CN1325216A - 仪器监视系统和仪器监视方法 - Google Patents

Abstract

一个数据采集和发送单元(1)对来自仪器(U)上的传感器(11)的信号进行采样,该信号用于指示仪器的状态量,将信号变换成绝对－时间－标记的条件监视数据S(t),存储数据S(t),并将数据S(t)发送到网络(4)。一个数字保护和控制单元(2)接收关于仪器(U)的系统的电量数据E和关于仪器(U)的操作状态数据P,将这些数据变换成绝对－时间－标记的数据E(t)和操作状态数据P(t),存储这些变换数据,并将这些数据E(t)和P(t)发送到网络(4)。一个数据显示单元(3)通过网络(4)从数据采集和发送单元(1)和数字保护和控制单元(2)接收数据S(t)、E(t)和P(t),并根据数据S(t)、E(t)和P(t)显示仪器状态。

Description

仪器监视系统和仪器监视方法

本发明涉及一种用于电力中心，例如发电站、变电站或开关站中的仪器的监视系统及监视这种仪器的方法。

在一个变电站中，一般提供有功率仪器。这包括用于连接/断开高压主电路的功率交换模块，例如气体绝缘开关装置、变压器和电抗器。这些仪器需要提高可靠性，减少维护频率，防止出现故障，以及在故障情况下在较早阶段采取措施。为了满足这些需要，已经提出了用于功率仪器的监视系统。

图1显示了一种常规的仪器监视系统。在该仪器监视系统中，由各种传感器41来测量与仪器条件相关的各种物理特性和化学特性。传感器41的输出信号由多个测量部分42进行处理，测量部分42将信号变换成测量数据。然后，测量数据由一个采集单元43收集，而后在一个数据显示单元44上显示。

测量数据采集单元43和数据显示单元44位于电力中心的主操作台(building)中。当测量到表明仪器异常的数据时，将异常指示作为数据显示在电力中心主操作台中的数据显示单元44上。显示单元上的数据使用户能够辨别该异常。此外，当测量到表明仪器异常的数据时，将关于异常的数据项收集在一起。将收集的信息以关于开关装置的汇总数据的形式发送给监视单元45。这个监视单元45然后将信息报告给远距离的高阶控制站。

将由仪器监视系统测量的数据与从仪器监视系统中的本地时钟模块提供的时间数据一起存储在测量数据采集单元43中。

在一个监视例如变电站中的气体绝缘开关装置的仪器监视系统中，瞬时值测量数据项包括气压、部分放电、油压和开关的操作时间。累积测量数据包括触点磨损。

在对应于日本专利申请公开文本PH01-014832的日本专利申请公告文本No.PH08-021280中已经公开了一种用于测量开关的触点磨损的设备。该设备是基于如下事实，即断路器的触点磨损是由被中断的电流值确定的。

然而，图1的常规仪器监视系统具有如下问题。

第一个问题是，虽然可以在安装在电力中心主操作台中的数据显示单元上检查所测量的数据，但只有关于异常出现的有限信息被传送到用于控制仪器操作的中央处理站。

因此，当在一个电力中心中的仪器中出现异常并且已经检测到这个异常时，对关于异常的详细信息的检查需要维护人员到现场并检查显示在主操作台的数据显示单元44上的数据。这增大了维护人员的负担，在出现故障的情况下会导致采取措施的延迟，损害仪器的操作，并且降低设施的效率。

第二个问题涉及数据的时间标记。在常规的仪器监视系统中，对于测量数据的时间标记，采用包括在仪器监视系统中的本地时钟设备的时间。来自这样一个本地时钟设备的时间数据是不精确的，仪器监视系统不能与包括保护和控制系统的其他系统同步。

因此，精确地分析仪器相对于时间的状态改变是不可能的。这使得在仪器出现故障时精确地确定预计恢复时间是很困难的。由仪器监视系统测量的数据不能按照时间顺序相对于由另一个系统测量的数据被检查，这使得在感测到异常时不可能采用前者数据作为分析数据。

此外，常规仪器监视系统是基于系统的状态的，而与保护和控制仪器操作的系统无关。

因此，当从关于仪器的操作状态量、通常是断路器的触点磨损量的数据来测量与使用寿命有关的数据时，需要向仪器监视系统提供一个单独的传感器，用于接收关于仪器操作状态量的数据。这使得系统有冗余且更复杂，不利于系统的节约。

本发明的第一个目的是提供一种用于安装在电力中心中的设备的高度经济的高性能仪器监视系统。本发明通过使系统更容易在远程位置检查条件监视数据而改进了系统的功能，从而帮助节约劳动力，在故障情况下更容易更快捷地采取措施，并且改进了仪器和系统的操作，进一步提高了整个系统的节约。

本发明的另一个目的是提供一种更高性能的仪器监视系统，该仪器监视系统通过使得能够以同一时间序列将在系统中获得的条件监视数据与由另一个系统测量的数据进行比较，改进了系统的功能。这将改进数据管理，从而在故障情况下帮助更容易和更快捷地采取措施。

本发明的第三个目的是提供一种更经济和更高性能的仪器监视系统，该仪器监视系统不仅尽可能地简化了系统，而且在来自另一个系统的数据的基础上对仪器状态作出一个完善的判断。

本发明的另一个目标是提供一种用于仪器监视系统的商业模型，能够监视安装在用户的电力中心中的仪器，从维护或检查时或在故障情况下的监视数据中生成一些有用的咨询数据，以及向用户提供该咨询数据。

依据本发明，提供了一种仪器监视系统，该系统监视安装在电力中心中的仪器并与一个通信网络相连。这个仪器监视系统包括：在一个仪器上提供的多个传感器；一个数据采集和发送单元，包括对来自传感器的信号采样并将所采样信号变换成绝对-时间-标记的数字监视数据的变换装置和用于将数字监视数据发送到通信网络的发送装置；以及一个数据显示单元，用于通过通信网络从数据采集和发送单元接收数字数据，将数字数据变换成显示数据，并显示这些数据。

利用这样一个仪器监视系统，可以用通过网络连接的数据显示单元在任何地方检查由数据采集和发送单元获得的条件监视数据或在条件监视数据的基础上生成的与被监视仪器的状态有关的数据。因此，维护人员可以容易地从远程位置、例如控制站来检查条件监视数据，而不用到现场，从而改进了系统的功能。这不仅有助于节约仪器维护中的劳动力和在故障情况下更容易和快捷地采取行动，还改进了仪器和系统的操作。此外，由于将绝对时间标记在由数据采集和发送单元获得的数据上，所以对仪器状态相对于时间的改变的精确分析使得在仪器中出现异常之后能够精确地显示必须采取措施的时间。还可以将这些时间标记数据与由另一个系统测量的数据进行比较。因此，改进了数据管理，提高了系统功能，这有助于在故障情况下更容易和快捷地采取行动。

在仪器监视系统中，要被监视的仪器是一个用于控制电力传输系统中的电源的电力设备，仪器监视系统进一步包括一个数字保护和控制单元，该单元包括：用于对关于由电力设备控制的系统的电量数据和关于电力设备的操作状态数据进行采样并将采样数据变换成绝对-时间-标记的数字数据的装置；用于根据数字数据保护和控制系统的保护和控制装置；以及，用于将数字数据作为电量数据和操作状态数据发送到通信网络的发送装置。数据显示单元通过网络接收来自数据采集和发送单元的数字数据和来自数字保护和控制单元的数字数据，将数字数据变换成与所监视仪器的状态有关的显示数据，并显示这些数据。

采用这个仪器监视系统，通过网络不仅可以接收由数据采集和发送单元获得的数据，还可以接收由数字保护和控制单元获得的数据。以这种方式，可以合并来自两个系统的数据，允许对仪器的状态作出更完善的判断。对来自两个系统的数据的使用尽可能地简化了系统，从而提高了成本效率。

在仪器监视系统中，在铺设电缆的每个电力中心提供有要监视的仪器，并且通信网络由在每个电力中心中构造的用于本地的第一通信网络和用于在广域连接多个电力中心的第二通信网络组成。

无需新的布线工作，采用现有线路就可以容易地引入这个仪器监视系统。考虑到系统安装的成本，这提高了系统的应用，并提供了一个低成本系统。

在仪器监视系统中，数据采集和发送单元、数字保护和控制单元以及数据显示单元中的一个包括用于计算与仪器的每一部分的功能恶化有关的变量的一个估计值的装置。这个计算是根据来自数据采集和发送单元的条件监视数据、来自数字保护和控制单元的操作状态数据以及来自数字保护和控制单元的电量数据中的一个或两个而进行的。

仪器的一个零件对应于开关触点和带负荷抽头转换开关(下面称为OLTC)的触点中的一个，与功能恶化有关的一个变量对应于开关触点的磨损条件和OLTC的磨损条件中的一个。

在上述仪器监视系统中，可以在数据显示单元上显示依据与仪器功能恶化有关的变量估计值的预期检查定时。例如，当已经计算出开关触点的磨损条件和OLTC触点的磨损条件的估计值时，可以在获得的估计值的基础上估计对该开关和OLTC的检查定时。在这种情况下，可以优化维护和检查工作，提高包括所监视的仪器的整个系统的节约。

此外，依据本发明，提供了一种监视安装在用户的电力中心中的仪器的状态并产生所需数据的方法。该方法包括：提示用户输入用于识别包括仪器的额定值的性能的信息并接收识别信息的步骤；接收关于仪器的监视数据的步骤；接收关于由仪器控制的系统的电量数据的步骤；以及，参考一个仪器数据库在性能识别信息的基础上获得关于所监视仪器的基本性能数据，在基本性能数据、所接收的条件监视数据和电量数据的基础上计算与所监视仪器的功能恶化有关的变量的一个估计值，以及根据所获得的估计值计算预期检查定时数据的步骤。

在该方法中，生成估计数据的步骤包括在所获得的仪器的基本性能数据和所接收的电量数据的基础上计算开关的磨损条件、OLTC触点的磨损条件以及变压器的过去使用寿命中的一个的累积值作为估计值的步骤，以及在计算出的累积值和获得的基本性能数据的基础上计算关于所监视仪器的预期检查定时数据的步骤。

采用该方法，可以向用户提供预期检查定时数据，该数据依据与用户的所监视仪器的功能恶化有关的变量估计值。将预期检查定时数据提供给用户，从而优化了用户的维护和检查工作。还计算关于一个不会降低变压器的使用寿命的可允许的负载或一个在所希望的负载值下不会降低变压器的使用寿命的可允许的过载时间的估计数据。将这个计算出的估计数据提供给用户，使用户能够采用该估计数据有效地操作变压器。由于用户不需要分析关于仪器功能恶化和工作效率的各种类型的数据或管理这样的数据分析所需要的仪器数据库，所以减小了用户的维护和检查负担以及控制工作效率的负担。

此外，依据本发明，提供了一种用于执行用于监视安装在用户的电力中心中的仪器的状态并计算所需数据的方法的程序。该程序包括：接收用于识别包括仪器的额定值的性能的信息；接收关于仪器的监视数据；接收关于由仪器控制的系统的电量数据；以及，参考一个仪器数据库在性能识别信息的基础上获得关于所监视仪器的基本性能数据，在基本性能数据、所接收的条件监视数据和电量数据的基础上计算与所监视仪器的功能恶化有关的变量的一个估计值，并根据所获得的估计值计算预期检查定时数据。

另外，依据本发明，提供了一种用于执行用于监视安装在用户的电力中心中的仪器的状态并生成所需数据的方法的程序。该程序包括：接收用于识别包括仪器的额定值的性能的信息；接收关于仪器的电量数据和操作状态数据；以及，参考一个仪器数据库在性能识别信息的基础上获得关于仪器的基本性能数据，在基本性能数据和接收的操作状态数据的基础上确定在所监视仪器的零件中出现的异常，并根据所确定的异常来计算支持数据。

本发明的其他目的和优点将在下面的说明书中进行陈述，一部分可以从说明书中明显得出，或者可以由本发明的实践得出。本发明的目的和优点将通过在后面特别指出的手段和组合来实现和获得。

附图被包含在说明书中并构成了说明书的一部分，显示了本发明当前的最佳实施例，并与上面给出的总体说明和下面给出的对最佳实施例的详细说明一起用于解释本发明的原理。

图1是显示一个常规仪器监视和维护支持系统的配置实例的方框图；

图2是显示依据本发明的第一实施例的仪器监视系统的配置的方框图；

图3是显示依据本发明的第二实施例的仪器监视系统的配置的方框图；

图4是显示依据本发明的第三实施例的仪器监视系统的配置的方框图；

图5是电力中心中的噪声情况的频率分布图，以便帮助解释依据本发明的第四实施例的仪器监视系统的效果。

图6是显示作为由依据本发明的第五实施例的仪器监视系统监视的仪器的气体绝缘开关装置的配置的气体系统图；

图7是依据本发明的第五实施例的仪器监视系统的处理实例的示意流程图；

图8是依据本发明的第六实施例的仪器监视系统的处理实例的示意流程图；

图9是显示依据本发明的第七实施例的仪器监视系统的配置的方框图；

图10是依据第七实施例的仪器监视系统的处理实例的示意流程图；

图11是依据第七实施例的仪器监视系统中的仪器数据服务器的处理实例的示意流程图；

图12是显示作为由依据第七实施例的仪器监视系统监视的仪器的OLTC的配置的线路图；

图13是依据第七实施例的仪器监视系统中的仪器数据服务器的处理实例的示意流程图；

图14是依据本发明的第八实施例的仪器监视系统的处理实例的示意流程图；

图15是依据本发明的第九实施例的仪器监视系统的处理实例的示意流程图；

图16是显示依据本发明的第十实施例的仪器监视系统中的数据采集和发送单元的配置的方框图；以及

图17是依据第十实施例的仪器监视系统的处理实例的示意流程图。

下面，将参考图2至17详细说明运用了依据本发明的仪器监视系统和方法的实施例。

[第一实施例]

图2是显示依据本发明的第一实施例的仪器监视系统的配置的方框图。

在图2的仪器监视系统中，用于采集数据和发送所采集数据的数据采集和发送单元1、数字保护和控制单元2和数据显示单元3通过一个通信网络4连接。下面将说明这三个单元中的每个单元的配置。

数据采集和发送单元1是在所监视仪器U的附近提供的。所监视仪器U带有一个传感器11。传感器11测量所监视仪器U的特性，并输出一个表示仪器状态的信号。监视数据变换部分12对来自传感器11的信号采样。监视数据变换部分12将采样信号变换成数字条件监视数据S。数字条件监视数据S被存储在一个监视数据存储部分13中。所存储的数字条件监视数据S被数据发送/接收部分14发送到外部通信网络4。

数据采集和发送单元1进一步包括一个GPS接收部分15,GPS接收部分15通过GPS(全球定位系统)接收天线15a从一个带有原子钟的卫星L接收一个信号，对该GPS信号译码，并识别出精确的绝对时间t。根据由GPS接收部分15接收的绝对时间t，操作监视数据变换部分12和监视数据存储部分13。

更具体地，监视数据变换部分12根据绝对时间t对来自传感器11的指示仪器状态的信号进行采样，从而将感测信号变换成数字条件监视数据S。然后，监视数据存储部分13将完成采样的绝对时间t添加到数字条件监视数据S中，并将所得的数据作为绝对-时间-标记的条件监视数据S(t)来存储。数据发送/接收部分14将绝对-时间-标记的条件监视数据S(t)发送到通信网络4。

在所监视仪器U附近的数字保护和控制单元2，包括一个接收关于系统的电量数据E和关于仪器U的操作状态数据P、并将其变换成数字数据的操作数据变换部分22。保护和控制单元2进一步包括一个用于存储数字电量数据E和操作状态数据P的操作数据存储部分23和一个用于将存储的电量数据E和操作状态数据P发送到通信网络4的数据发送/接收部分24。

与数据采集和发送单元1一样，数字保护和控制单元2进一步包括一个GPS接收天线25a和一个GPS接收部分25。根据由GPS接收部分25接收的绝对时间t，保护和控制单元2运行操作数据变换部分22和操作数据存储部分23。

更具体地，根据绝对时间t将关于系统的电量数据E和关于仪器U的操作状态数据P输入到操作数据变换部分22。因此，变换部分22将电量数据E和关于仪器U的操作状态数据P变换成数字数据。操作数据存储部分23将输入这些数据项的绝对时间t添加到数字电量数据E和操作状态数据P中，并将所得的数据项作为绝对-时间-标记的电量数据E(t)和操作状态数据P(t)来存储。数据发送/接收部分24将绝对-时间-标记的电量数据E(t)和操作状态数据P(t)发送到通信网络4。

数据显示单元3包括一个通过通信网络4发送或接收数据的数据发送/接收部分31、一个用于显示数据的数据显示部分32以及一个包括诸如键盘或鼠标之类的输入部分和诸如显示器之类的输出部分的输入/输出部分33。数据发送/接收部分31通过通信网络4接收从数据采集和发送单元1的数据发送/接收部分14发送的绝对-时间-标记的条件监视数据S(t)和从数字保护和控制单元2的数据发送/接收部分24发送的绝对-时间-标记的电量数据E(t)和操作状态数据P(t)，并处理这些数据项。数据显示部分32根据由数据发送/接收部分31接收的绝对-时间-标记的条件监视数据S(t)、电量数据E(t)和操作状态数据P(t)，显示所监视仪器U的状态。

在依据图2的第一实施例的仪器监视系统中，与网络4相连的数据显示单元3使得关于所监视仪器U的条件监视数据S(t)、电量数据E(t)和操作状态数据P(t)能够被实时地检查。更具体地，与通信网络4相连的数据显示单元3使得仪器U的详细状态量能够在安装了显示单元3的任何地方被检查。在现有技术中，这样一个详细状态量只能在仪器U的附近进行检查。

因此，维护人员可以从远处、例如控制站容易地检查条件监视数据，而不用到现场，从而改进了系统功能。这不仅有助于节省仪器维护中的劳动力和在故障情况下更容易和快捷地采取行动，而且改进了仪器和系统的操作。

由于绝对时间被标记在条件监视数据中，所以可以精确地分析仪器状态相对于时间的变化。因此，在仪器出现故障之后，可以精确地显示必须采取措施的时间。还可以将这些用时间标记的数据与由另一个系统测量的数据进行比较。因此，改进了数据管理，增强了系统功能，这有助于在故障情况下更容易和快捷地采取行动。

特别是在第一实施例的仪器监视系统中，由于不仅监视由数据采集和发送单元1通过通信网络4获得的条件监视数据S(t)，还监视由构成保护和控制系统的数字保护和控制单元2获得的条件监视数据S(t)、电量数据E(t)和操作状态数据P(t)，所以可以对仪器的状态作出比仅使用条件监视数据S(t)时更完善的判断，并根据该判断结果采取行动。

在这种情况下，由于每个数据项被给定绝对时间，所以可以使数据采集和发送单元1与数字保护和控制单元2精确地同步，从而在单元1和单元2之间执行数据对照。这使得执行一个复杂的仪器监视过程、例如确定受异常影响的零件成为可能。使用来自构成一个单独系统的数字保护和控制单元2的数据使得仪器监视系统能被尽可能地简化，这使得系统非常经济。

虽然在图2的仪器监视系统中将GPS接收部分15和数字保护和控制单元2用作部件，但在第一实施例的修改中可以去除GPS接收部分15和数字保护和控制单元2中的一个或两个。

[第二实施例]

图3是显示依据本发明的第二实施例的仪器监视系统的配置的方框图。在图3中，与图2的第一实施例相同的部件用相同的标号来指示，并省略其说明。

如图3所示，除了第一实施例的配置之外，依据第二实施例的仪器监视系统的配置为，通信网络4由电力中心A和B中的内部LAN(第一通信网络)4a和广域通信网络(第二通信网络)4b组成。在该图中，标号5指示连接内部LAN4a到广域通信网络4b的路由器。

将数据采集和发送单元1连接到内部LAN 4a的传输线6由电缆中的未用线和电源线或无线电和通信接口组成。

在具有上述配置的依据第二实施例的仪器监视系统中，可以通过现有电缆或电源线或无线电和通信接口7将数据从数据采集和发送单元1发送到内部LAN4a。

由于不需要提供一个额外的电缆来仅仅安装数据采集和发送单元1，所以可以减少电力中心中的连接电缆数目。这使得能够简化仪器监视系统，从而提高设备的经济性。在将仪器监视系统运用到现有的仪器上时，不需要铺设新电缆，使得能够优化和加速仪器监视系统的构造，使得系统非常经济。

[第三实施例]

图4是显示依据本发明第三实施例的仪器监视系统的配置的方框图。在图4中，与图3的第二实施例相同的部件用相同的标号来指示，并省略其说明。

如图4所示，除了第二实施例的配置之外，依据第三实施例的仪器监视系统的配置为，数据采集和发送单元1不是连接到内部LAN4a，而是通过一个无线电信道8和通信接口7直接连接到广域通信网络4b。

在具有上述配置的依据第三实施例的仪器监视系统中，数据采集和发送单元1可以通过无线电信道8和通信接口7将数据直接发送到通信网络4。

因此，在电力中心中，仅仅安装数据采集和发送单元1使得能够容易地构造仪器监视系统。另外，不需要另外铺设电缆，这减少了电力中心中连接电缆的数目。这使得能够简化仪器监视系统，从而提高设备的经济性。在将仪器监视系统运用到现有的仪器上时，不需要铺设新电缆，使得能够优化和加速仪器监视系统的构造，使得系统非常经济。

[第四实施例]

依据本发明第四实施例的仪器监视系统是这样的，用在从数据采集和发送单元1到通信网络4(内部LAN 4a或广域通信网络4b)的数据传输中的无线电通信的频带在图3的第二实施例或图4的第三实施例中被设置在从800MHz到2.5GHz的范围。

第四实施例除了第二或第三实施例的效果之外还产生下列效果。

图5显示了一个测量实际变电站中的高达1000MHz的噪声电平的例子(引自1994年4月的IEEE Transaction on Power Delivery,Vol.9,No.2)。如图5所示，由于空气中的部分放电的频率范围等于或低于600至800MHz，所以在比这些值高的频率区域中噪声电平较低。

因此，在依据第四实施例的仪器监视系统中，数据采集和发送单元1用等于或高于800MHz的频带中的无线电频率来发送数据，在该频带内，电力中心中的噪声电平较低，这使得能够进行高效的数据传输。

此外，在依据第四实施例的仪器监视系统中，在等于或低于2.5GHz的频带内利用无线电通信使得系统能够用一个通用通信部分来构造。这有助于使仪器监视系统的可靠性更高，价格更低。

[第五实施例]

图6是一个气体冷却系统图，该图显示出用作依据本发明的第五实施例的仪器监视系统中的所监视仪器U的气体绝缘开关装置的配置。图7是第五实施例中的处理过程的流程图。

依据第五实施例的仪器监视系统是这样的，在图2的第一实施例的配置中，数据显示单元3根据来自数据采集和发送单元1的数据和来自数字保护和控制单元2的数据中的两者或其中一个来确定仪器的故障零件。

在具有上述配置的依据第五实施例的仪器监视系统中，可以确定所监视仪器U的故障零件。下面将针对所监视仪器U是图6中所示的气体绝缘开关装置的情况来解释在第五实施例中确定故障零件的过程。

图6是一个典型的气体绝缘开关装置的一个支架(bay)的气体系统图。在气体绝缘开关装置中，每个开关都在一个安装有绝缘气体的密封容器中。在仪器的一个支架中，将气体密封分部管理为多个气体部分。在图6中，将其分成了四个气体部分G1到G4。在图中，符号Bg指示传输线的衬套，符号LA指示避雷器，符号CT指示变流器，符号DS指示切断开关，符号ES指示接地开关，符号GCB指示气体断路开关。在常规的仪器监视系统中，当在这样一个气体绝缘开关装置中出现接地故障时，可以采用在单个气体部分中提供的气压传感器S1至S4来确定哪一气体部分中具有故障零件，但它不能进一步详细地确定其位置。

在依据第五实施例的仪器监视系统中，当仪器出现故障时，图2的数据显示单元3执行图7所示的一系列处理，从而可以进一步详细地确定故障零件。下面将采用图7的流程图来简要说明确定故障零件的过程。

首先，在步骤101，数据显示单元3接收从数据采集和发送单元1发送的条件监视数据S(t)。在步骤102，如果已经判断出在步骤101的接收过程接收的数据是用于感测故障点的数据，则控制进行到步骤103，在这里，数据显示单元3接收从数字保护和控制单元2发送的在感测故障点之前的操作状态数据P(t)。

下面将参考图6的气体系统图具体地解释达到这一点的过程。当在气体部分G4中检测到一个接地故障时，数据显示单元3在步骤101接收表示在气体部分G4中出现故障的数据。在步骤103，数据显示单元3还接收关于每个开关在出现故障之前的ON/OFF状态的信息。

接着，数据显示单元3根据以前存储的仪器数据和在步骤103获得的操作状态数据P(t)计算仪器中的加压零件，例如，已经接通的开关。数据显示单元3在步骤105根据在步骤104计算出的加压零件数据确定出故障零件，并在步骤106显示所确定的故障零件。

这一系列过程使得能够在数据显示单元3详细地检查故障零件。因此，依据第五实施例的仪器监视系统实现了更完善的功能，有助于在故障情况下更容易和快捷地采取行动。

虽然在第五实施例的仪器监视系统中，数据显示单元3确定出故障零件，但本发明并不限于这个配置。也就是说，作为第五实施例的一个修改，采集发送单元1或数字保护和控制单元2可以确定出故障零件并将关于所确定的故障零件的信息作为故障定位数据发送给通信网络。这个配置与第五实施例产生同样的效果。

[第六实施例]

图8是本发明第六实施例中的处理过程的流程图。

采用图2的第一实施例的配置，数据显示单元3根据来自数据采集和发送单元1的数据和来自数字保护和控制单元2的数据中的一个或两个进行计算，以估计仪器的检查定时。

在依据第六实施例的仪器监视系统中，可以用数据显示单元3来估计所监视仪器U的检查定时。下面，将针对所监视仪器U是气体绝缘开关装置的情况来解释第六实施例中的进行计算以估计仪器的检查定时的过程。

气体绝缘开关装置如图6所示由多个开关组成。影响开关的检查定时的其中一项是触点磨损。由于开关触点的触点磨损如前所述是由中断电流的值确定的，所以在开关操作之前和之后测量导通电流值能够计算触点的磨损量。

在第六实施例的仪器监视系统中，图2的数据显示单元3实现图8中所示的一系列过程，使得能够计算开关触点的累积磨损，从而可以估计开关的检查定时。下面将参考图8的流程图简要解释用数据显示单元3进行计算以估计检查定时的过程。

首先，在步骤111，数据显示单元3接收从数据采集和发送单元1发送的条件监视数据S(t)。在步骤112，如果数据显示单元3判断出在步骤111的接收过程中接收的数据与开关的操作有关，则控制进行到步骤113，在这里，数据显示单元3接收在开关操作之前和之后从数字保护和控制单元2发送的电量数据E(t)。具体地，它接收开关的导通电流值。

接着，在步骤114，数据显示单元3根据接收到的在开关操作之前和之后的导通电流值来计算开关触点的磨损量。在步骤115，将在步骤114计算出的触点的磨损量加到达到该时间点的累积量上。在步骤116，数据显示单元3计算开关的检查定时。在步骤117，数据显示单元3在屏幕上显示计算出的检查定时。

这样一系列过程使得可以在数据显示单元3上检查气体绝缘开关装置、所监视仪器的检查定时。这使得仪器监视系统的功能更加完善，并优化了维护和检查工作，提高了包括所监视仪器在内的整个系统的经济性。

虽然在第六实施例的仪器监视系统中，数据显示单元3进行计算以估计检查定时，但本发明并不限于这个配置。具体地说，作为第六实施例的一个修改，数据采集和发送单元1或数字保护和控制单元2可以进行计算以估计检查定时并将估计的检查定时作为检查定时数据发送给通信网络。这个配置与第六实施例产生同样的效果。

[第七实施例]

图9是显示依据本发明的第七实施例的仪器监视系统的配置的方框图。在图9中，与图2的第一实施例相同的部件用相同的标号来指示，并省略其说明。

如图9所示，依据第七实施例的仪器监视系统带有一个独立的仪器-数据服务器9。仪器-数据服务器9通过通信网络4与数据采集和发送单元1、数字保护和控制单元2以及数据显示单元3相连。

仪器-数据服务器9不仅包括一个数据发送/接收部分91和一个处理部分92，还包括一个仪器-数据记录文件93和一个仪器特性数据文件94。数据发送/接收部分91通过通信网络4接收从数据采集和发送单元1的数据发送/接收部分14发送的绝对-时间-标记的条件监视数据S(t)、从数字保护和控制单元2的数据发送/接收部分24发送的绝对-时间-标记的电量数据E(t)和操作状态数据P(t)，并处理这些数据。通过采用所接收的条件监视数据S(t)、电量数据E(t)、操作状态数据P(t)和在仪器特性数据文件94中的基本性能数据和仪器配置数据，处理部分92监视该仪器，对仪器的维护作出支持计算，将计算结果存储在仪器-数据记录文件93中，并且，如果需要的话，将结果报告给数据显示单元3。

仪器-数据记录文件93是一个保存和累积在处理部分92计算出的关于各种仪器的记录数据的文件。仪器特性数据文件94是一个不仅存储一般基本性能数据还存储电力中心配置数据的文件，其中，一般基本性能数据并不限于目标电力中心，该数据包括仪器配置数据、指示随仪器特性而不同的各种系数的仪器特性数据和指示仪器特性数据和所需的检查定时之间相关性的仪器检查相关数据，而电力中心配置数据是目标电力中心所固有的，其包括与构成电力中心的各种仪器有关的性能识别数据和系统数据。

仪器-数据服务器9可被用作由单个用户专用的数据服务器。一般地，将仪器-数据服务器9构造为一个服务中心，监视多个用户的电力中心，计算所需数据，并为每个用户提供计算出的数据。在附图中，只有仪器-数据服务器9、用户的数据采集和发送单元1、数字保护和控制单元2和数据显示单元3相连。然而，在实际上，每个用户的相同单元1至3都是相连的。在仪器-数据记录文件93中，记录每个用户的数据。在仪器特性数据文件94中，将关于每个仪器的一般基本性能数据作为用户公用数据进行记录。同时，记录关于每个用户的电力中心的电力中心配置数据。

记录在仪器特性数据文件94中的每个用户的仪器配置数据可以用如下方式获得。仪器-数据服务器9发送一个用于输入仪器配置数据的输入支持屏幕，该屏幕显示在用户的数据显示单元3的数据显示部分32上，然后用户从数据显示单元3的输入/输出部分33输入对构成电力中心的每个单元的性能识别数据、系统数据等，并查看输入支持屏幕。在这种情况下，每个仪器的性能识别数据包括仪器名称、额定电压和额定电流。系统数据包括每个系统的名称、构成每个系统的仪器的连接顺序和名称以及连接方法。

图10是显示用于在具有上述配置的系统中的数据采集和发送单元1、数字保护和控制单元2和仪器-数据服务器9处理数据和记录仪器监视及维护支持数据的流程图。

如图10所示，监视数据变换部分12在一特定时间或每次进行操作时将条件监视数据输入到数据采集和发送单元1(步骤201)。将在GPS接收部分15获得的时间添加到所输入的条件监视数据。将所得的数据临时存储在监视数据存储部分13中(步骤202)。数据采集和发送单元1根据预先设置的发送条件来判断数据。如果已经达到数据发送定时(在步骤203中为是)，则数据采集和发送单元1将相应的监视数据发送到仪器-数据服务器9(步骤204)。

与此并行的是，在一特定时间或每次进行操作时将系统电量数据和仪器操作状态数据输入到数字保护和控制单元2中的操作数据变换部分22(步骤301)。将在GPS接收部分25获得的时间添加到所输入的数据中。将所得的数据临时存储在操作数据存储部分23中(步骤302)。

接着，仪器-数据服务器9接收在步骤204发送的条件监视数据(步骤401)。如果根据所接收数据的类型判断出该数据需要一个计算处理(在步骤402为是)，则仪器-数据服务器9请求数字保护和控制单元2在相应时间发送系统电量数据和仪器操作状态数据(步骤403)。

在接收数据(在步骤303为是)的同时，数字保护和控制单元2将存储在操作数据存储部分23中的相应数据发送到仪器-数据服务器9(步骤304)。在接收该数据(步骤404)的同时，仪器-数据服务器9用条件监视数据、系统电量数据、仪器操作状态数据和仪器特性数据文件94中的数据进行计算以监视仪器和支持仪器的维护(步骤405)。从而，仪器-数据服务器9将计算结果存储在仪器-数据记录文件93中(步骤406)。如果还需要将结果报告给数据显示单元3(在步骤407为是)，则服务器9将结果报告给数据显示单元3(步骤408)。

在本系统中，仪器-数据服务器9能够估计所监视仪器U的检查定时。下面将利用所监视仪器U是图6中的气体绝缘开关装置的情况来解释第七实施例中的计算估计仪器的检查定时的过程。

如上所述，影响开关的检查定时的开关触点磨损量是由中断电流值确定的。因而，测量在开关操作之前和之后的导通电流值能够计算触点的磨损量。

在第七实施例的仪器监视系统中，图9的仪器-数据服务器9实现图11所示的一系列处理，从而计算开关触点的磨损量，从而能够估计开关的检查定时。参考图11的流程图，将简要解释在仪器-数据服务器9进行计算以估计检查定时的过程。

首先，在步骤501，仪器-数据服务器9接收从数据采集和发送单元1发送的条件监视数据S(t)。在步骤502，如果仪器-数据服务器9已经判断出在步骤501的接收过程中接收的数据是开关操作数据，则控制进行到步骤503，在这里，它从数字保护和控制单元2请求在仪器操作之前和之后的系统电量数据。在步骤504，仪器-数据服务器9接收在开关操作之前和之后的电量数据E(t)。具体地说，服务器9接收开关的导通电流值。

接着，在步骤5051，仪器-数据服务器9查阅仪器特性数据文件94，并获得表明相应开关的触点磨损与开关电流之间的关系的触点磨损系数和表明相应开关的触点的累积磨损与需要进行检查的时间之间的相关性的仪器检查相关数据。在步骤5052，服务器9利用在步骤504接收的电量数据E(t)和在步骤5051获得的触点磨损系数来计算操作中的开关触点的磨损量。在步骤5053，服务器9将在步骤5052计算出触点磨损数据加到至该时间点的累积值中。在步骤5054，服务器9从累积磨损、仪器检查相关数据和到目前为止的操作历史来计算开关的检查定时。在步骤506，服务器9将计算出的检查定时数据存储在仪器-数据记录文件93中。

此外，在步骤507，当检查定时就在不远的将来时刻时，仪器-数据服务器9在步骤508向数据显示单元3进行报告。

在接收到报告的同时，数据显示单元3通过通信网络4查阅仪器-数据服务器9中的仪器-数据记录文件93，从而能够检查开关的详细检查定时数据。

下面利用所监视仪器U是在如图12所示的传输和分布系统中的变压器中提供的OLTC的情况，来说明第七实施例中的计算估计仪器的检查定时的过程。

如图12所示，在与变压器初级绕组61相连的变压器抽头绕组62中提供的OLTC由一个抽头选择器63和一个切换开关(此后将其称为DS)64组成，所述抽头选择器63在无负载状态下选择从抽头绕组拉出的抽头，而所述切换开关64切断或允许变压器的负载电流或抽头之间的桥接电流的流动。

DS 64的触点组在每次执行抽头转换时逐渐磨损。在电阻类型的OLTC的情况下，可能会出现DS触点的不平衡磨损。对这个现象的诊断检查已经进行。有两种类型的电阻类型OLTC:2-电阻OLTC和4-电阻OLTC。图12是显示一个2-电阻OLTC的原理的电路图。在图12中，标号65指示对应于变压器抽头绕组62的每个抽头的固定触点。标号71至76指示OLTC的单个触点。标号77指示一个过渡电阻。为了简化说明，将解释在2-电阻OLTC中的不平衡磨损现象及其诊断方法。同样的方法基本上适用于4-电阻OLTC。

将现在加载电流的抽头的电路称为A端，将下次要连接的抽头的电路称为B端。在图12中，A端主触点73和辅助触点74的并行电路与A端可动触点71串联连接。B端辅助触点75和主触点76的并行电路与B端可动触点72串联连接。转换电路77与A端辅助触点74和B端辅助触点75中的每一个都串联连接。因为使抽头选择器63的A端可动触点71与对应于现在加载电流的抽头的固定触点65相接触，并且闭合A端主触点73，所以A端电路出于导通状态。

在这种情况下，用于将抽头从A端转换到B端的过程如下。当启动OLTC的通电机构(未显示)时：

(1)抽头选择器63的B端可动触点72离开固定触点65，并与对应于下次要连接的抽头的另一个固定触点65相接触。此时，阻止电流流向B端。

(2)闭合DS 64的A端辅助触点74。

(3)断开DS 64的A端主触点73。

(4)闭合DS 64的B端辅助触点75。

(5)断开DS 64的A端辅助触点74。

(6)闭合DS 64的B端主触点76。

(7)断开DS 64的B端辅助触点75，这就完成了一个抽头的转换操作。

在这样一个抽头转换过程中，DS 64的单个触点73至76磨损。主触点73、76的磨损不同于辅助触点74、75的磨损。具体地说，主触点73、76的磨损量根据抽头转换时的负载电流而变化，其结果是，磨损的增量几乎与负载电流的平方成正比。与之相比，辅助触点74、75的磨损量受负载电流值的影响要比主触点73、76小，展示出一个恒定的磨损趋势。设计DS触点的一个惯例是使得当在额定电流的附近操作变压器时，单个触点的磨损量相同。因此，如果在变压器的负载电流较小的状态下继续进行OLTC转换，则辅助触点可能磨损得比主触点更快。这种现象被称为触点的不平衡磨损。

下面不对机械装置作出解释。辅助触点的磨损量变得比主触点的越大，则在转换过程中的步骤(3)和(4)中的转换所需时间变得越短。当转换时间变得非常短时，电流就不能被正常地切断。为了可靠地进行转换，在自从A端主触点73机械地断开之后经过一段等于或长于电源频率的周期的一半的时间之后，B端辅助触点75才被闭合。这是保证A端主触点73确实通过电流零点并完成电中断所需的时间。如果这个条件不满足，则在A端主触点73电断开之前一个抽头绕组上的电压有可能会加到A端主触点73的两端，电弧将无法抑制。

在第七实施例的仪器监视系统中，图9的仪器-数据服务器实现图13所示的一系列过程，从而计算出OLTC和DS的辅助触点和主触点的磨损量，从而能够估计OLTC的检查定时。参考图13的流程图，下面将简要解释计算估计检查定时的过程。

首先，在步骤601，仪器-数据服务器9接收从数据采集和发送单元1发送的条件监视数据S(t)。在步骤602，如果仪器-数据服务器9判断出在步骤601的接收过程中接收的数据是OLTC操作数据，则控制进行到步骤603，在这里，它从数字保护和控制单元2请求在OLTC操作之前的系统电量数据。在步骤604，服务器9接收在OLTC操作之前的电量数据E(t)。具体地说，服务器9接收OLTC的导通电流值。

接着，在步骤6051，仪器-数据服务器9查阅仪器特性数据文件94，并获得表明相应OLTC和DS的触点磨损与开关电流之间的关系的触点磨损系数和表明相应OLTC的触点的累积磨损之间的相关性的仪器检查相关数据。在步骤6052，仪器-数据服务器9利用在步骤604接收的电量数据E(t)和在步骤6051获得的触点磨损系数来计算操作中的OLTC和DS的触点和主触点的磨损量。在步骤6053，服务器9将在步骤6052计算出触点磨损数据加到至该时间点的累积值中。在步骤6054，服务器9根据每个触点的累积磨损来估计主触点和辅助触点的更换时间，并根据在步骤6051获得的仪器检查相关数据和直至该点的操作历史来计算OLTC的检查定时。在步骤606，服务器9将计算出的检查定时存储在仪器-数据记录文件93中。

此外，在步骤607，当检查定时就在不远的将来时刻时，仪器-数据服务器9在步骤608向数据显示单元3进行报告。

在接收到报告的同时，数据显示单元3通过通信网络4查阅仪器-数据服务器9中的仪器-数据记录文件93，从而能够检查OLTC的详细检查定时数据。

由仪器-数值服务器9进行的这一系列处理使得用户能够在数据显示单元3上容易地检查开关、所监视仪器和OLTC的检查定时。因此，第七实施例与第六实施例一样，使仪器监视系统的功能更完善，优化了维护和检查工作，这提高了包括所监视仪器在内的整个系统的经济性。

此外，在第七实施例中，仪器-数据服务器9根据仪器所固有的仪器检查相关数据来计算检查定时，即使对于在配置上不同的各种仪器，该服务器也可以精确地计算检查定时。为用户提供所获得的所需检查定时数据能够将用户的维护和检查工作流水线化。由于用户不需要分析关于各种仪器、包括开关和OLTC恶化的各种类型的数据或管理进行这种数据分析所需的仪器数据库，所以用户的维护和检查负担减少得非常多。

此外，第七实施例用仪器-数据服务器9管理仪器检查相关数据、制造者的专门技能，并为有限的用户提供数据，从而能够采用技术知识来实现一个高度实用的商业模型。

[第八实施例]

图14是本发明的第八实施例中的处理过程流程图。

第八实施例是这样的，在图9的第七实施例的配置中，仪器-数据服务器9根据来自数据采集和发送单元1的条件监视数据S(t)、来自数字保护单元2的操作状态数据P(t)和仪器特性数据文件94中的数据来确定出仪器的故障零件，并将支持数据报告给数据显示单元3，所述支持数据包括关于是否继续操作、恢复过程和故障起因的数据。

采用具有上述配置的第八实施例，确定出所监视仪器U的故障零件，并且可以根据故障零件生成更具体的支持数据。针对所监视仪器U是图6的气体绝缘开关装置的情况，来解释第八实施例中确定故障零件的过程。

如同在第五实施例中所解释的，当在图6的气体绝缘开关装置内部出现接地故障时，常规的仪器监视系统能够采用在单个气体部分中提供的气压传感器S1至S4在气体部分的基础上确定出故障零件，但不能进一步详细地确定其位置。

然而，采用第八实施例的仪器监视系统，当仪器出现故障时，图9的仪器-数据服务器9执行图14所示的一系列过程，从而可以进一步详细地确定故障零件。下面将参考图14的流程图来简要说明确定故障零件的过程。

首先，在步骤701，仪器-数据服务器9接收从数据采集和发送单元1发送的条件监视数据S(t)。在步骤702，如果仪器-数据服务器9已经判断出在步骤701的接收过程所接收的数据是故障点感测数据，则控制进行到步骤703，在这里，它向数字保护和控制单元2请求在检测故障点之前的系统操作状态数据。在步骤704，服务器9接收在检测故障点之前的操作状态数据P(t)。下面将参考图8的气体系统图具体地解释直至该点的过程。当在气体部分G4感测到一个接地故障时，服务器9在步骤701接收指示在气体部分G4出现故障的数据，并在步骤704进一步接收关于每个开关在出现故障之前的ON/OFF状态的信息。

接着，在步骤7051，仪器-数据服务器9查阅仪器特性数据文件94，并获得关于该仪器的仪器配置数据。在步骤7052，服务器9利用仪器配置数据和在步骤704获得的操作状态数据P(t)来计算仪器的加压零件。在步骤7053，服务器9根据在步骤7052计算出的加压零件确定出故障零件。然后，在步骤7054，服务器9查阅仪器特性数据文件94，并获得关于该仪器的基本性能数据、关于电力中心的电力中心配置数据和其他数据。在这些数据和故障零件的基础上，服务器9确定是否继续操作，计划恢复过程，并分析故障起因。在步骤706，服务器9将故障零件数据和分析结果存储在仪器-数据记录文件93中。

此外，在步骤707，仪器-数据服务器9向数据显示单元3进行报告。在接收到报告的同时，数据显示单元3通过通信网络4查阅仪器-数据服务器中的仪器-数据记录文件，从而能够检查详细故障零件数据，并获得支持数据，例如关于是否继续操作、恢复过程和故障起因的数据。

由仪器-数值服务器9进行的这样一系列处理使得用户不仅能够在数据显示单元3上详细地检查所监视仪器的故障零件，还能够获得关于例如是否继续操作、恢复过程和故障起因的支持数据。因此，第八实施例使仪器监视系统的功能更完善，有助于在故障情况下更容易和快捷地采取措施。

在第八实施例中，在仪器-数据服务器9确定出故障零件之后，它生成关于是否继续操作、恢复过程和故障起因以及其他的更具体的支持数据。即使当它只生成这些支持数据项中的一个时，也产生了足够的作用。此外，可以将故障零件显示给用户，让用户选择一个附加的支持数据项。另外，也可以只确定故障零件。具体地说，当故障不严重时，或者当用户具有一个用于对待不同故障零件的手册而不需要支持数据时，仅仅确定故障零件就可以提供足够的支持。

[第九实施例]

图15是本发明的第九实施例中的处理过程的流程图。

依据第九实施例的仪器监视系统是这样的，在图9的第七实施例的配置中，仪器-数据服务器9采用来自数据采集和发送单元1的条件监视数据S(t)、来自数字保护和控制单元2的电量数据E(t)和仪器特性数据文件94中的数据来进行计算以估计仪器上的临时可允许负载。

具有上述配置的第九实施例的仪器监视系统可以估计在所监视仪器U上的临时可允许负载。针对所监视仪器U是一个变压器的情况，来解释在第九实施例中进行计算以估计仪器上的可允许负载的过程。

变压器的绝缘物质在操作期间由于湿度、温度和氧气而逐渐性能变坏。随着变坏程度变大，当例如由外部闪电或内部电涌引起的异常电压或由外部短路引起的电子或机械异常应力、例如电磁机械力被加到绝缘材料上时，绝缘材料击穿的可能性增大。从变压器开始工作到其绝缘材料击穿的时间被称为变压器的使用寿命。一般说来，变压器的使用寿命是由其在油中的最高温度决定的。也就是说，可以从其最高温度和其经过的时间计算出已经使用了多长时间。

变压器中的最高温度点出现在绕组，这个温度不能直接测量。虽然绕组的最高温度取决于绕组的形状、绕组支持垫片的形状和布局及其他因素，但它可以根据可由传感器测量到的值，例如绕组平均温度、大气温度或负载电流计算出来。

在第九实施例的仪器监视系统中，图9的仪器-数据服务器9实现图15所示的一系列过程，从而计算出对变压器的使用寿命没有损害的可允许负载和时间，这使得变压器能够高效地工作。参考图15的流程图，将解释计算估计一个可允许负载的过程。在第九实施例中，将对下面的一种情况进行解释，即输入过载操作从该时间起所持续的时间，以便在该时间的持续期内展示一个可允许负载电流值。

首先，在步骤801，仪器-数据服务器9在特定的时间间隔接收从数据采集和发送单元1发送的条件监视数据S(t)。在步骤802，如果已经判断出在步骤801的接收过程中接收的数据是变压器状态量数据，则仪器-数据服务器9将控制进行到步骤803，在这里，它向数字保护和控制单元2请求当前的仪器操作电量数据。在步骤804，服务器9接收从数字保护和控制单元2发送的变压器的电量数据E(t)。具体地说，服务器9接收作为条件监视数据的大气温度、油温度和绕组温度数据和作为操作电量数据的负载电流数据。

接着，在步骤8051，仪器-数据服务器9查阅仪器特性数据文件94，并得到指示在变压器的最高温度与大气温度、油温度和绕组温度及负载电流之间的相关性的最高温度相关数据。在步骤8052，服务器9采用在步骤801接收到的大气温度、油温度和绕组温度数据及在步骤804接收到的负载电流数据来计算变压器内部的最高温度。

在步骤8053，服务器9从数据显示单元3接收预计过载将持续的时间以及过载持续时间。在步骤8054，服务器9根据在步骤8053接收的过载持续时间和从这一时间起所预期的大气温度来计算最高温度，并根据计算结果进一步计算可允许的负载电流。在步骤806，服务器9将可允许的负载电流数据存储在仪器-数据记录文件93中。在步骤807，服务器9向数据显示单元3进行报告。

在接收到报告的同时，数据显示单元3通过通信网络4查阅仪器-数据服务器中的仪器-数据记录文件，从而能够检查详细的可允许负载数据。

这样的一系列过程使用户能够在数据显示单元3上容易地检查变压器、所监视仪器上的临时可允许负载。因此，第九实施例使得仪器监视系统的功能更完善，允许所监视仪器的高效操作，提高了包括所监视系统在内的整个系统的经济性。

此外，在第九实施例的仪器监视系统中，由于仪器-数据服务器9在仪器所固有的最大温度相关数据的基础上计算最高温度，所以它可以为在配置上不同的各种变压器精确地计算可允许的负载。为用户提供计算出的可允许负载使得用户能够提高工作效率。由于用户不需要分析关于变压器功能恶化的各种类型的数据或管理进行这种数据分析所需的仪器数据库，所以用户控制工作效率的负担降低了。

此外，第九实施例用仪器-数据服务器9管理最高温度相关数据、制造者的专门技能，并为有限的用户提供数据，使得能够采用技术知识实现高度实用的商业模型。

在第九实施例的仪器监视系统中，通过输入一个过载持续时间来估计一个可允许负载。本发明并不限于这一点。例如，作为第九实施例的修改，通过输入所需的负载量来估计一个可允许过载持续时间。或者，可以通过计算变压器的累积使用寿命来估计检查定时。

[第十实施例]

图16是显示依据本发明的第十实施例的仪器监视系统中的数据采集和发送单元的配置的方框图。

如图16所示，仪器监视系统是这样的，通过修改数据采集和发送单元1的配置，在第七实施例的仪器监视系统中删除了仪器-数据服务器9。

具体地说，在第十实施例中，数据采集和发送单元1除了监视数据变换部分12、监视数据存储部分13、数据发送/接收部分14和GPS接收部分15之外，还带有一个处理部分16、一个仪器-数据记录文件17和一个仪器特性数据文件18。数据发送/接收部分14被设计为接收通过通信网络4从数字保护和控制单元2发送的绝对-时间-标记的电量数据E(t)和操作状态数据P(t)。

处理部分16采用存储在数据采集和发送单元1的监视数据存储部分13中的绝对-时间-标记的条件监视数据S(t)、所接收的绝对-时间-标记的电量数据E(t)和操作状态数据P(t)以及仪器特性数据文件18中的基本性能数据和仪器配置数据来进行仪器监视和维护支持计算。然后，处理部分16存储计算结果，并且，如果需要的话，将该结果通知给数据显示单元3。由于剩下的配置与第七实施例的相同，所以省略其解释。

图17是在具有上述配置的系统中的数据采集和发送单元1和数字保护和控制单元2中进行的直至记录仪器监视和维护数据为止的数据处理过程的流程图。

如图17所示，在数据采集和发送单元1中，将条件监视数据在一特定时间或在每次进行操作时输入到监视数据变换部分12(步骤901)。将在GPS接收部分15获得的时间加到所输入的条件监视数据中。将所得的数据临时存储在监视数据存储部分13中(步骤902)。

与此并行的是，将系统电量数据和仪器操作状态数据在一特定时间或在每次进行操作时输入到数字保护和控制单元2中的操作数据变换部分22中(步骤1001)。将在GPS接收部分25获得的时间加到这些输入数据中。将所得的数据临时存储在操作数据存储部分23中(步骤1002)。

接着，数据采集和发送单元1根据一个预置条件判断条件监视数据。如果数据采集和发送单元1判断出它需要一个计算过程(在步骤903为是)，则数据采集和发送单元1请求数字保护和控制单元2在此时发送系统电量数据和仪器操作状态数据(步骤904)。

在接收到数据(在步骤1003为是)的同时，数字保护和控制单元2将存储在操作数据存储部分23中的数据发送到数据采集和发送单元1(步骤1004)。数据采集和发送单元1接收到数据(步骤905)，采用这些条件监视数据、系统电量数据、仪器操作状态数据和仪器特性数据文件18中的数据来进行仪器监视和维护计算(步骤906)，并将计算结果存储在仪器-数据记录文件17中(步骤907)。当计算结果需要报告给数据显示单元3时(在步骤908为是)，发送单元3将该结果通知给数据显示单元3(步骤909)。

采用第十实施例的仪器监视系统，可以在数据采集和发送单元1中存储和管理包括仪器的检查定时数据的维护信息，而不需要提供一个仪器-数据服务器。

因此，第十实施例不仅产生了第七实施例的作用，还简化了系统配置，提高了系统的经济性。

本发明并不限于上述实施例，在不偏离其构思或本质特征的情况下可以以其他方式实现或实施。

虽然在第五和第八实施例中，已经针对故障零件是在故障发生的气体部分中被详细确定的情况解释了故障零件的确定，但本发明中确定故障零件的方式并不限于这些。例如，本发明可用于确定出现部分放电的零件，并能够产生非常好的效果。在第九实施例中，已经将变压器可允许负载的一个估计值作为与所监视仪器的使用寿命有关的变量的估计值来进行计算。

本发明并不限于这些实施例。本发明可以进一步将变压器可允许过载持续时间作为与所监视仪器的使用寿命有关的变量来进行估计。此外，它可以确定变压器的已消耗的使用寿命的一个估计值，并根据该估计值找到变压器检查定时。

在上述的每个实施例中，仪器-数据服务器9或数据采集和发送单元1接收各种数据，本发明并不限于这些。例如，作为对上述每个实施例的修改，一个代理程序可以通过从一个单元移动到另一个单元的方式获得所需数据，并对所获得的数据进行计算，然后在每个单元显示计算结果，或将结果发送到网络。这个配置产生与上述每个实施例相同的效果。

如上所述，采用本发明，用于从在所监视仪器上提供的传感器获取数据的数据采集和发送单元和用于显示所获得的数据的数据显示单元通过通信网络相连，使得能够在任何地方检查条件监视数据，这提高了系统的功能。因此，可以提供一个高度经济的高性能仪器监视系统，该系统有助于节约维护仪器中的劳动力，并在故障情况下更容易和快捷地采取行动，改进了仪器和系统的操作，进一步提高了整个设备的经济性。

绝对时间的采集使得在系统中获得的条件监视数据能够以相同的时间序列与由另一个系统测量的数据相比较，增强了数据管理，并进一步增强了系统的功能。因此，可以提供一个更高性能的仪器监视系统，有助于在故障情况下更容易和快捷地采取行动。

通过通信网络接收来自数字保护和控制单元的数据可以尽可能地简化系统，并对仪器的状态作出更完善的判断。因此，可以提供一个高度经济的高性能的仪器监视系统。

此外，根据本发明，用于数据分析所需的各种数据项已经被预先存储，这些数据项包括关于仪器的一般基本性能数据和电力中心配置数据。因此，可以为一个仪器监视方法提供一个商业模型，该仪器监视方法能够监视安装在用户的电力中心中的仪器，从维护服务时或在故障情况下的监视数据生成一些有用的咨询数据，并向用户提供该咨询数据。

2000年5月23日申请的日本专利申请No.2000-15143的整个公开文本、包括说明书、权利要求书、附图和摘要都包含在这里作为参考。

对于本领域普通技术人员来说，另外的优点和修改将是容易实现的。因此，本发明在广泛意义上并不限于这里所显示和描述的特定细节和代表性的实施例。因此，在不偏离由附带的权利要求书及其等效物所限定的一般发明概念的精神和范围的情况下，可以作出各种修改。

Claims (17)

1．一种仪器监视系统，用于监视一个安装在一个电力中心中的仪器(U)并与一个通信网络(4)相连，所述仪器监视系统的特征在于包括：

位于所述仪器上的多个传感器(11)，用于测量所述仪器以输出根据仪器的每个零件的状态而变化的监视信号；

一个数据采集和发送单元(1)，包括接收绝对时间的变换装置(12,13,15,15a)和用于将数字监视数据发送到通信网络(4)的发送装置(14)，所述传感器(11)向变换装置提供监视信号，变换装置对监视信号采样，并将所采样信号变换成绝对-时间-标记的数字监视数据；以及

一个数据显示单元(3)，通过通信网络(4)从所述数据采集和发送单元(1)接收数字数据，将数字数据变换成与所述监视仪器(U)的状态有关的显示数据，并显示所述显示数据。

2．如权利要求1所述的仪器监视系统，其特征在于，要被监视的所述仪器(U)是一个用于控制电力传输系统中的电源的电源控制仪器，

所述仪器监视系统进一步包括：

一个数字保护和控制单元(2)，包括用于对关于由所述电源控制仪器(U)控制的系统的电量数据和关于所述电源控制仪器(U)的操作状态数据进行采样并将采样数据变换成绝对-时间-标记的数字数据的装置(22)、用于根据数字数据来保护和控制系统的保护和控制装置(22,23)、以及用于将数字数据作为电量数据和操作状态数据发送到所述通信网络(4)的发送装置(24)，以及

所述数据显示单元(3)通过所述网络(4)接收来自所述数据采集和发送单元(1)的数字数据和来自所述数字保护和控制单元(2)的数字数据，将数字数据变换成与所述所监视仪器(U)的状态有关的显示数据，并显示所述显示数据。

3．如权利要求1所述的仪器监视系统，其特征在于，

所述通信网络(4)由在每个电力中心中构造的用于本地的第一通信网络(4a)和用于连接在广域中的多个电力中心的第二通信网络(4b)组成。

4．如权利要求3所述的仪器监视系统，其特征在于，所述数据采集和发送单元(1)通过从电缆中的包括未使用电线和电源线的电线中选择出的一个来与所述第一通信网络(4a)连接。

5．如权利要求1所述的仪器监视系统，其特征在于，所述数据采集和发送单元(1)和所述数据显示单元(3)中的一个根据来自数据采集和发送单元(1)的条件监视数据，确定出在所述仪器(U)中出现异常的零件，并根据所确定出的故障零件生成支持数据。

6．如权利要求2所述的仪器监视系统，其特征在于，所述数据采集和发送单元(1)、所述数字保护和控制单元(2)和所述数据显示单元(3)中的一个根据来自数据采集和发送单元(1)的条件监视数据和来自数字保护和控制单元(2)的操作状态数据中的一个或两个，确定出在所述仪器(U)中出现异常的零件，并根据所确定出的故障零件生成支持数据。

7．如权利要求6所述的仪器监视系统，其特征在于，要被监视的所述仪器(U)具有多个气体部分(G1至G4)，以及

要被确定的故障零件包括一个预期要出现故障的气体部分(G1至G4)和一个预期要出现部分放电的零件。

8．如权利要求2所述的仪器监视系统，其特征在于，所述数据采集和发送单元(1)、所述数字保护和控制单元(2)和所述数据显示单元(3)中的一个包括用于根据来自数据采集和发送单元(1)的条件监视数据、来自数字保护和控制单元(2)的操作状态数据和来自数字保护和控制单元(2)的绝对-时间-标记的电量数据中的一个或两个来计算与所述仪器(U)的每个零件的功能的连续变坏相关的变量的一个估计值并根据计算出的估计值生成估计数据的装置(9)。

9．如权利要求8所述的仪器监视系统，其特征在于，所述仪器(U)的一个零件对应于开关触点、抽头选择器触点和变压器中的一个，以及

与所述功能恶化有关的一个变量对应于开关触点的磨损量、OLTC触点的磨损量、变压器上的可允许负载、可允许过载可以连续施加在变压器上的时间、以及变压器的使用寿命中的一个。

10．一种监视安装在用户的电力中心中的一个仪器(U)的状态并产生所需数据的方法，所述仪器(U)带有用于测量仪器状态的监视信号的传感器(11)，所述电力中心带有一个数据采集和发送单元(1)，包括接收绝对时间的变换装置(12,13,15,15a)和用于将数字监视数据发送到通信网络(4)的发送装置(14)，所述传感器(11)向变换装置提供监视信号，变换装置对监视信号采样，并将所采样信号变换成绝对-时间-标记的数字监视数据，所述方法包括：

提示用户通过所述采集和发送单元(1)输入用于识别包括仪器(U)的额定值的性能的信息并接收识别信息的步骤；

提示用户通过所述采集和发送单元(1)发送关于仪器(U)的监视数据并接收监视数据的步骤；

提示用户通过所述采集和发送单元(1)发送关于由所述仪器(U)控制的系统的电量数据并接收电量数据的步骤；以及

通过参考一个仪器数据库，根据所述性能识别信息获得关于所述所监视仪器(U)的基本性能数据，根据基本性能数据、所述接收的条件监视数据和电量数据计算与所监视仪器(U)的功能恶化有关的变量的一个估计值，以及根据所获得的估计值生成估计数据的步骤。

11．如权利要求10所述的方法，其特征在于，生成所述估计数据的步骤包括：

根据所述获得的所述仪器(U)的基本性能数据和所述接收的电量数据，计算根据仪器(U)而从开关触点的磨损量、在其电极上的OLTC触点的磨损量以及变压器的使用寿命中选择出的一个的累积值来作为所述估计值的步骤，以及

根据所述计算出的累积值和所述获得的基本性能数据，生成关于所述所监视仪器(U)的预期检查定时数据的步骤。

12．一种监视安装在用户的电力中心中的一个仪器(U)的状态并产生所需数据的方法，要被监视的所述仪器(U)是一个用于控制电力传输系统中的电源的电源控制仪器，包括用于对关于由所述电源控制仪器(U)控制的系统的电量数据和关于所述电源控制仪器(U)的操作状态数据进行采样并将采样数据变换成绝对-时间-标记的数字数据的装置(1,12)、用于根据数字数据保护和控制系统的保护和控制装置(2)以及用于将数字数据作为电量数据和操作状态数据发送到所述通信网络(4)的发送装置(14)，所述方法包括：

提示用户通过所述发送装置(14)输入用于识别包括仪器(U)的额定值的性能的信息并接收识别信息的步骤；

提示用户通过所述发送装置(14)发送关于仪器(U)的电量数据和操作状态数据并接收监视数据的步骤；以及

通过参考一个仪器数据库，根据所述性能识别信息获得关于所述仪器(U)的基本性能数据、根据基本性能数据和所述接收的操作状态数据确定所监视仪器(U)的一个故障零件、以及根据所确定的故障零件生成支持数据的步骤。

13．如权利要求12所述的方法，其特征在于，生成所述支持数据的步骤包括：

根据所述获得的基本性能数据和所述接收的操作状态数据确定出在所述所监视仪器(U)中出现异常的零件的步骤，以及

根据所述获得的基本性能数据和所述确定出的故障零件生成指示是否继续操作、恢复过程和异常起因中的一个的支持数据的步骤。

14．用于执行一种监视安装在用户的电力中心中的一个仪器(U)的状态并产生所需数据的方法的程序，所述仪器(U)带有用于输出仪器状态的监视信号的传感器(11)，所述电力中心带有一个数据采集和发送单元(1)，包括接收绝对时间的变换装置(12)和用于将数字监视数据发送到通信网络(4)的发送装置(14)，所述传感器(11)向变换装置提供监视信号，变换装置对监视信号采样，并将所采样信号变换成绝对-时间-标记的数字监视数据，所述程序包括：

通过所述采集和发送单元(1)接收用于识别包括仪器(U)的额定值的性能的信息；

通过所述采集和发送单元(1)接收关于仪器(U)的监视数据；

通过所述采集和发送单元(1)接收关于由所述仪器(U)控制的系统的电量数据；以及

通过参考一个仪器数据库，根据所述性能识别信息获得关于所述所监视仪器(U)的基本性能数据，根据基本性能数据、所述接收的条件监视数据和电量数据计算与所监视仪器(U)的功能恶化有关的变量的一个估计值，以及根据所获得的估计值生成估计数据。

15．如权利要求14所述的程序，其特征在于，生成所述估计数据包括：

根据所述获得的所述仪器(U)的基本性能数据和所述接收的电量数据，计算根据仪器从开关触点的磨损量、在其电极上的OLTC触点的磨损量以及变压器的使用寿命中选择出的一个的累积值来作为所述估计值，以及

根据所述计算出的累积值和所述获得的基本性能数据，生成关于所述所监视仪器(U)的预期检查定时数据。

16．用于执行一种监视安装在用户的电力中心中的一个仪器(U)的状态并产生所需数据的方法的程序，要被监视的所述仪器(U)是一个用于控制电力传输系统中的电源的电源控制仪器，包括用于对关于由所述电源控制仪器(U)控制的系统的电量数据和关于所述电源控制仪器(U)的操作状态数据进行采样并将采样数据变换成绝对-时间-标记的数字数据的装置(1)、用于根据数字数据来保护和控制系统的保护和控制装置(2)以及用于将数字数据作为电量数据和操作状态数据发送到所述通信网络(4)的发送装置(14,24)，所述程序包括：

通过所述发送装置(14,24)接收用于识别包括仪器(U)的额定值的性能的信息；

通过所述发送装置(14,24)接收关于仪器(U)的电量数据和操作状态数据；以及

通过参考一个仪器数据库，根据所述性能识别信息获得关于所述仪器(U)的基本性能数据，根据基本性能数据和所述接收的操作状态数据确定所监视仪器(U)的一个故障零件，以及根据所确定的故障零件生成支持数据。

17．如权利要求16所述的程序，其特征在于，生成所述支持数据包括：

根据所述获得的基本性能数据和所述接收的操作状态数据，确定出在所述所监视仪器(U)中出现异常的零件，以及

根据所述获得的基本性能数据和所述确定出的故障零件，生成指示是否继续操作、恢复过程和异常起因中的一个的支持数据。

Images