用于电气开关设备的状态确定的方法、用于电气开关设备的监视单元和电气开关设备与流程

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于电气开关设备的状态确定的方法，该方法通过根据权利要求10的前序部分的用于电气开关设备的监视单元以及根据权利要求13的电气开关设备。

背景技术：

1、在许多电气工程设备中可以找到开关装置或者说开关设备、例如具有真空管的空气或气体绝缘开关或机械开关装置。尤其是在中压范围内或在高压范围内。开关装置或者说开关设备例如用于保护人员和设备，并且优选使用开关装置或者说开关设备，以便在故障情况下、尤其是例如在短路情况下关断受影响的网络区域。开关装置在运行持续时间的过程中由于开关过程而引起老化。在此，例如触头尤其是由于通过电弧引入的能量而磨损。开关设备的运营商力求在不危及可靠性的情况下尽可能长时间地在其设备中使用开关装置。因此，希望尽可能准确地了解开关装置或者说开关设备的老化状态并且获得关于仍可用的使用寿命的预测。这使得运营商能够及时进行更换，而不必明显过早地更换装置。

2、存在不同的方法来估计使用寿命。在开关设备的数据表中通常会给出，依据所开关的电流，开关设备被设计为用于多少个开关循环。根据历史、即开关过程的数量和所关断的电流强度的知识，可以根据电流来估计仍剩余的开关循环的数量。然而，在此不考虑电弧的持续时间，但是这对于确定剩余使用寿命起着重要作用，因为由此或多或少可能发生触头和其它部件的磨损。在使用这些方法时，为了确保可靠的开关流程，必须保持过量开关循环的安全缓冲并且在必要时提前更换设备。

3、另一种方法是确定在开关过程中作用在开关装置上的能量。根据开关过程中的时间曲线通过对电流强度进行积分来确定该能量，这在术语“i2t方法”下已知。对于已经进行的开关过程，将值相加。根据开关类型，对于最大总能量存在特定的限制。替换地，也可以确定通过电弧传递的电荷量q。然而，这两种方法都具有如下必要性，即，对于其计算，都需要准确地了解燃弧时间。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于，提供一种用于电气开关设备的状态确定的方法和用于电气开关设备的监视单元以及电气开关设备本身，与现有技术相比，其可以更可靠地并且以更少的技术开销来确定。

2、上述技术问题的解决方案在于具有权利要求1的特征的方法、具有权利要求10的特征的监视单元以及具有权利要求13的特征的开关设备。

3、在此，根据本发明的用于电气开关设备的状态确定的方法如下地设计：

4、测量电流i和降落在电路上的电压u。所述方法的特征在于，确定在开关过程期间出现的电弧的时间间隔，其中，当所测量的电压u的值超过第一阈值时，该时间间隔开始；当电流强度i的值低于第二阈值时，该时间间隔结束。将如此确定的时间间隔与特定于开关设备的参考值进行比较。

5、相比于现有技术，所描述的方法的优点在于，通过一方面针对电压、另一方面针对电流强度所定义的两个阈值，可以准确地定义和测量电弧持续时间、即出现电弧的时间间隔。这是因为，在电弧开始时，所施加的电压极其快速地上升，因此通过所确定的极限值，可以非常准确地确定电压上升的时间点和电弧的开始。另一方面，当电弧熄灭时，电流下降到0。因此，通过第二极限值可以非常准确地确定电弧持续时间的结束，第二极限值是针对电流强度确定的并且通常接近于0或恰好为0。利用这两个准确的值，一方面可以非常准确地确定引入到开关设备中的能量，另一方面也可以非常准确地确定出现电弧的时间间隔。利用以所描述的方式确定的该准确的时间间隔，可以与特定于设备的参考值进行有说服力的比较。该参考值优选是针对处于新状态的设备确定的电弧的持续时间。优选地按照与这里所描述的相同的方法来确定针对参考值的该时间间隔。

6、在运行准备就绪并且未老化的开关设备中，所确定的时间间隔与参考值的差、即δt非常小。于是，由设备运营商或由制造商确定的所测量的时间间隔与参考值之间的偏差允许得出关于电气开关设备的老化状态的结论，并且可以推导出相应的措施。

7、除了比较所测量的时间间隔与参考值之外，另一种可能性是确定在时间间隔本身期间的电压走向。可以附加地将该电压走向与同样优选处于新状态中的开关设备的参考电压走向进行比较。电压走向的这种比较同样允许得出关于开关设备的状态的进一步结论。

8、在此，应当注意，不仅电弧的单纯的时间间隔，而且电压走向，分别取决于要开关的电流强度。也就是说，对应地针对不同的最大电流强度存储了针对时间间隔的参考值和参考电压走向，这些最大电流强度是在闭合状态下施加在开关设备上的，并且必须通过分离开关设备的触头来相应地关断。

9、电压u的测量和电流i的测量应当尽可能连续地进行。由于在技术上不可能在无限短的时间间隔内进行测量，因此应当在尽可能短的时间间隔内、即优选每毫秒进行电流测量和电压测量。这两个参量的测量间隔越短，则可以越准确地确定电弧持续时间的时间间隔。并且最终与参考值的比较值和关于设备状态的结论越准确。

10、优选在开关较高的电流强度的电气开关设备、优选被设计为用于至少16a的中压和高压的开关设备中，应用所述方法。电流强度与负载相关，即，在不同的时间点可能明显不同。也就是说，对于多个开关过程，imax可能不同。

11、在本发明的一种有利的实施方式中，当时间间隔超过参考值一定的极限值时，生成信号。该信号可以以不同的形式和作用方式设计。例如可以将该信号以最简单的形式引导到位于设备上的错误存储器中，并且在必要时在那里进行调用。然而，也可以将该信号直接转发到电网的控制室并且在那里进行进一步处理。

12、在对不同的开关设备进行检查之后，所描述的允许电弧的时间间隔超过所确定的参考值的极限值应当不超过10％。

13、本发明的另一个组成部分在于用于电气开关设备的监视单元，该监视单元具有测量单元，测量单元用于测量流过开关设备的电流强度和降落在开关设备上的电压。该监视单元具有配备有存储器的评估单元。监视单元的特征在于，在存储器中确定了针对所施加的电压的第一阈值以及针对电流强度的第二阈值，并且评估单元被设计为用于确定时间间隔，以便将所确定的下降间隔与存储在存储器中的参考值进行比较，该时间间隔包括超过第一阈值和低于第二阈值之间的持续时间。

14、监视单元针对给定的现有技术所具有的优点已经关于根据权利要求1的方法进行了描述。因此，监视单元是如下的单元，该单元优选在空间上接近电气开关设备布置，并且可以被视为该整个单元的组成部分。

15、监视单元也以合适的方式被设计为，当时间间隔超过参考值一定的极限值时，产生信号，该极限值又优选为时间间隔的10％。

16、此外，在监视单元上设置有通信设备，该通信设备被设计为，将信号传输到分散式数据处理设备。如已经描述的，分散式数据处理设备例如可以连接到网络控制室，由此在网络控制室中存在关于所监视的开关设备的状态的信息。

17、本发明的另一个组成部分是电气开关设备，该电气开关设备包括根据权利要求11或12中的任一项所述的监视单元。在此，电气开关设备优选是被设计为用于至少16a的中压或高压开关设备。