использоваться и другие варианты конфигурации контактов. Выгорающее сопло (11), выполненное из изоляционного материала, соединено с пальцевым контактом (4). Отсек (16) нагрева сообщается по текучей среде - через проточную часть (12) - с отверстием (10), в котором, например, в случае отключения при коротком замыкании, дуга может быть задута рабочим газом. В зависимости от конструкции выключателя, может быть также предусмотрено множество таких проточных частей (12).
Когда автоматический выключатель (1) с «дутьевой» системой дугогашения переводится в разомкнутое состояние, действие по переключению приводит к сокращению объема отсека (15) сжатия. Давление в отсеке (15) сжатия и отсеке (15) нагрева возрастает. Когда пространство в районе кончика выгорающего сопла (11) освобождается за счет относительного перемещения пальцевого контакта (4) и контактного штыря (3), в указанное пространство начинает поступать рабочий газ, проходя через проточную часть (12). К концу выполнения операции по размыканию в том месте, где поток газа выходит из отсека (16) нагрева через проточную часть (12) в пространство в районе кончика сопла (11), образуется точка полного торможения потока. Кроме того, в разнесенных областях с объемом газа во внутреннем пространстве (8) автоматического выключателя (1) с «дутьевой» системой дугогашения образующиеся в рабочем газе волны давления приводят к изменению неустановившегося давления, которое может отслеживаться в точке измерения, например, в наполнительном отверстии (9).
На фиг. 3 и 4 показано увеличенное поперечное сечение области, образованной выгорающим соплом (11). Когда автоматический выключатель (1) с «дутьевой» системой дугогашения, находящийся под электрической нагрузкой, переводится в разомкнутое состояние, горящая между контактами (3) и (4) дуга испаряет материал выгорающего сопла (11) в его внутренней области в радиальном направлении, поддерживая нагнетание давления с целью подачи рабочего газа на дугу. Благодаря выгоранию сопла (11), его геометрия расширяется в радиальном направлении, что проиллюстрировано на фиг. 3 стрелками. На фиг. 4 показана область сопла после проведения множества операций по размыканию под нагрузкой. Изменение геометрии сопла влияет на распространение звуковых волн или последующих волн давления в рабочем газе во время выполнения операции по размыканию. Разные профили давления, зависящие от состояния выгорающего сопла (11), которые можно наблюдать, например, в объеме газа на выходе наполнительного отверстия (9), позволяют определить состояние выгорающего сопла по установленному профилю давления.
На фиг. 5 схематически представлены профили давления, зафиксированные в точке измерения автоматического выключателя (1) с «дутьевой» системой дугогашения после проведения операции по его переводу в разомкнутое состояние без нагрузки. В этом случае профиль (41) давления, обозначенный пунктирной линией, соответствует системе с невыгоревшим соплом. В этом случае профиль (42) давления, обозначенный сплошной линией, соответствует системе, в которой степень выгорания сопла (11) в радиальном направлении соответствует степени выгорания, характерной для стандартного автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения, примерно, после восьми отключений, обусловленных коротким замыканием.
На фиг. 5 изображен профиль неустановившегося давления, полученный в точке замера, отстоящей на определенном расстоянии от области сопла автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения. Точка измерения может быть расположена, например, на продольном конце автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения. На указанной фигуре проиллюстрирован неустановившийся режим в течение промежутка времени, составляющего в общей сложности 50 мс. Показанные профили давления были определены для типичного давления наполнения и типичной скорости перемещения контактов при выполнении операции по размыканию.
Профили давления, установленные в точке измерения, например, у наполнительного отверстия (9), могут существенно отличаться друг от друга, что зависит от степени выгорания сопла. В начале выполнения операции по размыканию профиль (41) неустановившегося давления в автоматическом выключателе с «дутьевой» системой дугогашения с невыгоревшим соплом и профиль (42) неустановившегося давления в автоматическом выключателе с «дутьевой» системой дугогашения с выгоревшим соплом демонстрируют одинаковый профиль в зависимости от времени. Кривая (41) давления в автоматическом выключателе с «дутьевой» системой дугогашения с невыгоревшим соплом постепенно идет вверх и достигает определенного повышенного уровня. Профиль (42) давления в автоматическом выключателе с «дутьевой» системой дугогашения с выгоревшим соплом демонстрирует совершенно иную динамику. После достижения первого локального максимума давление падает ниже первоначального значения, соответствующего давлению наполнения. Разница в давлении между двумя профилями (41) и (42) в настоящем примере достигает значения, обозначенного позицией (46), через промежуток времени, равный нескольким десяткам миллисекунд, например, около 40 мс. Только после этого кривая (42) давления начинает подниматься в автоматическом выключателе с «дутьевой» системой дугогашения с выгоревшим соплом и достигает кривой (41) давления в автоматическом выключателе с «дутьевой» системой дугогашения с невыгоревшим соплом.
С помощью способов и мобильных устройств диагностирования согласно примерам осуществления настоящего изобретения можно автоматически фиксировать разные профили давления. Для этого, например, анализируется профиль давления, установленный во временном интервале (43) после начала выполнения операции по размыканию. С этой целью могут выполняться различные последовательные операции по обработке данных, такие как интегрирование изменения давления по времени относительно давления наполнения, спектральный анализ во временном интервале (43) и/или непосредственное сравнение профилей (41) и (42) давления, установленных во временном интервале (43). Начало (44) и окончание (45) временного интервала (43) может быть задано в зависимости от момента времени tT, в который происходит размыкание контактов. Здесь может учитываться выгорание электрода контактов (3) и (4) автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения. В альтернативном варианте или в качестве дополнения временной интервал (43) может быть также задан в зависимости от скорости звука в рабочем газе, а также в зависимости от геометрии автоматического выключателя (1) с «дутьевой» системой дугогашения. Таким способом можно учесть время распространения волн давления от области сопла до точки измерения, т.е., например, до наполнительного отверстия (9).
Разные профили неустановившегося давления в зависимости от состояния выгорающего сопла могут также наблюдаться при изменении параметров автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения, например, для разного давления наполнения, разной скорости размыкания контактов или разной скорости сгорания электродов. Таким образом, способы и устройства согласно примерам осуществления настоящего изобретения могут быть также использованы при учете граничных условий, меняющихся на месте эксплуатации, таких как колебания давления наполнения, скорость сгорания электродов или скорость размыкания контактов. Хотя эти параметры слабо влияют на профиль давления в точке измерения, например, у наполнительного отверстия, полученный по факту выполнения операции по размыканию без электрической нагрузки, профиль неустановившегося давления демонстрирует существенную разницу в зависимости от степени выгорания сопла.
На фиг. 6 и 7 показаны профили давления, зафиксированные в точке измерения автоматического выключателя (1) с «дутьевой» системой дугогашения после выполнения операции по его переводу в разомкнутое состояние без нагрузки. В этом случае профили (51) и (56) давления, соответственно, обозначенные пунктирными линиями, соответствуют системе с невыгоревшим соплом. Профили (52) и (57) давления, соответственно, обозначенные сплошной линией, соответствуют системе, в которой степень выгорания сопла (11) в радиальном направлении соответствует степени выгорания, характерной для стандартного автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения, примерно, после восьми отключений, обусловленных коротким замыканием. На указанных фигурах проиллюстрирован неустановившийся режим в течение промежутка времени, составляющего в общей сложности 50 мс. Показанные кривые были определены для типичной скорости размыкания контактов при выполнении операции по размыканию.
В отличие от профилей давления, показанных на фиг. 5, на фиг. 6 и 7 представлены профили давления для иных значений давления наполнения. Профиль (51) давления для автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения с невыгоревшим соплом и профиль (52) давления для автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения с увеличенным внутренним диаметром сопла, которые представлены на фиг. 6, были установлены для давления (50) наполнения, превышающего давление (40) по фиг. 5. Профиль (56) давления для автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения с невыгоревшим соплом и профиль (57) давления для автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения с увеличенным внутренним диаметром сопла, которые представлены на фиг. 7, были установлены для давления (55) наполнения, превышающего давление (40) по фиг. 5 и давление (50) по фиг. 6.
Существенное отличие профилей давления в зависимости от состояния выгорающего сопла (11), раскрытое в привязке к фиг. 5, может наблюдаться при разном давлении наполнения. Установленный профиль давления для системы с невыгоревшим или мало выгоревшим соплом можно без труда отличить от установленного профиля давления для системы с сильно выгоревшим соплом, например, после множества отключений, обусловленных коротким замыканием. Неинвазивное (непроникающее) определение степени выгорания сопла по установленному профилю давления надежно при изменениях давления наполнения.
Изменение скорости размыкания контактов, с которой контакты (3) и (4) автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения перемещаются относительно друг друга при выполнении операции по размыканию, может влиять на динамическую характеристику профиля неустановившегося давления в точке измерения. Характеристические отличия, существующие между автоматическим выключателем с «дутьевой» системой дугогашения с невыгоревшим соплом и автоматическим выключателем с «дутьевой» системой дугогашения с выгоревшим соплом в отношении профиля неустановившегося давления по факту выполнения операции по размыканию, могут наблюдаться при разной скорости размыкания контактов.
На фиг. 8 и 9 показан профиль неустановившегося давления в точке измерения при переключении с разной скоростью размыкания контактов. Здесь проиллюстрирован неустановившийся режим в течение промежутка времени, составляющего в общей сложности 50 мс. Показанные профили давления были определены для типичного давления наполнения (60).
На фиг. 8 показан профиль неустановившегося давления в точке измерения для автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения с невыгоревшим соплом. Профиль (61) давления, обозначенный на фигуре пунктирной линией, был определен в точке измерения для типичной скорости размыкания контактов при выполнении операции по переключению. Профиль (63) давления, обозначенный на фигуре сплошной линией, был определен в точке измерения для скорости размыкания контактов, превышающей примерно на 40% скорость размыкания контактов по профилю (61) давления.
На фиг. 9 показан профиль неустановившегося давления в точке измерения для автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения с выгоревшим соплом, в результате чего внутренний диаметр сопла увеличился на 4 мм. Профиль (62) давления, обозначенный сплошной линией, был определен в точке измерения для типичной скорости размыкания контактов при выполнении операции по переключению. Профиль (64) давления, обозначенный пунктирной линией, был определен в точке измерения для скорости размыкания контактов, превышающей примерно на 40% скорость размыкания контактов по профилю (62).
Скорость размыкания контактов влияет на давление как функцию времени, установленное в точке измерения. В случае с автоматическим выключателем с невыгоревшим соплом профиль (61) давления при невысокой скорости размыкания контактов первоначально характеризуется менее крутым подъемом по сравнению с профилем (63) давления для более высокой скорости размыкания контактов. В обоих случаях профиль давления демонстрирует неустойчивость и, наконец, выравнивается на относительно высоком уровне. В случае с автоматическим выключателем с выгоревшим соплом профиль (64) давления при более высокой скорости размыкания контактов первоначально характеризуется более крутым подъемом по сравнению с профилем (62), установленным при меньшей скорости размыкания контактов. Кроме того, последующее падение давления на профиле (64) при более высокой скорости размыкания контактов выражено более отчетливо и происходит быстрее, чем на профиле (62) при меньшей скорости размыкания контактов.
Несмотря на влияние, которое скорость размыкания контактов автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения оказывает на профиль неустановившегося давления в точке измерения, по-прежнему сохраняются характеристические отличия между автоматическим выключателем с «дутьевой» системой дугогашения с невыгоревшим или мало выгоревшим соплом и автоматическим выключателем с «дутьевой» системой дугогашения с выгоревшим соплом в отношении профиля неустановившегося давления. Степень выгорания сопла по установленному профилю давления может быть достоверно определена неинвазивным (непроникающим) способом в случае с автоматическими выключателями с «дутьевой» системой дугогашения, которые характеризуются разной скоростью размыкания контактов.
Прочие исследования автоматических выключателей с «дутьевой» системой дугогашения показывают, что выгорание электрода первого контакта (3) и/или второго контакта (4) автоматического выключателя (1) с «дутьевой» системой дугогашения слабо влияет на профили давления, установленные в точке измерения. Характеристические отличия, существующие между автоматическим выключателем с «дутьевой» системой дугогашения с невыгоревшим соплом и автоматическим выключателем с «дутьевой» системой дугогашения с выгоревшим соплом в отношении профиля неустановившегося давления по факту выполнения операции по размыканию, могут наблюдаться даже тогда, когда контакты (3) и (4) автоматического выключателя (1) с «дутьевой» системой дугогашения деформированы вследствие выгорания сопла. Степень выгорания сопла по установленному профилю давления может быть достоверно определена неинвазивным (непроникающим) способом также и в случае с автоматическими выключателями с «дутьевой» системой дугогашения, которые характеризуются разной степенью выгорания электродов.
На фиг. 10 представлена блок-схема способа (70) согласно примеру осуществления настоящего изобретения. Указанный способ может быть автоматически реализован мобильным устройством (20) диагностирования, что описано в привязке к фиг. 1. Способ (70) может быть реализован в ходе проведения технического обслуживания автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения в собранном состоянии. Для этого мобильное устройство (20) диагностирования монтируется на автоматическом выключателе с «дутьевой» системой дугогашения после его изолирования.
На стадии (71) запускается операция по переключению автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения, не находящегося под электрической нагрузкой. Во время выполнения указанной операции автоматический выключатель с «дутьевой» системой дугогашения переводится из замкнутого состояния в разомкнутое состояние.
На стадии (72) профиль давления как функции времени фиксируется в точке измерения по факту выполнения операции по переключению. Точкой измерения может служить наполнительное отверстие, предназначенное для наполнения автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения рабочим газом.
На стадии (73) анализируется установленный профиль давления. С этой целью профиль давления, установленный во временной области, может сравниваться, по меньшей мере, с одной эталонной кривой, хранящейся в памяти мобильного устройства (20) диагностирования, для определения состояния выгорающего сопла. В альтернативном варианте или в качестве дополнения профиль давления, установленный во временном интервале после запуска операции по переключению, может быть подвергнут различным процедурам по обработке данных с целью определения состояния выгорающего сопла. Например, может быть интегрировано по времени изменение давления относительно давления наполнения в определенном временном интервале с тем, чтобы можно было точно определить, повышается или уменьшается давление в точке измерения в пределах этого временного интервала. В альтернативном варианте или в качестве дополнения может быть определен частотный спектр профиля давления, который показывает профиль давления в пределах определенного временного интервала. Моменты начала и окончания временного интервала, в пределах которого анализируется профиль неустановившегося давления, могут быть заданы в зависимости от времени размыкания контактов автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения при выполнении операции по переключению, которая запускается на стадии (71). При задании временного интервала могут быть учтены такие параметры, как геометрия автоматического выключателя и скорость звука в рабочем газе. Момент начала соответствующего временного интервала, в пределах которого установленное давление может предоставить достоверную информацию о выгорании сопла, может быть задан по времени размыкания контактов и времени распространения волны давления, которое зависит от скорости звука и длины пути между областью сопла и точкой измерения. Профиль неустановившегося давления в точке измерения, который может предоставить информацию о выгорании сопла, постепенно затухает в пределах временного интервала, длящегося от нескольких десятков миллисекунд до нескольких секунд. Соответственно, временной интервал, в пределах которого анализируется профиль неустановившегося давления, может характеризоваться длительностью менее одной секунды, в частности, менее 500 мс, в частности, менее 100 мс. Наблюдение и анализ профиля давления также могут выполняться в течение более длительных промежутков времени. Однако, как было описано в привязке к фиг. 5-9, состояние выгорающего сопла может быть установлено уже по динамическим свойствам, которые могут наблюдаться, например, в течение 50 мс.
На стадиях (74) - (76) можно определить состояние выгорающего сопла в зависимости от анализа профиля давления, проведенного на стадии (73). В этом случае, как это было проиллюстрировано в отношении способа (70), можно определить, требуется ли разборка автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения. На стадии (74) можно определить, не превышает ли степень выгорания сопла пороговую величину. Для этого с указанной пороговой величиной сравнивается характеристический параметр, определенный на стадии (73) по профилю неустановившегося давления.
Если на стадии (74) определено, что выгорание сопла еще не достигло такой степени, что требуется вскрытие дугогасящей камеры автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения для проведения визуального осмотра выгорающего сопла, соответствующий результат диагностики выводится на стадии (75). Например, через пользовательский интерфейс может быть выведена информация о том, что разборка автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения не требуется.
Если на стадии (74) определено, что выгорание сопла достигло такой степени, что требуется вскрытие дугогасящей камеры автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения для проведения визуального осмотра выгорающего сопла, соответствующий результат диагностики выводится на стадии (76). Например, через пользовательский интерфейс может быть выведена информация о том, что автоматический выключатель с «дутьевой» системой дугогашения требует разборки.
На стадии (77) осуществляется регистрация результата измерения профиля давления мобильным устройством диагностирования. Для этого профиль неустановившегося давления, зафиксированный в точке измерения после запуска операции по переключению, и/или характеристический параметр, определенный по профилю неустановившегося давления, сохраняется в памяти мобильного устройства диагностирования. Результаты измерения профиля давления и/или соответствующая запись могут быть заархивированы.
Мобильное устройство диагностирования может быть снято с автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения после выполнения операций согласно описываемому способу и установлено на другом автоматическом выключателе с «дутьевой» системой дугогашения для реализации указанного способа. Таким образом, состояние выгорающего сопла может быть установлено для множества автоматических выключателей с «дутьевой» системой дугогашения во время проведения технического обслуживания соответствующих выключателей указанного типа.
Хотя примеры осуществления настоящего изобретения были описаны в привязке к фигурам, в прочие варианты реализации заявленного изобретения могут быть внесены изменения.
Например, способы и мобильные устройства диагностирования могут быть также применены, когда автоматические выключатели с «дутьевой» системой дугогашения объединены в единую схему или «батарею» автоматических выключателей с «дутьевой» системой дугогашения с общим наполнительным отверстием и/или валом привода. В этом случае разные автоматические выключатели переводятся в разомкнутое состояние валом привода параллельно. Для определения состояния выгорающего сопла каждого из множества автоматических выключателей с «дутьевой» системой дугогашения может быть проанализирован профиль неустановившегося давления, измеренный у наполнительного отверстия, служащего точкой измерения.
Для диагностики автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения могут быть использованы дополнительные датчики. Например, для определения времени, в течение которого осуществляется размыкание контактов, может измеряться сопротивление, падение напряжения или сила тока на контактах автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения контактами. В зависимости от определенного таким образом времени, может быть инициирована регистрация профиля давления, установленного в точке измерения; и/или же может быть задан временной интервал, по которому будет в дальнейшем анализироваться установленный профиль давления.
Хотя диагностика может проводиться так, чтобы можно было лишь определить, требуется ли разборка автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения и вскрытие его корпуса для проведения визуального осмотра выгорающего сопла, с помощью такой диагностики можно определить состояние выгорающего сопла и в количественных показателях. Например, профиль неустановившегося давления, зафиксированный в процессе диагностирования в точке измерения, также может быть проанализирован на предмет количественного определения степени выгорания сопла. Для этого его можно сравнить с характеристическими графиками или таблицами, в которых содержатся итоговые профили давления в зависимости от степени выгорания сопла для конструкции автоматических выключателей с «дутьевой» системой дугогашения соответствующего типа.
С помощью способов и устройств диагностирования согласно примерам осуществления настоящего изобретения состояние выгорающего сопла автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения можно определить неинвазивным (непроникающим) методом в ходе проведения технического обслуживания автоматического выключателя указанного типа. Благодаря этому, можно избежать затратного и занимающего много времени вскрытия корпуса автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения в ремонтной мастерской. Раскрытые способы и устройства диагностирования являются средствами, с помощью которых можно точно определить предполагаемый срок службы или время до следующего осмотра автоматического выключателя с «дутьевой» системой дугогашения, и за счет этого обеспечить эффективное использование такого автоматического выключателя в сети электроснабжения.
В настоящее время автоматические выключатели с «дутьевой» системой дугогашения широко используются в сетях электроснабжения высокого и сверхвысокого напряжения. Таким образом, примеры осуществления настоящего изобретения могут способствовать реализации стратегии поставщиков электроэнергии или операторов сетей в сфере технического обслуживания и ремонта.
1. Способ диагностирования автоматического выключателя (1) с "дутьевой" системой дугогашения, причем он включает в себя следующие стадии:
- запуск операции по размыканию автоматического выключателя (1) с «дутьевой» системой дугогашения, в результате чего в рабочем газе автоматического выключателя (1) с «дутьевой» системой дугогашения образуется волна давления;
- определение давления в зависимости от времени (41; 42; 51; 52; 56; 57; 61-64), по меньшей мере, в одной области автоматического выключателя (1) с «дутьевой» системой дугогашения по факту выполнения операции по размыканию; и
- определение состояния сопла (11) автоматического выключателя (1) с «дутьевой» системой дугогашения, выгорающего во время операции по размыканию в процессе задувки размыкающей дуги рабочим газом; при этом состояние выгорающего сопла (11) определяется в зависимости от давления как функции времени (41; 42; 51; 52; 56; 57; 61-64).
2. Способ по п. 1, причем состояние выгорающего сопла (11) определяется по изменению неустановившегося давления как функции времени (41; 42; 51; 52; 56; 57; 61-64), которое определяется по факту выполнения операции по размыканию в промежуток (43) времени.
3. Способ по п. 2, причем давление как функция времени (41; 42; 51; 52; 56; 57; 61-64) определяется в наполнительном отверстии (9) автоматического выключателя (1) с «дутьевой» системой дугогашения, предназначенном для пополнения рабочего газа, которое отстоит от выгорающего сопла (11) на определенном расстоянии.
4. Способ по п. 2, причем он также включает в себя стадию определения размыкания контактов (3) и (4) автоматического выключателя (1) с «дутьевой» системой дугогашения;
при этом временной интервал (43) задается в зависимости от момента времени, в который происходит размыкание контактов.
5. Способ по п. 4, причем для установления размыкания контактов выполняется отслеживание механического привода (5) и (6) автоматического выключателя (1) с «дутьевой» системой дугогашения и/или электрического соединения контактов (3) и (4) автоматического выключателя (1) с «дутьевой» системой дугогашения.
6. Способ по п. 2, причем он также включает в себя стадию определения давления (40; 50; и 60) и температуры рабочего газа до запуска операции по размыканию; при этом временной интервал (43) задается в зависимости от значений давления (40; 50; и 60) и температуры рабочего газа, зафиксированных до запуска операции по размыканию.
7. Способ по п. 6, причем временной интервал (43) также задается в зависимости от геометрии автоматического выключателя (1) с «дутьевой» системой дугогашения.
8. Способ по п. 2, причем состояние выгорающего сопла (11) определяется в зависимости от временного интеграла зафиксированного изменения неустановившегося давления.
9. Способ по любому из пп. 1-8, причем состояние выгорающего сопла (11) определяется в зависимости, по меньшей мере, от одной спектральной составляющей зафиксированного давления как функции времени (41; 42; 51; 52; 56, 57; 61-64).
10. Способ по любому из пп. 1-8, причем он также включает в себя стадию приема введенных пользователем данных об автоматическом выключателе с «дутьевой» системой дугогашения; при этом состояние выгорающего сопла (11) определяется в зависимости от давления как функции времени (41; 42; 51; 52; 56; 57; 61-64), а также в зависимости от запроса базы данных, который выполняется на основании введенных пользователем данных.
11. Способ по любому из пп. 1-8, причем зафиксированное состояние выгорающего сопла (11) выбирается из группы состояний, включающей в себя первое состояние, которое позволяет продолжить эксплуатацию автоматического выключателя (1) с «дутьевой» системой дугогашения, и второе состояние, которое требует проведения визуального осмотра выгорающего сопла (11) автоматического выключателя (1) с «дутьевой» системой дугогашения.
12. Устройство диагностирования автоматического выключателя (1) с "дутьевой" системой дугогашения, причем оно включает в себя следующие элементы:
- интерфейс (26) для получения данных о давлении, которые определяют давление как функцию времени (41; 42; 51; 52; 56; 57; 61-64), по меньшей мере, в одной области автоматического выключателя (1) с «дутьевой» системой дугогашения по факту выполнения операции по размыканию автоматического выключателя (1) с «дутьевой» системой дугогашения; и
- орган (25) управления, связанный с интерфейсом (26) и выполненный с возможностью определения - в зависимости от данных о давлении - состояния выгорающего сопла (11) автоматического выключателя (1) с «дутьевой» системой дугогашения, который выгорает при выполнении операции по размыканию под нагрузкой.
13. Устройство диагностирования по п. 12, причем оно включает в себя:
датчик (22) давления, выполненный с возможностью соединения с интерфейсом; при этом указанный датчик (22) давления характеризуется наличием соединительного устройства (24), выполненного с возможностью закреплении на наполнительном отверстии (9) автоматического выключателя (1) с «дутьевой» системой дугогашения.
14. Устройство диагностирования по п. 12 или п. 13, причем оно включает в себя:
датчик (23) угла поворота, предназначенный для определения угла поворота вала (5) привода автоматического выключателя (1) с «дутьевой» системой дугогашения; и
орган (25) управления, связанный с датчиком (23) угла поворота и выполненный с возможностью определения состояния выгорающего сопла (11) в зависимости от изменения давления в пределах временного интервала (43) как функции времени зафиксированного угла поворота.
15. Устройство диагностирования по п. 12, причем орган (25) управления выполнен с возможностью определения состояния выгорающего сопла по изменению неустановившегося давления как функции времени (41; 42; 51; 52; 56; 57; 61-64), на что указывают данные о давлении; при этом изменение неустановившегося давления происходит по факту выполнения операции по размыканию во временном интервале (43).
16. Устройство диагностирования по п. 15, причем измерительное устройство (21) выполнено с возможностью измерения давления как функции времени (41; 42; 51; 52; 56; 57; 61-64) у наполнительного отверстия (9) автоматического выключателя (1) с «дутьевой» системой дугогашения, предназначенного для подачи внутрь рабочего газа, которое отстоит на определенном расстоянии от выгорающего сопла (11).
17. Устройство диагностирования по п. 15, причем временной интервал (43) задается в зависимости от момента времени, в который происходит размыкание контактов (3) и (4) автоматического выключателя (1) с «дутьевой» системой дугогашения.
18. Устройство диагностирования по п. 15, причем временной интервал (43) задается в зависимости от давления (40; 50; и 60) и температуры рабочего газа, фиксируемых до запуска операции по размыканию.
19. Устройство диагностирования по любому из пп. 15-18, причем орган (25) управления выполнен с возможностью определения состояния выгорающего сопла (11) в зависимости от интеграла изменения зафиксированного неустановившегося давления во времени.
20. Устройство диагностирования по п. 12, причем оно сконфигурировано в виде мобильного диагностического устройства, выполненного с возможностью реализации способа по любому из пп. 1-11.
