用于檢測(cè)電氣部件中的局部放電的系統(tǒng)和方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了用于檢測(cè)電氣部件中的局部放電的系統(tǒng)和方法。用于檢測(cè)在電氣部件中的局部放電的系統(tǒng)可以包括可以操作工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)器的控制系統(tǒng)。工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)可以包括針對(duì)局部放電被分析的電氣部件。系統(tǒng)還可以包括可以檢測(cè)在電氣部件中的至少一個(gè)內(nèi)所生成的一個(gè)或更多個(gè)聲波波形的一個(gè)或更多個(gè)聲學(xué)傳感器。系統(tǒng)還可以包括監(jiān)視系統(tǒng)，該監(jiān)視系統(tǒng)可以從聲學(xué)傳感器接收聲波波形并且基于聲波波形來(lái)確定一個(gè)電氣部件是否正在經(jīng)歷局部放電。然后，當(dāng)一個(gè)電氣部件被確定為正在經(jīng)歷局部放電時(shí)，監(jiān)視系統(tǒng)可以向控制系統(tǒng)發(fā)送通知，使得該通知指示所述一個(gè)電氣部件正在經(jīng)歷局部放電。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于檢測(cè)電氣部件中的局部放電的系統(tǒng)和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)的實(shí)施例一般地涉及用于預(yù)測(cè)工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中的電氣部件何時(shí)會(huì)變?yōu)椴豢刹僮鞯南到y(tǒng)和方法。更具體地，本公開(kāi)涉及檢測(cè)在工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中所使用的電氣部件中的局部放電。

【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)可以采用各種類(lèi)型的電子器件，諸如向工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)的各種裝置提供可控制的交流(AC)電壓的交流驅(qū)動(dòng)器。交流驅(qū)動(dòng)器可以從交流電壓源接收交流電壓并且使用整流器將所接收到的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流(DC)電壓。然后，交流驅(qū)動(dòng)器可以使用逆變器將直流電壓轉(zhuǎn)換成可控制的交流電壓。在一些情況下，再生式交流驅(qū)動(dòng)器可以將再生的電力從逆變器提供回電網(wǎng)或交流電壓源。
[0003]除了交流驅(qū)動(dòng)器之外，工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)還可以包括電氣部件，諸如電感器-電容器-電感器(LCL)濾波器、線路電容器、變壓器等，以使得工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)能夠進(jìn)行操作。不幸的是，隨著貫穿工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的使用壽命來(lái)使用電氣部件，現(xiàn)在意識(shí)到認(rèn)電氣部件在變?yōu)椴豢刹僮髦皫缀醪伙@示出劣化特性。因此，現(xiàn)在意識(shí)到需要下述改進(jìn)的系統(tǒng)和方法:該改進(jìn)的系統(tǒng)和方法用于在電氣部件實(shí)際地變?yōu)椴豢刹僮髦皺z測(cè)其何時(shí)會(huì)變?yōu)椴豢刹僮鳌?br>

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在一個(gè)實(shí)施例中，一種用于檢測(cè)電氣部件中的局部放電的系統(tǒng)可以包括控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)可以操作工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)器。工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)可以包括針對(duì)局部放電被分析的電氣部件。電氣部件可以包括可以電耦接至驅(qū)動(dòng)器的任何電氣設(shè)備。系統(tǒng)還可以包括一個(gè)或更多個(gè)聲學(xué)傳感器，該一個(gè)或更多個(gè)聲學(xué)傳感器可以檢測(cè)在電氣部件中的至少一個(gè)內(nèi)所生成的一個(gè)或更多個(gè)聲波波形。系統(tǒng)還可以包括監(jiān)視系統(tǒng)，該監(jiān)視系統(tǒng)可以從聲學(xué)傳感器接收聲波波形并且基于聲波波形來(lái)確定一個(gè)電氣部件是否正在經(jīng)歷局部放電。然后，當(dāng)一個(gè)電氣部件被確定為正在經(jīng)歷局部放電時(shí)，監(jiān)視系統(tǒng)可以向控制系統(tǒng)發(fā)送通知，使得該通知指示一個(gè)電氣部件正在經(jīng)歷局部放電。
[0005]在另一實(shí)施例中，一種用于保護(hù)工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中的設(shè)備的方法可以包括:接收第一信號(hào)，該第一信號(hào)指不與驅(qū)動(dòng)器相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或更多個(gè)輸入端被通電。然后，該方法可以包括:當(dāng)在輸入端處的一個(gè)或更多個(gè)瞬態(tài)電壓穩(wěn)定之后，從物理地布置在電氣部件上的一個(gè)或更多個(gè)聲學(xué)傳感器接收一個(gè)或更多個(gè)聲波波形。在此，電氣部件可以直接地或間接地電耦接至驅(qū)動(dòng)器。然后，該方法可以包括:基于聲波波形來(lái)確定電氣部件是否正在經(jīng)歷局部放電，并且當(dāng)電氣部件正在經(jīng)歷局部放電時(shí)向一個(gè)或更多個(gè)控制系統(tǒng)發(fā)送第二信號(hào)。第二信號(hào)可以使得工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中的一個(gè)或更多個(gè)電氣部件與驅(qū)動(dòng)器電斷開(kāi)。
[0006]在又一實(shí)施例中，一種監(jiān)視控制系統(tǒng)可以包括:通信部件，該通信部件可以與耦接至工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中的電氣部件的一個(gè)或更多個(gè)聲學(xué)傳感器以及可以操作工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)進(jìn)行通信。監(jiān)視控制系統(tǒng)還可以包括處理器，該處理器可以從聲學(xué)傳感器接收一個(gè)或更多個(gè)聲波波形并且基于聲波波形來(lái)確定電氣部件是否正在經(jīng)歷局部放電。然后，當(dāng)電氣部件被確定為正在經(jīng)歷局部放電時(shí)，監(jiān)視控制系統(tǒng)可以向驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)發(fā)送通知。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]當(dāng)參照附圖來(lái)閱讀以下詳細(xì)描述時(shí)，本發(fā)明的這些特征、方面以及優(yōu)點(diǎn)和其他特征、方面以及優(yōu)點(diǎn)將變?yōu)楦美斫?，貫穿附圖之中，相同的附圖標(biāo)記代表相同的部分，其中:
[0008]圖1示出了根據(jù)本文中所提出的實(shí)施例的局部放電(PD)檢測(cè)系統(tǒng)的框圖；
[0009]圖2示出了根據(jù)本文中所提出的實(shí)施例的、可以為圖1的局部放電檢測(cè)系統(tǒng)的一部分的局部放電監(jiān)視系統(tǒng)的框圖；
[0010]圖3示出了根據(jù)本文中所提出的實(shí)施例的、耦接至三相電容器的聲學(xué)傳感器的透視圖；
[0011]圖4示出了根據(jù)本文中所提出的實(shí)施例的、圖3的三相電容器的電路圖；
[0012]圖5示出了根據(jù)本文中所提出的實(shí)施例的、采用圖1的局部放電檢測(cè)系統(tǒng)的示例性三相工業(yè)自動(dòng)化驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)的框圖；
[0013]圖6示出了根據(jù)本文中所提出的實(shí)施例的、用于使用圖1的局部放電檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)確定工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中的部件是否正在經(jīng)歷局部放電的方法的流程圖；以及
[0014]圖7示出了根據(jù)本文中所提出的實(shí)施例的、用于在安排維護(hù)時(shí)間使用圖1的局部放電檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)確定電氣部件是否正在經(jīng)歷局部放電的方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面將描述一個(gè)或更多個(gè)具體實(shí)施例。為了提供對(duì)這些實(shí)施例的簡(jiǎn)要說(shuō)明，在說(shuō)明書(shū)中未描述實(shí)際實(shí)現(xiàn)的所有特征。應(yīng)當(dāng)理解的是，在任何這樣的實(shí)際實(shí)現(xiàn)的開(kāi)發(fā)中，如同在任何工程或設(shè)計(jì)項(xiàng)目中一樣，必須做出許多實(shí)現(xiàn)所特有的決定(諸如遵守系統(tǒng)相關(guān)和商業(yè)相關(guān)的約束)以實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)者的特定目標(biāo)，上述實(shí)現(xiàn)所特有的決定隨著實(shí)現(xiàn)不同而不同。此外，應(yīng)當(dāng)理解的是，這樣的開(kāi)發(fā)成果可能是復(fù)雜的并且耗時(shí)的，但是無(wú)論如何，對(duì)受益于本公開(kāi)的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，這是設(shè)計(jì)、加工以及制造的例行任務(wù)。
[0016]當(dāng)介紹本發(fā)明的各種實(shí)施例的元件時(shí)，冠詞“一”、“一個(gè)”、“該”以及“所述”旨在意味著存在一個(gè)或更多個(gè)元件。術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”以及“具有”旨在為包含性的，并且意味著除了所列元件之外還可以存在另外的元件。
[0017]本公開(kāi)的實(shí)施例一般地針對(duì)可以使用聲學(xué)傳感器來(lái)預(yù)測(cè)電氣部件何時(shí)會(huì)變?yōu)椴豢刹僮鞯木植糠烹?PD)檢測(cè)系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或更多個(gè)聲學(xué)傳感器可以布置在諸如電容器的電氣部件的殼體上以監(jiān)視在電氣部件內(nèi)所生成的聲波波形。即，當(dāng)電氣部件以其標(biāo)稱(chēng)電壓或額定電壓被通電時(shí)，一個(gè)或更多個(gè)聲學(xué)傳感器可以接收從電氣部件內(nèi)產(chǎn)生的聲波波形。在某些實(shí)施例中，局部放電(PD)監(jiān)視系統(tǒng)則可以接收聲波波形并且基于該聲波波形來(lái)確定電氣部件是否正在經(jīng)歷局部放電。
[0018]如果局部放電監(jiān)視系統(tǒng)在電氣部件內(nèi)檢測(cè)到局部放電，則局部放電監(jiān)視系統(tǒng)可以向工業(yè)自動(dòng)化驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)發(fā)送指示電氣部件正在經(jīng)歷局部放電并且會(huì)很快變?yōu)椴豢刹僮鞯南?。?dāng)從局部放電監(jiān)視系統(tǒng)接收到此消息時(shí)，工業(yè)自動(dòng)化驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)可以基于電氣部件很快變?yōu)椴豢刹僮鱽?lái)執(zhí)行各種動(dòng)作。例如，工業(yè)自動(dòng)化驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)可以向下游設(shè)備發(fā)送信號(hào)以斷電或?qū)⑺鼈冏陨砼c工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的其余部分電隔離，向合適的人員發(fā)送指示電氣部件會(huì)很快變?yōu)椴豢刹僮鞯南ⅲ蚋鞣N信號(hào)器發(fā)送信號(hào)以請(qǐng)求對(duì)工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)等。通過(guò)在電氣部件被安裝在工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)時(shí)監(jiān)視局部放電的存在，工業(yè)自動(dòng)化驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)可以通過(guò)防止當(dāng)電氣部件變?yōu)椴豢刹僮?即，失效)時(shí)工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)在線來(lái)確保工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)有效地并且安全地進(jìn)行操作。
[0019]通過(guò)介紹，圖1示出了局部放電(PD)檢測(cè)系統(tǒng)10的框圖。局部放電檢測(cè)系統(tǒng)10可以包括一個(gè)或更多個(gè)聲學(xué)傳感器12、局部放電(PD)監(jiān)視系統(tǒng)14、工業(yè)自動(dòng)化驅(qū)動(dòng)器16以及驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)18。如圖1所示，在某些實(shí)施例中，聲學(xué)傳感器12、由聲學(xué)傳感器12所監(jiān)視的電子部件以及局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14可以整合到驅(qū)動(dòng)器16。即，聲學(xué)傳感器12、由聲學(xué)傳感器12所監(jiān)視的電子部件以及局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14可以物理地裝入在驅(qū)動(dòng)器16的壁或外殼內(nèi)。然而，應(yīng)當(dāng)注意的是，聲學(xué)傳感器12、由聲學(xué)傳感器12所監(jiān)視的電子部件以及局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14還可以位于驅(qū)動(dòng)器16的外殼的外部。
[0020]聲學(xué)傳感器12可以是能夠檢測(cè)到原始聲學(xué)數(shù)據(jù)(S卩，聲波波形)的任何類(lèi)型的傳感器。例如，聲學(xué)傳感器12可以包括能夠檢測(cè)到高達(dá)至少300kHz頻率的聲波波形的超聲傳感器。在某些實(shí)施例中，聲學(xué)傳感器12可以物理地耦接至電氣部件，諸如變壓器、電容器等。在一個(gè)實(shí)施例中，聲學(xué)傳感器12可以在電氣部件的平坦表面的中部物理地耦接至該電氣部件。聲學(xué)傳感器12還可以放置在電氣部件的具有最大表面面積的表面上。無(wú)論聲學(xué)傳感器12放置在何處，在聲波波形從局部放電的源行進(jìn)至聲學(xué)傳感器12之后，該同一聲學(xué)傳感器12都可以檢測(cè)到或感測(cè)到從電氣部件內(nèi)所產(chǎn)生的聲波波形。通過(guò)將聲學(xué)傳感器12放置在表面的中心，聲學(xué)傳感器12可以更加有效地檢測(cè)到可從電氣部件的任何角落所產(chǎn)生的聲波波形。在一個(gè)實(shí)施例中，聲學(xué)傳感器12可以經(jīng)由磁性支架附接至電氣部件。
[0021]一般地，在任何電氣部件中均不應(yīng)該存在局部放電。電氣部件中任何局部放電的存在通常指示電氣部件內(nèi)絕緣體的介電擊穿。此外，一旦在電氣部件中變?yōu)榇嬖诰植糠烹?，則電氣部件通常在此后不久失效或變?yōu)椴豢刹僮?。正因如此，電氣部件制造商通常在完成電氣部件的制造處理之前?zhí)行局部放電測(cè)試。
[0022]傳統(tǒng)的局部放電測(cè)試技術(shù)包括電氣局部放電測(cè)試，這會(huì)涉及:將高電壓源耦接到被隔離(即，未耦接至任何其他部件)的電氣部件，并且確定是否出現(xiàn)任何發(fā)生電弧放電、是否檢測(cè)到任何泄漏電流等。然而，一旦電氣部件電耦接至另一部件或系統(tǒng)(諸如工業(yè)自動(dòng)化驅(qū)動(dòng)器16)，則針對(duì)局部放電對(duì)電氣部件進(jìn)行的電氣測(cè)試變?yōu)樵絹?lái)越困難。S卩，因?yàn)楫?dāng)電氣部件耦接至另一部件或系統(tǒng)時(shí)該電氣部件不再是隔離的，所以電氣局部放電測(cè)試技術(shù)變得困難，這是因?yàn)獒槍?duì)測(cè)試所提供的高壓將被耦接至另一部件或系統(tǒng)而不是僅僅被耦接至單個(gè)電氣部件。
[0023]考慮到上述情況，聲學(xué)傳感器12基于其檢測(cè)或感測(cè)到的聲波波形，即使當(dāng)電氣部件電耦接至另一設(shè)備、系統(tǒng)等時(shí)，也可以檢測(cè)到電氣部件中的局部放電。即，如果聲學(xué)傳感器12檢測(cè)或感測(cè)到從電氣部件內(nèi)所生成的聲波波形，則聲學(xué)傳感器12可以向局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14發(fā)送包括所檢測(cè)到的聲波波形的原始聲學(xué)數(shù)據(jù)。正因如此，局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14可以經(jīng)由有線或無(wú)線連接來(lái)通信地耦接至聲學(xué)傳感器12。在接收到原始聲學(xué)數(shù)據(jù)之后，局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14可以分析原始聲學(xué)數(shù)據(jù)以確定原始聲學(xué)數(shù)據(jù)是否指示物理地耦接至聲學(xué)傳感器12的電氣部件正在經(jīng)歷局部放電。
[0024]一般地，在電氣部件內(nèi)的絕緣劣化使得兩個(gè)導(dǎo)體之間的間隔不可以足以防止電弧放電等之后，在電氣部件內(nèi)部發(fā)生局部放電。在局部放電事件期間，由于局部放電會(huì)釋放一些能量。此能量釋放可以是由聲學(xué)傳感器12所檢測(cè)到的并且由局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14所分析的聲波波形的源。在一個(gè)實(shí)施例中，局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14可以通過(guò)分析在20kHz與300kHz之間的頻率范圍中的聲波波形來(lái)確定所檢測(cè)到的聲波波形是否指示電氣部件正在經(jīng)歷局部放電。
[0025]除了接收所檢測(cè)到的聲波波形之外，局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14還可以接收與被施加至IJ電氣部件的電壓信號(hào)相對(duì)應(yīng)的信號(hào)。使用可以是交流(AC)正弦波的電壓信號(hào)，局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14可以確定聲波波形的性質(zhì)是否為周期性的。即，局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14可以確定所檢測(cè)到的聲波波形是否與被施加到電氣部件的電壓信號(hào)的峰值同步。在某些實(shí)施例中，局部放電可以是周期性的并且會(huì)更有可能在被施加到所監(jiān)視的電氣部件的電壓信號(hào)的峰值電壓水平期間發(fā)生。正因如此，局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14可以一起使用電壓信號(hào)和所檢測(cè)到的聲波波形來(lái)確定所監(jiān)視的電氣部件是否正在經(jīng)歷局部放電。
[0026]在確定所檢測(cè)到的聲波波形是否指示電氣部件正在經(jīng)歷局部放電之后，局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14可以向工業(yè)自動(dòng)化驅(qū)動(dòng)器16發(fā)送指示相同內(nèi)容的通知等。在一個(gè)實(shí)施例中，局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14可以向驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)18發(fā)送通知。一般地，驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)18可以包括可以控制驅(qū)動(dòng)器16的操作的某些邏輯或計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼。正因如此，驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)18可以監(jiān)視與驅(qū)動(dòng)器16相關(guān)聯(lián)的各種狀況，并且可以基于所監(jiān)視的狀況來(lái)執(zhí)行各種動(dòng)作。例如，在驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)18接收到指示電氣部件正在經(jīng)歷局部放電的通知之后，驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)18可以將局部放電情形通知給用戶(hù)，停止操作驅(qū)動(dòng)器16，向上游或下游設(shè)備發(fā)送一個(gè)或更多個(gè)信號(hào)以斷電等。下面將參照?qǐng)D6和圖7來(lái)更加詳細(xì)地討論關(guān)于可以由驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)18所采取的動(dòng)作的另外的細(xì)節(jié)。
[0027]為了能夠使得局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14和驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)18有效地執(zhí)行上述操作，局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14和驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)18可以包括可以接收數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)、傳達(dá)數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)等的各種部件。圖2描繪了局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14和可以使得局部放電監(jiān)視系統(tǒng)能夠執(zhí)行在此所描述的技術(shù)的一些部件的詳細(xì)框圖20。盡管圖2示出了可以是局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14的一部分的部件，但是應(yīng)當(dāng)注意的是，驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)18也可以包括圖2所描繪部件。如圖所示，局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14可以包括通信部件22、處理器24、存儲(chǔ)器26、存儲(chǔ)設(shè)備28、輸入/輸出(I/O)端口 30等。通信部件22可以是可以便于在聲學(xué)傳感器12、驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)18、其他控制系統(tǒng)等之間進(jìn)行通信的無(wú)線或有線的通信部件。處理器24可以是能夠執(zhí)行計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼的任何類(lèi)型的計(jì)算機(jī)處理器或微處理器。存儲(chǔ)器26和存儲(chǔ)設(shè)備28可以是可以用作用于存儲(chǔ)處理器可執(zhí)行代碼、數(shù)據(jù)等的介質(zhì)的任何合適的制品。這些制品可以代表可以存儲(chǔ)由處理器24確定電氣部件是否物理地耦接至聲學(xué)傳感器12所使用的處理器可執(zhí)行代碼的永久計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)(即，任何合適形式的存儲(chǔ)器或存儲(chǔ)設(shè)備)，其中，永久的僅指示介質(zhì)是有形的而非信號(hào)。
[0028]在一個(gè)實(shí)施例中，聲學(xué)傳感器12可以物理地附接至諸如電容器的電氣部件。例如，圖3示出了物理地耦接至三相電容器42的表面的聲學(xué)傳感器12的立體圖40。如圖3所示，聲學(xué)傳感器12可以物理地布置在三相電容器42的具有最大表面面積44的一側(cè)上。一般地，聲學(xué)傳感器12當(dāng)被放置在相應(yīng)的表面面積的中心時(shí)可以更有效地監(jiān)視三相電容器42內(nèi)的聲波波形。一旦聲學(xué)傳感器12接收到從三相電容器42內(nèi)所生成的聲波波形，則聲學(xué)傳感器12可以向局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14發(fā)送相對(duì)應(yīng)的原始聲學(xué)數(shù)據(jù)。然后,局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14可以如上所述地分析原始聲學(xué)數(shù)據(jù)。在分析了原始聲學(xué)數(shù)據(jù)之后，局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14可以向驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)18發(fā)送分析結(jié)果，驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)18可以基于該結(jié)果執(zhí)行各種動(dòng)作。
[0029]三相電容器42可以包括四個(gè)端子46、48、50、52，使得端子中的三個(gè)端子(例如，46,48,50)可以電耦接至相應(yīng)的電容器，而第四端子(例如，52)可以電耦接至中性點(diǎn)，在中性點(diǎn)處，端子中的三個(gè)端子(例如，46、48、50)的相對(duì)端子可以電耦接在一起。為了更好地說(shuō)明三相電容器42中的三個(gè)電容器的電連接，圖4示出了與以上所述的三相電容器42相對(duì)應(yīng)的電路圖60。如圖4所示，三相電容器42可以包括可以分別地電耦接至端子46、48、50的三個(gè)電容器62、64、66。此外，每個(gè)電容器62、64、66還可以電耦接在一起以形成中性點(diǎn)68，該中性點(diǎn)68可以電耦接至第四端子52。盡管圖3和圖4描繪了由聲學(xué)傳感器12所監(jiān)視的三相電容器42，但是應(yīng)當(dāng)注意的是，三相電容器42是作為一個(gè)示例而提供的，并且由聲學(xué)傳感器12所監(jiān)視的電氣部件可以包括任何類(lèi)型的電氣部件，諸如變壓器、電感器等。
[0030]在某些實(shí)施例中，三相電容器42可以在三相工業(yè)自動(dòng)化驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)中使用作為線路電容器、電感器-電容器-電感器(LCL)濾波器、電感器-電容器(LC)濾波器等的一部分。圖5示出了可以使用局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14來(lái)確定三相工業(yè)自動(dòng)化驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)80內(nèi)的電氣部件是否正在經(jīng)歷局部放電的示例性三相工業(yè)自動(dòng)化驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)80?，F(xiàn)在參照?qǐng)D5，三相工業(yè)自動(dòng)化驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)80可以包括三相交流電源82、若干三相電容器42、聲學(xué)傳感器12、局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14、驅(qū)動(dòng)器16以及驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)18。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)三相電容器42可以具有物理地布置在相應(yīng)的三相電容器42的表面上的一個(gè)或更多個(gè)聲學(xué)傳感器12。正因如此，聲學(xué)傳感器12可以接收可能源自相應(yīng)的三相電容器42內(nèi)的聲波波形。如上所述，聲學(xué)傳感器12可以向局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14發(fā)送原始聲學(xué)數(shù)據(jù)以確定原始聲學(xué)數(shù)據(jù)是否指示在相應(yīng)的三相電容器42內(nèi)發(fā)生局部放電。在一個(gè)實(shí)施例中，除了原始聲學(xué)數(shù)據(jù)之外，聲學(xué)傳感器12還可以發(fā)送識(shí)別信息，使得局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14可以識(shí)別哪個(gè)三相電容器42與所接收到的原始聲學(xué)數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)。一旦局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14確定了在三相工業(yè)自動(dòng)化驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)80的三相電容器42中的一個(gè)或更多個(gè)中是否發(fā)生局部放電，則局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14可以向驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)18發(fā)送指示在相應(yīng)的三相電容器42內(nèi)發(fā)生局部放電的消息或通知。
[0031]在某些實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)18可以啟動(dòng)用于確定諸如三相電容器42的電氣部件是否正在經(jīng)歷局部放電的處理。例如，驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)18可以向局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14發(fā)送命令或信號(hào)以啟動(dòng)用于確定工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中的電氣部件是否正在經(jīng)歷局部放電的處理。圖6示出了此處理(B卩，方法90)的流程圖，當(dāng)電氣部件為工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的一部分或耦接至工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)時(shí)，局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14可以采用該處理以用于確定工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中的電氣部件是否正在經(jīng)歷局部放電。
[0032]現(xiàn)在參考圖6，在框92處，局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14可以接收指示驅(qū)動(dòng)器16的輸入端已被以標(biāo)稱(chēng)電壓通電的信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)驅(qū)動(dòng)器16在就緒模式下操作時(shí)，可以執(zhí)行方法90。當(dāng)驅(qū)動(dòng)器16的輸入端被通電但是驅(qū)動(dòng)器16尚未開(kāi)始將電力傳導(dǎo)至其負(fù)載時(shí)，驅(qū)動(dòng)器16可以在就緒模式下操作。正因如此，指示驅(qū)動(dòng)器16的輸入端已被通電的信號(hào)還可以包括與被施加到驅(qū)動(dòng)器16的輸入端的電壓相對(duì)應(yīng)的電壓波形。
[0033]在框94處，局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14可以確定驅(qū)動(dòng)器16的輸入端的瞬態(tài)電壓是否已經(jīng)穩(wěn)定。即，局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14可以分析與被施加到驅(qū)動(dòng)器16的輸入端的電壓相對(duì)應(yīng)的電壓波形以確定電壓波形中的瞬態(tài)是否已經(jīng)穩(wěn)定。如果瞬態(tài)電壓尚未穩(wěn)定，則局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14可以返回到框94并且繼續(xù)監(jiān)視瞬態(tài)電壓直到其穩(wěn)定為止。在瞬態(tài)電壓穩(wěn)定之后，局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14可以繼續(xù)進(jìn)行至框96并且從聲學(xué)傳感器12接收原始聲學(xué)數(shù)據(jù)，該聲學(xué)傳感器12可以物理地耦接至被測(cè)試的電氣部件。
[0034]在框98處，局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14可以確定在原始聲學(xué)數(shù)據(jù)中是否存在局部放電。局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14可以通過(guò)分析原始聲學(xué)數(shù)據(jù)中的聲波波形以確定聲波波形是否包括與局部放電相對(duì)應(yīng)的聲學(xué)特征(signature),來(lái)確定在原始聲學(xué)數(shù)據(jù)中是否存在局部放電。如上所述，局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14可以基于聲波波形是否存在于20kHz與300kHz之間來(lái)確定所檢測(cè)到的聲波波形是否指示電氣部件正在經(jīng)歷局部放電。另外，局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14可以確定聲波波形的性質(zhì)是否為周期性的以及聲波波形是否與被施加到電氣部件的輸入電壓的峰值同步。
[0035]如果在框98處局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14確定在電氣部件中不存在局部放電,則局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14可以繼續(xù)進(jìn)行至框100，并且向驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)18發(fā)送指示在電氣部件中未檢測(cè)到局部放電的信號(hào)。然而，如果在框98處局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14確定在電氣部件中存在局部放電，則局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14可以繼續(xù)進(jìn)行至框102。
[0036]在框102處，局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14可以確定所檢測(cè)到的聲波波形的幅值是否大于一定閾值。替選地，局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14可以確定所檢測(cè)到的聲波波形的上升斜率是否大于一定閾值。如果幅值或上升斜率不大于閾值，則局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14可以繼續(xù)進(jìn)行至框104并且向驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)18發(fā)送警告通知。警告通知可以指示被監(jiān)視的電氣部件可能正在經(jīng)歷局部放電和電子部件會(huì)在將來(lái)某個(gè)時(shí)候變?yōu)椴豢刹僮鳌?br> [0037]然而，如果在框102處局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14確定聲波波形的幅值或上升斜率大于閾值，則局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14可以向驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)18發(fā)送斷路信號(hào)。斷路信號(hào)可以指示電氣部件正在經(jīng)歷局部放電并且可能很快變?yōu)椴豢刹僮?。正因如此，斷路信?hào)可以使得驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)18停止操作驅(qū)動(dòng)器16，向一個(gè)或更多個(gè)上游或下游設(shè)備發(fā)送信號(hào)以與系統(tǒng)斷開(kāi)或斷電等。參照回框98，在某些實(shí)施例中，如果局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14確定在電氣部件中存在局部放電，則局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14可以繼續(xù)進(jìn)行至框106，并且如上所述地向驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)18發(fā)送斷路信號(hào)。正因如此，局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14可以放棄向驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)18發(fā)送警告通知。
[0038]在一個(gè)實(shí)施例中，方法90可以被周期性地執(zhí)行以確定電氣部件是否將會(huì)在不久的將來(lái)變?yōu)椴豢刹僮?。正因如此，?qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)18可以連續(xù)地監(jiān)視工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中的若干電子部件的完整性。
[0039]除了當(dāng)驅(qū)動(dòng)器16處于就緒模式時(shí)執(zhí)行針對(duì)局部放電的測(cè)試之外，驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)18還可以以安排的維護(hù)間隔來(lái)測(cè)試電氣部件是否正在經(jīng)歷局部放電。例如，圖7示出了方法I1的流程圖，方法110用于在安排的維護(hù)時(shí)間確定諸如三相電容器42的電氣部件是否正在經(jīng)歷局部放電。
[0040]參照?qǐng)D7，在框112處，驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)18可以接收維護(hù)安排，該維護(hù)安排具有在其處工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中的各種部件可以被安排進(jìn)行檢查、者維修等的一個(gè)或更多個(gè)時(shí)間。在接收到維護(hù)安排之后，在框114處，驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)18可以根據(jù)維護(hù)安排在每個(gè)安排的時(shí)間向局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14發(fā)送信號(hào)。信號(hào)可以指令局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14監(jiān)視由物理地布置在電氣部件上的聲學(xué)傳感器12所接收到的聲波波形。一旦局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14接收到信號(hào)，則局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14可以使用以上所討論的技術(shù)來(lái)確定從聲學(xué)傳感器12所接收到的聲波波形是否指示電氣部件正在經(jīng)歷局部放電。如果局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14確定電氣部件正在經(jīng)歷局部放電，則局部放電監(jiān)視系統(tǒng)14可以向驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)18發(fā)送指示在電氣部件中發(fā)生局部放電的通知。
[0041]考慮到這種情況，在框116處，驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)18可以確定其是否接收到指示在電氣部件中發(fā)生局部放電的通知。如果驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)18接收到該通知，則驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)18可以繼續(xù)進(jìn)行至框118。在框118處，驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)18向驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)18的用戶(hù)發(fā)送指示電氣部件正在經(jīng)歷局部放電的通知。在另一實(shí)施例中，如果驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)18接收到通知，則驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)18可以繼續(xù)進(jìn)行至框120并且向上游和/或下游部件發(fā)送斷路信號(hào)。如上所述地，斷路信號(hào)可以使得上游和/或下游部件斷電或從工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中移除，從而將其與經(jīng)歷局部放電的電子部件隔離。在一個(gè)實(shí)施例中，如果驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)18接收到通知，則驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)18可以斷電或?qū)⒆陨砼c工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)電隔離以保護(hù)工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中的其他部件。
[0042]參照回框116，如果驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)18未接收到指示在電氣部件中發(fā)生局部放電的通知，則驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)18可以返回至框112并且重復(fù)方法110。通過(guò)以安排的維護(hù)間隔針對(duì)局部放電來(lái)測(cè)試電氣部件，驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)18可以預(yù)見(jiàn)何時(shí)電氣部件會(huì)很快失效。正因如此，驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)18可以通知合適的人員以確保更換故障電氣部件，使得工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)可以更有效地進(jìn)行操作。
[0043]盡管在此示出和描述了本發(fā)明的僅某些特征，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)發(fā)生許多修改和改變。因此，應(yīng)理解的是，所附的權(quán)利要求旨在覆蓋落入本發(fā)明的真實(shí)精神之內(nèi)的所有這樣的修改和改變。
【權(quán)利要求】
1.一種系統(tǒng)，包括: 控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)配置成操作工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)器，其中，所述工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)包括電耦接至所述驅(qū)動(dòng)器的一個(gè)或更多個(gè)電氣部件； 一個(gè)或更多個(gè)聲學(xué)傳感器，所述一個(gè)或更多個(gè)聲學(xué)傳感器配置成檢測(cè)在所述電氣部件中的至少一個(gè)內(nèi)所生成的一個(gè)或更多個(gè)聲波波形； 監(jiān)視系統(tǒng)，所述監(jiān)視系統(tǒng)配置成: 從所述聲學(xué)傳感器接收所述聲波波形； 基于所述聲波波形來(lái)確定所述電氣部件中的所述至少一個(gè)是否正在經(jīng)歷局部放電；以及 當(dāng)所述電氣部件中的所述至少一個(gè)被確定為正在經(jīng)歷局部放電時(shí)，向所述控制系統(tǒng)發(fā)送通知，其中，所述通知指示所述電氣部件中的所述至少一個(gè)正在經(jīng)歷局部放電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述一個(gè)或更多個(gè)聲學(xué)傳感器包括一個(gè)或更多個(gè)超聲傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述一個(gè)或更多個(gè)聲學(xué)傳感器配置成檢測(cè)在高達(dá)至少300kHz頻率處的聲波波形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述電氣部件中的所述至少一個(gè)包括電容器或變壓器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述一個(gè)或更多個(gè)聲學(xué)傳感器物理地耦接至所述電氣部件中的所述至少一個(gè)的表面，其中，所述表面與所述電氣部件中的所述至少一個(gè)的最大表面面積相對(duì)應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述監(jiān)視系統(tǒng)配置成通過(guò)分析在20kHz與300kHz之間的頻率范圍中的聲波波形來(lái)確定所述電氣部件中的所述至少一個(gè)是否正在經(jīng)歷局部放電。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述監(jiān)視系統(tǒng)配置成通過(guò)下述來(lái)確定所述電氣部件中的所述至少一個(gè)是否正在經(jīng)歷局部放電: 接收與被施加到所述電氣部件中的所述至少一個(gè)的電壓相對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)；以及當(dāng)所述聲波波形與所述電壓信號(hào)的峰值同步時(shí)，確定所述電氣部件中的所述至少一個(gè)正在經(jīng)歷局部放電。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述控制系統(tǒng)配置成在接收到所述通知之后停止對(duì)所述驅(qū)動(dòng)器的操作。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述控制系統(tǒng)配置成向耦接在所述驅(qū)動(dòng)器的上游或下游的一個(gè)或更多個(gè)設(shè)備發(fā)送斷路信號(hào)。
10.一種方法，包括: 接收第一信號(hào)，所述第一信號(hào)指示與驅(qū)動(dòng)器相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或更多個(gè)輸入端被通電；當(dāng)在所述輸入端處的一個(gè)或更多個(gè)瞬態(tài)電壓穩(wěn)定之后，從物理地布置在電氣部件上的一個(gè)或更多個(gè)聲學(xué)傳感器接收一個(gè)或更多個(gè)聲波波形，其中，所述電氣部件電耦接至所述驅(qū)動(dòng)器； 基于所述聲波波形來(lái)確定所述電氣部件是否正在經(jīng)歷局部放電；以及 當(dāng)所述電氣部件正在經(jīng)歷局部放電時(shí)向一個(gè)或更多個(gè)控制系統(tǒng)發(fā)送第二信號(hào)，其中，所述第二信號(hào)配置成使得耦接至工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的一個(gè)或更多個(gè)電氣部件與所述驅(qū)動(dòng)器電斷開(kāi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，發(fā)送所述第二信號(hào)包括: 確定所述一個(gè)或更多個(gè)聲波波形的一個(gè)或更多個(gè)幅值是否大于閾值；以及 當(dāng)所述一個(gè)或更多個(gè)幅值大于所述閾值時(shí)，發(fā)送所述第二信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，基于所述聲波波形來(lái)確定所述電氣部件是否正在經(jīng)歷局部放電包括確定所述聲波波形存在于20kHz與300kHz之間的頻率范圍中。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，基于所述聲波波形來(lái)確定所述電氣部件是否正在經(jīng)歷局部放電包括: 確定所述聲波波形存在于20kHz與300kHz之間的頻率范圍中；以及 確定所述聲波波形是周期性的。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，基于所述聲波波形來(lái)確定所述電氣部件是否正在經(jīng)歷局部放電包括: 接收與被施加到所述電氣部件的電壓相對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)； 確定所述聲波波形存在于20kHz與300kHz之間的頻率范圍中；以及 確定所述聲波波形相對(duì)于所述電壓信號(hào)的每個(gè)峰值是周期性的。
15.一種配置成檢測(cè)電氣部件中的局部放電的監(jiān)視控制系統(tǒng)，其中，所述監(jiān)視控制系統(tǒng)包括: 通信部件，所述通信部件配置成與耦接至工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中的電氣部件的一個(gè)或更多個(gè)聲學(xué)傳感器以及配置成操作所述工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)進(jìn)行通信；以及 處理器，所述處理器配置成: 從所述聲學(xué)傳感器接收一個(gè)或更多個(gè)聲波波形； 基于所述聲波波形來(lái)確定所述電氣部件是否正在經(jīng)歷局部放電；以及 當(dāng)所述電氣部件被確定為正在經(jīng)歷局部放電時(shí)，向所述驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)發(fā)送通知。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的監(jiān)視控制系統(tǒng)，其中，所述通信部件配置成經(jīng)由一個(gè)或更多個(gè)有線或無(wú)線連接與所述聲學(xué)傳感器以及所述驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)進(jìn)行通信。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的監(jiān)視控制系統(tǒng)，其中，所述聲學(xué)傳感器物理地布置在所述電氣部件上。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的監(jiān)視控制系統(tǒng)，其中，所述聲學(xué)傳感器中的至少一個(gè)物理地布置在所述電氣部件的表面的中部。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的監(jiān)視控制系統(tǒng)，其中，所述表面與所述電氣部件的最大表面面積相對(duì)應(yīng)。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的監(jiān)視控制系統(tǒng)，其中，所述處理器配置成當(dāng)所述驅(qū)動(dòng)器處于就緒模式時(shí)接收所述聲波波形。
【文檔編號(hào)】G01R31/12GK104515938SQ201410524969
【公開(kāi)日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2014年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月1日
【發(fā)明者】程仲元, 克特林·F·杰瑪納魯, 納維德·列扎·扎爾加里, 羅伯特·N·比克福德 申請(qǐng)人:洛克威爾自動(dòng)控制技術(shù)股份有限公司