CN103261903B - 组合测量和检测*** - Google Patents

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Abstract

一种组合测量和检测***，其包括：电子评估单元，用于分析测量的量的宽频谱；以及一个或多个测量装置，用于测量磁场、电场、电流和电压的一个或多个。所述测量装置操作地连接到所述电子评估单元，所述电子评估单元设置有至少一个频率划分器，所述至少一个频率划分器将所述测量的量划分为低频分量和高频分量。低频分量用于测量和保护分析，并且高频分量用于检测局部放电活动。

Description

组合测量和检测***
本公开涉及组合测量和检测***，尤其是用于相关联的电子设备的组合测量和检测***，特别是用于中压开关柜的组合测量和检测***。
中压开关柜总是设置有电流和电压测量，以便测量流动量。该测量通常通过在每个相中的独立装置完成。尽管如此，也存在一些组合单元，其能够进行电流和电压测量两者并且被容纳在一个主体/单元中。电流和/或电压测量装置的输出通常不仅用于测量，而且用于记录这些值或也用于保护目的。在任何一种情况下，测量装置的输出应当总是连接到一些进一步处理测量值的评估装置。
在其中需要连续或一次监控在中压开关柜内的局部放电活动的许多情况下，使用独立的装置来满足该需要。需要用于该目的的一些感测元件以及一些评估装置。这些装置具有其本身的数据共享/评估能力（如果使用）或显示器。
为了实现复杂的解决方案，期望在中压开关柜中具有电流和/或电压测量与局部放电活动的连续或一次监控两者。因为许多必要的测量和评估仪器和传感器的空间和成本要求，难以在中压开关柜中容纳它们全部。因此，进一步期望仅具有一个组合测量和检测***，该***可以测量、检测和评估电流和/或电压测量与局部放电活动的连续或一次监控的结果。
专利No.CZ284557公开了一种局部放电测量装置，其中，在负载阻抗上进行测量。该测量装置实际上是较老的模拟装置的数字替换，该测量装置向用户提供了简单确定相角和电荷量值的可能性。没有局部放电与电压和/或电流的组合测量。
专利申请No.US2010/0163743公开了用于使用UV传感器阵列来测量局部放电的方法和设备，该UV传感器阵列将UV光线转换为放电电流，然后通过测量UV强度来测量局部放电强度。该***使得能够检测UV发射位置。没有局部放电与电压和/或电流的组合测量。
专利申请No.US2010/0079148公开了一种测量装置，该测量装置被设计来用于定位在高压电力装置中出现的UHF局部放电。该测量装置包括局部放电传感器、外部噪声传感器、模数转换器、峰值检测器、局部放电信号处理器、到达时间检测器、放电位置处理器和显示单元。再一次，没有局部放电与电压和/或电流的组合测量。
专利No.EP1705491公开了一种通过消除外部噪声的影响而精确地确定在气体绝缘设备中产生的局部放电的存在或不存在的方法。未提出局部放电与电压和/或电流的组合测量。
专利申请No.US2010/0073008公开了一种局部放电耦合器，用于在承载高压交流电信号的导体中的局部放电检测。设置了高通滤波器以滤波与局部放电信号对应的高频信号。局部放电的测量不与电压和/或电流的测量组合。
上述现有技术方案都未提出一种组合测量和检测***，该组合测量和检测***可以测量、检测和评估电流和/或电压测量与局部放电活动的连续或一次监控的结果。
因此，需要提供一种允许克服上述缺点的组合***。
该需要被一种组合测量和检测***满足，所述组合测量和检测***包括：电子评估单元，用于分析测量的量的宽频谱；以及一个或多个测量装置，用于测量磁场、电场、电流和电压的一个或多个，所述一个或多个测量装置操作地连接到所述电子评估单元，其中，所述电子评估单元设置有至少一个频率划分器，所述至少一个频率划分器将所述测量的量划分为用于测量和保护分析的低频分量和用于检测局部放电的高频分量。
在本发明的一个示例性实施例中，所述组合测量和检测***包括作为用于测量磁场的所述测量装置的磁场传感器，所述磁场传感器是用于测量所测量的磁场的低频和高频分量的宽带传感器。
在本发明的另一个示例性实施例中，所述组合测量和检测***包括作为用于测量电场的所述测量装置的电场传感器，所述电场传感器是用于测量所测量的电场的低频和高频分量的宽带传感器。
在本发明的又一个示例性实施例中，所述组合测量和检测***包括选自由压力传感器、声学传感器、湿度传感器、温度传感器和射频干扰传感器构成的组的至少一个另外的附加传感器，所述至少一个附加传感器是所述磁场传感器或所述电场传感器的外部和/或内部部分。
在本发明的不同实施例中，所述测量装置可以是单个和独立的装置，或者它们可以是包含在单个装置或单元中的不止一个传感器在内的组合单元。
在本发明的不同实施例中，所述磁场和/或电场传感器可以是单相装置或三相装置或多相装置。
所述组合测量和检测***的所有部件可以被集成到单个装置内，或者其部件的一些可以是向所述电子评估单元提供相关信号的独立的装置。
在本发明的另一个优选实施例中，所述组合测量和检测***包括整体监督***，所述整体监督***通过导线和/或电缆和/或无线连接而耦合到所述电子评估单元。
通过断路器和电子开关柜来构成本发明的其他目的，所述断路器和所述电子开关柜分别包括如上所示与下文所描述和要求保护的组合测量和检测***。
在附图中更详细地描述本发明，其中
图1示出示例性电流和/或电压测量方案；
图2示出示例性局部放电测量方案；
图3示出根据本发明的具有到整体监督***的连接的局部放电测量方案以及电流和/或电压测量方案；
图4示出根据本发明的组合测量和检测***的方案；以及
图5示出根据本发明的组合局部放电测量与电流和/或电压测量方案，该方案具有到整体监督***的连接。
图1示出用于电流和/或电压测量的可能方案。评估单元10用于保护并且/或者用于测量目的。它一般是电子单元，用于评估来自感测装置11的信号。评估单元10处理信号，评估它并且提供必要的输出或行为。感测装置11在例如相关联的电导体的诸如电流和/或电压电平的特定电平处测量所需的量，并且向评估单元10提供与所测量的量对应的输出信号。来自感测装置11的输出信号具有适合于评估单元10的属性（例如，电压或电流电平）。从感测装置11至评估单元10的连接可以是无线的，或者也通过一些导线或电缆12而实现，以便发送测量的信号。
除此之外，评估单元10通常向位于其他位置的其他评估装置和/或向如图5中所示的整体监督***35提供输出信号。
图2示出用于局部放电测量的可能方案。评估单元21是从不同的感测装置接收和分析信号的装置。局部放电感测装置之一是磁场传感器22，磁场传感器22可以测量磁场，并且提供用于高频分量的可靠结果。磁场传感器22可以是电流互感器或罗戈夫斯基线圈，该电流互感器被设计来用于高频分量的可靠测量。该磁场传感器22通常用于检测在电缆中的局部放电。该磁场传感器22的输出信号被分析流动的电流的高频含量。另一种感测装置是电场传感器23，它测量电场，并且提供高频分量的可靠结果。通常，该电场传感器23是暂态接地电压传感器，其基于与开关柜壁的电容耦合的原理，并且电场传感器23用于在开关柜/板内部的局部放电的检测。它可以或者是独立的装置，例如，在后绝缘器中的电容分压器，或者它可以是电容分压器的一部分。这样的电场传感器23很好地分析在***中的高频振荡。为了检测可能沿着绝缘器或呈现声音的其他装置的表面出现的电晕或表面放电，使用声学传感器24。声学传感器24可以例如是一种麦克风，其向评估单元21或任何其他种类的声学传感器提供测量信号。更进一步，存在影响局部放电的测量电平的一些另外的因素。这些因素可以例如是湿度、温度和外部电磁噪声。因为该事实，可以使用附加感测装置25来考虑这些因素。这些附加感测装置25的输出耦合到评估单元21，并且评估单元21因此校正由电、磁或声学传感器接收的测量结果。需要向评估单元21提供来自所有上述的感测装置22至25的信号。可以通过连接导线或电缆26来完成这一点。
除此之外，评估单元21通常向位于其他位置的其他评估装置和/或向整体监督***35提供输出信号。
如果需要测量电压和/或电流以及正确地检测一个应用装置36的局部放电，则需要大量的部件。
当一起控制几个应用装置36并且需要电流和/或电压监控以及局部放电监控时，情形变得更复杂。该装置可能需要在彼此之间共享所监控的信息以及向整体监督***35提供每一个其本身的信息。通过评估单元21的独立链路31和评估单元10的独立链路32来实现在装置之间的连接。可以通过独立的链路33和34来实现到整体监督***35的连接，独立的链路33和34增大了整体解决方案的复杂度，并且引起也向收集所有信息的整体监督***35的密集电缆，如图3中所示。
图4示意地描述了在根据本发明的***中使用的组合测量和检测装置。这样的装置可以包含磁场传感器22、电场传感器23、声学传感器24和一些其他辅助传感器25，磁场传感器22和电场传感器23连接到组合电子评估单元4的输入板6。电子评估单元例如是基于微处理器的电子单元，该电子单元具有作为与传感器的接口电子单元的输入板6。磁场传感器22可以例如是能够测量高频分量的电流互感器、或基于罗戈夫斯基线圈的装置，但是一般，能够测量磁场的低频以及高频的任何种类的装置是可能的。电场传感器23可以例如是天线或电容分压器，但是一般，能够测量在低频以及高频带中的电场的任何种类的装置是可能的。也可能在以多相方式或作为组合单元实现传感器的情况下使用相同的思想。
磁场传感器22和电场传感器23可以是输入板6的一部分，或者它们可以通过外部链路5与输入板6连接。单个输入板6将测量信号划分为两组。在用于分析局部放电的高频处理单元7中进一步处理包含高频分量的一组，并且在用于测量或保护应用/处理的低频处理单元8中进一步处理包含低频分量的另一组。
声学传感器24和其他传感器25可以或者连接到组合评估单元4的同一输入板6，或者它们可以直接地连接到用于分析局部放电的高频处理单元7。
所提出的***的使用使得能够显著地减少所使用的装置和电缆连接的数量。在几个应用装置36的情况下，可以在以菊花链连接的两个组合评估单元4之间仅存在一个链路41，并且在一个组合评估单元4和整体监督***35之间仅有一个链路42，如在图5中所示。
实际上，已经发现根据本公开的组合测量和检测***相对于现有解决方案给出了一些改进，允许使用很简单的解决方案来克服如上所述的问题。
本公开的简单元素基于下述事实：用于测量电流和/或电压的当前电压传感器可以基于与用于局部放电检测/监控所需的原理相同的原理。特别是，一些仪器互感器或所谓的电子仪器互感器或传感器现在基于电感电流互感器、罗戈夫斯基线圈和电容分压器的原理，即，它们也可以用于局部放电检测或监控。
此外，本公开预见将电流和/或电压测量与局部放电检测功能组合，即，使用电流和电压测量装置并且通过单个装置但是在不同的频率组中分析它们的输出值。低频分量应当与测量和保护分析相关，并且高频分量应当与局部放电活动相关。
整个***的评估单元在宽频率范围中分析来自测量装置的信号，并且将它们划分为两组。包含测量信号的低频分量的一组用于电流和/或电压测量或用于保护目的，并且具有测量信号的高频分量的另一组用于局部放电检测/监控目的。局部放电分析功能可以被加到现有的保护/监控中继器内，该现有的保护/监控中继器可以容易地变为这样的评估单元。已经存在用于进一步处理所分析的信号的通信***和必要硬件，因此，不需要在开关柜内部或外部安装的附加设备，除了一些有益的传感器，该有益的传感器用于测量或检测作为例如声音或噪声信号或湿度或温度或压力或射频干扰（电磁噪声）的不同量或可以影响局部放电的出现或强度并且不被包括在电流或电压测量装置内部的其他量。
根据本公开的组合测量和检测***特别适合于用于断路器和/或电子开关柜，诸如中压板，特别是用于中压应用的中压板；因此，本公开也涉及断路器和/或电子开关柜，每一个其特征在于它包括如上所述和在所附的权利要求中限定的组合测量和检测***。
如此构思的开关柜装置易于有修改和变化，该修改和变化全部在包括上述实施例的任何组合的本发明的思想的范围内；所有的细节可以进一步被替换为其他在技术上等同的元素。例如，有可能将套管与相应的构件15（并且与其间可能存在的所有中间构件）一起作为唯一主体相对于外壳1移动，在该情况下，可以将构件15当作操作地关联于相应的套管并且与相应的套管一起稳定地移动的构件；或者，甚至有可能与套管一起（并且再一次也与在套管6和外壳1之间可能存在的所有中间构件一起）甚至与外壳1的主要部分9的一部分一起相对于外壳1本身的剩余部分移动。
实际上，材料——只要它们与特定用途兼容——以及独立部件可以是根据要求和现有技术的任何一种。例如，可以使用诸如其上模塑了硅棚的玻璃纤维的复合材料的管来实现套管，或者可以通过具有由玻璃构成的翅片的陶瓷来实现套管，可以使用不同的材料来实现环21、22，等等。

Claims (14)

1.一种组合测量和检测***，其特征在于该组合测量和检测***包括：
电子评估单元(4)，用于分析测量的量的宽频谱，所述电子评估单元(4)设置有至少一个频率划分器，所述至少一个频率划分器将所述测量的量划分为用于测量和保护分析的低频分量和用于检测局部放电的高频分量；以及
一个或多个测量装置(22，23)，操作地连接到所述电子评估单元(4)，所述一个或多个测量装置(22，23)包括用于测量磁场的磁场传感器(22)、电场传感器(23)、以及至少一个其它的附加传感器(24，25)，所述至少一个其它的附加传感器(24，25)选自由压力传感器、声学传感器、湿度传感器、温度传感器和射频干扰传感器构成的组，所述至少一个其它的附加传感器(24，25)是所述磁场传感器或所述电场传感器(22,23)的外部和/或内部部分。
2.根据权利要求1所述的组合测量和检测***，其中所述组合测量和检测***用于中压开关柜。
3.根据权利要求1所述的组合测量和检测***，其中，所述磁场传感器(22)是用于测量所测量的磁场的低频和高频分量的宽带传感器。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的组合测量和检测***，其中，所述电场传感器(23)是用于测量所测量的电场的低频和高频分量的宽带传感器。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的组合测量和检测***，其特征在于，所述测量装置是单个和独立的装置。
6.根据权利要求1所述的组合测量和检测***，其中，所述测量装置是包含在单个装置中的不止一个传感器(22，23，24，25)在内的组合单元。
7.根据权利要求1所述的组合测量和检测***，其中，所述磁场和/或电场传感器(22，23)是单相装置。
8.根据权利要求1所述的组合测量和检测***，其中，所述磁场和/或电场传感器(22，23)是多相装置。
9.根据权利要求1所述的组合测量和检测***，其中，其所有部件被集成到单个装置中。
10.根据权利要求1所述的组合测量和检测***，其中，它的一些部件是独立的装置，所述独立的装置向所述电子评估单元(4)提供相关信号。
11.根据权利要求1所述的组合测量和检测***，其中，该组合测量和检测***包括整体监督***(35)，所述整体监督***(35)通过导线和/或电缆和/或无线连接而耦合到所述电子评估单元(4)。
12.根据权利要求1所述的组合测量和检测***，其中，所述组合测量和检测***被集成在断路器的板上。
13.一种断路器，其特征在于，它包括根据权利要求1所述的组合测量和检测***。
14.一种电子开关柜，其特征在于，它包括根据权利要求1所述的组合测量和检测***。
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