[发明专利]用于预测智能电子装置的维护的系统和方法

说明书

技术领域

一般来说，本文所公开的主题涉及恶劣环境中使用的智能电子装置的维护，更具体来说，涉及用于便利化基于操作状况、受外部因素影响和装置中嵌入的可靠性模型的连续监测的智能电子装置的预测维护。

背景技术

包括结合的发电、输电、配电和能量转换部件的电力网常常借助于智能电子装置(IED)进行操作。这类装置防止故障和其它异常状况，监测和计量能量使用，以及控制电力网操作的其它方面。智能电子装置包括但不局限于包括保护继电器、远程终端单元、可编程逻辑控制器(PLC)、计量表、本地人机接口(HMI)、以太网交换机和/或路由器、调制解调器以及其它类似装置。

智能电子装置常常安装和工作在苛刻环境下，例如高压变电站控制房、中压开关设备、发电厂、工厂和电动机控制中心。因此，IED暴露于例如极端温度、电磁干扰、电力浪涌、机械冲击和振动以及化学试剂等状况中。至少一部分已知的IED设计成耐受由工业标准、确立的设计实践和/或基于制造商之间的竞争所规定的这类状况。

至少一部分已知的IED在电力网中执行关键功能，例如保护功能和/或控制功能。因此，需要有在调试时间中保持完全起作用的IED。要确保IED保持其预期功能并且在必要时以及根据需要来执行，定期检查和/或维护IED。自从使用包括机电和模拟技术的前一代保护、控制和/或计量装置以来，定期维护过程已经发生变化。至少一部分已知的定期维护过程包括视觉检验IED的问题征兆并且定期停止使用IED，将IED与它所属的系统的其余部分隔离，以及测试IED的功能性。这类定期维护过程的维护间隔可在2至5年之间，并且基于例如给定用户的以往经验、所检查的IED的构成、平均操作状况、应用的关键性等因素以及其它相关因素。

但是，这类定期维护过程没有优化成考虑具有不同预期寿命和/或故障率的IED。IED可安装于与平均预计操作状况相比极大地不同的操作状况中。可变操作状况包括例如平均环境温度等的易检验因素以及例如受电磁干扰影响和本地操作温度等的隐藏因素。通常，维护给定设施中的所有IED，而不管IED的构成和/或操作状况。因此，某个百分比的IED被“过度维护”，而一部分被“欠维护”，从而导致非预计故障发生。

这类定期维护过程错过了IED的用户和/或操作人员的节省成本的极大可能性。例如，维护因关联工作量而是高费用操作，并且在没有部署装置冗余度的情况下，维护可能要求关闭受保护和/或受控制过程和/或资产。另外，IED的非预计故障要求应急方式响应，它们涉及计划外的工作、计划外的备用材料使用、附加紧急事件以及对没有适当准备的工作的需要和/或受保护和/或受控制资产的计划外关机，这则可触发关联过程步骤的关闭。

至少一部分已知的IED包括微处理器，它使IED能够收集和分析来自传感器的信息。但是，需要这样的系统和/或方法，它们使用信息收集和分析从而结合对例如可靠性模型等的IED的预期寿命的嵌入的知识来了解IED的操作状况和承受影响(exposure)，以便生成预测维护请求和/或信号。

发明内容

在一个方面，提供一种用于预测智能电子装置(IED)的维护的方法。该方法包括使用IED中的多个传感器来测量环境状况，处理环境测量以确定表示IED的历史操作状况的长期承受因素(exposure factor)，将可靠性模型应用于长期承受因素，根据长期承受因素和可靠性模型来确定IED寿命的数值量度，将IED寿命的数值量度与预先选择的边界值进行比较，以及如果IED寿命的数值量度超出预先选择的边界值则发信号。

在另一个方面，提供一种用于建立和维护多个智能电子装置(IED)的可靠性模型的系统。该系统包括：获取单元，配置成从多个IED获取长期承受因素；输入单元，配置成从多个IED的出故障IED接收故障信息；以及处理器，配置成耦合到获取单元和输入单元。处理器编程为确定各IED的可靠性，并且得出将承受因素与各IED的可靠性之间相关的可靠性模型。

在另一个方面，提供一种用于监测其中具有用于获取环境数据的多个传感器的智能电子装置(IED)的操作状况的系统。该系统包括：获取单元，配置成从IED获取长期承受因素；输入单元，配置成从IED接收故障信息；以及处理器，配置成耦合到获取单元和输入单元。处理器编程为确定IED的可靠性，得出将承受因素与IED的可靠性之间相关的可靠性模型，将IED寿命的数值量度与预先选择边界值进行比较，以及如果IED的数值量度超出预先选择边界值则生成信号。

附图说明

以下具体实施方式参照附图、作为举例来说明本文所述的包括优点和特征的系统和方法的示范实施例。