專利名稱：用于監(jiān)測電接觸的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文公開的主題大體涉及電接觸，并且更具體而言，涉及用于以連續(xù)的基礎(chǔ)或以周期的基礎(chǔ)來監(jiān)測電接觸的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
電連接典型地具有使用壽命。隨著時間的過去，電連接的接觸可退化，這可導(dǎo)致連接的機(jī)能有局部損耗或全部損耗。接觸還可在裝置的操作之后突然退化。如果未被有效地監(jiān)測，則不同組件內(nèi)的這些連接的退化可不利地影響這些組件的性能特性，以及降低相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)的可靠性。為了保持電系統(tǒng)有足夠的性能，常常與系統(tǒng)性能一起監(jiān)測組件，以確定是否應(yīng)該采取某些類型的維護(hù)、修理或更換措施?？沙掷m(xù)地監(jiān)測組件，或者可通過由視覺檢查或使用合適的儀器所進(jìn)行的一系列測試組成的周期性預(yù)防檢驗(yàn)來監(jiān)測組件。接觸表面的逐步退化可導(dǎo)致引起局部溫度升高的傳導(dǎo)問題，這可影響系統(tǒng)性能，以及導(dǎo)致進(jìn)一步的退化。接觸還可在非常惡劣的條件下操作一次或幾次就突然退化。退化程度對用戶來說常常不明顯，而且不可容易地確定裝置是否可恢復(fù)有用的操作。然后這需要在使裝置恢復(fù)服務(wù)之后手動測試的電池以及嚴(yán)密觀察，或者更換裝置，“以防萬一”。在一些傳統(tǒng)的電接觸監(jiān)測系統(tǒng)中，通過將針對低電阻測量而設(shè)計(jì)的特殊儀器連接到接觸上(以提供低電阻的線路測試)的裝置，或者使用用以提供溫度的在線測量的紅外掃描，來確定斷路器的接觸狀況。這些傳統(tǒng)的電接觸監(jiān)測系統(tǒng)不可令人滿意地識別電接觸的退化,諸如電接觸的逐步退化。因此，當(dāng)使用這些系統(tǒng)時，可引起遲延檢測或不良的敏感度。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個實(shí)施例，提供一種方法，其包括基于施加于電接觸的電信號和穿過電接觸之后的測量的電信號來計(jì)算電接觸的阻抗。該方法還包括使用計(jì)算的阻抗來確定電接觸的狀況。根據(jù)另一個實(shí)施例，提供一種系統(tǒng)，其包括配置成接收電信號信息的接收單元，電信號信息包括關(guān)于施加于電接觸的電信號和穿過電接觸之后的測量的電信號的信息。系統(tǒng)還包括處理單元，處理單元配置成使用測量的電信號信息來計(jì)算電接觸的阻抗，以確定電接觸的狀況。根據(jù)又一個實(shí)施例，提供一種斷路器，其包括一個或多個接觸對和用于產(chǎn)生具有至少一個頻率的電信號的信號發(fā)生器，其中，電信號施加于接觸對(一個或多個)。斷路器還包括處理單元，處理單元配置成測量在施加的信號穿過接觸對(一個或多個)之后的該電信號，以及確定施加的電信號和測量的電信號之間的變化。處理單元進(jìn)一步配置成使用該確定來確定接觸的阻抗，以確定接觸對(一個或多個)的狀況。


附圖以示例的方式而非限制的方式大體示出了本文獻(xiàn)中論述的多種實(shí)施例，在圖中，相同標(biāo)號表不相同部件。圖1是根據(jù)實(shí)施例的電接觸監(jiān)測系統(tǒng)的示意圖。圖2是示出了接觸對的譜電阻標(biāo)記的曲線圖。圖3是示出了接觸對的譜電抗標(biāo)記的曲線圖。圖4是在不同頻率處的接觸阻抗模的時間標(biāo)圖的曲線圖。圖5是在不同頻率處的相位角的時間標(biāo)圖的曲線圖。圖6是根據(jù)實(shí)施例的、用于監(jiān)測電接觸的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式當(dāng)與附圖結(jié)合起來閱讀時，將更好地理解前述概述以及本文闡述的主題的某些實(shí)施例的以下詳細(xì)描述。如本文所用，以單數(shù)敘述以及以詞語“一”開頭的要素或步驟應(yīng)理解為不排除所述要素或步驟的復(fù)數(shù)，除非明確陳述了這種排除。此外，對本發(fā)明的“一個實(shí)施例”的引用無意于解釋為排除也結(jié)合了所敘述的特征的另外的實(shí)施例的存在。此外，除非明確陳述相反的情況，否則“包括”或“具有”要素或多個要素(其具有特定的屬性)的實(shí)施例可包括不具有那個屬性的另外的這樣的要素。在以下詳細(xì)描述中，參照了附圖，附圖形成以下詳細(xì)描述的一部分，以及在附圖中，以說明的方式顯示了其中可實(shí)踐本文公開的主題的特定實(shí)施例。要理解的是，實(shí)施例可結(jié)合起來，或者可利用其它實(shí)施例，以及，可在不偏離本文公開的主題的范圍的情況下作出結(jié)構(gòu)變型、邏輯變型和電變型。因此，不以限制意義來理解以下詳細(xì)描述，并且本文公開的主題的范圍由所附權(quán)利要求及其等效物限定。在以下描述中，相同數(shù)字或參考標(biāo)志符在所有圖中將用來指示相同部件或要素。在此文獻(xiàn)中，用語“一”用來包括一個或不止一個，并且用語“或者”用來指示非排它性的“或者”，除非另有說明。圖1示出了根據(jù)實(shí)施例的電接觸監(jiān)測系統(tǒng)100的示意圖。電接觸監(jiān)測系統(tǒng)100可為獨(dú)立的監(jiān)測系統(tǒng)。備選地，電接觸監(jiān)測系統(tǒng)100可形成另一個系統(tǒng)的一部分。例如，電接觸監(jiān)測系統(tǒng)100可形成斷路器系統(tǒng)的一部分，或者包含在斷路器中，以形成“智能”斷路器。電接觸監(jiān)測系統(tǒng)100可監(jiān)測多個斷路器的狀況，斷路器可為不同的類型(例如，空氣輔助式斷路器、真空輔助式斷路器或氣體輔助式斷路器)。應(yīng)當(dāng)注意，多種實(shí)施例可與用于其它裝置的接觸結(jié)合起來使用。例如，除了別的以外，可用總線-總線連接、線纜-總線連接或斷路器-裝備連接實(shí)現(xiàn)多種實(shí)施例。還應(yīng)當(dāng)注意，不同的實(shí)施例或測量可用于不同的應(yīng)用或用于不同的裝置。電接觸監(jiān)測系統(tǒng)100包括以一個或多個頻率產(chǎn)生電信號103的信號發(fā)生器102 (例如交變信號發(fā)生器)。在一個實(shí)施例中，信號發(fā)生器102產(chǎn)生電信號103,跨過電接觸而施加電信號103，電接觸被示為接觸對104 (例如，斷路器的接觸對)，以及其中，電信號103包括一個或多個頻率。在多種實(shí)施例中，接觸對104形成電路105的一部分，例如，如圖1中顯示的那樣在點(diǎn)I和點(diǎn)2遠(yuǎn)處的電路(未顯示)。例如，電路105可為用于功率分配等的智能電網(wǎng)。作為另一個示例，電路105可形成風(fēng)力發(fā)電廠或太陽能發(fā)電廠等的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的一部分。但是，應(yīng)當(dāng)注意，這些僅是示例，并且接觸對104可形成任何電路的一部分。
接觸對104是能夠提供電接觸以使得提供電路徑或連接的任何裝置。例如，接觸對104可為在繼電器或開關(guān)中采用的任何適當(dāng)?shù)碾娊佑|。在一個實(shí)施例中，在操作中，信號發(fā)生器102產(chǎn)生具有單個頻率信號的電信號103。在其它實(shí)施例中，信號發(fā)生器102產(chǎn)生具有包括多個不同的頻率的頻率范圍的電信號103。例如，信號發(fā)生器102可產(chǎn)生具有I kHz至I MHz之間的頻率范圍的電信號103。因此，信號發(fā)生器102可產(chǎn)生具有單個頻率或在I kHz至I MHz之間的多個頻率等的電信號103。但是，會構(gòu)想到其它范圍。例如，信號發(fā)生器102可產(chǎn)生具有高達(dá)20 MHz的頻率的電信號103。應(yīng)當(dāng)注意，一個或多個頻率可以待監(jiān)測或識別的特定的接觸狀況為基礎(chǔ)。在多種實(shí)施例中，電信號103的頻率是比用于電路105的供應(yīng)頻率更高的頻率。電信號103可為不同類型的信號。在一個實(shí)施例中，跨過接觸對104而施加的電信號103是交流信號。例如，交流信號可具有高達(dá)100安(A)的電流值。電信號103還可具有不同的電壓，例如，高達(dá)10伏的電壓。再次，諸如基于特定的應(yīng)用，電信號103的電流和電壓可更高或更低。信號發(fā)生器102對接觸對104產(chǎn)生電信號103 (由顯示電流106的箭頭示出)，接觸對104包括被檢查的或正被監(jiān)測的電接觸。在一個實(shí)施例中，為了限制或防止電信號103的流106泄漏到電路105中以及為了引導(dǎo)流106通過接觸對104，可對電路105提供電感器108。例如，電感器108可在接觸對104之前(朝向圖1中的點(diǎn)I)定位在電路105內(nèi)，使得信號發(fā)生器102在電感器108和接觸對104之間連接到電路105上。在備選實(shí)施例中，或者另外，傳輸線110的固有電感可限制或防止電信號103泄漏到電路105中。在多種實(shí)施例中，通過接觸對104周期性地注入(或施加)產(chǎn)生的電信號103?？砂搭A(yù)先確定的間隔注入電信號103，間隔可為固定的或可變的。在接觸對104被監(jiān)測的時期中的一些或全部期間，還可持續(xù)地施加電信號103。當(dāng)電信號103穿過接觸對104時，處于一個或多個頻率的結(jié)果的測量信號可隨接觸對104的表面狀況而改變。例如，接觸對104的不同的表面狀況可影響處于不同頻率的電信號103的響應(yīng)，尤其諸如接觸對104的表面的點(diǎn)蝕、灰塵淀積、粗糙度、碳淀積、硫化物腐蝕、銹、水分、腐爛、變質(zhì)和/或氧化。在多種實(shí)施例中，使用諸如結(jié)果的或測量的電信號的響應(yīng)來確定和識別接觸對104的表面狀況。例如，基于注入頻率和測量響應(yīng)，可使用如本文中更加詳細(xì)地描述的那樣的電阻抗譜(EIS)來確定影響接觸對104的表面的特定狀況(以及狀況的程度)。例如，可分析處于一個或多個頻率的測量信號的阻抗的改變或變化，以確定接觸對104的狀況。在一個實(shí)施例中，還提供隔離電容器112來限制或防止電路105的現(xiàn)場的操作電流泄漏到電接觸監(jiān)測系統(tǒng)100中。但是，隔離電容器112還允許信號發(fā)生器102所產(chǎn)生的電信號103穿過其中。為了限制或防止在電信號103穿過接觸對104之后電信號103泄漏至Ij電路105中，可對電路105添加電感器114。電感器114可在接觸對104之后(朝向圖1中的點(diǎn)2)定位在電路105中，使得隔離電容器112在電感器114和接觸對104之間連接到電路105上。在備選實(shí)施例中，或者另外，傳輸線110的固有電感可限制或防止電信號103泄漏到電路105中。另外，在其中施加的電信號103是跨過電接觸對104而施加的電壓且測量結(jié)果的電流的一些實(shí)施例中提供電流傳感器116。在一個實(shí)施例中，施加的電信號103可為電流信號，并且電流傳感器116測量施加的電流信號。當(dāng)施加的電信號103是電流時，電流傳感器116得到的測量可用作信號發(fā)生器102的反饋，以針對諸如預(yù)先確定的值調(diào)諧或校準(zhǔn)施加的電信號103。在另一個實(shí)施例中，可使用反饋來監(jiān)測隔離電容器112的機(jī)能，以防止現(xiàn)場的電流泄漏到處理單元118。例如，當(dāng)電流傳感器116檢測到高的輸入電流泄漏到電接觸監(jiān)測系統(tǒng)100中時，電流傳感器116可中斷電路連接性，并且提供警報(bào)(例如，操作者聽得見或看得見的警報(bào))。因而，電信號作為施加的電信號103穿過接觸對104 (以及在一些情況下，穿過電流傳感器116)，并且作為其響應(yīng)而測量電信號120 (也稱為測量的電信號)，可將該電信號作為輸入提供給處理單元118，以進(jìn)行處理，諸如以執(zhí)行接觸狀況檢測。處理單元118可為可包含在硬件、軟件中或其組合中的任何類型的處理器或計(jì)算機(jī)器。應(yīng)當(dāng)注意，處理單元118可包括接收單元(或其它接收器)，以接收電信號120 (或與電信號120有關(guān)的信息)，以及其它信號或數(shù)據(jù)，例如，施加的電信號103的頻率和值。例如，處理單元118還接收信號發(fā)生器102產(chǎn)生的電信號103。在這個信號路徑中，可使用另一個隔離電容器122和電流傳感器124來限制或防止電路105的現(xiàn)場的操作電流泄漏到處理單元118。隔離電容器122和電流傳感器124的操作類似于如上面描述的那樣的隔離電容器112和電流傳感器116的操作。在一個實(shí)施例中，處理單元118使用EIS技術(shù)來分析接收的信號(即，電信號103和120)，以確定一個或多個接觸狀況。例如，處理單元118可分析接收的信號，以監(jiān)測處于一個或多個頻率的施加的信號和結(jié)果的測量信號之間(例如，施加的電信號103和電信號120之間)的變化。在一個實(shí)施例中，可針對原始的接觸對104狀況(即，當(dāng)接觸對104是新的時候存在的接觸對的表面狀況)校準(zhǔn)處理單元118。施加的電信號103也可用來校準(zhǔn)處理單元118。備選地，可針對其它接觸狀況或任何其它因素來校準(zhǔn)處理單元118。在一些實(shí)施例中，處理單元118的校準(zhǔn)允許電接觸監(jiān)測系統(tǒng)100通過限定基線測量來在識別或預(yù)測接觸對104狀況時減少或避免假陽性。處理單元118還可用來根據(jù)施加的電信號103和測量的電信號120來計(jì)算阻抗的實(shí)部和阻抗的虛部。因而，在多種實(shí)施例中，跨過電接觸(例如，接觸對104)而施加電信號103作為施加的電信號。施加的電信號103具有至少一個頻率。然后測量或監(jiān)測到響應(yīng)，例如電信號120，其為測量的電信號，并且在施加的電信號103穿過電接觸時測量響應(yīng)。處理單元118然后可使用處于不同頻率的施加的信號和測量信號來確定接觸對104的狀況。在多種實(shí)施例中，處理單元118可計(jì)算阻抗(例如如本文更加詳細(xì)地描述的那樣包括處于一個或多個頻率的電接觸的電阻屬性、電容屬性或電感屬性中的至少一個的復(fù)數(shù)阻抗)，以確定電接觸的狀況。例如，施加的電信號103可為電壓信號，并且測量的電信號120可為電流。在其它實(shí)施例中，施加的電信號103可為電流信號和結(jié)果的測量電壓。圖2是用譜接觸電阻標(biāo)記202示出曲線204和曲線206的曲線圖200，曲線204是新的或良好的斷路器或接觸的電阻標(biāo)圖，并且曲線206是損壞的斷路器或接觸的電阻標(biāo)圖，它們兩者均在一頻率范圍內(nèi)。圖3是用譜接觸電抗標(biāo)記302示出曲線304和曲線306的曲線圖300，曲線304是新的或良好的斷路器或接觸的電抗標(biāo)圖，并且曲線306是損壞的斷路器或接觸的電抗標(biāo)圖，它們兩者均在一頻率范圍內(nèi)。曲線圖200和300用于單個斷路器或接觸，但是可針對多個斷路器或接觸來標(biāo)繪類似的曲線圖。在多種實(shí)施例中，可從阻抗數(shù)據(jù)中提取電模型參數(shù)，例如，以量化斷路器接觸的退化狀態(tài)。應(yīng)當(dāng)注意，電阻是復(fù)數(shù)阻抗的實(shí)部，且電抗是復(fù)數(shù)阻抗的虛部。另外，頻率是測量阻抗所處的注入信號的頻率。在多種實(shí)施例中，處理單元118可分析接觸對104的譜標(biāo)記，以確定不同的接觸狀況。例如，處理單元118可使用電信號120來確定接觸對的電阻屬性、電容屬性或電感屬性，以識別對應(yīng)于電信號120的標(biāo)記的特定的接觸狀況。例如，可分析或比較沿著一個或多個曲線的多個點(diǎn)，或者可執(zhí)行形態(tài)型分析。應(yīng)當(dāng)注意，新的接觸對的電容譜可包括接觸對電阻和空氣電容兩者。當(dāng)接觸對104在使用中時，接觸對104大體會經(jīng)歷接觸對材料的連續(xù)的時間相關(guān)退化，使得接觸對104的阻抗譜可包括由于接觸對104的表面狀況的原因而引起的電阻、電容和/或電感。電信號120的標(biāo)記的變化與接觸對104的不同類型和水平的退化相關(guān)或?qū)?yīng)。例如，在使用一段時間之后的電信號120的標(biāo)記可具有電阻增大的電容標(biāo)記。在一個實(shí)施例中，可計(jì)算接觸對104的電容屬性，使得電容屬性包括電容實(shí)部和電容虛部的組合。接觸對104的電容可由下列等式表示
Z = R + jXc等式 I
其中，Z表示接觸對104的總電容，R表示電容實(shí)部，并且Xe表示電容虛部。備選地，可使用接觸對104的響應(yīng)的阻抗標(biāo)圖。在使用一段時間之后的電信號120的標(biāo)記具有電阻增大的電感標(biāo)記。在一個實(shí)施例中，可計(jì)算接觸對104的電感屬性，使得電感屬性包括電感實(shí)部和電感虛部的組合。接觸對104的電感可由下列等式表示
L = Rl + jXl等式 2
其中，L表示接觸對104的 總電感，Rl表示電感實(shí)部，并且Π表示電感虛部。再次參照圖1，在一個實(shí)施例中，處理單元118可存儲處于對應(yīng)于不同的表面狀況的不同的頻率或頻率范圍的多個標(biāo)記，這可以注入的頻率和/或被監(jiān)測的特定的接觸對104為基礎(chǔ)。應(yīng)當(dāng)注意，可根據(jù)之前的測試來確定預(yù)先確定的標(biāo)記，之前的測試可包括實(shí)際測試(諸如使用來自相似類型的接觸對的多個之前的結(jié)果)或仿真。備選地，處理單元118可存儲限定或?qū)?yīng)于多個表面狀況的不同的階段或水平的預(yù)先確定的準(zhǔn)則或不同的標(biāo)記。因而，使用EIS和標(biāo)記(一個或多個)，處理單元118可識別或預(yù)測一個或多個接觸對狀況(例如，退化的表面狀況)。在另一個實(shí)施例中，處理單元118可僅使用施加的電信號103和測量的電信號120之間的差異來確定一個或多個狀況。圖4是示出了多個時間標(biāo)圖的一個示例的曲線圖400,其顯示了接觸阻抗模和施加的電信號的頻率(以赫茲為單位)之間的關(guān)系。應(yīng)當(dāng)注意，顯示了處于各個測量頻率(而非時域)的阻抗，其為處于同一頻率的電壓與電流的比。因而，圖4中顯示的阻抗譜分析在頻域中示出阻抗測量。標(biāo)圖404、406、408和410對應(yīng)于在時間零點(diǎn)、24小時、42小時和60小時處的、銀接觸由于氫化硫(H2S)而加速老化的測量數(shù)據(jù)。顯示了關(guān)于具有I Hz至1. 00Ε+09 Hz的頻率范圍的施加的電信號103的數(shù)據(jù)。線402示出了銀接觸對的阻抗在零至六十小時的時間間隔里的增大。如可看到的那樣，阻抗隨著接觸對104的退化的增加而增大。標(biāo)圖404、406、408和410簡單示出了接觸對104隨著時間的過去的退化。因而，使用不同的譜阻抗標(biāo)記，可確定一個或多個接觸對狀況和狀況的程度或水平。圖5是示出了多個時間標(biāo)圖的一個示例的曲線圖500，其顯示了測量的電信號(例如電信號120)的相位角和施加的電信號(例如電信號103)的頻率(以赫茲為單位)之間的關(guān)系。圖5還示出了對于給定的相位角，隨著時間的過去，施加的信號和接收的信號之間頻率偏移。標(biāo)圖504、506、508和510對應(yīng)于在時間零點(diǎn)、24小時、42小時和60小時處的、銀接觸再次由于H2S而加速老化的測量數(shù)據(jù)。顯示了關(guān)于具有I Hz至1.00E+09 Hz的頻率范圍的施加的電信號103的數(shù)據(jù)。線502示出了，對于恒定的相位值，頻譜會隨著接觸對104的退化而偏移。因而，使用不同的譜標(biāo)記，可確定一個或多個接觸對狀況和狀況的程度或水平。在多種實(shí)施例中，處理單元118分析處于一個或多個頻率的接收的信號，如圖4和5中大體示出的那樣。例如，處理單元118在確定至少一個接觸對狀況時可使用接收的信號的響應(yīng)和接收的信號的阻抗、相位角、電壓或電流中的至少一個及其組合。在另一個實(shí)施例中，處理單元118可基于被檢查或正被監(jiān)測的接觸對104的確定的電阻屬性、確定的電感屬性或確定的電容屬性來確定至少一個接觸對狀況。在多種實(shí)施例中，處理單元118還可基于預(yù)定義的模型來預(yù)測接觸對104的狀況，其中，預(yù)定義的模型包括使用測量的電信號120的頻率、阻抗、相位角、電壓或電流中的至少一個。在一些情況下，處理單元118可基于預(yù)定義的模型來預(yù)測接觸對104狀況，其中，使用不同的電壓信號來創(chuàng)建該模型，其中，信號具有頻率范圍，或者可具有單個頻率，以及接收的信號的EIS相位響應(yīng)與使用諸如圖4和5中顯示的數(shù)據(jù)的施加的信號有關(guān)。在一個實(shí)施例中，處理單兀118可使用測量的電信號120的響應(yīng)、測量的電信號120的阻抗、測量的電信號120的相位角、測量的電信號120的電壓或測量的電信號120的電流中的至少一個來指示接觸對104的逐步退化。例如，隨著接觸對104退化，測量的電信號120的EIS相位角會減小，可使用任何適當(dāng)?shù)腅IS分析技術(shù)(例如，比較測量響應(yīng)與來自前向模型的預(yù)測響應(yīng))來確定這一點(diǎn)。使用接觸對104的EIS的相位角的變化的結(jié)果，處理單元基于例如沿著譜阻抗標(biāo)記曲線的點(diǎn)或與預(yù)測值的比較來確定接觸對104的逐步退化或損傷。多種實(shí)施例可提供特定的接觸對狀況或退化水平的通知。例如，回到圖1，一旦確定和/或預(yù)測至少一個接觸對狀況(例如，預(yù)定義的狀況)，處理單元118就可提供那個信息的通知，例如，將接觸對104的狀況告知電接觸監(jiān)測系統(tǒng)100的用戶的警報(bào)126?？墒褂萌魏晤愋偷耐ㄖ夹g(shù)來提供警報(bào)126。例如，警報(bào)126可為給用戶的手機(jī)的文本消息。警報(bào)126可為聲音和/或光信號。而且，警報(bào)126可提供為與表示接觸對104的狀況的指示(例如，表示是否需要立刻更換接觸對104的數(shù)字)一起發(fā)送的電子郵件消息。備選地，警報(bào)126可為文本、聲音、光、電子信號、電子郵件或其組合中的任一個。處理單元118提供的信息可為模擬信號或數(shù)字信號?？稍谟芯€網(wǎng)絡(luò)或無線網(wǎng)絡(luò)上傳送信號。處理單元118可將信息傳輸?shù)街醒氡O(jiān)測位置，其中，從多個電接觸監(jiān)測系統(tǒng)100的多個被監(jiān)測的接觸對104接收類似的信號。在另一個實(shí)施例中，處理器118可將測量的電信號120傳輸?shù)街醒氡O(jiān)測位置，其中，測量的電信號120可用于進(jìn)一步的處理，諸如告知技術(shù)員需要更換斷路器。備選地，電信號120可發(fā)送到另一個系統(tǒng)。例如，其它系統(tǒng)可為斷路器開關(guān)系統(tǒng)。還可在電路105離線時使用電接觸監(jiān)測系統(tǒng)100。當(dāng)電路105不操作和/或沒有電流時，電路105可離線。備選地，可在電路105是現(xiàn)場操作或者是帶電電路時使用電接觸監(jiān)測系統(tǒng)100。當(dāng)電路操作地連接到電源上時，電路在現(xiàn)場，或者電路帶電。
在一些實(shí)施例中，電接觸監(jiān)測系統(tǒng)100可同時或并發(fā)地監(jiān)測多個接觸對104。例如，接觸對104可與多個其它接觸對104串聯(lián)地或并聯(lián)地連接。在用于監(jiān)測并聯(lián)連接的多個接觸對104的操作的布置中，其中，當(dāng)接觸閉合時，各個接觸對104可具有基本不同的阻抗，可提供單獨(dú)的電接觸監(jiān)測系統(tǒng)100，以使其與各個這樣的多個接觸對104連接。單個電接觸監(jiān)測系統(tǒng)100可同時或并發(fā)地用具有多個接觸對104的多個電路中的各個來監(jiān)測多個電路。電接觸監(jiān)測系統(tǒng)100可監(jiān)測多個接觸對104，并且報(bào)告接觸對104的全部或子集的狀況的聯(lián)合結(jié)果。圖7示出了根據(jù)多種實(shí)施例的、用于監(jiān)測電接觸的方法600。在一個實(shí)施例中，方法700包括分析至少一個電接觸對，諸如電接觸對104 (其在圖1中顯示)。具體而言，在602處，跨過接觸對而施加電信號(例如，電信號103)，其中，電信號具有至少一個頻率(例如，頻率調(diào)制的電信號)。在一個實(shí)施例中，可使用產(chǎn)生交變電信號的信號發(fā)生器來產(chǎn)生電信號。然后，在604處，在信號穿過接觸對之后，測量對施加的電信號的響應(yīng)。應(yīng)當(dāng)注意，測量信號可穿過一個或多個隔離電容器，以限制或防止電路的現(xiàn)場的操作電流泄漏到處理部分中且影響方法600。測量信號穿過用來限制或防止施加的電信號泄漏到處理部分中且影響方法600的一個或多個電感器。備選地或另外，傳送信號的傳輸線的固有電感限制或防止電信號103泄漏到處理部分中且影響方法700。在606處,監(jiān)測施加的電信號和測量的電信號(例如，電信號120)之間的變化。例如，使用處理單元118，變化的監(jiān)測可處于多個頻率。然后在608處，使用測量的電信號來確定接觸對的電阻屬性、電感屬性和/或電容屬性中的至少一個，測量的電信號包括可使用任何適當(dāng)?shù)男盘栴l率分離技術(shù)來分離的一個或多個頻率分量。在610處，可針對預(yù)定義的接觸對狀況校準(zhǔn)測量的電信號。例如，可使用在接觸對是新的時候存在的接觸對的表面狀況來進(jìn)行校準(zhǔn)，即，設(shè)定基線測量和頻率響應(yīng)?？墒褂檬┘拥碾娦盘杹磉M(jìn)行校準(zhǔn)，以限制或避免接觸對狀況的假陽性確定，如本文描述的那樣。此后，在612處，使用EIS來確定或預(yù)測至少一個接觸對狀況。例如，接觸對狀況可尤其為接觸對的表面的點(diǎn)蝕、灰塵淀積、粗糙度、碳淀積物、硫化物腐蝕、銹、水分、腐爛、變質(zhì)和/或氧化中的一個。EIS分析可包括在步驟614、616和/或618處進(jìn)行一個或多個不同的確定。例如，在新的接觸對中，阻抗譜主要包括接觸對電阻和空氣電容屬性。但是，在不是新的接觸對中，由于接觸的表面狀況的原因，阻抗譜可包括接觸對電阻和電容屬性。應(yīng)當(dāng)注意，電容屬性可包括電容實(shí)部和電容虛部的組合，如本文描述的那樣。因而，在614處，可使用施加的電信號和測量的電信號之間的變化來確定接觸對的至少一個狀況。另外或備選地，在616處，可使用確定的電阻屬性、確定的電感屬性或確定的電容屬性來確定至少一個狀況。在618處，可使用測量的電信號的響應(yīng)、測量的電信號的接觸阻抗、相位角、電壓或的電流或其任何組合來確定至少一個狀況。例如，如本文描述的那樣，這些確定尤其可以譜阻抗標(biāo)記或預(yù)測值為基礎(chǔ)。應(yīng)當(dāng)注意，確定的可為接觸對的當(dāng)前狀態(tài)，或者可包括諸如基于電流測量沿著譜阻抗標(biāo)記曲線的位置來指示接觸對的逐步退化。當(dāng)具有被監(jiān)測的接觸對的電路未處于操作狀態(tài)時，可離線地執(zhí)行方法600。備選地，可現(xiàn)場執(zhí)行方法600，其中，接觸對在電路內(nèi)操作地連接。
可基于可對應(yīng)于一個或多個被監(jiān)測的接觸對的單個頻率響應(yīng)或多個頻率響應(yīng)來作出確定?？杀容^響應(yīng)與預(yù)先確定或建模的響應(yīng)，以識別特定的狀況或狀況的水平。一旦關(guān)于接觸對狀況作出了多種確定，在620處，可在檢測到至少一個預(yù)定義的接觸對狀況之后提供通知。例如，狀況可基于沿著預(yù)測曲線的位置來指示接觸對在總使用壽命的百分之十內(nèi)。通知以及一般的監(jiān)測信息可傳輸?shù)街醒氡O(jiān)測位置，其中，針對多種接觸對狀況來處理信息。因而，可在本地或遠(yuǎn)程地作出確定。在多種實(shí)施例中，確定阻抗包括確定處于一個或多個頻率的電阻屬性、電感屬性或電容屬性中的一個或多個或至少兩個。在一些實(shí)施例中，在多個頻率處結(jié)合電壓和電流。在一些實(shí)施例中，使用作為頻率函數(shù)的電阻、電容和/或電感的標(biāo)圖來(例如)確定標(biāo)繪曲線的變化或偏移。而且，退化的標(biāo)記可僅使用測量信號或結(jié)果的信號來進(jìn)行分析，或涉及(bother)施加的信號和測量信號。多種實(shí)施例的至少一個技術(shù)效果在于，接觸對的狀況的確定有所改進(jìn)，以及/或者用以預(yù)測接觸的狀況的能力有所改進(jìn)。多種實(shí)施例和/或組件，例如其中的模塊、元件或組件和控制器，也可實(shí)現(xiàn)為一個或多個計(jì)算機(jī)或處理器的一部分。計(jì)算機(jī)或處理器可包括計(jì)算裝置、輸入裝置、顯示器單元和例如用于訪問互聯(lián)網(wǎng)的接口。計(jì)算機(jī)或處理器可包括微處理器。微處理器可連接到通信總線上。計(jì)算機(jī)或處理器還可包括存儲器。存儲器可包括隨機(jī)存取存儲器(RAM)和只讀存儲器(ROM)。計(jì)算機(jī)或處理器可進(jìn)一步包括存儲裝置，存儲裝置可為硬盤驅(qū)動器或可移動存貯器驅(qū)動器，諸如光盤驅(qū)動器、固態(tài)盤驅(qū)動器(例如，閃存RAM)等。存儲裝置也可為用于將計(jì)算機(jī)程序或其它指令加載到計(jì)算機(jī)或處理器中的其它類似的裝置。如本文所用，用語“計(jì)算機(jī)”或“模塊”可包括任何基于處理器或基于微處理器的系統(tǒng)，其包括使用微控制器、精簡指令集計(jì)算機(jī)(RISC)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、圖形處理單元(GPU)、邏輯電路和能夠執(zhí)行本文描述的功能的任何其它電路或處理器的系統(tǒng)。以上示例僅是示例性的，并且因而無論如何無意于限制用語“計(jì)算機(jī)”的定義和/或含義。計(jì)算機(jī)或處理器執(zhí)行存儲在一個或多個存儲元件中的指令集，以便處理輸入數(shù)據(jù)。存儲元件還可如期望或需要的那樣存儲數(shù)據(jù)或其它信息。存儲元件可呈處理機(jī)內(nèi)的信息源或物理存儲器元件的形式。指令集可包括指示計(jì)算機(jī)或處理器作為處理機(jī)來執(zhí)行特定操作(諸如本發(fā)明的多種實(shí)施例的方法和過程)的多種命令。指令集可呈軟件程序的形式，軟件程序可形成有形的非暫時性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)或媒體的一部分。軟件可呈多種形式，諸如系統(tǒng)軟件或應(yīng)用軟件。另外，軟件可呈一組單獨(dú)的程序或模塊、較大的程序內(nèi)的程序模塊或程序模塊的一部分的形式。軟件還可包括呈面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)的形式的模塊化程序設(shè)計(jì)。處理機(jī)可響應(yīng)于操作者命令，或者響應(yīng)于之前的處理的結(jié)果，或者響應(yīng)于另一個處理機(jī)作出的請求，來處理輸入數(shù)據(jù)。如本文所用，用語“軟件”、“固件”和“算法”是可互換的，并且包括存儲在存儲器中供計(jì)算機(jī)執(zhí)行的任何計(jì)算機(jī)程序，存儲器包括RAM存儲器、ROM存儲器、EPROM存儲器、EEPROM存儲器和非易失性RAM (NVRAM)存儲器。以上存儲器類型僅是示例性的，并且因而不限制可用于存儲計(jì)算機(jī)程序的存儲器的類型。
要理解，以上描述只是說明性而不是限制性的。例如，上述實(shí)施例(和/或其方面)可相互結(jié)合使用。另外，可對本發(fā)明多種實(shí)施例的教導(dǎo)進(jìn)行很多修改以適合具體情況或材料，而沒有背離其范圍。本文描述的尺寸和材料類型打算定義本發(fā)明多種實(shí)施例的參數(shù)且決非限制，實(shí)施例只是示范性實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員在看了以上描述后，許多其它實(shí)施例對他們將是顯然的。因此，本發(fā)明多種實(shí)施例的范圍應(yīng)當(dāng)參照所附權(quán)利要求連同這類權(quán)利要求涵蓋的完整等效范圍共同確定。在所附權(quán)利要求中，術(shù)語“包括”和“在其中”用作相應(yīng)術(shù)語“包含”和“其中”的易懂英語對等詞。此外，在所附權(quán)利要求中，術(shù)語“第一”、“第二”和“第三”等只用作標(biāo)記，而不是意在對它們的對象施加數(shù)字要求。此外，所附權(quán)利要求的限制并不是按照部件加功能格式編寫的，并且不是意在根據(jù)美國專利法第112條第六款來解釋，除非并直到這類要求權(quán)益的限制明確使用詞語“用于…的部件”并跟隨沒有進(jìn)一步結(jié)構(gòu)的功能陳述。本書面描述使用 示例來公開包括最佳模式的本發(fā)明，并還使本領(lǐng)域技術(shù)人員能實(shí)踐本發(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)及執(zhí)行任何結(jié)合的方法。本發(fā)明可取得專利的范圍由權(quán)利要求定義，且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它示例。如果此類其它示例具有與權(quán)利要求字面語言無不同的結(jié)構(gòu)要素，或者如果它們包括與權(quán)利要求字面語言無實(shí)質(zhì)不同的等效結(jié)構(gòu)要素，則它們規(guī)定為在權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括 基于施加于電接觸的電信號和穿過所述電接觸之后的測量的電信號來計(jì)算所述電接觸的阻抗；以及 使用所計(jì)算的阻抗來確定所述電接觸的狀況。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括確定所施加的電信號和所述測量的電信號之間的變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括針對預(yù)定義的電接觸狀況校準(zhǔn)所述測量的電信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括使用所述計(jì)算的阻抗來預(yù)測所述電接觸的至少一個狀況。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括使用電阻抗譜(EIS)來確定或預(yù)測所述狀況。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括確定所施加的電信號的相位角變化，以識別所述狀況。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括使用所述測量的電信號的響應(yīng)以及所述測量的電信號的阻抗、相位角、電壓或電流中的至少一個來確定所述狀況。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括基于所述計(jì)算的阻抗，使用電阻屬性、電 容屬性或電感屬性中的至少兩個來確定所述狀況。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括確定所述電接觸的逐步退化。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述電接觸操作地與電路連接的情況下，現(xiàn)場確定所述電接觸的所述狀況。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所施加的電信號包括多個頻率。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述狀況包括關(guān)于所述電接觸的至少一個接觸屬性，其包括所述電接觸的點(diǎn)蝕、氧化物、灰塵、碳、壓力或粗糙度中的至少一個。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括監(jiān)測多個電接觸，以確定所述接觸的所述狀況。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括在檢測到至少一個預(yù)定義的狀況之后提供警報(bào)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括將所述測量的電信號或所述狀況的指示傳輸?shù)街醒氡O(jiān)測位置，其中，在斷路器開關(guān)中使用所述測量的電信號。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括基于預(yù)定義的模型來預(yù)測所述狀況，其中，所述預(yù)定義的模型使用所述測量的電信號的頻率、阻抗、相位角、電壓或電流中的至少一個。
17.—種系統(tǒng),包括 配置成接收電信號信息的接收單元，所述電信號信息包括關(guān)于施加于電接觸的電信號和穿過所述電接觸之后的測量的電信號的信息；以及 處理單元，其配置成使用所述測量的電信號信息來計(jì)算所述電接觸的阻抗，以確定所述電接觸的狀況。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述處理進(jìn)一步配置成使用電阻抗譜(EIS)來進(jìn)行下者中的至少一個確定或預(yù)測所述狀況。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述處理單元進(jìn)一步配置成使用所述測量的電信號的響應(yīng)和所述測量的電信號的阻抗、相位角、電壓或電流中的至少一個來確定至少一個狀況。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述處理單元進(jìn)一步配置成確定所述電接觸的逐步退化。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括配置成產(chǎn)生所述電信號的信號發(fā)生器，其中，產(chǎn)生的所述電信號使用與施加于所述電接觸的功率信號的頻率不同的至少一個頻率。
22.—種斷路器，包括 一個或多個接觸對； 用于產(chǎn)生具有至少一個頻率的電信號的信號發(fā)生器，其中，所述電信號施加于所述接觸對；以及 處理單元，其配置成測量所施加的電信號穿過所述接觸對之后的所述信號，以及確定所述施加的電信號和所測量的電信號之間的變化，所述處理單元進(jìn)一步配置成使用所述變化來確定所述接觸對的阻抗，以確定所述接觸對的狀況。
全文摘要
本發(fā)明的名稱為“用于監(jiān)測電接觸的系統(tǒng)和方法”。提供一種用于監(jiān)測電接觸的系統(tǒng)和方法。一種方法，包括基于施加于電接觸的電信號和穿過該電接觸之后的測量的電信號來計(jì)算該電接觸的阻抗。該方法還包括使用計(jì)算的阻抗來確定電接觸的狀況。
文檔編號G01R27/02GK103048613SQ201210385398
公開日2013年4月17日 申請日期2012年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月14日
發(fā)明者S.馬哈林加姆, M.瓦爾德斯, T.阿索肯, A.M.梅 申請人:通用電氣公司