RU2550337C2 - Method for determining residual life of automatic circuit breakers - Google Patents
Method for determining residual life of automatic circuit breakers Download PDFInfo
- Publication number
- RU2550337C2 RU2550337C2 RU2013130162/07A RU2013130162A RU2550337C2 RU 2550337 C2 RU2550337 C2 RU 2550337C2 RU 2013130162/07 A RU2013130162/07 A RU 2013130162/07A RU 2013130162 A RU2013130162 A RU 2013130162A RU 2550337 C2 RU2550337 C2 RU 2550337C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- circuit breaker
- residual life
- automatic circuit
- current
- coefficient
- Prior art date
Links
Landscapes
- Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
- Keying Circuit Devices (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к электротехнике и предназначено для контроля остаточного ресурса автоматических выключателей в электроустановках.The present invention relates to electrical engineering and is intended to control the residual life of circuit breakers in electrical installations.
Известны способы определения остаточного ресурса автоматических выключателей, при которых измеряют ток, протекающий через выключатель, считают количество срабатываний выключателя при перегрузках, после чего вычисляют его остаточный ресурс (ГОСТ Р 52565-2006. Выключатели переменного тока на напряжение от 3 до 750 кВ. Общие технические условия. - М., Стандартинформ, 2007. - С.17, табл.13; Методические указания по определению расхода коммутационного ресурса выключателей при эксплуатации. - М., ОРГРЭС, 1992. - 19 с.).Known methods for determining the residual life of circuit breakers, which measure the current flowing through the circuit breaker, consider the number of trips of the circuit breaker during overloads, and then calculate its residual life (GOST R 52565-2006. AC circuit breakers for voltage from 3 to 750 kV. General technical conditions. - M., Standartinform, 2007. - P.17, Table 13; Guidelines for determining the consumption of switching resource of circuit breakers during operation. - M., ORGRES, 1992. - 19 p.).
В соответствии с известными способами остаточный ресурс автоматических выключателей определяется на основе контроля количества срабатываний с учетом коммутируемого тока. При этом не учитывается уменьшение ресурса вследствие протекания рабочих токов, вызывающих нагрев, вибрации и др.In accordance with known methods, the residual life of circuit breakers is determined based on the control of the number of trips taking into account the switched current. This does not take into account the decrease in resource due to the flow of working currents that cause heating, vibration, etc.
Из известных технических решений наиболее близким к предлагаемому по достигаемому результату является способ определения остаточного ресурса автоматических выключателей, при котором измеряют ток ij, вызывающий срабатывание при каждом j-м отключении, j=1, …, n, определяют коэффициент kx(ij), характеризующий допустимое количество срабатываний в зависимости от коммутируемого тока ij, и вычисляют остаточный ресурс как разность полного ресурса T0 и суммы значений коэффициентов k1(ij) при всех срабатываниях (Неклепаев Б.Н., Востросаблин А.А. Методика оценки остаточного ресурса выключателей при эксплуатации // Промышленная энергетика, 1992, №10, с. 31-32).Of the known technical solutions, the closest to the proposed one according to the achieved result is a method for determining the residual life of circuit breakers, in which the current i j is measured, which triggers at each j-th trip, j = 1, ..., n, and the coefficient k x (i j ), which characterizes the permissible number of operations depending on the switched current i j , and calculates the residual resource as the difference between the total resource T 0 and the sum of the values of the coefficients k 1 (i j ) for all operations (Neklepaev B.N., Vostrosablin A.A. Met Odika estimates the residual life of circuit breakers during operation // Industrial Energy, 1992, No. 10, pp. 31-32).
При реализации известного способа остаточный ресурс определяется на основе учета коммутационной составляющей исчерпания ресурса при различных токах. При этом не учитывается влияние тока, протекающего через автоматический выключатель, в нормальных режимах и при перегрузках, влияющих на изнашивание электрического аппарата.When implementing the known method, the residual resource is determined based on the switching component of the exhaustion of the resource at various currents. In this case, the influence of the current flowing through the circuit breaker is not taken into account in normal conditions and during overloads that affect the wear of the electrical apparatus.
Следовательно, недостатком известного способа определения остаточного ресурса автоматического выключателя является невысокая точность.Therefore, a disadvantage of the known method for determining the residual life of a circuit breaker is its low accuracy.
Цель предлагаемого изобретения - повышение точности определения остаточного ресурса автоматических выключателей.The purpose of the invention is to increase the accuracy of determining the residual life of circuit breakers.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе определения остаточного ресурса автоматических выключателей, при котором измеряют ток, вызывающий срабатывание при каждом j-м отключении, j=1, …, n, определяют коэффициент k1(ij), характеризующий допустимое количество срабатываний в зависимости от коммутируемого тока, дополнительно непрерывно измеряют ток i, протекающий через автоматический выключатель, и определяют остаточный ресурс по формулеThis goal is achieved by the fact that in the known method for determining the residual life of circuit breakers, in which measure the current that causes a trip at each j-th trip, j = 1, ..., n, determine the coefficient k 1 (i j ) characterizing the allowable number of trips depending on the switched current, additionally continuously measure the current i flowing through the circuit breaker, and determine the residual life by the formula
где Т0 - полный ресурс автоматического выключателя; k2 - весовой коэффициент, равный расчетному коэффициенту ресурсного изнашивания автоматического выключателя, n - общее число срабатываний автоматического выключателя от начала эксплуатации, t - время.where T 0 is the total resource of the circuit breaker; k 2 is the weight coefficient equal to the calculated coefficient of the resource wear of the circuit breaker, n is the total number of trips of the circuit breaker from the start of operation, t is the time.
По сравнению с наиболее близким аналогичным решением предлагаемое техническое решение имеет следующие новые признаки:Compared with the closest similar solution, the proposed technical solution has the following new features:
- измеряют ток i, протекающий через автоматический выключатель;- measure the current i flowing through the circuit breaker;
- измеряют время непрерывной работы t;- measure the time of continuous operation t;
- определяют остаточный ресурс по формуле- determine the residual life by the formula
Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует требованию «новизна».Therefore, the claimed technical solution meets the requirement of "novelty."
По каждому отличительному признаку проведен поиск известных технических решений в области машиностроения, электротехники, компьютерного моделирования и программирования.For each distinguishing feature, a search is made for well-known technical solutions in the field of mechanical engineering, electrical engineering, computer modeling and programming.
Операции измерения тока i, протекающего через автоматический выключатель, измерения времени непрерывной работы t и определения остаточного ресурса по формулеThe operation of measuring the current i flowing through the circuit breaker, measuring the time t of continuous operation and determining the residual life by the formula
где k2 - весовой коэффициент, равный расчетному коэффициенту ресурсного изнашивания автоматического выключателя, в известных способах аналогичного назначения не обнаружены.where k 2 is the weight coefficient equal to the estimated coefficient of resource wear of the circuit breaker, in the known methods of similar purpose are not found.
Таким образом, указанные признаки обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие требованию «существенные отличия».Thus, these features provide the claimed technical solution according to the requirement of "significant differences".
В предлагаемом изобретении при определении остаточного ресурса автоматического выключателя производится учет не только механических факторов (количество срабатываний при различных токах), вызывающих изнашивание, но и электрических факторов, а именно протекающих в нормальных режимах изменяющихся токов, вызывающих нагрев и старение изоляции и коммутационных элементов.In the present invention, when determining the residual life of a circuit breaker, not only mechanical factors (the number of trips at various currents) causing wear, but also electrical factors, namely, changing currents flowing in normal conditions causing heating and aging of insulation and switching elements, are taken into account.
Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует требованию «положительный эффект».Therefore, the claimed technical solution meets the requirement of "positive effect".
Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем. Физический ресурс автоматического выключателя при его работе расходуется в результате изнашивания механических и электрических компонентов при воздействии протекающих токов, механических ударных нагрузок и электромеханических коммутационных процессов при отключениях. Интенсивность изнашивания определяется энергией воздействия на выключатель и может быть представлена суммой двух составляющих: электромеханической при отключениях и электрической при протекании тока в рабочем режиме. Электромеханическая составляющая изнашивания возникает при отключениях и зависит от величины разрываемого при коммутации тока. Исчерпание ресурса при отключении регламентируется заводами-изготовителями автоматических выключателей (Андреев Д.А., Назарычев И.А. Анализ методов оценки коммутационного ресурса высоковольтных выключателей // Вестник ИГЭУ, 2008, вып.2, с. 1-16). Электрическая составляющая изнашивания пропорциональна тепловым потерям и, следовательно, интегралу от квадрата тока (Кабышев А.В., Тарасов Е.В. Низковольтные автоматические выключатели. - Томск, Издательство Томского политехнического университета, 2011, С.15-16).The essence of the invention is as follows. The physical resource of a circuit breaker during its operation is consumed as a result of wear of mechanical and electrical components when exposed to flowing currents, mechanical shock loads and electromechanical switching processes during shutdowns. The wear rate is determined by the energy of the impact on the switch and can be represented by the sum of two components: electromechanical during shutdowns and electrical when current flows in the operating mode. The electromechanical component of wear occurs during outages and depends on the amount of current breaking during switching. The exhaustion of the resource during shutdown is regulated by the manufacturers of circuit breakers (Andreev D.A., Nazarychev I.A. Analysis of methods for assessing the switching resource of high-voltage switches // Vestnik IGEU, 2008, issue 2, p. 1-16). The electrical component of wear is proportional to heat loss and, consequently, to the integral of the current squared (Kabyshev A.V., Tarasov E.V. Low-voltage circuit breakers. - Tomsk, Publishing House of the Tomsk Polytechnic University, 2011, S.15-16).
На чертеже показана функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ определения остаточного ресурса автоматических выключателей. На схеме обозначены: 1 - автоматический выключатель; 2 - датчик срабатывания выключателя, например блок-контакт; 3 - датчик тока; 4 - нагрузка; 5 - контроллер; 6 - шина данных; 7 - панель оператора; 10 - компьютер.The drawing shows a functional diagram of a device that implements the proposed method for determining the residual life of circuit breakers. The diagram shows: 1 - circuit breaker; 2 - sensor operation of the switch, for example a block contact; 3 - current sensor; 4 - load; 5 - controller; 6 - data bus; 7 - operator panel; 10 - computer.
Работа системы происходит следующим образом. Сигналы с датчика срабатывания защиты 2 и датчика тока 3 автоматического выключателя 1, соединенного с нагрузкой 4, поступают на входы контроллера 5. Контроллер 5 выполняет следующие функции:The system operates as follows. The signals from the protection actuation sensor 2 and current sensor 3 of the circuit breaker 1 connected to the load 4 are fed to the inputs of controller 5. Controller 5 performs the following functions:
- аналого-цифровое преобразование выходного сигнала датчика тока;- analog-to-digital conversion of the output signal of the current sensor;
- запоминание значения тока ij автоматического выключателя, вызвавшего его срабатывание при каждом j-м отключении, j=1, …, n, и вычисление коэффициента k1(ij) в зависимости от тока;- storing the value of current i j of the circuit breaker, which caused its operation at each j-th trip, j = 1, ..., n, and calculating the coefficient k 1 (i j ) depending on the current;
- отсчет времени t от начала эксплуатации автоматического выключателя;- countdown of time t from the start of operation of the circuit breaker;
- вычисление остаточного ресурса автоматического выключателя по формуле- calculation of the residual life of the circuit breaker according to the formula
- передачу данных о количестве срабатываний, токах, вызвавших срабатывания, а также остаточном ресурсе в компьютер 10 для запоминания, хранения и дальнейшего использования.- data transfer on the number of trips, the currents that triggered the trips, as well as the remaining resource in the computer 10 for memorization, storage and further use.
В формуле (1) для вычисления остаточного ресурса автоматического выключателя слагаемые в правой части имеют следующий смысл:In formula (1), to calculate the residual life of a circuit breaker, the terms on the right-hand side have the following meaning:
- T0 - полный номинальный ресурс работы автоматического выключателя (количество коммутаций), соответствующий техническим условиям;- T 0 - full rated service life of the circuit breaker (number of switching), corresponding to the technical conditions;
- - составляющая, характеризующая электромеханическое изнашивание автоматического выключателя;- - a component characterizing the electromechanical wear of a circuit breaker;
- - составляющая, характеризующая электрическое изнашивание автоматического выключателя;- - a component characterizing the electrical wear of a circuit breaker;
- k1(ij) - коэффициент, характеризующий механический износ автоматического выключателя вследствие разрыва токовой цепи при срабатывании. Он определяется в соответствии с ГОСТом Р 52565-2006 (Выключатели переменного тока на напряжение от 3 до 750 кВ. Общие технические условия. - М., Стандартинформ, 2007. - С. 17, табл.) и равен отношению регламентированного количества коммутаций без нагрузки к количеству коммутаций при токе ij - k 1 (i j ) is the coefficient characterizing the mechanical wear of the circuit breaker due to the breaking of the current circuit during operation. It is determined in accordance with GOST R 52565-2006 (AC circuit breakers for voltage from 3 to 750 kV. General specifications. - M., Standartinform, 2007. - P. 17, table) and is equal to the ratio of the regulated number of switching without load to the number of commutation at current i j
Количественные данные относительно ресурса указываются в технических данных автоматических выключателей и справочной литературе (например: Автоматические выключатели. Номенклатурный каталог. - ОАО Дивногорский завод низковольтных автоматов. - Дивногорск, 2008. - 94 с.);Quantitative data regarding the resource are indicated in the technical data of circuit breakers and reference books (for example: Circuit Breakers. Nomenclature Catalog. - Divnogorsk Plant of Low-Voltage Automats OJSC. - Divnogorsk, 2008. - 94 pp.);
- k2 - коэффициент, характеризующий электрический износ автоматического выключателя вследствие протекания тока в процессе работы. Износ автоматического выключателя зависит от мощности, выделяющейся на замкнутых контактах. Приближенно этот коэффициент определяется по формуле- k 2 - coefficient characterizing the electrical wear of the circuit breaker due to the flow of current during operation. The wear of the circuit breaker depends on the power released at the closed contacts. Approximately this coefficient is determined by the formula
где Iн - номинальный ток автоматического выключателя.where I n is the rated current of the circuit breaker.
В соответствии с формулой (2) при минимальном токе электрический износ практически отсутствует. При увеличении коммутируемого тока электрический износ возрастает по сравнению с обычным механическим износом.In accordance with formula (2), at minimum current, electrical wear is practically absent. With an increase in switching current, electrical wear increases compared to conventional mechanical wear.
Результаты измерений и вычислений отображаются на мониторе. Таким образом, в процессе эксплуатации автоматического выключателя непрерывно производится оценивание его остаточного ресурса с учетом электромеханической и электрической составляющих. Текущая оценка хранится в памяти контроллера, отображается на мониторе и может использоваться для своевременной замены или ремонта автоматического выключателя.The results of measurements and calculations are displayed on the monitor. Thus, in the process of operating a circuit breaker, its residual life is continuously evaluated taking into account the electromechanical and electrical components. The current rating is stored in the controller memory, displayed on the monitor and can be used for timely replacement or repair of the circuit breaker.
Следовательно, использование в известном способе определения остаточного ресурса автоматических выключателей, при котором измеряют ток вызывающий срабатывание при каждом j-м отключении, j=1, …, n, определяют коэффициент kx(ij), характеризующий допустимое количество срабатываний в зависимости от коммутируемого тока дополнительно непрерывного измерения тока i, протекающего через автоматический выключатель, и определения остаточного ресурса по формулеTherefore, the use in a known method for determining the residual life of circuit breakers, in which the current causing the trip at each jth trip, j = 1, ..., n, is measured, the coefficient k x (i j ) is determined, which characterizes the permissible number of trips depending on the switched current additionally continuous measurement of the current i flowing through the circuit breaker, and determining the residual life by the formula
где Т0 - полный ресурс автоматического выключателя; k2 - весовой коэффициент, равный расчетному коэффициенту ресурсного изнашивания автоматического выключателя, n - общее число срабатываний автоматического выключателя от начала эксплуатации, t - время, позволяет повысить точность определения остаточного ресурса автоматического выключателя.where T 0 is the total resource of the circuit breaker; k 2 is the weight coefficient equal to the calculated coefficient of the resource wear of the circuit breaker, n is the total number of times the circuit breaker has been activated since the start of operation, t is the time, which improves the accuracy of determining the residual life of the circuit breaker.
Использование предлагаемого способа определения остаточного ресурса автоматических выключателей в системах электроснабжения будет способствовать повышению надежности и живучести электрооборудования.Using the proposed method for determining the residual life of circuit breakers in power supply systems will improve the reliability and survivability of electrical equipment.
Claims (1)
где T0 - полный ресурс автоматического выключателя; k2 - весовой коэффициент, равный расчетному коэффициенту ресурсного изнашивания автоматического выключателя, n - общее число срабатываний автоматического выключателя от начала эксплуатации, t - полное время работы автоматического выключателя. A method for determining the residual life of circuit breakers, in which the current causing the trip at each jth trip, j = 1, ..., n, is measured, a coefficient k 1 (i j ) is determined that characterizes the permissible number of trips depending on the switched current i j , characterized in that it additionally continuously measures the current i flowing through the circuit breaker, and determines the residual life by the formula
where T 0 is the total resource of the circuit breaker; k 2 is the weight coefficient equal to the estimated coefficient of the resource wear of the circuit breaker, n is the total number of times the circuit breaker has been activated since the start of operation, t is the total operating time of the circuit breaker.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013130162/07A RU2550337C2 (en) | 2013-07-01 | 2013-07-01 | Method for determining residual life of automatic circuit breakers |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013130162/07A RU2550337C2 (en) | 2013-07-01 | 2013-07-01 | Method for determining residual life of automatic circuit breakers |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013130162A RU2013130162A (en) | 2015-01-10 |
RU2550337C2 true RU2550337C2 (en) | 2015-05-10 |
Family
ID=53278948
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013130162/07A RU2550337C2 (en) | 2013-07-01 | 2013-07-01 | Method for determining residual life of automatic circuit breakers |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2550337C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2703740C1 (en) * | 2018-12-10 | 2019-10-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный университет путей сообщения" | Method of technical diagnosis of high-speed switches of traction substations and sectioning stations, equipped with a technical diagnosis system |
CN110567697A (en) * | 2019-09-16 | 2019-12-13 | 广东电网有限责任公司 | High-voltage circuit breaker mechanical life prediction method |
RU2748784C1 (en) * | 2018-03-28 | 2021-05-31 | Абб Швайц Аг | Device and method for fault diagnosis for circuit breaker |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115128442B (en) * | 2022-06-23 | 2024-08-06 | 国网福建省电力有限公司 | Dynamic evaluation method for electric life of circuit breaker based on full life operation information |
CN115166499B (en) * | 2022-06-28 | 2023-12-08 | 上海正泰智能科技有限公司 | Method and device for determining service life of circuit breaker, computer equipment and storage medium |
CN116908674B (en) * | 2023-09-12 | 2023-11-28 | 川开电气有限公司 | Method and system for monitoring and predicting residual life of circuit breaker |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1214723A1 (en) * | 1999-09-20 | 2002-06-19 | Moeller GmbH | Method for determining the remaining service life of the switch contacts in an electric switching device and electric switching device with an evaluation unit for carrying out said method |
WO2004057635A1 (en) * | 2002-12-20 | 2004-07-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and device for determining the remaining service life of a switchgear |
RU2249828C2 (en) * | 2001-07-16 | 2005-04-10 | Курский государственный технический университет | Method of measuring commutation service life of switches |
RU2269140C1 (en) * | 2004-07-09 | 2006-01-27 | Государственное унитарное предприятие "Всероссийский электротехнический институт им. В.И. Ленина" | Method for testing vacuum switches durability against through short-circuit currents |
-
2013
- 2013-07-01 RU RU2013130162/07A patent/RU2550337C2/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1214723A1 (en) * | 1999-09-20 | 2002-06-19 | Moeller GmbH | Method for determining the remaining service life of the switch contacts in an electric switching device and electric switching device with an evaluation unit for carrying out said method |
RU2249828C2 (en) * | 2001-07-16 | 2005-04-10 | Курский государственный технический университет | Method of measuring commutation service life of switches |
WO2004057635A1 (en) * | 2002-12-20 | 2004-07-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and device for determining the remaining service life of a switchgear |
RU2269140C1 (en) * | 2004-07-09 | 2006-01-27 | Государственное унитарное предприятие "Всероссийский электротехнический институт им. В.И. Ленина" | Method for testing vacuum switches durability against through short-circuit currents |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2748784C1 (en) * | 2018-03-28 | 2021-05-31 | Абб Швайц Аг | Device and method for fault diagnosis for circuit breaker |
RU2703740C1 (en) * | 2018-12-10 | 2019-10-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный университет путей сообщения" | Method of technical diagnosis of high-speed switches of traction substations and sectioning stations, equipped with a technical diagnosis system |
CN110567697A (en) * | 2019-09-16 | 2019-12-13 | 广东电网有限责任公司 | High-voltage circuit breaker mechanical life prediction method |
CN110567697B (en) * | 2019-09-16 | 2020-07-14 | 广东电网有限责任公司 | High-voltage circuit breaker mechanical life prediction method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013130162A (en) | 2015-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2550337C2 (en) | Method for determining residual life of automatic circuit breakers | |
CA2809786C (en) | Circuit breaker interrupter travel curve estimation | |
US9864008B2 (en) | Electric power system circuit breaker trip diagnostic | |
US8665574B2 (en) | Thermal memory in a fault powered system | |
CN104795801B (en) | A kind of breaker non-three phase method of discrimination and device based on voltage | |
US8635034B2 (en) | Method and system for monitoring transformer health | |
JPWO2009148160A1 (en) | Capacitor remaining life diagnosis device and power compensation device having remaining life diagnosis device | |
CN101714749B (en) | Electronic circuit breaker | |
JP6385292B2 (en) | Power generation output estimation method, estimation device, and estimation program | |
RU2011108297A (en) | OVERLOAD RELAY | |
CN101221218A (en) | Measurement of analog coil voltage and coil current | |
US20130187389A1 (en) | Method for predictive monitoring of switch contactors and system therefor | |
TWI743010B (en) | Digital protection relay and digital protection relay monitoring system | |
JP2013255385A (en) | Overcurrent relay | |
JP6362445B2 (en) | Inverter and data collection device | |
RU2397499C2 (en) | Measuring method of current in electric conductor by magnetic reed relays | |
JP5031051B2 (en) | Circuit breaker monitoring device and detection method of circuit breaker monitoring device | |
JP4657965B2 (en) | Power monitoring system | |
KR20080057868A (en) | Method for assessing and estimating voltage stability | |
RU2590221C1 (en) | Device for diagnosing state of insulation power circuits | |
JP2005151717A (en) | Generated power controller of non-utility power generation facility | |
KR101332714B1 (en) | Mold transformer diagnose method using severity assessment | |
CN205229866U (en) | Wet device is surveyed to high tension switchgear intelligence temperature measurement | |
KR101358049B1 (en) | Mold transformer diagnose system | |
JP7479012B2 (en) | Circuit breaker systems, circuit breakers and distribution boards |