Способ определения рабочего состояния средневольтного электромагнитного переключающего устройства

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения рабочего состояния средневольтного переключающего устройства (1), причем указанное переключающее устройство содержит один или более электрических выводов, каждый из которых содержит подвижный контакт (11) и неподвижный контакт (12), электромагнитный привод (13) для задействования одного или более подвижных контактов электрических выводов, причем указанный электромагнитный привод имеет, по меньшей мере, тестирующую обмотку (132, 134, 136), намотанную вокруг магнитного элемента, конденсаторную батарею (15) для подачи электрической энергии в указанный электромагнитный привод. Сущность: в тестирующую обмотку в течение периода времени (T_O) наблюдения подают тестовый сигнал (ST), причем указанный тестовый сигнал имеет форму, обеспечивающую возбуждение указанного магнитного элемента. Получают первые данные (V_C) измерения, характеризующие напряжение на первых выходах (Т1) указанной конденсаторной батареи в течение указанного периода времени наблюдения. Получают вторые данные (V_L, I_L) измерения, характеризующие напряжение на вторых выходах (Т2) тестирующей обмотки и характеризующие ток, циркулирующий по указанной тестирующей обмотке в течение указанного периода времени наблюдения. На основании указанных первых и вторых данных измерения вычисляют оценочные данные, характеризующие рабочее состояние конденсаторной батареи в конце периода времени наблюдения, причем оценочные данные содержат первое оценочное значение, характеризующее емкость конденсаторной батареи. Технический результат: возможность получения надежной информации о состоянии конденсаторной батареи переключающего устройства. 4 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Область техники

Настоящее изобретение относится к области средневольтных переключающих устройств, таких как прерыватели цепи, замыкатели, размыкатели, автоматические устройства повторного включения или другие подобные устройства.

В рамках настоящего изобретения понятие «средневольтный» (MV, Medium Voltage) относится к напряжениям от 1 кВ переменного тока и 1,5 кВ постоянного тока до нескольких десятков киловольт, например, до 72 кВ переменного тока и 100 кВ постоянного тока.

Настоящее изобретение относится к способу определения рабочего состояния средневольтного электромагнитного переключающего устройства.

В частности, настоящее изобретение относится к способу определения рабочего состояния конденсаторной батареи, питающей электромагнитный привод переключающего устройства.

Уровень техники

Как известно из уровня техники, средневольтное электромагнитное переключающее устройство содержит электромагнитный привод для соединения и отсоединения электрических контактов электрических выводов во время операций переключения.

В некоторых известных средневольтных переключающих устройствах электромагнитный привод содержит магнитный сердечник, оснащенный обмоткой возбуждения, и подвижный толкатель, механически соединенный с подвижными контактами электрических выводов.

В других известных средневольтных переключающих устройствах электромагнитный привод содержит электродвигатель (например, бесколлекторный электродвигатель), имеющий множество обмоток возбуждения (статорных обмоток).

Кинематическая цепь механически соединяет электродвигатель с электрическими контактами переключающего устройства, которое, благодаря этому, может работать между упомянутыми выше положениями соединения и отсоединения.

Средневольтное электромагнитное переключающее устройство, как правило, содержит средства электропитания для подачи электрической энергии в электромагнитный привод и конденсаторную батарею, выполненную с возможностью накопления электрической энергии для питания электромагнитного привода.

Как известно из уровня техники, очень важно должным образом контролировать рабочее состояние конденсаторной батареи, поскольку указанная конденсаторная батарея является ключевым компонентом, обеспечивающим правильное и безопасное функционирование переключающего устройства.

Получение неполной или неверной информации о рабочем состоянии конденсаторной батареи может привести к соответствующим отказам. Например, если конденсаторная батарея имеет значение емкости ниже ожидаемого значения, то в электромагнитный пускатель невозможно надлежащим образом обеспечить электропитание, а электрические контакты переключающего устройства могут быть задействованы неправильно, что может привести к увеличению вероятности появления внутренней дуги и последующим нарастающим повреждениям.

В большинстве известных переключающих устройств для контроля рабочего состояния конденсаторной батареи используются выделенные измерительные контуры.

Такие контуры, как правило, содержат датчики, вспомогательные устройства и дополнительную проводку к конденсаторной батарее.

Указанные технические решения имеют основной недостаток, заключающийся в увеличении габаритного размера переключающего устройства и повышении затрат на производство переключающего устройства в промышленном масштабе.

Раскрытие изобретения

Основная задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить способ определения рабочего состояния средневольтного переключающего устройства, который позволит устранить недостатки известных технических решений.

В пределах данной задачи цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить способ, который позволит получать надежную информацию о рабочем состоянии конденсаторной батареи указанного средневольтного переключающего устройства.

Дополнительная цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить способ, который относительно легко реализовать на практике при относительно низких затратах.

Указанные выше задачи и цели, а также другие цели, которые станут очевидными при ознакомлении с нижеследующим описанием и прилагаемыми чертежами, решены в настоящем изобретении благодаря способу определения рабочего состояния средневольтного переключающего устройства согласно пункту 1 формулы и соответствующим зависимым пунктам формулы изобретения.

В соответствии с другим аспектом в настоящем изобретении предложен способ управления средневольтным переключающим устройством согласно пункту 6 формулы изобретения.

В соответствии с еще одним аспектом в настоящем изобретении предложено средневольтное переключающее устройство согласно пункту 7 и соответствующим зависимым пунктам формулы изобретения.

В соответствии с другим аспектом в настоящем изобретении предложен блок питания и управления для средневольтного переключающего устройства согласно следующему пункту 12.

Краткое описание чертежей

Другие признаки и преимущества способа согласно настоящему изобретению станут более понятными из нижеследующего подробного описания предпочтительных вариантов осуществления, проиллюстрированных только в качестве неограничивающего примера на прилагаемых чертежах, на которых изображено следующее.

На фиг. 1-5 представлены структурные схемы, схематически иллюстрирующие некоторые варианты осуществления средневольтного переключающего устройства согласно одному из аспектов настоящего изобретения.

На фиг. 6-7 представлены диаграммы, схематически иллюстрирующие один из вариантов осуществления способа согласно настоящему изобретению.

Осуществление изобретения

Как показано на прилагаемых чертежах, настоящее изобретение относится к способу 100 определения рабочего состояния средневольтного переключающего устройства 1.

Средневольтное переключающее устройство 1 содержит один или более электрических выводов, каждый из которых содержит подвижный контакт 11 и неподвижный контакт 12, которые электрически соединены с проводом (например, фазовым проводом) линии распределения электроэнергии (не показана).

Подвижный контакт 11 и неподвижный контакт 12 выполнены с возможностью соединения или отсоединения, соответственно, во время операций переключения переключающего устройства 1.

Операция переключения может представлять собой операцию замыкания, в которой контакты 11, 12 переводятся из отсоединенного состояния в соединенное состояние, или операцию размыкания, в которой контакты 11 и 12 переводятся из соединенного состояния в отсоединенное состояние.

Когда контакты 11, 12 находятся в соединенном или отсоединенном состоянии, переключающее устройство 1, соответственно, находится в состоянии замыкания или размыкания.

Переключающее устройство 1 содержит электромагнитный привод 13, который функционально соединен с подвижными контактами 11 электрических выводов через кинематическую цепь (не показана).

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения (фиг. 2-3) электромагнитный привод 13 может представлять собой известный однокатушечный привод (SCA, Single Coil Actuator).

В этом случае электромагнитный привод 13 содержит обмотку 132 возбуждения, магнитный сердечник 131 и подвижный толкатель 133, функционально соединенный с подвижными контактами через кинематическую цепь (не показана).

Во время операции переключения переключающего устройства 1 ток возбуждения циркулирует в обмотке 132 возбуждения для создания магнитного потока.

Подвижный толкатель 133 приводится в действие силой, создаваемой магнитным потоком, связанным с магнитным сердечником 131. Толкатель 133 перемещается между двумя положениями, которые соответствуют соединенному состоянию и отсоединенному состоянию электрических контактов 11, 12, и, следовательно, состоянию замыкания и размыкания переключающего устройства 1.

В других вариантах осуществления настоящего изобретения (см. фиг. 4), электромагнитный привод 13 может представлять собой известный трехфазный электродвигатель, предпочтительно, бесколлекторный электродвигатель.

В этом случае, как показано на фиг. 4, электромагнитный привод 13 предпочтительно содержит три обмотки 136 возбуждения, образующие статорные обмотки.

Во время операции переключения переключающего устройства 1 электродвигатель функционирует между двумя положениями, которые соответствуют соединенному состоянию или отсоединенному состоянию электрических контактов 11, 12 и, следовательно, состоянию замыкания или размыкания переключающего устройства 1.

Предпочтительно, переключающее устройство 1 содержит средства 17 электропитания, подающие электрическую энергию для запитывания обмоток 132, 136 возбуждения электромагнитного привода 13 во время операции переключения.

Переключающее устройство 1 дополнительно содержит конденсаторную батарею 15, выполненную с возможностью накопления электрической энергии для функционирования электромагнитного привода 13.

Конденсаторная батарея 15 предпочтительно относится к электролитическому типу и может содержать один или более накопительных конденсаторов.

Средства 17 электропитания электрически соединены с конденсаторной батареей 15 для ее питания.

Для этих целей конденсаторная батарея 15 (которая, в целом, может быть рассмотрена как компонент схемы) содержит первые выходы Т1, на которых она электрически соединена со средствами 17 электропитания.

В нормальных условиях конденсаторная батарея 17 непрерывно заряжается с помощью средств 17 электропитания и, в свою очередь, выполнена с возможностью непрерывного питания электромагнитного привода 13.

В аварийном режиме (например, из-за неисправности), средства 17 электропитания могут стать недоступны. В этом случае конденсаторная батарея 15 больше не заряжается и способна обеспечивать электрическую энергию только в течение остаточного промежутка времени, во время которого электромагнитный привод 13 может выполнять аварийные действия.

Переключающее устройство 1 содержит блок 14 питания и управления для управления функционированием переключающего устройства 1.

Предпочтительно, блок 14 питания и управления содержит компьютеризированный блок 141 (который может содержать одно или более цифровых обрабатывающих устройств, например, один или более микропроцессоров), выполненный с возможностью исполнения программных инструкций для формирования сигналов управления/данных для управления ресурсом переключающего устройства 1.

Предпочтительно, блок 14 питания и управления содержит задающий контур 142, электрически соединенный со средствами 17 электропитания и электромагнитным приводом 13.

В общем, задающий контур 142 выполнен с возможностью приема электрической энергии от средств 17 электропитания и подачи надлежащих токов возбуждения в обмотки 132, 136 возбуждения электромагнитного привода 13.

Задающий контур 142 непосредственно или косвенно управляется компьютеризированным блоком 141.

Предпочтительно, компьютеризированный блок 141 выполнен с возможностью подачи надлежащих управляющих сигналов С1 для управления функционированием активных компонентов (например, одного или более силовых переключателей) задающего контура 142.

В качестве альтернативы задающий контур 142 может управляться выделенным управляющим контуром, который, в свою очередь, управляется компьютеризированным блоком 141.

Предпочтительно, задающий контур 142 содержит измерительные средства 143, выполненные с возможностью подачи сигналов S1 измерения, характеризующих электрические величины, присутствующие в указанном задающем контуре.

Предпочтительно, измерительные средства 143 содержат датчики напряжения, выполненные с возможностью выдачи сигналов измерения, характеризующих напряжения, соответственно, на входных и выходных выходах задающего контура 142, и датчики тока, выполненные с возможностью выдачи сигналов измерения, характеризующих токи, подаваемые в электромагнитный привод 13.

Предпочтительно, компьютеризированный блок 141 выполнен с возможностью приема сигналов S1 измерения от измерительных средств 143.

Предпочтительно, входные выходы задающего контура 142 электрически соединены с первыми выходами Т1 конденсаторной батареи 15.

Таким образом, задающий контур 142 выполнен с возможностью приема электрической энергии от конденсаторной батареи 15, которая, в свою очередь, заряжается от средств 17 электропитания.

Согласно настоящему изобретению электромагнитный привод 13 содержит по меньшей мере тестирующую обмотку, намотанную вокруг соответствующего магнитного элемента.

Предпочтительно, указанная тестирующая обмотка электрически соединена с задающим контуром 142 блока 14 питания и управления.

Предпочтительно, указанная тестирующая обмотка образована по меньшей мере обмоткой 132, 136 возбуждения электромагнитного привода 13.

В варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 2, указанная тестирующая обмотка предпочтительно образована главной обмоткой 132 возбуждения однокатушечного привода 13, а соответствующий магнитный элемент образован магнитным сердечником 131.

В варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 4, указанная тестирующая обмотка предпочтительно образована по меньшей мере одной из главных катушек 136 возбуждения электродвигателя 13, а магнитный элемент образован соответствующим статорным магнитным полюсом указанного электродвигателя.

В альтернативных вариантах осуществления настоящего изобретения указанная тестирующая обмотка может быть образована выделенной обмоткой, отличной от главных обмоток 132, 136 возбуждения.

Например, в варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 3, однокатушечный привод 13 содержит тестирующую обмотку 134, образованную дополнительной обмоткой, намотанной вокруг магнитного сердечника 131.

Аналогичное решение может быть применено, когда электромагнитный привод 13 представляет собой электродвигатель. Тестирующая обмотка 132, 134, 136 (которая, в целом, может быт рассмотрена как компонент схемы) предпочтительно оснащена вторыми выходами Т2.

Предпочтительно, выходные выходы задающего контура 142 электрически соединены со вторыми выходами Т2 тестирующей обмотки 132, 134, 136.

Согласно настоящему изобретению, блок 14 питания и управления выполнен с возможностью подачи одного или более тестовых сигналов ST в тестирующую обмотку 132, 134, 136.

Для ясности следует пояснить, что тестовые сигналы ST отличаются от токов возбуждения, подаваемых в обмотки 132, 136 возбуждения для функционирования привода 13 во время операции переключения переключающего устройства 1.

Тестовые сигналы ST представляют собой электрические сигналы (сигналы напряжения или тока), имеющие очень небольшую величину (амплитуду или интенсивность) и совершенно отличную форму по сравнению с указанными токами возбуждения.

Предпочтительно, задающий контур 142 выполнен с возможностью приема надлежащих управляющих сигналов от компьютеризированного блока 141 для подачи тестовых сигналов ST в тестирующую обмотку 132, 134, 136.

Как показано на фиг. 6, способ 100 согласно настоящему изобретению включает следующие этапы:

- на этапе 101 в течение периода времени T_O наблюдения в тестирующую обмотку 132, 134, 136 подают тестовый сигнал ST;

- на этапе 102 получают первые данные V_C измерения, характеризующие напряжение на выходах Т1 конденсаторной батареи 15 в течение периода времени T_O наблюдения;

- на этапе 103 получают вторые данные V_L, I_L измерения, характеризующие напряжение на вторых выходах Т2 тестирующей обмотки 132, 134, 136 и/или характеризующие ток, циркулирующий по указанной тестирующей обмотке в течение периода времени T_O наблюдения;

- на этапе 104 на основании первых и вторых данных V_C, V_L, I_L измерения вычисляют оценочные данные, характеризующее рабочее состояние конденсаторной батареи 15 в конце периода времени T_O наблюдения.

На этапе 101 способа 100 тестовый сигнал ST имеет форму, обеспечивающую возбуждение магнитного элемента (например, магнитного сердечника 131) электромагнитного привода 13, вокруг которого намотана тестирующая обмотка 132, 134, 136.

Предпочтительно, тестовый сигнал ST представляет собой сигнал, имеющий импульсную форму. В этом случае частоту, коэффициент заполнения и амплитуду импульсов тестового сигнала ST предпочтительно выбирают на основании магнитных характеристик магнитного элемента.

Предпочтительно, тестовый сигнал ST представляет собой сигнал напряжения, подаваемый на входах Т2 тестирующей обмотки 132, 134, 136 и определяющий циркуляцию по ней тока.

В тестирующую обмотку 132, 134 непрерывно подается тестовый сигнал ST в течение периода T_O времени наблюдения, который может составлять, например, 100 мс.

При реализации на практике этапа 101 способа 100 блок 14 питания и управления выполнен с возможностью подачи тестового сигнала ST.

В частности, компьютеризированный блок 141 выполнен с возможностью исполнения программных инструкций для подачи управляющих сигналов в задающий контур 142 для отправки тестового сигнала ST в тестирующую обмотку 132, 134, 136.

Далее, как следует из этапов 102-103 способа 100, переключающее устройство 1 содержит измерительные средства 143 для получения данных V_C, V_L, I_L измерения.

Измерительные средства 143 предпочтительно выполнены с возможностью подачи в компьютеризированный блок 141 сигналов измерения, относящихся к обнаруженным электрическим параметрам.

Предпочтительно, измерительные средства 143 содержатся в задающем контуре 142.

Предпочтительно, измерительные средства 143 содержат первый датчик напряжения для измерения напряжения на выходах Т1 конденсаторной батареи 15.

Предпочтительно, измерительные средства 143 содержат второй датчик напряжения и первый датчик тока для обнаружения тока, циркулирующего в тестирующей обмотке 132, 134, 136, и напряжения, подаваемого на выходы Т2 указанной тестирующей обмотки.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения измерительные средства могут содержать лишь один из перечисленных второго датчика напряжения или первого датчика тока для обнаружения только напряжения, подаваемого на выходы Т2 тестирующей обмотки 132, 134, 136, или тока, циркулирующего в указанной тестирующей обмотке.

Данное техническое решение может быть использовано, когда данные, относящиеся к амплитуде или интенсивности подаваемого тестового сигнала напряжения или тока, уже доступны для компьютеризированного блока 141.

При реализации на практике этапа 102 способа 100 компьютеризированный блок 141 выполнен с возможностью приема сигналов измерения, передаваемых измерительными средствами 143, и получения данных V_C, V_L, I_L измерения.

В частности, указанные данные измерения получают посредством компьютеризированного блока 141, который исполняет надлежащие программные инструкции для обработки измерительных сигналов, принятых от измерительных средств 143.

Предпочтительно, при цифровой реализации способа 100 данные V_C, V_L, I_L измерения получают во множестве последовательных моментов выборки, входящих в период T_O наблюдения, заданный компьютеризированным блоком 141.

Предпочтительно, компьютеризированный блок 141 задает период T_S выборки (например, 0,1 мс), который намного короче периода T_O наблюдения.

Далее, представлены следующие важные аспекты настоящего изобретения.

Поскольку способ 100 предусматривает получение раскрытых выше первых и вторых данных V_C, V_L, I_L измерения, отпадает необходимость в размещении выделенных измерительных средств для их практической реализации, в частности, для практической реализации этапов 102-103.

Для реализации способа 100 можно с успехом применять измерительные средства 143, которые уже имеются в задающем контуре 142 и, главным образом, используются блоком 14 питания и управления для управления работой электромагнитного привода 13 через задающий контур 142.

Это возможно благодаря тому, что первые и вторые данные V_C, V_L, I_L измерения относятся к напряжению на выходах Т1 конденсаторной батареи и к напряжению и току на выходах Т2 тестирующей обмотки 132, 134, 136.

Как следует из этапа 104 способа 100, упомянутые выше оценочные данные содержат по меньшей мере первое оценочное значение , характеризующее емкость конденсаторной батареи 15.

Предпочтительно, указанные оценочные данные содержат множество различных оценочных значений, характеризующих электрические свойства конденсаторной батареи 15.

Предпочтительно, оценочные данные содержат также второе оценочное значение I_CD, характеризующее ток возмущения, который циркулирует в конденсаторной батарее 15 в течение периода времени T_O наблюдения.

С точки зрения физики ток I_CD возмущения представляет собой ток, циркулирующий в конденсаторной батарее 15 и не используемый для подачи в электромагнитный привод 13.

Например, ток I_CD возмущения может представлять собой ток, используемый для запитки нагрузок, отличных от электромагнитного привода 13, например, ток, подаваемый источником 17 питания, или в другие нагрузки (не показаны), соединенные с конденсаторной батареей 15.

Предпочтительно, оценочные данные также содержат третье оценочное значение I_C, характеризующее общий ток, циркулирующий в конденсаторной батарее 15 в период времени T_O наблюдения.

В любой произвольный момент (t) ток I_C, циркулирующий в конденсаторной батарее 15, может быть вычислен на основании следующего отношения:

,

где I_CL представляет собой составляющую тока, циркулирующую в конденсаторной батарее 15 для запитки электромагнитного привода 13, а I_CD представляет собой составляющую тока, циркулирующую в конденсаторной батарее 15 и не используемую для запитки электромагнитного привода 13.

В любой произвольный момент (t) составляющая I_CL тока может быть вычислена на основании первых и вторых данных измерения с использованием следующей приближенной формулы:

,

в которой электрическая энергия, поглощаемая задающим контуром 142, считается пренебрежимо малой.

Очевидно, что оценочные данные , I_CD, I_C относятся к электрическим свойствам конденсаторной батареи 15 в конце периода T_O наблюдения, то есть после того, как указанные параметры наблюдения достигнут устойчивых значений сходимости в ходе процесса воздействия на обмотку 132, 134, 136 возбуждения с помощью тестового сигнала ST.

Как упомянуто выше, оценочные данные , I_CD, I_C вычисляются на основании раскрытых выше первых и вторых данных V_C, V_L, I_L измерения, которые предпочтительно получены в моменты выборки, заданные компьютеризированным блоком 141.

Предпочтительно, этап 104 способа включает процедуру рекурсивного вычисления для вычисления оценочных данных , I_CD, I_C.

Указанная процедура вычисления включает этап 1041, на котором вычисляют промежуточные оценочные данные , , характеризующие рабочее состояние конденсаторной батареи 15 в исходный момент выборки, входящий в указанный период времени T_O наблюдения. На этом этапе оценочные данные , представляют собой вычисленные данные, основанные на первых и вторых данных V_C, V_L, I_L измерения, полученных в указанный исходный момент выборки.

Указанная процедура вычисления включает этап 1042, на котором обновляют промежуточные оценочные данные , в каждый последующий момент выборки, который следует за указанным исходным моментом выборки, вплоть до конца периода времени T_O наблюдения. Оценочные данные , обновляются раз за разом на основании данных V_C, V_L, I_L измерения, полученных в каждый соответствующий момент выборки, следующий за исходным моментом выборки.

Указанная процедура вычисления включает этап 1043, на котором вычисляют оценочные данные , I_CD, I_C на основании промежуточных оценочных данных , , вычисленных в последний момент выборки, входящий в период времени T_O наблюдения.

В примерном варианте осуществления настоящего изобретения, указанная процедура рекурсивного вычисления предпочтительно основана на следующей дискретной математической модели второго порядка для конденсаторной батареи 15:

,

где I_C представляет собой ток, циркулирующий в конденсаторной батарее 15, V_C представляет собой напряжение на выходах Т1 конденсаторной батареи, С представляет собой общую емкость конденсаторной батареи, T_S представляет собой период выборки, a t, t-1 являются последовательными произвольными моментами выборки.

Путем задания следующих векторов:

,

раскрытая выше математическая модель может быть обновлена с момента выборки (t-1) до другого момента (t) на основании следующего уравнения обновления:

,

где y(t) представляет собой выход системы, относящийся к моменту выборки t, (t-1) представляет собой вектор регрессии в предыдущий момент выборки t-1, а представляет собой неизвестный вектор промежуточных оценочных данных в момент выборки t.

Для обновления промежуточных оценочных данных , в каждый момент выборки до конца периода T_O наблюдения могут быть использованы следующие математические уравнения:

где P(t-1), P(t-2) представляют собой значения матрицы коэффициентов усиления, вычисленные в моменты выборки t-1 и t-2, которые предшествуют моменту выборки t, соответственно.

Очевидно, что в произвольный момент (t-1) вектор регрессии (t-1) вычисляется на основании первых и вторых данных V_C(t-1), V_L(t-1), I_L(t-1) измерения, измеренных в момент (t-1), тогда как в последующий момент (t) вектор регрессии (t) вычисляется на основании первых и вторых данных V_C(t), V_L(t), I_L(t) измерения, измеренных в момент (t).

Другими словами, вектор регрессии вычисляется в каждый момент выборки на основании первых и вторых данных измерения путем применения отношения для вычисления раскрытой выше составляющей тока I_CL.

После вычисления вектора промежуточных оценочных данных в конце периода T_O наблюдения (то есть в последний момент выборки, входящий в период T_O наблюдения), оценочные значения , I_CD могут быть предпочтительно заданы с помощью следующих уравнений:

,

Третье оценочное значение I_C, характеризующее ток, циркулирующий в конденсаторной батарее, может быть вычислено на основании второго оценочного значения I_CD и на основании составляющей тока I_CL, вычисленных в последний момент выборки, входящий в указанный период T_O наблюдения.

Таким образом, способ 100 позволяет получить в конце периода T_O наблюдения данные, относящиеся ко всем электрическим параметрам , V_C, I_C, описывающим электрические свойства конденсаторной батареи 15.

Данные, относящиеся к электрическому параметру V_C, измеряются в поле, тогда как данные, относящиеся к электрическим параметрам С, I_C оцениваются, предпочтительно посредством раскрытых выше технологических этапов 1041-1043.

При реализации на практике этапа 104 способа 100 блок 14 питания и управления вычисляет оценочные данные , I_CD, I_C. В частности, компьютеризированный блок 141 выполнен с возможностью исполнения надлежащих программных инструкций для реализации технологических этапов 1041-1043 (например, как раскрыто выше) для вычисления указанных оценочных данных.

Способ 100 согласно настоящему изобретению предпочтительно выполняется, когда переключающее устройство 1 не осуществляет операцию переключения, то есть находится в состоянии замыкания или размыкания.

Предпочтительно, способ 100 может осуществляться периодически с заданным периодом повторения.

Способ 100 позволяет определять текущее рабочее состояние конденсаторной батареи 15 перед выполнением операции переключения.

Оценочные данные, полученные с помощью способа 100, могут быть успешно применены в способах управления работой переключающего устройства 1.

Например, блок 14 питания и управления может использовать диагностическую информацию, относящуюся к фактической емкости конденсаторной батареи 15 (первое оценочное значение ), для надлежащего управления и регулирования процесса активации электромагнитного привода 13.

Способ 100 согласно настоящему изобретению обеспечивает существенные преимущества по сравнению с известными техническими решениями.

Способ 100 обеспечивает улучшенные оценочные данные, характеризующие рабочее состояние конденсаторной батареи, которая питает электромагнитный привод средневольтного переключающего устройства.

Указанная диагностическая информация может быть получена без системы выделенных датчиков.

Другим словами, в способе 100 используются датчики, которые, как правило, имеются в переключающем устройстве, для получения требуемой диагностической информации.

Это позволяет уменьшить габаритный размер и затраты на производство переключающего устройства 1 по сравнению с соответствующими известными техническими решениями, поскольку отпадает необходимость в системе выделенных датчиков положения и соответствующей кабельной сети.

Способ 100 особенно подходит для использования в способах управления переключающим устройством 1.

Диагностическая информация, обеспечиваемая способом 100, может быть легко получена и обработана для надлежащего управления операциями переключения переключающего устройства 1 с учетом фактического рабочего состояния конденсаторной батареи 15. Благодаря этому значительно улучшается общая надежность и эффективность операций переключения переключающего устройства 1.

Диагностическая информация, обеспечиваемая способом 100, может быть дополнительно использована для определения наличия возможных проблем в конденсаторной батарее 15. Например, она может быть использована для определения потерь производительности или для оценки оставшегося срока службы конденсаторной батареи.

Способ 100 может быть легко реализован на практике, причем он требует относительно небольших ресурсов вычисления для его осуществления с помощью блока 14 питания и управления переключающего устройства.

1. Способ (100) определения рабочего состояния средневольтного переключающего устройства (1), причем указанное переключающее устройство содержит

один или более электрических выводов, каждый из которых содержит подвижный контакт (11) и неподвижный контакт (12), выполненные с возможностью соединения/отсоединения в ходе операций переключения указанного переключающего устройства;

электромагнитный привод (13) для задействования одного или более подвижных контактов электрических выводов, причем указанный электромагнитный привод имеет, по меньшей мере, тестирующую обмотку (132, 134, 136), намотанную вокруг магнитного элемента;

конденсаторную батарею (15) для подачи электрической энергии в указанный электромагнитный привод;

отличающийся тем, что включает в себя следующие этапы:

в указанную тестирующую обмотку в течение периода времени (T_O) наблюдения подают тестовый сигнал (ST), причем указанный тестовый сигнал имеет форму, обеспечивающую возбуждение указанного магнитного элемента;

получают первые данные (V_C) измерения, характеризующие напряжение на первых выходах (Т1) указанной конденсаторной батареи в течение указанного периода времени наблюдения;

получают вторые данные (V_L, I_L) измерения, характеризующие напряжение на вторых выходах (Т2) указанной тестирующей обмотки и/или характеризующие ток, циркулирующий по указанной тестирующей обмотке в течение указанного периода времени наблюдения;

на основании указанных первых и вторых данных измерения вычисляют оценочные данные , характеризующие рабочее состояние указанной конденсаторной батареи в конце указанного периода времени наблюдения, причем указанные первые оценочные данные содержат первое оценочное значение , характеризующее емкость указанной конденсаторной батареи.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанные оценочные данные содержат второе оценочное значение (I_CD), характеризующее ток возмущения, циркулирующий в указанной конденсаторной батарее в течение указанного периода времени наблюдения.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что указанные оценочные данные содержат третье оценочное значение (I_C), характеризующее общий ток, циркулирующий в указанной конденсаторной батарее.

4. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что указанный этап вычисления оценочных данных включает этапы, на которых:

вычисляют промежуточные оценочные данные , характеризующие рабочее состояние указанной конденсаторной батареи в исходный момент выборки, входящий в указанный период времени (T_O) наблюдения, причем указанные промежуточные оценочные данные вычисляют на основании первых и вторых данных (V_C, V_L, I_L) измерения, полученных в указанный исходный момент выборки;

обновляют указанные промежуточные оценочные данные в каждый последующий момент выборки, который следует за указанным исходным моментом выборки, вплоть до конца указанного периода времени (Т_O) наблюдения, причем указанные промежуточные оценочные данные обновляют на основании первых и вторых данных (V_C, V_L, I_L) измерения, полученных в каждый последующий момент выборки;

вычисляют указанные оценочные данные на основании промежуточных оценочных данных , обновленных в последний момент выборки, входящий в указанный период времени (T_O) наблюдения.

5. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что указанный тестовый сигнал (ST) представляет собой импульсный сигнал напряжения.

6. Способ управления средневольтным переключающим устройством, отличающийся тем, что он включает в себя способ определения рабочего состояния средневольтного переключающего устройства по любому из предшествующих пунктов.

7. Средневольтное переключающее устройство (1), содержащее

один или более электрических выводов, каждый из которых содержит подвижный контакт (11) и неподвижный контакт (12), выполненные с возможностью соединения/отсоединения в ходе операций переключения указанного переключающего устройства;

электромагнитный привод (13) для задействования подвижных контактов электрических выводов, причем указанный электромагнитный привод имеет по меньшей мере тестирующую обмотку (132, 134, 136), намотанную вокруг магнитного элемента;

конденсаторную батарею (15) для накопления электрической энергии для функционирования указанного электромагнитного привода;

блок (14) питания и управления для управления операциями переключения указанного переключающего устройства;

отличающееся тем, что указанный блок питания и управления выполнен с возможностью:

подачи тестового сигнала (ST) в указанную тестирующую обмотку в течение периода (T_O) времени наблюдения, причем указанный тестовый сигнал имеет форму, обеспечивающую возбуждение указанного магнитного элемента;

получения первых данных (V_C) измерения, характеризующих напряжение на первых выходах (Т1) указанной конденсаторной батареи в течение указанного периода времени наблюдения;

получения вторых данных (V_L, I_L) измерения, характеризующих напряжение на вторых выходах (Т2) указанной тестирующей обмотки и/или характеризующих ток, циркулирующий по указанной тестирующей обмотке в течение указанного периода времени наблюдения;

вычисления оценочных данных , характеризующих рабочее состояние указанной конденсаторной батареи в конце указанного периода времени наблюдения на основании указанных первых и вторых данных измерения, причем указанные первые оценочные данные содержат первое оценочное значение , характеризующее емкость указанной конденсаторной батареи.

8. Переключающее устройство по п. 7, отличающееся тем, что указанные оценочные данные содержат второе оценочное значение (I_CD), характеризующее ток возмущения, циркулирующий в указанной конденсаторной батарее в течение указанного периода времени наблюдения.

9. Переключающее устройство по п. 8, отличающееся тем, что указанные оценочные данные содержат третье оценочное значение (I_C), характеризующее общий ток, циркулирующий в указанной конденсаторной батарее.

10. Переключающее устройство по любому из пп. 7-9, отличающееся тем, что указанный блок (14) питания и управления выполнен с возможностью:

вычисления промежуточных оценочных данных , характеризующих рабочее состояние указанной конденсаторной батареи в исходный момент выборки, входящий в указанный период времени (T_O) наблюдения, причем указанные промежуточные оценочные данные вычисляются на основании первых и вторых данных (V_C, V_L, I_L) измерения, полученных в указанный исходный момент выборки;

обновления указанных промежуточных оценочных данных в каждый последующий момент выборки, который следует за указанным исходным моментом выборки, вплоть до конца указанного периода времени (Т_O) наблюдения, причем указанные промежуточные оценочные данные обновляются на основании первых и вторых данных (V_C, V_L, I_L) измерения, полученных в каждый последующий момент выборки;

вычисления указанных оценочных данных на основании промежуточных оценочных данных , обновленных в последний момент выборки, входящий в указанный период времени (T_O) наблюдения.

11. Переключающее устройство по любому из пп. 7-10, отличающееся тем, что указанный тестовый сигнал (ST) представляет собой импульсный сигнал напряжения.

12. Блок (14) питания и управления для средневольтного переключающего устройства, отличающийся тем, что он содержит управляющие средства (141), выполненные с возможностью исполнения программных инструкций для реализации способа (100) по любому из пп. 1-5.