[发明专利]用于断路器的故障诊断装置和方法

说明书

一种用于断路器(200)的故障诊断装置(100)和方法(1200)，包括至少一个传感器(101)，被耦合至布置在断路器(200)中的至少一个机构(201)，并且被配置为获得参数随时间的波形数据，波形数据与至少一个机构(201)的操作状态相关；以及处理单元(102)，被耦合至至少一个传感器(101)，并且被配置为分析波形数据以获得至少一个特征值(1220)；确定至少一个特征值与阈值矩阵(1230)之间的相异度；并且响应于该相异度大于阈值相异度，确定至少一个机构(201)存在故障(1240)。利用该故障诊断装置(100)，可以提前确定断路器(200)的至少一个机构(201)中的故障。

技术领域

本公开实施例主要涉及一种断路器，并且更具体地，涉及用于断路器的故障诊断装置和方法。

背景技术

广泛用于工业和家庭应用的断路器是众所周知的。断路器是自动操作的电开关，其被设计为保护电路免因通常由过载或短路引起的过电流而损坏。一旦检测到电路故障，必须断开断路器触点以中断电路，这通常是使用包含在断路器内的机械存储的能量(诸如用于分离触点的弹簧或压缩空气)来完成的。断路器还可以使用由故障引起的高电流(诸如通过热膨胀或磁场)来分离触点。断路器通常使用分闸线圈来使操作机构分闸，并使用储能电机来恢复弹簧的能量。

可以看出，断路器的稳定性主要由操作机构、分闸线圈和储能电机的健康状态决定。随着长期使用，操作机构、操作机构与分闸线圈之间的传动机构以及弹簧与储能电机之间的传动机构可能会存在故障。例如，上述操作机构或传动机构中的部件可能会磨损、变形或断裂，或者部件之间的接头可能会因变形或间隔增大而旋转受阻。

上述问题可能导致断路器操作不良，并最终导致断路器故障。在传统解决方案中，这些问题只有在该问题导致断路器故障之后才能检测到或发现。这可能导致电路中的电气设备损坏。此外，在这种情况下，断路器仅可以被动地操作(例如通过更换)来解决上述问题。因此，相比于主动或提前更换断路器的情况，断路器的更换时间延迟。

发明内容

本公开实施例提供了一种用于提供断路器故障诊断装置和方法的解决方案。

在第一方面，提供了一种用于断路器的故障诊断装置。该装置包括至少一个传感器，被耦合至布置在断路器中的至少一个机构，并且被配置为获得参数随时间的波形数据，波形数据与至少一个机构的操作状态相关；以及处理单元，被耦合至至少一个传感器，并且被配置为分析波形数据以获得至少一个特征值；确定至少一个特征值与阈值矩阵之间的相异度；并且响应于该相异度大于阈值相异度，确定至少一个机构存在故障。

在一些实施例中，处理单元基于非线性状态估计技术来确定相异度。

在一些实施例中，阈值矩阵记录与至少一个机构的正常操作状态相对应的特征值。

在一些实施例中，至少一个机构包括断路器的操作机构，并且至少一个传感器包括被布置在操作机构上的振动传感器，振动传感器被配置为获得与操作机构的断开/闭合操作相关的振动波形数据。

在一些实施例中，至少一个机构包括断路器的分闸线圈，并且至少一个传感器包括被耦合至分闸线圈的第一霍尔传感器，第一霍尔传感器被配置为获得与分闸线圈的分闸操作相关的第一电流波形数据。

在一些实施例中，至少一个机构包括断路器的储能电机，并且至少一个传感器包括耦合至储能电机的第二霍尔传感器，第二霍尔传感器被配置为获得与储能电机的储能操作相关的第二电流波形数据。

在一些实施例中，处理单元还被配置为基于小波变换对振动波形数据进行滤波。

在一些实施例中，处理单元被配置为分析经滤波的振动波形数据以获得至少一个振动特征值，至少一个振动特征值包括从经滤波的振动波形数据确定的峰值。