用于检验断路器的方法 【技术领域】
本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分检验断路器的方法。
背景技术
从文献EP 1147531 A1中已知，高压或中压断路器的移动触点借助受控的电动机、例如借助步进电动机或伺服电动机进行驱动。在此，电动机由控制单元控制并将例如转子的角速度和位置等数据传输给该控制单元。因此可以对电动机进行足够准确的控制或调节，并且因此可以移动移动触点。
断路器有很多遭受连续磨损的部件。例如也被称为灭弧触点的固定触点和移动触点的副触点，由于在开关过程期间短时间产生的电弧而随着时间烧损。还有其他的、特别是移动部件、例如承受高机械负荷地绝缘杆随着运行持续时间增加和操纵循环次数增加在强度方面有可能受到损害。
【发明内容】
本发明所基于的任务是给出一种允许利用简单的装置检验断路器的方法。
该任务通过具有权利要求1中所述的特征的用于检验断路器的本发明方法来解决。
利用本发明规定，利用断路器执行具有可预定的运动过程的开关过程。具有固定触点和移动触点的断路器由可以控制的电动机驱动，该固定触点和移动触点分别具有一个副触点和主触点。在开关过程期间借助于测量装置记录电动机驱动电流的测量值和/或移动触点经过的位移的测量值。随后对所记录的测量值进行分析。特别是将所记录的测量值考虑用于评价触点的状态或评价传输链的状态。
开关过程可以有选择地涉及接通过程、也即移动触点向固定触点移动，或者涉及切断过程、也即移动触点从固定触点移开。
利用本发明的扩展方案可以获得的优点尤其是在于，为了执行按照本发明的方法不需要附加的测量仪器并且不需要在待检验的断路器上附加地敷设电缆。电动机的驱动电流由控制单元预定而且有利地还由控制单元自动地进行测量。触点经过的位移可间接地通过电动机转子的位置确定。所有待记录的测量值有利地由电动机的控制单元进行记录。
为了编辑或存档的目的，可以将所记录的测量值例如以表格或数据库的形式进行存储。在存储之前还可以考虑进行数据整理，例如测量值的离散化、数字化或过滤。
在正常运行时、也就是说在高压网络中利用高压断路器接通或断开例如1kA的工作电流时，相对来说开关过程的持续时间是短的，通常小于100ms。在本发明的一个有利的扩展方案中，预先确定具有恒定的、与正常运行时相比降低的速度的移动过程，以致开关过程持续数秒。这种慢速的移动允许更准确地控制电动机和记录更多数量的测量值。
通过用所记录的电动机驱动电流的测量值制定电流/时间图表，得到特别直观的分析。通过制定这样的图表用图形表示所记录的测量值，以致不一定需要以表格或数据库形式单独进行存储。此外，图表使操作者能够进行比较简单的可视化检查。所制定的图表用于评价触点的状态或传输链的状态。
在本发明的一个有利的扩展方案中，借助所制定的电流/时间图表测定断路器副触点的触点烧损。在此，触点烧损通过测定驱动电流第一次升高的时刻来确定。
在本发明的另一个有利的扩展方案中，借助所记录的电动机驱动电流的测量值或借助所制定的电流/时间图表来识别从电动机至移动触点的传输链的中断、特别是绝缘杆的断裂。在此，不仅可以在具有降低速度的移动过程的开关过程期间，而且可以在正常运行时记录测量值。特别是当驱动电流低于规定的临界值时，识别出这种中断。
在本发明的另一个有利的扩展方案中，可预定具有恒定的电动机驱动电流的移动过程，其中该驱动电流小于正常运行时的驱动电流。如果该驱动电流的值譬如被预定为正常运行时的值的5％至20％、优选地为10％，则开关过程同样持续数秒，而且可记录更多数量的测量值。
通过用所记录的或所存储的移动触点经过的位移的测量值制定位移/时间图表，得到特别直观的分析。这样的图表使操作者能够进行比较简单的可视化检查。所制定的图表用于评价触点的状态。
在本发明的一个有利的扩展方案中，借助所制定的位移/时间图表测定断路器副触点的触点烧损。在此，触点烧损通过测定该曲线斜率第一次下降的时刻来确定。
此外有利的是，在第一个方法步骤中，特别是在预先确定具有降低的速度和/或减小的驱动电流的慢的移动过程时，无电压地接通待检验的断路器。这样在执行按照本发明的方法期间不产生附加的触点烧损。
有利的是，特别是在具有降低的速度或减小的驱动电流的移动过程的换向操作期间，执行动态电阻测量以确定副触点和主触点的状态。
在动态电阻测量期间将电流源施加在断路器上。随后执行开关过程，特别是切断过程。在开关过程期间记录流过断路器的电流的测量值和/或开关路径两端的电压降的测量值。所记录的测量值被考虑用于评价触点状态。
在一个有利的扩展方案中，所记录的测量值的分析直接在电动机的控制单元中完成。因此能够实现在断路器运行期间持续地监控传输链、特别是监控绝缘杆。
在另一个扩展形式中，为了分析所记录的测量值装设了与电动机的控制单元相连接的独立的数据处理装置。在此，例如将由控制单元记录的驱动电流的测量值和/或移动触点位移的测量值从控制单元传输到数据处理单元，该数据处理单元进行图表的制定。替代地，在控制单元中制定图表并将其传送到数据处理单元，该数据处理单元将所制定的图表图解地显示或表达在屏幕上。
替代制定电流/时间图表或位移/时间图表，还可以对所记录的测量值进行数值分析。数值分析意味着，从所记录的测量值的数值中计算出所寻求的量、例如副触点的触点烧损。同样可从所记录的测量值的数值中识别出传输链的中断。这样的数值分析例如可以在控制单元中或在连接在其上的数据处理单元中执行。
【附图说明】
借助于示出本发明实施例的附图，对本发明、本发明有利的扩展方案和改进方案以及其他优点进行详细解释和说明。
其中：
图1示出了用于执行按照本发明的方法的装置，
图2示出了电流/时间图表，
图3示出了位移/时间图表，以及
图4示出了动态电阻测量的图表。
【具体实施方式】
在图1中示意性地示出了用于执行按照本发明的方法的装置。可控制的电动机4借助传输链6驱动断路器2的移动触点。在此，传输链6除了具有用于直接驱动移动触点的绝缘杆之外还具有其他的部件、例如传动器。这里将电动机4实施为伺服电动机，或者还可以将电动机4不加考虑地构造为步进电动机。
作为断路器2可考虑高压和中压断路器。在此，高压断路器是针对大于100kV的工作电压和大约为600A至3000A的工作电流而设计的。开关过程的持续时间通常在10和100ms之间。相反，中压断路器是针对大约1kV至100kV的工作电压和大约为600A至4000A的工作电流而设计的。开关过程的持续时间通常在10和100ms之间。
电动机4由控制单元8控制，该控制单元预先确定电动机4的驱动电流。电动机4也将数据、例如转子的角速度和位置传输给控制单元8。为了制定和/或显示和/或输出所制定的图表，装设了与控制单元8相连接的独立的数据处理装置9，而且控制单元8将数据传输给该数据处理装置9。
电动机4的转子的每个位置对应于断路器2的移动触点的一个明确的位置。
在图2中示出了电流/时间图表，这个图表表示在接通过程期间电动机4的驱动电流Ia的变化。接通过程利用具有近似恒定的速度的移动过程完成。与正常运行时相比速度降低，而接通过程、即从时刻T02直到时刻T52持续数秒、例如5至10秒。在此，在横坐标上画的是时间t而在竖坐标上画的是驱动电流Ia。
上述移动过程是通过调节驱动电流实现的。电动机4将转子的当前位置的数据传输给控制单元8。控制单元8这样调节驱动电流，使得遵守预先确定的移动过程。移动触点因此以恒定速度向固定触点移动。
直到时刻T02，断路器2是断开的。在时刻T02，接通过程开始。在时刻T02和时刻T12之间必须克服近似恒定的摩擦力，该摩擦力此外由断路器2的传动器、套管和灭弧室引起。为此必须从电动机获得与驱动电流近似成比例的恒定转矩。该驱动电流在时刻T02和时刻T12之间是近似恒定的。
在时刻T12，这些也被称为灭弧触点的移动触点和固定触点的副触点相互接触。现在电动机4必须克服附加的机械阻力。所要求的转矩和驱动电流Ia升高。在时刻T22实现副触点的完全接触。在时刻T22和时刻T32之间的时间间隔中待克服的摩擦力和驱动电流Ia重新为恒定的。
在时刻T32移动触点的主触点和固定触点的主触点相互接触。电动机4必须克服另外的机械阻力而所要求的驱动电流Ia再度升高。在时刻T42实现主触点的完全接触，而在时刻T42和时刻T52之间的时间间隔中待克服的摩擦力和驱动电流Ia重新为恒定的。在时刻T52接通断路器2并且因此结束接通过程。
副触点的触点烧损从时刻T02直至时刻T12的时间间隔中、也就是说从接通过程开始直到驱动电流Ia第一次升高的时间间隔中确定。比较严重的触点烧损造成移动触点必须经过更长的位移直到接触副触点，而且从时刻T02直到时刻T12的时间间隔变得更大。当这个时间间隔超过一定的、预先确定的数值时，就达到磨损极限并应该更换触点。
在新的没有磨损的副触点情况下在时刻Tn2发生接触。这个数值是已在新状态下执行的测量中知道的。触点烧损可以定量地从时间差T12-Tn2、即从时刻Tn2和时刻T12之间的时间间隔中计算出来。触点烧损是通过将这个时间差与预先确定的恒定速度相乘得出的，移动触点以该速度向固定触点移动。磨损极限通常在触点烧损大约为2至3毫米时达到。
从驱动电流的大小可以识别出传输链6中的故障。如果驱动电流的数值下降到低于预先确定的最小值Imin时，那么这意味着电动机4必须具有更小的转矩。通过按照本发明的方法步骤识别出，没有驱动包括断路器2的移动触点的完整的传输链6。也就是这里存在传输链6的中断、例如绝缘杆断裂。
相反，如果驱动电流的数值超过预先确定的最大值Imax，那么电动机必须克服增大的摩擦力。其可能的原因是在传输链6中、例如在传动器、套管或接触轨道中磨损增加。
当驱动电流的数值超过预先确定的最大值时，于是从中识别出传输链6中位于预先确定的磨损极限之上的磨损。如果识别出位于所选择的磨损极限之上的磨损，那么就可以产生相应的消息、例如必需进行维护的指示。
用于识别传输链6中的故障的驱动电流大小的分析，在此不仅可以借助于在速度恒定、降低时制定的电流/时间图表而且可以借助于在正常运行时制定的电流/时间图表。
在图3中示出了位移/时间图表，该图表表示在接通过程期间断路器2的移动触点的位移。该接通过程利用具有近似恒定的驱动电流的移动过程完成。与正常运行时相比，与电动机4的转矩近似成比例的驱动电流减小。在正常运行时驱动电流的大小约为100-300A。在这个例子中驱动电流被减小到大约为正常运行时的数值的10％、即被减小到约20A。因此接通过程的持续时间是正常运行时所需要的持续时间、例如5到10秒的多倍。
在横坐标上画的是时间t以及在竖坐标上画的是断路器2的移动触点的位移s。在这个例子中，间接地通过电动机4的转子的位置来确定移动触点的位移s。可是位移s也可以借助独立的位移传感器来记录。
直到时刻T03移动触点位于位置S0，在该位置S0上断路器2是断开的。在时刻T03接通过程开始。在时刻T03和时刻T13之间的时间间隔中必须克服恒定的摩擦力，并产生具有近似恒定的速度的移动。在图表中这可通过具有恒定斜率的直线识别出。
在时刻T13移动触点位于位置S1，在该位置S1上副触点相互接触。从时刻T13开始必须克服附加的机械阻力，并且移动变慢。在移动触点位于位置S2的时刻T23，实现完全接触并且在随后的时刻T23和时刻T33之间的时间间隔中摩擦力和速度重新为恒定的。
在时刻T33移动触点位于位置S3并且主触点相互接触。必须克服其他的机械阻力并且移动变慢。从时刻T43开始，当主触点的接触完成并且移动触点位于位置S4时，移动触点的摩擦力和速度重新为恒定的。在时刻T53移动触点位于位置S5，在该位置S5上接通断路器2。
副触点的触点烧损从时刻T03和时刻T13之间的时间间隔、也就是说从接通过程开始直到曲线斜率第一次下降的时间间隔来确定。当属于时刻T13的数值S1超过一定的预先确定的数值时，该数值S1给出在副触点接触时移动触点的位置，就达到了磨损极限。
如果在新的没有磨损的副触点情况下接触譬如发生在时刻Tn3和在位置Sn处，则触点烧损定量地作为差值S1-Sn、即作为位置S1和位置Sn之间的位移得出。
在图4中示出了在切断过程期间动态电阻测量的图表。在此，切断过程利用具有恒定的、减小的速度的移动过程来进行。
在动态电阻测量开始时将电流源施加在闭合的断路器2上，该电流源馈入近似恒定的电流、例如直流。在切断过程期间测量流过断路器2的电流Id和开关路径两端的电压降。下面将对应于移动触点和固定触点之间的电压的电压降称为电压Ud。在图表的横坐标上画的是时间t而在竖坐标上画的是流过断路器2的电流Id和在断路器2上的电压Ud。
在切断过程期间的电压Ud和电流Id的变化说明副触点和主触点的状态。在时刻T54断路器2是闭合的，电压Ud近似为零而电流Id为最大。
在时刻T34，主触点分开，电压Ud以脉冲形式瞬时升高。在时刻T14，固定触点和移动触点的副触点分开，电压Ud上升到最大值而电流Id下降为零。在时刻T04断路器被切断，电压Ud为最大值而电流Id等于零。
触点烧损可从时刻T14直至时刻T04之间的时间间隔确定。当这个时间间隔超过一定的、预先确定的数值时，则达到了磨损极限并应该更换触点。
替代地，还可以将断路器2的移动触点的位移s画在横坐标上。从这样的图表中可以直接读出副触点和主触点分开的位置。
动态电阻测量也可以在正常运行时利用开关过程或利用具有减小的驱动电流的移动过程来执行。
参考符号列表
2： 断路器
4： 电动机
6： 传输链
8： 控制单元
9： 数据处理装置
Ia： 驱动电流
Imax： 最大电流
Imin： 最小电流
t： 时间
T02，T03，T04：断路器断开
T12，T13： 副触点接触的时刻
T22，T23： 副触点完全接触的时刻
T32，T33： 主触点接触的时刻
T42，T43： 主触点完全接触的时刻
T52，T53，T54：断路器接通
Tn2，Tn3： 副触点无磨损接触的时刻
T14： 副触点分开的时刻
T34： 主触点分开的时刻
s： 位移
S0： 断路器断开时的位置
S1： 副触点接触时的位置
S2： 副触点完全接触时的位置
S3： 主触点接触时的位置
S4： 主触点完全接触时的位置
S5： 断路器接通时的位置
Sn： 副触点无磨损接触时的位置
Ud： 断路器上的电压
Id： 流过断路器的电流