监测电能传输设备的制作方法
1.本发明涉及一种用于监测电能传输设备、尤其开关装置的方法。
背景技术：
2.针对诸如开关装置、尤其高压开关装置的电能传输设备的载流能力的限制因素是由于电损耗而导致的部件发热。由于缺乏对电能传输设备的部件的实际发热的反馈，电能传输设备出于安全原因通常远低于其实际热负载极限地运行。换句话说，电能传输设备通常不会在对于当前环境温度而言最大允许的电流下运行，因此电能传输设备的部件的实际发热往往远低于允许的发热。
3.此外，电能传输设备通常具有如此高的热容量，以至于其能够在短时间内承受显著超过额定电流的电流。电能传输设备的这种潜力通常不被利用。
4.阻碍利用电能传输设备的实际热负载能力的问题在于，目前无法在测量技术方面采集一些部件(例如电导体)的温度。由此在故障情况下无法识别何时超过了允许的温度极限值。
技术实现要素：
5.本发明要解决的技术问题在于，说明一种用于监测电能传输设备的方法，该方法使得电能传输设备能够运行直至其最大热负载能力。
6.根据本发明，该技术问题通过具有权利要求1的特征的方法、具有权利要求15的特征的计算机程序和具有权利要求16的特征的电能传输设备来解决。
7.本发明的有利的设计方案是从属权利要求的主题。
8.在根据本发明的用于监测电能传输设备、尤其开关装置的方法中，记录关于电能传输设备的当前、过去和/或未来的运行状态的时间分辨的运行状态数据、关于在电能传输设备的环境中的当前、过去和/或未来的环境状态的环境状态数据和/或传感器数据，该传感器数据由电能传输设备的至少一个传感器采集和/或已经由电能传输设备的至少一个传感器采集到。借助处理运行状态数据、环境状态数据和/或传感器数据的计算模型来计算电能传输设备的至少一个模块的当前、过去和/或未来的温度的温度曲线，并且根据计算出的温度曲线依据模块的热负载极限确定模块的热负荷。
9.通过考虑关于电能传输设备的运行状态的时间分辨的运行状态数据、关于在电能传输设备的环境中的环境状态的环境状态数据和/或传感器数据，根据本发明的方法使得能够精确地确定各个模块的温度的温度曲线。时间分辨的数据在此被理解为分别与时间点相关联的数据，例如方式为，数据分别具有数字时间戳。通过考虑时间分辨的运行状态数据和环境状态数据，例如可以使用在电能传输设备处或在电能传输设备中的各个测量点处采集的传感器数据，利用该传感器数据直接地或间接地确定在该测量点处的温度，以便也计算并且尤其预测在电能传输设备的其他位置处的温度以及各个模块的温度曲线。由此仅需要几个传感器以确定各个模块的温度曲线，并且还可以针对在测量技术方面没有采集到或
无法采集到温度的位置或模块计算温度和温度曲线。
10.对各个模块的温度曲线的精确且全面的计算尤其实现了电能传输设备在其热负载极限下的运行和电能传输设备的短时间的过载运行，从而能够最大程度地利用电能传输设备的热负载能力以及因此实际的潜力。此外，通过能够识别和消除或预测和防止电能传输设备的局部过热，该精确且全面的计算实现了电能传输设备的运行可靠性的改善。此外，各个模块的温度曲线的计算可以有利地用作用于电能传输设备的主动冷却的经改进的调节的基础。
11.在本发明的一种设计方案中，计算模型以数学方式模拟至少一个模块的运行、具有至少一个模块的数学模型和/或评估关于至少一个模块的几何、物理和/或化学特性的模块数据。由此，通过考虑计算模型中各个模块的特定特性，可以有利地提高温度计算的准确性。
12.在本发明的另一种设计方案中，根据至少一个计算出的温度曲线依据至少一个模块的热负载极限确定当前和/或至少一个过去和/或未来的电能传输设备的利用率。电能传输设备的利用率被理解为电能传输设备相比于最大允许利用的利用。例如，通过热负荷相比于最大允许热负荷来定义利用率。确定利用率有利地使得能够对电能传输设备的利用进行定量评估并且由此有助于其优化。
13.在本发明的另一种设计方案中，依据至少一个模块的热负载极限将该模块的热负荷可视化和/或将电能传输设备的利用率可视化。可视化例如包括至少一个模块的颜表示，其颜依据模块的热负载极限与针对模块计算的温度相关联。此外可以规定，可以设置将至少一个模块的热负荷和/或电能传输设备的利用率可视化的时间段。这样的可视化有利地使得能够快速地概览电能传输设备的热负载和利用并且尤其使得能够识别热负载程度高的模块和对电能传输设备的运行的可能优化。
14.在本发明的另一种设计方案中，模块的热负载极限被定义为特定于模块的温度阈值。这实现了负载极限的合适且简单的定量的确定。
15.在本发明的另一种设计方案中，如果针对模块计算的温度曲线超过针对模块定义的温度阈值，则产生警告提示。由此可以自动地提示电能传输设备的过载运行或警告电能传输设备的过载。
16.在本发明的另一种设计方案中，定义容差持续时间，并且仅当针对模块计算的温度曲线超过针对该模块定义的温度阈值的时间长于该容差持续时间时，才输出警告提示。由此可以有利地容忍模块的仅短时间的并且因此不关键的过载，从而可以避免模块或整个电能传输设备的不必要的关断。
17.在本发明的另一种设计方案中，如果借助计算模型针对时间点计算出的模块温度与在该时间点测量到的模块温度的偏差大于可预先给定的绝对或相对容差值，则输出警告提示。由此有利地提示计算模型的或利用该计算模型实施的计算的可能错误。
18.在本发明的另一种设计方案中，定义用于电能传输设备的取决于至少一个模块的温度的运行设置，并且依据至少一个计算出的温度曲线输出对运行设置的运行提示和/或依据至少一个计算出的温度曲线自动地进行运行设置。这使得能够自动地产生关于优化电能传输设备的运行的提示或者甚至自动地优化电能传输设备的运行。
19.在本发明的另一种设计方案中，运行状态数据具有关于至少一个电气开关单元的
开关状态、至少一个主动冷却装置的运行状态和/或电能传输设备的至少一个部件和/或整个电能传输设备的电运行电流和/或电功率的信息。该运行状态数据是对于确定电能传输设备的热负载的特别相关的运行状态数据并且因此特别适用于计算温度曲线。
20.在本发明的另一种设计方案中，环境状态数据具有关于在电能传输设备的环境中的温度、风速、降水、空气湿度和/或电磁辐射的辐射强度的信息。该环境状态数据是对于确定电能传输设备的热负载的特别相关的环境状态数据并且因此特别适用于计算温度曲线。
21.在本发明的另一种设计方案中，传感器数据包括在电能传输设备处或在电能传输设备中的至少一个测量点处采集的温度。这有利地使得能够考虑和评估电能传输设备的实际温度以计算温度曲线。
22.在本发明的另一种设计方案中，计算模型模块化地以用于考虑各个模块的库来构建。由此，计算模型可以有利地适配于电能传输设备的变化并且用于不同的电能传输设备。
23.在本发明的另一种设计方案中，运行状态数据、环境状态数据和/或传感器数据至少部分地记录在数据云中和/或借助计算模型在数据云中计算至少一个模块的温度曲线。由此，可以有利地与位置和用户无关地调用和使用运行状态数据、环境状态数据和/或传感器数据和/或计算出的温度曲线。此外可以规定，可以从数据云中下载并且离线地使用运行状态数据、环境状态数据和/或传感器数据和/或计算出的温度曲线。
24.根据本发明的计算机程序包括指令，在通过控制单元或在数据云中实施该计算机程序时，该指令促使该控制单元或数据云实施根据本发明的方法。
25.根据本发明的电能传输设备包括控制单元或与数据云的连接，在该控制单元上实施根据本发明的计算机程序，在该数据云中实施根据本发明的计算机程序。
附图说明
26.结合下面对结合附图更详细阐述的实施例的描述更清楚且更明晰地理解上面描述的本发明的特点、特征和优点以及其实现方式。在此在附图中：
27.图1示出了根据本发明的用于监测电能传输设备的方法的实施例的结构图，
28.图2以电能传输设备的模块的温度的图示示出了电能传输设备的第一可视化，
29.图3以电能传输设备的模块的温度的图示示出了电能传输设备的第二可视化，
30.图4示出了电能传输设备的利用率和输入电流的时间曲线的可视化。
具体实施方式
31.图1示出了根据本发明的用于监测具有不同模块2(参见图2)的电能传输设备1的方法的实施例的结构图。
32.在该方法中，例如在数据云中记录关于电能传输设备1的当前和过去的运行状态的时间分辨的运行状态数据3、关于电能传输设备1的未来的运行状态的运行状态数据4、关于在电能传输设备1的环境中的当前和过去的环境状态的环境状态数据5、关于在电能传输设备1的环境中的未来的环境状态的环境状态数据6、由电能传输设备1的至少一个传感器采集和/或已经由电能传输设备1的至少一个传感器采集到的传感器数据7、以及关于至少一个模块2的几何、物理和/或化学特性的模块数据8。
33.借助处理运行状态数据3、4、环境状态数据5、6和/或传感器数据7和模块数据8的
计算模型9，针对电能传输设备1的不同模块2分别计算当前、过去和/或未来的温度的温度曲线10。根据计算出的温度曲线10依据模块2的热负载极限确定模块2的热负荷。例如在数据云中实施计算模型9。例如基于描述模块2的数据表、安全规则和/或标准来定义模块2的热负载极限。模块2的热负载极限被定义为特定于模块2的温度阈值。
34.此外，根据计算出的温度曲线10，依据至少一个模块2的热负载极限确定该模块的当前和/或至少一个过去和/或未来的热负荷率和/或依据模块2的热负载极限确定电能传输设备1的当前和/或至少一个过去和/或未来的热利用率d。模块2的负荷率例如被定义为针对模块2计算的温度与针对该模块2定义的温度阈值的偏差或该偏差与该温度阈值的比率。利用可视化11将所确定的负荷率和利用率d可视化，对此参见图2至图4及其描述。
35.此外可以规定，如果针对模块2计算的温度曲线10超过针对模块2定义的温度阈值，则产生警告提示12。替换地或附加地可以规定，定义容差持续时间，并且仅当针对模块2计算的温度曲线超过针对该模块2定义的温度阈值的时间长于该容差持续时间时，才输出警告提示12。由此可以有利地容忍模块2的仅短时间的并且因此不关键的过载，从而可以避免模块2或整个电能传输设备1的不必要的关断。此外，如果借助计算模型9针对时间点计算出的模块2的温度与在该时间点测量到的模块2的温度的偏差大于可预先给定的绝对或相对容差值，则可以输出警告提示12。
36.此外，定义用于电能传输设备1的取决于模块2的温度的运行设置，并且依据计算出的温度曲线10产生对运行设置的运行提示13和/或依据计算出的温度曲线10自动地进行运行设置。这样的运行设置例如是改变电能传输设备1的部件和/或整个电能传输设备1的电运行电流或者接通或关断主动冷却装置。此外，运行提示13例如可以建议对电能传输设备1的一个或多个单个部件进行维护或更换、例如进行汇流排更换。
37.运行状态数据3、4具有例如关于至少一个电气开关单元的开关状态、至少一个主动冷却装置的运行状态和/或电能传输设备1的至少一个部件和/或整个电能传输设备1的电运行电流和/或电功率的信息。关于电能传输设备1的当前和过去的运行状态的运行状态数据3例如由控制电能传输设备1的控制单元提供。关于电能传输设备的未来的运行状态的运行状态数据4例如从用于电能传输设备1的运行的手动或自动产生的运行规范14中和/或从所产生的运行提示13中获取。
38.环境状态数据5、6具有例如关于在电能传输设备1的环境中的温度、风速、降水、空气湿度和/或电磁辐射(例如太阳辐射)的辐射强度的信息。关于在电能传输设备1的环境中的当前和过去的环境状态的环境状态数据5例如由气象站、单独的测量设备和/或由数据云的数据库提供。关于在电能传输设备1的环境中的未来的环境状态的环境状态数据6例如从关于电能传输设备1的环境的天气预报15中和/或从由电能传输设备1的用户或运行者手动进行的用户输入16中获取。
39.传感器数据7尤其包括在电能传输设备1处或在电能传输设备1中的至少一个测量点处采集的温度。
40.关于模块2的模块数据8例如从描述模块2的数据表中获取。
41.图2和图3分别以电能传输设备1的模块2的温度的图示示出了电能传输设备1的可视化11。在该示例中，电能传输设备1是开关装置，其模块2除了别的之外是具有设计为隔离开关的开关单元的隔离开关模块2.1、具有设计为断路器的开关单元的断路器模块2.2和具
有设计为接地开关的开关单元的输出模块2.3。图2以电能传输设备1的实际图示示出了三维可视化11，图3以电能传输设备1的电路图的形式示出了二维可视化11。针对模块2分别计算的温度通过模块2的颜表示示出，其中，颜(以该颜示出模块2)依据模块2的热负载极限与针对模块2计算的温度相关联。例如，针对每个模块2依据模块2的热负载极限定义温度区间，并且每个温度区间与颜相关联。例如，如果针对模块2计算的温度超过了针对模块2定义的温度阈值，则模块2显示为红。相应地，如果针对模块2计算的温度显著低于针对模块2定义的温度阈值，则模块2例如可以显示为绿，在低于温度阈值的温度较高的情况下显示为黄并且在温度处于温度区间内的情况下显示为橘，该温度区间的上限为针对模块2定义的温度阈值。不同的颜在图2和图3中用不同的阴影线表示。
42.图4以取决于时间t的利用率d的曲线d(t)和输入电流i的曲线i(t)的形式示例性地示出了电能传输设备1的利用率d和输入电流i的可视化。可以设置确定和显示曲线d(t)和i(t)的时间段δt。此外，可以通过具有按键21至25的选择菜单20选择参量，替换地或附加地显示该参量在时间段δt中的时间曲线。例如，按键21与电能传输设备1的利用率d相关联，按键22与电能传输设备1的输入电流i相关联，而其他按键23至25分别与其他参量相关联，其他参量例如是表征环境状态的参量、诸如在电能传输设备1的环境中的温度、风速、降水、空气湿度或辐射强度，或者是电能传输设备1的运行特征参量、诸如电能传输设备1的开关单元的开关状态或各个模块2的热负荷率。
43.虽然在细节上通过优选的实施例对本发明进行了更详细的阐述和描述，但是本发明却不限于所公开的示例并且本领域技术人员可以从中导出其它变型方案，而不脱离本发明的保护范围。
技术特征：
1.一种用于监测电能传输设备(1)、尤其开关装置的方法，其中，-记录关于所述电能传输设备(1)的当前、过去和/或未来的运行状态的时间分辨的运行状态数据(3，4)、关于在所述电能传输设备(1)的环境中的当前、过去和/或未来的环境状态的环境状态数据(5，6)和/或传感器数据(7)，所述传感器数据由所述电能传输设备(1)的至少一个传感器采集和/或已经由所述电能传输设备的至少一个传感器采集到，-借助处理所述运行状态数据(3，4)、所述环境状态数据(5，6)和/或所述传感器数据(7)的计算模型(9)来计算所述电能传输设备(1)的至少一个模块(2，2.1，2.2，2.3)的当前、过去和/或未来的温度的温度曲线(10)，并且-根据计算出的温度曲线(10)依据所述模块(2，2.1，2.2，2.3)的热负载极限确定所述模块(2，2.1，2.2，2.3)的热负荷。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述计算模型(9)以数学方式模拟至少一个模块(2，2.1，2.2，2.3)的运行，具有至少一个模块(2，2.1，2.2，2.3)的数学模型，和/或评估关于至少一个模块(2，2.1，2.2，2.3)的几何、物理和/或化学特性的模块数据(8)。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，根据至少一个计算出的温度曲线(10)依据至少一个模块(2，2.1，2.2，2.3)的热负载极限确定当前和/或至少一个过去和/或未来的所述电能传输设备(1)的利用率(d)。4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，依据至少一个模块(2，2.1，2.2，2.3)的热负载极限将所述模块的热负荷可视化和/或将所述电能传输设备(1)的利用率(d)可视化。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述可视化(11)包括至少一个模块(2，2.1，2.2，2.3)的颜表示，所述模块的颜依据所述模块(2，2.1，2.2，2.3)的热负载极限与针对所述模块(2，2.1，2.2，2.3)计算的温度相关联。6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，模块(2，2.1，2.2，2.3)的热负载极限被定义为特定于所述模块(2，2.1，2.2，2.3)的温度阈值。7.根据权利要求6所述的方法，其中，如果针对模块(2，2.1，2.2，2.3)计算的温度曲线(10)超过针对所述模块(2，2.1，2.2，2.3)定义的温度阈值，则产生警告提示(12)。8.根据权利要求7所述的方法，其中，定义容差持续时间，并且仅当针对模块(2，2.1，2.2，2.3)计算的温度曲线(10)超过针对所述模块(2，2.1，2.2，2.3)定义的温度阈值的时间长于所述容差持续时间时，才输出警告提示(12)。9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，定义用于所述电能传输设备(1)的取决于至少一个模块(2，2.1，2.2，2.3)的温度的运行设置，并且依据至少一个计算出的温度曲线(10)输出对所述运行设置的运行提示(13)和/或依据至少一个计算出的温度曲线(10)自动地进行运行设置。10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述运行状态数据(3，4)具有关于至少一个电气开关单元的开关状态、至少一个主动冷却装置的运行状态和/或所述电能传输设备(1)的至少一个部件和/或整个电能传输设备(1)的电运行电流和/或电功率的信息。11.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述环境状态数据(5，6)具有关于在所述电能传输设备(1)的环境中的温度、风速、降水、空气湿度和/或电磁辐射的辐射强度的信息。
12.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述传感器数据(7)包括在所述电能传输设备(1)处或在所述电能传输设备中的至少一个测量点处采集的温度。13.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述计算模型(9)模块化地以用于考虑各个模块(2，2.1，2.2，2.3)的库来构建。14.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述运行状态数据(3，4)、所述环境状态数据(5，6)和/或所述传感器数据(7)至少部分地记录在数据云中和/或借助所述计算模型(9)在数据云中计算至少一个模块(2，2.1，2.2，2.3)的温度曲线(10)。15.一种计算机程序，所述计算机程序包括指令，在通过控制单元或在数据云中实施所述计算机程序时，所述指令促使所述控制单元或所述数据云实施根据权利要求1至14中任一项所述的方法。16.一种电能传输设备(1)，所述电能传输设备具有控制单元或与数据云的连接，在所述控制单元上实施根据权利要求15所述的计算机程序，在所述数据云中实施根据权利要求15所述的计算机程序。
技术总结
本发明涉及一种用于监测电能传输设备(1)的方法，其中，记录关于电能传输设备(1)的当前、过去和/或未来的运行状态的时间分辨的运行状态数据(3，4)、关于在电能传输设备(1)的环境中的当前、过去和/或未来的环境状态的环境状态数据(5，6)和/或传感器数据(7)，该传感器数据由电能传输设备(1)的至少一个传感器采集和/或已经采集到。借助处理运行状态数据(3，4)、环境状态数据(5，6)和/或传感器数据(7)的计算模型(9)来计算电能传输设备(1)的至少一个模块(2，2.1，2.2，2.3)的当前、过去和/或未来的温度的温度曲线(10)，并且根据计算出的温度曲线(10)依据模块(2，2.1，2.2，2.3)的热负载极限确定模块(2，2.1，2.2，2.3)的热负荷。2.3)的热负荷。2.3)的热负荷。
