專利名稱:利用輔助觸頭確定設(shè)備狀態(tài)尤其是電設(shè)備開或關(guān)狀態(tài)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及能利用輔助觸頭確定一個設(shè)備狀態(tài),尤其是電斷路設(shè)備如一個斷路器或隔離開關(guān)的開或關(guān)的裝置。
我們稱一個輔助觸頭是這樣一種裝置,它在用于一個斷路裝置的情況下,包括一個與該斷路裝置的活動部分相連系的一個部件,并提供一個與所述活動部件位置有關(guān)的信號。該信號可能是一個二進制信號,例如當該裝置“在工作位置”(開或關(guān))上時,其信號為“1”,而當該裝置離開它的工作位置時,其信號為“0”。大家還知道利用輔助觸頭可以及時地操縱電斷路裝置的開斷與閉合的控制線圈。
利用一個輔助觸頭來遠距離確定一個斷路器的工作位置可能包含著失誤的危險。實際上,一個輔助觸頭是易于失效的一種裝置,如果很少使用,其金屬觸頭可能覆蓋上一層氧化物;在這種情況下,該輔助觸頭會提供一個錯誤的信息,并導致決定開斷一個隔離開關(guān),而這時以為已開斷的斷路器實際上還保持閉合。
因而人們考慮使用多余信息(冗余技術(shù))來改善輔助觸頭的應(yīng)用安全性。
例如,人們設(shè)置兩個輔助觸頭來代替一個輔助觸頭,并將它們提供的信號傳送到一個“或”邏輯方式的電路,而考慮使用的信號則是該或邏輯電路輸出端給出的信號。
人們考慮,對于指示“在工作位置上”,其中一個或另一個或兩個輔助觸頭均給出信號“1”就夠了。如果P為信號觸頭故障的概率,則“在工作位置”錯誤指示的概率為P×P。對于指示“在工作位置以外”,應(yīng)該是該兩個輔助觸頭指標“0”,則錯誤指示“在工作位置以外”的概率因而為2P。
因而人們察覺到利用兩個輔助觸頭的被動多余度(冗余位)(laredondancepassive)對于輔助觸頭的兩種指示是不相同的,并且最終還是不能解決所提出的問題。
人們考慮利用具有三個輔助觸頭的被動多余度(冗余位)并且利用三個中有兩個的多數(shù)判定法。
對于指示“在工作位置上”,只要兩個輔助觸頭指示“1”就夠了。對于推斷“在工作位置上”的可以接受的組合因而為111101011110對于指示“在工作位置以外”,仍然僅是要兩個輔助觸頭指示“0”就夠了。對于推斷“在工作位置以外”的可接受的組合因而為000001100010兩個輔助觸頭同時故障的概率為P×P,因而“在工作位置上”與“在工作位置以外”的信號可靠性相同,即為P×P,但這僅能是也只有單個輔助觸頭發(fā)生故障。
相反地,在第二個故障時,如果沒有對第一個的故障進行修理,將可能產(chǎn)生錯誤的結(jié)論,例如,如果兩個輔助觸頭由于粘合停留在“1”上。
將111說成是“在工作位置上”是正確的,而將110說成是“在工作位置以外”這是不正確的,因為三中取二服從大多數(shù)的決定,使我們推斷為“在工作位置上”。
可以看出,上述的冗余度大大地改善了信號顯示的可使用系數(shù),但是將注意力專放在多故障系統(tǒng)的機械強度上是不夠的。
然而,問題在于能夠在遠距離監(jiān)控電裝置并能信賴由輔助觸頭提供的指示,以便能作出無危險地操作電網(wǎng)的決定。
因而本發(fā)明的一個目的在于提供一個借助于輔助觸頭確定一個裝置工作位置的裝置,并且甚至在某些輔助觸頭故障時也能提供可靠的指示。事實上,在某些電網(wǎng)操作條件下,例如在非常的氣候條件下,不都有可能排除出了故障的輔助觸頭的故障。但是仍能作到無誤地識別裝置的工作位置。該發(fā)明的裝置還應(yīng)保證被控裝置的操作機構(gòu)正確地控制。
本發(fā)明的另一目的是提出一個能提供作自診斷的信號的裝置,尤其是它能指示出裝置輔助觸頭完好的狀態(tài)或故障狀態(tài)。由于能夠得到恰到好處的維修也提高了被控裝置的使用率。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種裝置,它能夠隨著它的使用改善對所用電裝置的了解,例如在斷路器的情況下,了解其各個操作時間間隔;其中的一個時間間隔可能是從對斷路器給出的指令開始到其離開所在位置之間所經(jīng)過的時間;另一個時間間隔相應(yīng)于在其離開所在位置到它到達相反位置之間經(jīng)過的時間。對這些操作時延的了解能更好地預(yù)備維修該電裝置及預(yù)防其嚴重故障。
為此目的本發(fā)明提出了一個為可能具有第一狀態(tài)及第二狀態(tài)的設(shè)備確定其狀態(tài)的裝置,該設(shè)備沒有根據(jù)該設(shè)備的真實狀態(tài)提供二進制狀態(tài)指示信號的輔助觸頭,其特征在于,它包括至少一個輔助觸頭、即所述第一狀態(tài)的輔助觸頭,它在該設(shè)備處于第一狀態(tài)時提供一個狀態(tài)信號“1”,以及至少一個輔助觸頭,即第二狀態(tài)的輔助觸頭,它在該設(shè)備處于第二狀態(tài)時提供一個狀態(tài)信號“1”,所述輔助觸頭能進行自診斷并發(fā)出一個二進制自診斷信號,及一個編程的微控制器,在其輸入端接收輔助觸頭的狀態(tài)信號及自診斷信號,以及將其從一個狀態(tài)轉(zhuǎn)變到另一狀態(tài)所需的指令,以及在其輸出端上提供一個表示該設(shè)備狀態(tài)和/或該設(shè)備可使用系數(shù)的信號,該信號是由運用設(shè)備運行的連續(xù)性及使用的安全性方案的程序產(chǎn)生出來的,其軟件依賴于下列條件-如果在沒有狀態(tài)變化的指令輸送給微控制器時一個輔助觸頭變化了狀態(tài),則微控制器認為該輔助觸頭有故障并對其指示的信號不予考慮;
-如果在一個改變狀態(tài)的指令傳送給微控制器后,一個輔助觸頭在給定時延后未改變狀態(tài),則該微控制器將認為它有故障,并對其指示的信號不予考慮;
該軟件此外對完好的輔助觸頭的狀態(tài)加以考慮,例如在改變狀態(tài)指令時刻出現(xiàn)的狀態(tài)以及對改變狀態(tài)指令本身加以考慮。
本發(fā)明可應(yīng)用在電工技術(shù)上,為此目的在一個特設(shè)的實施例中提出了一個用以確定一種電斷路裝置、如斷路器或隔離開關(guān)工作狀態(tài)的裝置,該斷路裝置具有每相一個主觸頭,對于每個主觸頭包括提供二進制數(shù)學信號的輔助觸頭,即該輔助觸頭在相應(yīng)于該斷路裝置打開或閉合狀態(tài)的一個工作位置時提供信號“1”,而當該輔助觸頭離開該工作位置時提供信號“0”,所述主觸頭借助于一個開斷線圈及一個閉合線圈操作,其特征在于對于每個主觸頭還包括具有n個輔助觸頭的第一及第二觸頭組,n為至少等于2的整數(shù),第一組的輔助觸頭(CA01,CA02,CA03)稱為常閉(斷開)輔助觸頭(contactsauxiliairesouverture),它在檢測到該斷路裝置的打開位置時提供信號“1”,第二組的輔助觸頭(CAF1,CAF2,CAF3)稱為常開(閉合)信號觸頭(contactsauxiliairesfermeture),它在檢測到該斷路裝置的閉合位置時提供信號“1”,所述的輔助觸頭與一個編程的微處理機(MP)相連接,該微處理機還接收相應(yīng)于該斷路裝置開斷指令的信號(00),及接收相應(yīng)于該斷路裝置關(guān)閉指令的信號(OF),所述微處理機具有一個控制主觸頭開斷線圈的輸出端(CDO),一個控制主觸頭閉合線圈的輸出端(CDF),一個提供“斷路裝置已閉合”信號的輸出端(PF),一個提供“斷路裝置已開斷”信號的輸出端(PO),提供關(guān)于第一組及第二組輔助觸頭可使用數(shù)指示信號的輸出端(MACAO,MACAF),一個提供指示輔助觸頭組中一個組嚴重故障信號的輸出端(MFCA)及一個提供指示主觸頭嚴重故障信號的輸出端(MFP),程序方案是這樣確定的,它使得-一個輔助觸頭,如果在一個開斷或閉合指令后經(jīng)給定時延未改變狀態(tài),則被認為是出了故障,并不再由程序?qū)ζ渥鞒隹紤];
-如果在發(fā)出開斷程序后,出現(xiàn)了下列情況之一時,則表明該斷路裝置在開斷程序結(jié)束時是打開的-n個常開輔助觸頭及n個常閉輔助觸頭是完好的并及時地改變了狀態(tài),常閉輔助觸頭由“1”轉(zhuǎn)變到“0”,常開輔助觸頭由“0”轉(zhuǎn)變到“1”;
-至少一個常開輔助觸頭是完好的及至少一個常閉輔助觸頭及時地改變了狀態(tài);
-n個常閉輔助觸頭是完好的并改變了狀態(tài),而n個常開輔助觸頭全部有故障(相當于發(fā)出信號MCFA=1的輔助觸頭的嚴重故障),-n個常開輔助觸頭是完好的并改變了狀態(tài),而n個常閉輔助觸頭均有故障(相當于發(fā)出信號MCFA=1的輔助觸頭的嚴重故障),-如果在發(fā)出閉合程序后,出現(xiàn)下列情況之一時,則表明該斷路裝置在閉合程序結(jié)束時是閉合的-如果在操作過程中所有的常開輔助觸頭有故障,而至少一個常閉輔助觸頭是完好的并改變了狀態(tài);
-如果在操作過程中所有的常閉輔助觸頭有故障,而至少一個常開輔助觸頭完好并改變了狀態(tài);
此外該程序還設(shè)置用于-如果當斷路裝置的一個開斷操作或閉合操作時,一個組的輔助觸頭在操作指令后的一個第一延時后沒有改變狀態(tài),而在同一延時后,觀察到另一組的輔助觸頭及時改變了狀態(tài),則一組觸頭被表明有故障(相當于信號MFCA=1的一個輔助觸頭組的嚴重故障);
-如果,在裝置的一個開斷或關(guān)閉程序的過程中,在同一組的一個輔助觸頭及時改變狀態(tài)后,在由前面狀態(tài)變化啟動的第二延時(TIME1)結(jié)束仍未發(fā)生狀態(tài)變化的那個輔助觸頭被表明是非完好的。
為有利起見,輔助觸頭設(shè)置了自診斷裝置,并將信號(ADO1,ADO2,ADO3,ADF1,ADF2,ADF3)提供到微處理機輸入端。
同樣有利地,該程序設(shè)置用于在測試狀態(tài),并當在出現(xiàn)下列情況之一時,給出一個“斷路裝置已開斷”的信號-n個常閉輔助觸頭完好且其狀態(tài)轉(zhuǎn)變到“1”,n個常開輔助觸頭完好且其狀態(tài)變化到“0”;
-至少一個常閉輔助觸頭是完好的并且到達狀態(tài)“1”,及至少一個常開輔助觸頭是完好的并且到達狀態(tài)“0”;
-n個常閉輔助觸頭是完好的并到達狀態(tài)“1”,如果這時所有的常開輔助觸頭有故障的話;
-n個常開輔助觸頭是完好的并到達狀態(tài)“0”,如果這時所有的常開輔助觸頭有故障的話。
該程序設(shè)置了用于將斷路裝置閉鎖在“裝置打開”的位置上,并發(fā)出“裝置故障”的信號,當這時輔助觸頭的狀態(tài)與允許顯示“斷路裝置開斷”狀態(tài)的任一情況不相符時。
以同樣方式,該程序設(shè)置了用于將該斷路裝置閉鎖在“斷路裝置關(guān)閉”的位置上,并且發(fā)出“斷路裝置故障”的信號,當這時輔助觸頭的狀態(tài)與允許顯示“裝置關(guān)閉”狀態(tài)的任一情況不相符時。
該程序是以下列方式設(shè)置的-當在起始時間(t0)給出了一個開斷指令(OO)或一個閉合指令(OF)時,由第一延時器(TEMPO1)發(fā)出一個具有第一時延(TIMEO)的第一監(jiān)控延時選通脈沖,并啟動一個第一一計時器(CHRO);
-當?shù)谝唤M的第一輔助觸頭在時刻t1改變狀態(tài)(對于開斷指令是觸頭開斷信號,而對于閉合指令是觸頭閉合信號)時,借助于第二個延時器(TEMPO1)的啟動,發(fā)出一個具有第二時延(TIME1)的第二延時選通脈沖,并同時地停止第一計時器(CHRO),將相應(yīng)于從起始到停止的時間間隔所指示的時延存儲起來,并啟動第二計時器(CHR1);
-當在時刻t2第二時延(TIME1)期滿時,所述第一組的輔助觸頭可能變化狀態(tài),并將所產(chǎn)生的狀態(tài)存儲起來用于分析;
-當在時刻t3第二組的第一信號觸頭改變了狀態(tài),借助于所述第二延時器(TEMPO1)再發(fā)出具有第二時延(TIME1)的所述第二延時選通脈沖,并同時停止第二計時器(CHR1),及將對于確定裝置觸頭平均速度有用的延時進行存儲;
-當?shù)诙訒r(TIME1)期滿時,第二組所有的有效輔助觸頭可能改變了狀態(tài),將產(chǎn)生的狀態(tài)存儲起來用于分析;
-如果在第二延時選通脈沖(TIME1)結(jié)束時,第一組或第二組中的一個輔助觸頭相對地未改變狀態(tài),則表明它有故障;
-如果在第一延時選通脈沖(TIMEO)結(jié)束時,在一組中沒有一個輔助觸頭改變狀態(tài),但在對應(yīng)的另一組中觀察到一次及時地改變狀態(tài),則表明一組的輔助觸頭具有嚴重故障。
該程序包括第一個工作降級的子程序(工作降級)-在裝置的開斷過程中,在觀察到由一個常開輔助觸頭狀態(tài)的改變啟動了程序后及在第一延時選通脈沖(TIME0)結(jié)束時,沒有一個常閉輔助觸頭改變了狀態(tài),則引起出現(xiàn)一個裝置故障的信號(MFP=1);
-在裝置的開斷過程中,在觀察到由于在第一延時選通脈沖結(jié)束時常開輔助觸頭狀態(tài)未變化,因而程序未起動時,如果三個常閉輔助觸頭已改變了狀態(tài),則引起出現(xiàn)一個“斷路裝置打開”的信號(PO=1),并同時地發(fā)出常開輔助觸頭嚴重故障的信號(MACAF=1,MFCA=1);
-在裝置的開斷過程中,在觀察到由于在第一延時選通脈沖結(jié)束時常開輔助觸頭狀態(tài)未變化,因而程序未起動時,并且還觀察到完好的常閉輔助觸頭未改變狀態(tài),則引起發(fā)出一個斷路裝置故障的信號(MFP=1),并閉鎖后面所有的指令;
在裝置閉合過程中,在觀察到由一個常閉輔助觸頭狀態(tài)的變化啟動了程序后,及在第一延時選通脈沖(TIMEO)結(jié)束時沒有一個常開輔助觸頭改變了狀態(tài),則引起發(fā)出“斷路裝置閉合”的信號,將第二延時取為等于第一延時選通脈沖(TIMEO)的延時;
-在裝置閉合過程中,在觀察到常開輔助觸頭的一次嚴重故障時,如果一個常閉輔助觸頭改變了狀態(tài)的話,則引起發(fā)出一個“斷路裝置閉合”的信號;
-在裝置閉合過程中,在觀察到常開輔助觸頭的一次嚴重故障、并且觀察到?jīng)]有任何一個完好的常閉信號觸頭改變狀態(tài)時,將表明“斷路裝置故障”將第一延時(T1)取為等于第一延時選通脈沖(TIMEO)的延時,將第二延時(T2)取為等于所述第三計時器的最大容量(FFFF),并控制起動第三工作降級程序(“工作降級3”)。
該程序包括第二工作降級子程序(“工作降級2”),用以確定在測試狀態(tài)下斷路裝置的工作位置,這時所有的常閉輔助觸頭和/或所有的常開輔助觸頭均有故障,所述第二子程序的確立用于-如果給出的所寄存的最后一個指令是開斷指令,該裝置僅在當至少所有的一組輔助觸頭完好時,才能確定“斷路裝置開斷”的狀態(tài);
-如給出的所寄存的最后一個指令是閉合指令,如果至少一個常開輔助觸頭是完好的并到達狀態(tài)“1”,或如果至少一個常閉輔助觸頭是完好的并到達狀態(tài)“0”,則該裝置指示“斷路裝置閉合”;
-如果所有的常閉輔助觸頭及所有常開輔助觸頭全都有故障,則該裝置指示“斷路裝置故障,并禁止后面所有的操作。
該程序包括第三個工作降級子程序“工作降級3”,用于檢測斷路裝置的故障、控制閉鎖后面所有的指令及顯示信號“斷路裝置故障”。
在本發(fā)明的一個特定的實施形式中,每組輔助觸頭數(shù)n等于3。
現(xiàn)在將借助于附圖、參照本發(fā)明的一個實施例對本發(fā)明作詳細的說明,其附圖為
圖1是應(yīng)用來檢測一種電斷路裝置如斷路器的一個主觸頭開斷或閉合狀態(tài)的本發(fā)明裝置的電路圖;
圖2是用于表示斷路器一個主觸頭的正常閉合順序的示意圖。
在給出的例中,將參考高壓斷路器一個主觸頭狀態(tài)的監(jiān)測。在三相斷路器慣常的情況下,后面所描述的裝置自然是一式三份地實施的,其每一份用于斷路器的每個主觸頭。
在所選的例中,每組輔助觸頭數(shù)n選為3。
本發(fā)明的裝置將圍繞一個微控制器MP進行描述,該微控制器例如是一個商標為INTEL的80C31電路。
該微處理機MP從第一組輔助觸頭CAO1,CAO2,CAO3接收信號,這些觸頭布置在主觸頭的附近,在它們完好時,并當主觸頭處于斷開位置時,每個該觸頭提供一個信號“1”,而當主觸頭離開斷開位置時,則提供一個信號“0”。我們將用與該組提供的信號相對應(yīng)的一串數(shù)字稱為常閉輔助觸頭(縮寫為CAO)組的狀態(tài)字,當該組的全部輔助觸頭完好及主觸頭斷開時,該組CAO的狀態(tài)字為111。
最好,但并非強制地,該微處理機還接收關(guān)于分別被常閉輔助觸頭CAO1,CAO2及CAO3所執(zhí)行的完好狀態(tài)自診斷的信號ADO1,ADO2,ADO3。該信號例如當輔助觸頭自診斷為完好時,是一個二進制數(shù)“1”,而當自診斷為故障時,是一個二進制數(shù)“0”。
該微處理機MP還從第二組輔助觸頭CAF1,CAF2,CAF3接收信號,這些觸頭布置在主觸頭的附近,在它們完好時,并當主觸頭閉合時每個該觸頭提供一個信號“1”,而當主觸頭離開閉合狀態(tài)時,則提供一個信號“0”。當所有這些常開輔助觸頭(縮寫為CAF)完好并且主觸頭閉合時,第二組的狀態(tài)字因而為111。
如果預(yù)設(shè)接收CAO的自診斷信號的話,該微處理機也接收CAF的自診斷信號ADF1,ADF2及ADF3。
該微處理機MP從一個輸入端接收一個相當于主觸頭打開指令的信號00,并從另一輸入端接收相當于主觸頭開斷指令的信號OF。
該微處理機在兩個輸出端上提供分別表示“主觸頭打開”及“主觸頭關(guān)閉”的信號PO及PF,這些信號是應(yīng)用存儲在該微處理機中的程序產(chǎn)生出來的。此外,該微處理機還提供分別表示主觸頭開斷線圈BO及主觸頭閉合線圈BF的指令CDO及CDF;分別表示CAO及CAF最大可使用數(shù)的信號MACAO及MACAF;相應(yīng)于一組輔助觸頭重大故障的信號MFCA;以及一個表示主觸頭重大故障的信號MFP。該微處理機具有一個串接端口PS,它用于與放置關(guān)斷裝置的外圍設(shè)備進行遠程聯(lián)絡(luò)。
現(xiàn)在來描述該裝置的功能及程序設(shè)計的原則。
該微處理機的工作程序是預(yù)設(shè)用于提供主觸頭打開或閉合狀態(tài)時的某些信號的,甚至當某些CSO或CSF出現(xiàn)故障時也能提供信號;這被稱為工作降級,它允許得到主觸頭狀態(tài)的某些信號并期待故障的CSO或CSF被修復(fù)。所應(yīng)用的原理如下-在每一時刻,主觸頭的最后正常狀態(tài)是已知的,因為它被存儲著,正如指令OO及OF一樣;
-利用每次周期性地對數(shù)據(jù)OO,OF,CAO,CAF的采集,可以知道主觸頭測試狀態(tài)是斷開的還是閉合的,這是借助于微處理機實時時鐘由中斷子程序每毫秒周期地進行的;
-如果在測試狀態(tài)時,一個輔助觸頭改變了狀態(tài),該觸頭就出現(xiàn)了故障,并且該程序以后不再對該觸頭進行考慮;
-如果給出了一個開斷或閉合指令,則發(fā)出一個延時如果在該延時結(jié)束前,一個輔助觸頭改變了狀態(tài),則可斷定該輔助觸頭從先前的靜止位置到達了脫離該位置的位置。于是利用一個短的時延可以允許同一組的其它信號觸頭能取得它們的最終狀態(tài)。它們的狀態(tài)將被標注在一個監(jiān)測顯示器(masguedesurveillance)上,每個輔助觸頭(縮寫為CA)組應(yīng)是完好的。當所有的CA均完好時,則CAO監(jiān)控顯示器的顯示數(shù)值為111,CAF監(jiān)控顯示器的數(shù)值也為111。因而微處理機的輸出MACAO及MACAF為“1”。在每次CA的采集時,當它們被認為閉合時,用狀態(tài)字,當它們被認為是打開時則用狀態(tài)字的補數(shù),用這些狀態(tài)字或其補數(shù)與它們的監(jiān)測顯示經(jīng)歷一次ET邏輯運算,以致使得僅是有效的CA才能參與位置的分析及所期待的它們的過渡的分析。因此在下文中提及的僅是這些有效的CA。
在下述情況下主觸頭測試狀態(tài)被表明是打開的-三個CAO完好為“1”,三個CAF完好為“0”;
-至少一個CAO完好并為“1”及至少一個CAF完好并為“0”;
-如果所有的CAO均有故障時,則三個CAO應(yīng)完好并為“1”。
在所有其它情況下表明主觸頭既非打開又非關(guān)閉,為故障的主觸頭及鎖死在位置上。
只要當至少一個CAF是完好的并為“1”、或一個CAO是完好的并為“0”時,表明主觸頭的測試狀態(tài)為閉合。在其它的情況下,認為主觸頭既非打開,也非關(guān)閉,為故障的主觸頭及鎖死在位置上。
對于主觸頭的開斷操作,“主觸頭已開斷”信號僅在下列情況下在程序的最后給出-三個CAF完好并從“1”轉(zhuǎn)變到“0”;
-至少一個CAF完好并從“1”轉(zhuǎn)變到“0”,及一個CAO完好并從“0”轉(zhuǎn)變到“1”;
-三個CAO完好并從“0”轉(zhuǎn)變到“1”,而三個CAF中有一個產(chǎn)生了嚴重故障。
-三個CAF完好并從“1”轉(zhuǎn)變到“0”,而三個CAO中有一個產(chǎn)生了嚴重故障。
對于主觸頭的關(guān)閉操作,“主觸頭已閉合”信號僅在下列情況下在程序最后給出-如果在操作過程中三個CAF有嚴重的故障時,一個CAO完好并從“1”轉(zhuǎn)變到“0”,-如果在操作過程中三個CAO有嚴重故障時,一個CAF完好并從“0”轉(zhuǎn)變到“1”。
應(yīng)注意到在工作降級時,將一個打開位置確定成關(guān)閉位置的情況是非常嚴重的,因為安全的問題,這點是容易被理解的。此外,主觸頭閉合的信號是非常容易核查主觸頭打開的位置的,因為利用其它的手段可檢測出電流及電壓的存在。
圖2是用于解釋主觸頭關(guān)閉操作時該位置功能的示意圖。我們假定測試狀態(tài)領(lǐng)先于開斷指令OO,主觸頭是完好的,并且所有的信號觸頭CAO及CAF也是完好的。
所給出的例子是主觸頭一次關(guān)閉的例子,但是其描述的順序是與主觸頭打開操作時相一致的,而后者是從關(guān)閉狀態(tài)開始的。
在以下,當涉及到延時器或計時器的問題時,這不過是相當于借助于軟件處理的概念。
在開始時,主觸頭因而假定是打開的,CAO的狀態(tài)字為111,而CSAF的狀態(tài)字為000。在t0時刻給出一個主觸頭閉合指令并存儲起來,一個第一延時器TEMPOO啟動一個給定時延的延時選通脈沖TIMEO;同時地,啟動第一計時器CHRONOO,將閉合指令給閉合線圈的控制裝置CDF被激勵置為成“1”,啟動主觸頭的閉合;輸出PO為“1”,輸出PF為“0”。
在時刻t1時,第一個CAO改變到“0”,借助于第二延時器TEMPO1發(fā)出第二個給定時延的延時選通脈沖TIME1,在該時延期間預(yù)期其它的CAO改變?yōu)椤?”;同時地停止計時器CHRONOO,然后在存儲器中將第一時延T1置成等于t1-t0,并啟動第二計時器CHRONO1。在時刻t2,觀察到最后一個CAO到“0”,然后存儲它們新的狀態(tài)顯示值,并將延時器TEMPO1停止。如果當延時器TEME1到期,而其它的CAO還未改變狀態(tài)時,這將表明它們有故障,并且與它們狀態(tài)顯示器相對應(yīng)的二進制數(shù)被置為零。
等到第一個CAF由“0”轉(zhuǎn)變到“1”,這是在時刻t3突然發(fā)生的,停止計時器CHRONO1,并存儲由式T2=t3-t1表示的時延,它實質(zhì)上相應(yīng)于主觸頭中動觸頭的行程所用的時間;觀察T1及T2的演變對該裝置正常的工作提供了精確的信息,并使得能對維修編排計劃。在同一時刻t3,再啟動延時器TEMPO1,它發(fā)出了一個時延為TIME1的延時選通脈沖,并等待二個其它的CAF轉(zhuǎn)變數(shù)值。在時刻t4最后一個CAF轉(zhuǎn)變數(shù)值,存儲新的CAF的狀態(tài)顯示值;發(fā)出“主觸頭已關(guān)閉”(PF=1)的信號。如果該第二個延時選通脈沖結(jié)束時,其它的CAF中的一個或另一個未改變狀態(tài),這將表明它有故障,并且與新的狀態(tài)顯示器相對應(yīng)的二進位數(shù)被置為“0”。同時將控制器CDF置成“0”。此外如果在延時選通脈沖TIMEO結(jié)束時,一組的信號觸頭未改變狀態(tài),這組將被認為是遭到一個嚴重的故障(在微處理機的輸出端MFCA上其信號為“1”),并如果另一組的CA至少有一個及時地改變狀態(tài)的話。
在相應(yīng)于延時器TEMPOO的延時選通脈沖TIMEO關(guān)閉的時刻t5,在已經(jīng)分析了兩組信號觸頭的狀態(tài)顯示器及檢測出可能出現(xiàn)的嚴重故障后,該微處理機在輸出端MACAO,MACAF及MFCA上發(fā)出CA的可使用數(shù)的信號,及主觸頭可能出現(xiàn)的嚴重故障的信號MFP。應(yīng)注意到如果所有的CA全有故障,就在該時刻t5,控制信號CDF(在主觸頭閉合的情況時)或控制信號(在主觸頭打開的情況時)將重新置成“0”,以避免由于焦耳效應(yīng)使控制線圈損壞。
還應(yīng)注意到以上描述的程序能允許采集到對主觸頭自診斷有用的重要信息隨著逐步的操作對時間間隔T1及T2的了解能夠監(jiān)測出主觸頭的工作狀態(tài)及預(yù)告故障。實際上,在微處理機中將存儲與被實現(xiàn)的最后兩個操作相對應(yīng)的時間間隔,這樣就尤其能允許以后觀察到這些操作時間可能出現(xiàn)的偏差。
“工作降級”子程序處理在測試狀態(tài)中的異常情況(一組CAF或一組CAO全部出故障)或者在執(zhí)行打開或閉合指令時所檢測到的異常情況,其特征在于從接收到指令開始到延時器TIMEO期滿時,沒有出現(xiàn)一個輔助觸頭的轉(zhuǎn)換過程。
該“工作降級”子程序又被分成多個小程序。
程序“工作降級1”處理與在工作過程中出現(xiàn)輔助觸頭組嚴重故障有關(guān)的情況。這些嚴重故障是在延時器TIMEO到期時出現(xiàn)的。對以下的各情況應(yīng)注意其規(guī)律-開斷操作
第一種情況操作已被正常啟動,因為觀察到至少一個CAF轉(zhuǎn)變了狀態(tài)。這時嚴重的故障出在三個CAO上,在這種情況下,如果三個CAF轉(zhuǎn)變了狀態(tài),我們將稱其為“冒著很小的危險打開主觸頭”。應(yīng)注意到時間間隔T2不能被測到,這時將其看作為TIMEO的值。
第二種情況操作未被啟動,嚴重故障是由三個CAF的故障引起的。如果三個CAO完好并經(jīng)歷了轉(zhuǎn)變過程,則斷定為“主觸頭開斷”。如果三個CAO完好但未觀察到轉(zhuǎn)變狀態(tài),因而主觸頭具有故障,故表明主觸頭既非打開也非閉合,并閉鎖所有的指令直到將主觸頭指令復(fù)位(CDO=“0”及CDF=“0”)。應(yīng)指出時間T1實質(zhì)上是無限的,因為程序沒有被啟動。我們將一個數(shù)值賦于T1,它相當于計時器的最大容量FFFF;至于T2,令其等于TIMEO,這是一個過大的數(shù)值,由于沒有更合適的數(shù)值了。
-關(guān)閉操作第一種情況操作已被正常啟動,因為觀察到至少有一個CAO轉(zhuǎn)變狀態(tài)。其嚴重故障是由于CAF的嚴重故障引起的。主觸頭的機械故障的可能性很小,故斷定主觸頭閉合。如前所述地,令T2等于TIMEO。
第二種情況操作未被啟動,可能由于要么是三個CAO的嚴重故障,要么是主觸頭的故障。在這種情況下,如果至少一個CAF完好并經(jīng)歷了轉(zhuǎn)變狀態(tài),可以斷定主觸頭閉合,在相反的情況下,將斷定主觸頭故障并啟動由以下描述的工作降級子程序控制的再合閘方案。我們將認為主觸頭既非打開又非閉合。將T1取為等于FFFF,而T2等于TIMEO。
子程序“工作降級2”試圖確定當所有的CAO和/或所有的CAF故障時測試狀態(tài)的位置。如果這種確定不可能達到的話,將不指出主觸頭的任何位置,并且禁止后面的所有操作。
還應(yīng)該區(qū)別以下三種情況第一種情況在位存儲器00中存儲的指令為“1”;這表明主觸頭是打開的。為了人身安全,僅當至少所有的一組信號觸頭(或全部CAO或全部CAF)完好時,才確認這個主觸頭打開的位置。
第二種情況在位存儲器00中存儲的指令為“0”;這表明給出的最后一個指令為關(guān)閉指令。如果至少有一個CAF完好并為“1”或如果至少有一個CAO完好并為“0”,則斷定“主觸頭閉合”。
第三種情況所有的CAO及所有的CAF全都有故障,則表明主觸頭有故障;將不指出任何位置,并禁止后面的所有操作。
子程序“工作降級3”處理主觸頭的故障,這個故障可能是在操作過程中或測試狀態(tài)時檢測到的。在所有這些情況下,表明主觸頭既非打開也非閉合,并利用在輸出端CDO及CDF發(fā)出相當于閉鎖控制線圈的信號來禁止以后的全部操作。
如果主觸頭的故障出現(xiàn)在閉合指令時,則微處理機將在等于TIMEO的時間間隔中嘗試一次開斷,用以試圖重新啟動主觸頭,不會使其停留在中間位置上,在該中間位置上觸頭之間的絕緣性能降低了。斷路器觸頭之間的再閉合確定是有破壞性的。
如果主觸頭的故障是在測試期間被檢測到時,則除去上述閉鎖及信號顯示外不再作任何其它事情。
當然,上述的方案僅是以例舉的名義給出的,在嚴重降級的情況下,所述方案根據(jù)操作者遭到危險的程度其信號顯示可能是不同的。對于打開的狀態(tài),再加強信號顯示以使人看到在一組中有幾個輔助觸頭是完好的并且在對應(yīng)的另一組中有一個輔助觸頭是完好的。如果相反地,假如運行的連續(xù)性是十分重要時,則可能降低主觸頭開斷顯示的標準。因而這些方案僅是些例子,其中與輔助觸頭有關(guān)的程序系統(tǒng)概念是能讓人作到的。
本發(fā)明的裝置對于遠程自動控制與監(jiān)測裝置的發(fā)展帶來了很大貢獻,這是因為工作的可靠性及對于確立主動的裝置維修的重要數(shù)據(jù)的檢測。
本發(fā)明不限于電工技術(shù)的應(yīng)用上,這個領(lǐng)域的一個例子已作出了描述。它可以應(yīng)用到所有的工業(yè)部門,并且每當它涉及到根據(jù)與持續(xù)運行及同時與材料及人員有關(guān)的方案來確定一個裝置或一個機器的狀態(tài)時就可以將本發(fā)明投入應(yīng)用,并利用在故障情況下,根據(jù)檢測器的數(shù)據(jù)顯示可以提供故障的信息。
權(quán)利要求
1.對一個可能具有第一狀態(tài)及第二狀態(tài)的設(shè)備確定其狀態(tài)的裝置,該設(shè)備設(shè)有根據(jù)該設(shè)備的真實狀態(tài)提供二進制狀態(tài)指示信號的輔助觸頭,其特征在于,它包括至少一個輔助觸頭、即所述第一狀態(tài)的輔助觸頭,它在該設(shè)備處于第一狀態(tài)時提供一個狀態(tài)信號“1”,以及至少一個輔助觸頭,即第二狀態(tài)的輔助觸頭,它在該設(shè)備處于第二狀態(tài)時提供一個狀態(tài)信號“1”,及一個編程的微控制器在其輸入端接收這些輔助觸頭的狀態(tài)信號以及將其從一個狀態(tài)轉(zhuǎn)變到另一狀態(tài)所需的指令,以及在其輸出端上提供一個表示該設(shè)備狀態(tài)和/或該設(shè)備的可使用系數(shù)的信號,該信號是由運用設(shè)備運行的連續(xù)性及使用的安全性方案的程序產(chǎn)生出來的,其軟件依賴于下述條件-如果在沒有狀態(tài)變化的指令輸送給微控制器時一個輔助觸頭變化了狀態(tài),則微控制器認為該輔助觸頭有故障并對其指示的信號不予考慮;-如果在一個改變狀態(tài)的指令傳送給微控制器后,一個輔助觸頭在給定延時后未改變狀態(tài),則該微控制器將認為它有故障,并對其指示的信號不予考慮;該軟件此外對完好的輔助觸頭的狀態(tài)加以考慮,例如在改變狀態(tài)指令時刻出現(xiàn)的狀態(tài)以及對改變狀態(tài)指令本身加以考慮。
2.用以確定一種電斷路裝置(設(shè)備)、如斷路器或隔離開關(guān)工作狀態(tài)的裝置,該斷路裝置具有每相一個主觸頭,對于每個主觸頭包括提供二進制數(shù)字信號的輔助觸頭,即該輔助觸頭在相應(yīng)于該斷路裝置打開或閉合狀態(tài)的一個工作位置時提供信號“1”,而當該輔助觸頭離開該工作位置時提供信號“0”,所述主觸頭借助于一個開斷線圈及一個閉合線圈操作,其特征在于對于每個主觸頭還包括具有n個輔助觸頭的第一及第二觸頭組,n為至少等于2的整數(shù),第一組的輔助觸頭(CAO1,CAO2,CAO3)稱為常閉輔助觸頭,它在檢測到該斷路裝置的打開位置時提供信號“1”,第二組的輔助觸頭(CAF1,CAF2,CAF3)稱為常開信號觸頭,它在檢測到該斷路裝置的閉合位置時提供信號“1”,所述輔助觸頭與一個編程的微處理機(MP)相連接,該微處理機還接收相應(yīng)于該斷路裝置開斷指令的信號(OO),及接收相應(yīng)于該斷路裝置關(guān)閉指令的信號(OF),所述微處理機具有一個控制主觸頭開斷線圈的輸出端(CDO),一個控制主觸頭閉合線圈的輸出端(CDF),一個提供“裝置已閉合”信號的輸出端(PF),一個提供“裝置已斷開”信號的輸出端(PO),提供關(guān)于第一組及第二組輔助觸頭可使用數(shù)指示信號的輸出端(MACAO,MACAF),一個提供指示輔助觸頭組中一個組嚴重故障信號的輸出端(MFCA)及一個提供指示主觸頭嚴重故障信號的輸出端(MFP),程序方案是這樣確定的,它使得-個輔助觸頭,如果在一個開斷或閉合指令后經(jīng)給定延時未改變狀態(tài),則被認為是出了故障,并不再由程序?qū)ζ渥鞒隹紤];-如果在發(fā)出開斷程序后,出現(xiàn)了下列情況之一時,則表明該斷路裝置在開斷程序結(jié)束時是打開的-n個常開輔助觸頭及n個常閉輔助觸頭是完好的并及時地改變了狀態(tài),常閉輔助觸頭由“1”轉(zhuǎn)變到“0”,常開輔助觸頭由“0”轉(zhuǎn)變到“1”;-至少一個常開輔助觸頭是完好的及至少一個常閉輔助觸頭及時地改變了狀態(tài);-n個常閉輔助觸頭是完好的并改變了狀態(tài),而n常開輔助觸頭全部有故障(相當于發(fā)出信號MCFA=1的輔助觸頭的嚴重故障),-n個常開輔助觸頭是完好的并改變了狀態(tài),而n常閉輔助觸頭均有故障(相當于發(fā)出信號MCFA=1的輔助觸頭的嚴重故障),-如果在發(fā)出閉合程序后,出現(xiàn)下列情況之一時,則表明該斷路裝置在閉合程序結(jié)束時是閉合的-如果在操作過程中所有的常開輔助觸頭有故障,而至少一個常閉輔助觸頭是完好的并改變了狀態(tài);-如果在操作過程中所有的常閉輔助觸頭有故障,而至少一個常開輔助觸頭完好并改變了狀態(tài);此外該程序還設(shè)置用于-如果當裝置的一個開斷操作或閉合操作時,一個組的輔助觸頭在操作指令后的一個第一延時后沒有改變狀態(tài),而在同一延時后,觀察到另一組的輔助觸頭及時改變了狀態(tài),則一組觸頭被表明有故障(相當于信號MFCA=1的一個輔助觸頭組的嚴重故障);-如果,在裝置的一個開斷或關(guān)閉程序的過程中,在同一組的一個輔助觸頭及時改變狀態(tài)后,在由前面狀態(tài)變化啟動的第二延時(TIME1)期滿時仍未發(fā)生狀態(tài)變化的一個輔助觸頭被表明是非完好的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1及2中一個權(quán)利要求所述的裝置,其特征在于輔助觸頭(CAO1,CAO2,CAO3,CAF1,CAF2,CAF3)具有自診斷裝置及將信號(ADO1,ADO2,ADO3;ADF1,ADF2,ADF3)提供到微處理機輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1及2中一個權(quán)利要求所述的裝置,其特征在于該程序設(shè)置用于在測試狀態(tài),并當在出現(xiàn)下列情況之一時,給出一個“裝置已開斷”的信號-n個常閉輔助觸頭完好并其狀態(tài)轉(zhuǎn)變到“1”,n個常開輔助觸頭完好并其狀態(tài)變化到“0”;-至少一個常閉輔助觸頭是完好的并且到達狀態(tài)“1”,及至少一個常開輔助觸頭是完好的并且到達狀態(tài)“0”;-n個常閉輔助觸頭是完好的并到達狀態(tài)“1”,如果這時所有的常開輔助觸頭有故障的話;-n個常開輔助觸頭是完好的并到達狀態(tài)“0”,如果這時所有的常閉輔助觸頭有故障的話;為方便起見,輔助觸頭均設(shè)有自診斷裝置并將信號(ADO1,ADO2,ADO3,ADF1,ADF2,ADF3)提供給微控制器的輸入端。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中一個權(quán)利要求所述的裝置,其特征在于該程序設(shè)置用于測試狀態(tài),當出現(xiàn)下列情況之一時,給出一個“裝置已打開”的信號-n個常閉輔助觸頭是完好的并到達狀態(tài)“1”,n個常開輔助觸頭是完好的并到達狀態(tài)“0”;-至少一個常閉輔助觸頭是完好的并到達狀態(tài)“1”,及至少一個常開輔助觸頭是完好的并到達狀態(tài)“0”;-如果所有的常開輔助觸頭有故障時,n個常閉輔助觸頭是完好的及到達狀態(tài)“1”;-如果所有的常閉輔助觸頭有故障時,n個常開輔助觸頭是完好的及到達狀態(tài)“0”;
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中一個權(quán)利要求的裝置,其特征在于該程序設(shè)置用于測試狀態(tài),當出現(xiàn)下列情況之一時,給出一個“裝置已關(guān)閉”的信號-至少一個常開輔助觸頭完好并到達狀態(tài)“1”;-至少一個常閉輔助觸頭完好并到達狀態(tài)“0”。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中一個權(quán)利要求的裝置,其特征在于該程序設(shè)置用于將斷路裝置閉鎖在“裝置打開”的位置上并發(fā)出“裝置故障”的信號,當這時輔助觸頭的狀態(tài)與允許顯示“裝置開斷”狀態(tài)的任一情況不相符時。
8.根據(jù)權(quán)利要求2至7中一個權(quán)利要求的裝置,其特征在于該程序設(shè)置用于將該斷路裝置閉鎖在“裝置關(guān)閉”的位置上并且發(fā)出“裝置故障”的信號,當這時輔助觸頭的狀態(tài)與允許顯示“裝置關(guān)閉”狀態(tài)的任一情況不相符時。
9.根據(jù)權(quán)利要求2至8中一個權(quán)利要求的裝置,其特征在于該程序是以下列方式設(shè)置的-當在起始時間(tO)給出了一個開斷指令(OO)或一個閉合指令(OF)時,由第一延時器(TEMPO1)發(fā)出一個具有第一時延(TIMEO)的第一監(jiān)控延時選通脈沖,并啟動一個第一計時器(CHROO);-當?shù)谝唤M的第一輔助觸頭在時刻t1改變狀態(tài)(對于開斷指令是觸頭開斷信號,而對于閉合指令是觸頭閉合信號)時,借助于第二個延時器(TEMPO1)的啟動,發(fā)出一個具有第二時延(TIME1)的第二延時選通脈沖,并同時地停止第一計時器(CHROO),將相應(yīng)于從起始到停止的時間間隔所指示的時延存儲起來,并啟動第二計時器(CHR1);-當在時刻t2第二延時(TIME1)期滿時,所述第一組的輔助觸頭可能變化狀態(tài),并將所產(chǎn)生的狀態(tài)存儲起來用于分析;-當在時刻t3第二組的第一信號觸頭改變了狀態(tài),借助于所述第二延時器(TEMPO1)再發(fā)出具有第二延時(TIME1)的所述第二延時選通脈沖,并同時停止第二計時器(CHR1),及將對于確定裝置觸頭平均速度有用的延時進行存儲;-當?shù)诙訒r(TIME1)期滿時,第二組所有的有效輔助觸頭可能改變了狀態(tài),將產(chǎn)生的狀態(tài)起來用于分析;-如果在第二延時選通脈沖(TIME1)結(jié)束時,第一組或第二組中的一個輔助觸頭相對地未改變狀態(tài),則表明它有故障;-如果在第一延時選通脈沖(TIME0)結(jié)束時,在一組中沒有一個輔助觸頭改變狀態(tài),但在對應(yīng)的另一組中觀察到一次及時地改變狀態(tài),則表明一組的輔助觸頭具有嚴重故障。
10.根據(jù)權(quán)利要求2至9中一個權(quán)利要求的裝置,其特征在于該程序包括第一個工作降級的子程序(工作降級1)-在裝置的開斷過程中,在觀察到由一個常開輔助觸頭狀態(tài)的改變啟動了程序后及在第一延時選通脈沖(TIMEO)結(jié)束時,沒有一個常閉輔助觸頭改變了狀態(tài),則引起出現(xiàn)一個裝置故障的信號(MFP=1);-在裝置的開斷過程中,在觀察到由于在第一延時選通脈沖結(jié)束時常開輔助觸頭狀態(tài)未變化,因而程序未起動時,如果三個常閉輔助觸頭已改變了狀態(tài),則引起出現(xiàn)一個“裝置打開”的信號(PO=1),并同時地發(fā)出常開輔助觸頭嚴重故障的信號(MACAF=1,MFCA=1);-在裝置的開斷過程中,在觀察到由于在第一延時選通脈沖結(jié)束時常開輔助觸頭狀態(tài)未變化,因而程序未起動時,并且還觀察到完好的常閉輔助觸頭未改變狀態(tài),則引起發(fā)出一個裝置故障的信號(MFP=1),并閉鎖后面所有的指令;-在裝置閉合過程中,在觀察到由一個常閉輔助觸頭狀態(tài)的變化啟動了程序后,及在第一延時選通脈沖(TIMEO)結(jié)束時沒有一個常開輔助觸頭改變了狀態(tài),則引起發(fā)出“裝置閉合”的信號,將第二延時取為等于第一延時選通脈沖(TIMEO)的延時;-在裝置閉合過程中,在觀察到常開輔助觸頭的一次嚴重故障時,如果一個常閉輔助觸頭改變了狀態(tài)的話,則引起發(fā)出一個“裝置閉合”的信號;-在裝置閉合過程中,在觀察到常開輔助觸頭的一次嚴重故障、并且觀察到?jīng)]有任何一個完好的常閉信號觸頭改變狀態(tài)時,將表明“裝置故障”,將第一延時取為等于第一延時選通脈沖(TIMEO)的延時,將第二延時取為等于所述第三計時器的最大容量(FFFF),并控制起動第三工作降級程序(“工作降級3”)。
11.根據(jù)權(quán)利要求2至10中一個權(quán)利要求的裝置,其特征在于該程序包括第二工作降級子程序(“工作降級2”),用以確定在測試狀態(tài)下裝置的工作位置,這時所有的常閉輔助觸頭和/或所有的常開輔助觸頭均有故障,所述第二子程序的確立用于-如給出的所寄存的最后一個指令是開斷指令,該裝置僅在當至少所有的一組輔助觸頭完好時,才能確定“裝置開斷”的狀態(tài);-如給出的所寄存的最后一個指令是閉合指令,如果至少一個常開輔助觸頭是完好的并到達“1”,或如果至少一個常閉輔助觸頭是完好的并到達“0”,則該裝置指示“裝置閉合”;-如果所有的常閉輔助觸頭及所有的常開輔助觸頭全都有故障,則該裝置指示“裝置故障”并禁止后面所有的操作。
12.根據(jù)權(quán)利要求2至11中一個權(quán)利要求的裝置,其特征為該程序包括第三個工作降級子程序“工作降級3”,用于檢測裝置的故障、控制閉鎖后面所有的指令及顯示信號“裝置故障”。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至11中一個權(quán)利要求的裝置,其特征在于每組輔助觸頭數(shù)n等于3。
全文摘要
對一個可能具有第一、二狀態(tài)的設(shè)備確定其狀態(tài)的裝置,該設(shè)備設(shè)有輔助觸頭。其特征在于,它包括至少一個輔助觸頭,它在該設(shè)備處于第一狀態(tài)時提供一個狀態(tài)信號“1”,以及至少一個輔助觸頭,它在該設(shè)備處于第二狀態(tài)時提供一個狀態(tài)信號“1”,及一個編程的微控制器在其輸入端接收這些輔助觸頭的狀態(tài)信號,以及將其從一個狀態(tài)轉(zhuǎn)變到另一狀態(tài)所需的指令,以及尤其在其輸出端上提供表示該設(shè)備狀態(tài)和/或該設(shè)備可使用系數(shù)的信號。
文檔編號H02J13/00GK1073040SQ9211278
公開日1993年6月9日 申請日期1992年10月15日 優(yōu)先權(quán)日1991年10月15日
發(fā)明者熱拉爾·埃伯爾索爾 申請人:Gec阿爾斯托姆有限公司