CN109642920B - 用于定位连接到电源***的操作装置中的绝缘故障的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于定位连接到电源***(2)的操作装置(8)中的绝缘故障的方法和设备(10)。本发明的基本功能块是电气监测设备(12)，电气监测设备(12)识别绝缘故障并通过通信信道(14)将相应的故障时间传送给识别设备(16)，所述识别设备(16)通过特定操作装置(8)的接通/断开信号进展特性来识别故障操作装置(8)。

Description

用于定位连接到电源***的操作装置中的绝缘故障的方法和 设备

本发明涉及用于定位连接到电源***的操作装置中的绝缘故障的方法和设备。

背景技术

安全供应电能的基础基于可靠的电源***。电源的高可用性要求高度复杂的电气设施，这些设施配备有保护和监测设备，以便及时识别故障，并能够实现节省时间和成本的故障定位。

在接地的电源***中，绝缘故障自身会表现为残余电流，其不会触发故障电流保护设备，但从长远来看，特别地会对接触到导电设施部件的人构成潜在威胁。在未接地的电源***中，绝缘电阻值降低会对操作安全构成风险。因此，有必要及时识别、定位并尽快消除此类绝缘故障。

在接地电网中，已知残余电流监测器(RCM)被用作电气监测设备，该设备识别电源***中的(升高的)残余电流。在未接地的电源***中，绝缘监测设备被用作电气监测设备，其连续地检查整个电气设施的绝缘电阻(电源***包括连接到其上的电气操作装置，例如用电装置或发电机)是否没有降低到预定最小值以下。

如果监测设备报告了绝缘故障，则故障通常会被识别，但在大多数情况下还没有被定位。通常，故障定位是一项时间和成本密集的任务，因为故障必须尽快消除，但故障位置尚不清楚。

根据当前的技术水平，故障或者通过便携式定位设备手动定位，或者使用永久安装的故障定位设备自动定位，大多数时候借助于测量用电流互感器进行。

根据所需的局部分辨率，需要多个测量用电流互感器。所需选择性越高，就必须安装越多的测量用电流互感器。有了足够数量的测量用电流互感器，就可以实现一直到单个插座的选择性，然而，这不利地包括对应的材料和安装费用。

因此，故障定位通常非常麻烦，特别是在诸如用电装置或发电机的连接的操作装置中发生的故障中。

发明内容

因此，本发明的目的是提出一种方法和设备，该方法和设备使得连接到电源***的操作装置的绝缘故障定位时间和成本相对于现有技术更少。

该目的通过包括以下方法步骤的方法来实现：

连续捕获电源***中的至少一个电测量值，

识别在所捕获的电测量值的时间进展中接通/断开事件，以及

基于捕获的电测量值和存储的操作装置的特征信号进展，通过相关计算将接通/断开事件分配给实现接通/断开事件的操作装置，

记录具有接通/断开时间和相应操作装置的所有接通/断开事件，

识别具有相应故障时间的绝缘故障，

检查故障时间是否与记录的接通时间一致，

如果故障时间与记录的接通时间一致，则表明故障发生在该接通时间接通的操作装置中。

在电源***和所连接的操作装置的常规操作期间，在电源***中连续捕获电测量值，例如电流或电压进展(操作电流或操作电压)。可以在中心位置捕获电测量值，以便在正常操作情况下电源***中发生的所有电流和电压变化均在测量总电流或总电压时被考虑。诸如驱动马达的特定操作装置的接通和断开(接通/断开事件)可以通过测得的电测量值的时间进展来识别，因为每个操作装置具有与该操作装置的特征信号进展相关联的各自的接通/断开行为。该特征信号进展可以是电测量值本身的时间进展(具有电流/电压峰值的电流/电压进展)或由此产生的信号，例如通过傅立叶变换获得的频谱。

对于所有的待监测的操作装置均存储了操作装置的各自的这种特征信号进展，并且使用捕获的电测量值或者使用从电测量值获得的类似于存储的特征信号进展的信号，这种特征信号进展也被考虑在相关计算中识别接通/断开事件，以便将该接通/断开事件分配给实现该事件的操作装置。

具有相应的接通/断开时间和分配的操作装置的所有接通事件和所有断开事件都被捕获并记录在日志文件中。

如果电气监测设备(例如绝缘监测设备或残余电流监测设备)报告了具有相应的故障时间的绝缘故障，则该报告首先仅提供在由监测设备监测的电网部分中已经发生绝缘故障的信息。是否有操作装置以及哪个操作装置触发了故障尚不清楚。

因此，为了识别故障操作装置，检查故障时间是否与记录的操作装置的接通时间一致。因此，确定操作装置在故障时间是否被接通。为此，通过相应的接通/断开时间和分配的操作装置搜索记录在日志文件中的接通/断开事件条目。如果故障时间与记录的接通时间一致，则分配给该接通时间的操作装置被识别为故障源。

就节省成本而言，永久安装的故障定位设备因此可以被省略。特别是当用额外的操作装置升级电气设施时，无需改装其他故障定位设备。

关于手动故障定位，故障定位被设计成不需要太多时间。此外，在定位期间，不需要关闭电气设施。

在这些监视中，通常假设受影响的操作装置中的绝缘故障只对其接通/断开行为产生最小的影响，使得特征信号进展在无故障和有故障的情况下相同。通过使用根据本发明的方法，当电气设施的绝缘状态首次发生轻微变化时，优先使用关于消除故障源的信息中的开头。

当接通和断开操作装置时，特征信号进展有利地在学习模式下从电测量值的时间进展的一次性捕获中产生。

如果操作装置第一次连接到电源***，并且如果该操作装置包括在故障定位中，则必须存储该操作装置的特征信号进展。当接通和断开操作装置时，通过捕获诸如电流或电压的电测量值的时间进展在学习模式下进行这种存储。为此，捕获的时间进展本身或由此产生的信号，例如电测量值的傅立叶变换或利用数字信号处理(滤波)装置进一步处理的值可以被存储为特征信号进展，并且可以被参考以与当前检测到的电测量值或由此产生的信号相关联。

此外，如果故障时间与记录的接通时间不一致，则检查故障时间是否位于由接通时间之一或断开时间之一形成的操作装置之一的时间间隔内。

根据本发明的方法仅适用于定位已投入运行的故障操作装置。绝缘故障必须在接通操作装置之前发生，并且必须在接通时在监测设备中使其本身显而易见。故障时间和接通时间必须一致，以便能够为故障分配操作装置。如果不能确定一致，则至少可以通过检查故障时间是否在由接通时间之一和断开时间之一形成的操作装置之一的时间间隔内，来检测哪个操作装置在故障时间被接通。因此，故障定位可以被缩小范围，从而可以提供更快的结果。

对于识别的且不再持续的绝缘故障，除了故障时间之外，故障结束时间被有利地捕获、存储，并与所存储的操作装置的断开时间进行比较。

作为补充动作，可以将故障结束时间与存储的断开时间进行比较，以便在尽管绝缘故障在该故障结束时间消失但是在接通时间存在的情况下，也通过其断开行为来识别故障操作装置。

可以参考故障结束时间与存储的断开时间的比较来识别故障操作装置，即使当操作装置已经接通时绝缘故障首先出现，即故障时间与记录的接通时间不一致，但同时操作装置已经断开。

当实施根据本发明的方法时，本发明的目的通过一种设备来实现，该设备包括：电气监测设备，其用于识别具有相应故障时间的绝缘故障；以及识别设备，其通过通信信道连接到监测设备并且用于通过当在故障时间接通和断开操作装置时特定操作装置特有的信号进展来识别故障操作装置。

根据本发明的设备的基本功能块是电气监测设备和识别设备，电气监测设备识别绝缘故障并通过通信信道传送相应的故障时间，识别设备通过相应操作装置特有的接通/断开特征信号进展来识别故障操作装置。

优选地，电气监测设备被配置为未接地电源***中的绝缘监测设备或接地电源***中的残余电流监测设备。

作为绝缘监测设备，电气监测设备安装在电源***的中央位置，并监测整个电源***的绝缘电阻。如果绝缘电阻由于绝缘故障而下降到最小值以下，则包括故障时间的故障报告被生成并传达。

电气监测设备可以被配置为接地电源***中的残余电流监测设备。在该情况下，电气监测设备包括一个或多个测量用电流互感器，其安装在供电电网中，以便识别由于绝缘故障而产生的残余电流。如果残余电流超过某个值，则包括故障时间的故障报告被生成并传达。

在有利的实施例中，识别设备包括以下设备：

捕获设备，其用于连续捕获电源中的至少一个电测量值，

评估设备，其用于识别所捕获的电测量值的时间进展中的接通/断开事件，并将接通/断开事件分配给实现接通/断开事件的操作装置，

存储设备，其用于记录具有接通/断开时间和分配的操作装置的所有接通/断开事件，

信令设备，其用于检查故障时间/故障结束时间是否与记录的接通时间/断开时间一致，并用于发信号表明故障操作装置。

捕获设备用于在电源***中的中心位置连续捕获电测量值。电测量值可以是电流或电压进展，其具有诸如电流或电压峰值或频率部分的特征，这些特征在操作装置的接通或断开时间(接通/断开事件)是该操作装置特有的。

评估设备识别在捕获的电测量值的时间进展中接通/断开事件，并且可以将该事件(在待监测的操作装置的范围内)分配给导致该事件的操作装置，因为为每个待监测的操作装置存储了特征信号进展，所述信号进展能够与捕获的电测量值或从其产生的信号相关联。

存储设备包含日志文件，其中记录了具有接通/断开时间和分配的操作装置的所有接通/断开事件。

一旦具有故障时间的故障报告被发送到识别设备，信令设备就检查故障时间/故障结束时间是否与记录的接通/断开时间一致。如果确定一致，则可以报告故障操作装置。

如果绝缘故障首先发生在操作装置接通之后，然后自那时起在操作装置断开时已经再次消失，那么故障结束时间与操作装置的断开时间的比较是有意义的。在该情况下，故障操作装置可以通过断开时间时的特征信号进展来识别。

附图说明

在以下描述和附图中解释了该实施例的有利特征，这些描述和附图以示例性方式解释了当实施根据本发明的方法时该设备的优选实施例。

附图示出了根据本发明的用于定位连接到电源***的操作装置中的绝缘故障的设备的示意图。

具体实施方式

示出了由主***4和两个子***6组成的分支电源***2。用电装置或发电机作为电气操作装置8连接到子***6。

根据本发明的用于定位绝缘故障的设备10在功能框图中示出，并且包括作为基本功能块的电气监测设备12，其经由通信信道14连接到识别设备16。

在该情况下，电气监测设备12被配置为具有两个测量用电流互感器13的残余电流监测设备。测量用电流互感器13捕获子***6中流动的残余电流，如果其中一个操作装置8具有绝缘故障，该残余电流就会出现。如果测量的残余电流超过预定值，残余电流监测设备12生成故障报告，并通过通信信道14将该包括相应故障时间的故障报告传送给识别设备16。

识别设备16包括捕获设备18、评估设备20、存储设备22和信令设备24。

在图示的实施例中，另一个测量用电流互感器19也构成捕获设备18的一部分，该测量用电流互感器19在电源***2的主***4中的中心位置连续捕获操作电流作为电测量值。有利地，仅安装一个测量用电流互感器19通常就足够了。

基于所捕获的操作电流的时间进展和先前为操作装置8存储的特征信号进展，评估设备20通过相关计算识别何时已经发生了接通/断开事件，并将该具有相应的接通/断开时间事件分配给有效操作装置8。

作为这些评估的结果，在存储设备22中创建日志文件，在该日志文件中，所有接通/断开事件都记录有接通/断开时间和分配的操作装置8。

如果电气监测设备12现在识别故障并将相应的故障时间传送到识别设备16，则信令设备24访问日志文件，并搜索日志文件以确定所传送的故障时间是否与记录的接通时间一致。由于根据日志文件操作装置8被分配到接通时间，所以如果故障时间和接通时间一致，信令设备24可以识别并指出出现故障的操作装置8。

附图中所示的示意表示涉及接地电源***2。如果电源***是未接地的电源***(2)，则电气监测设备(12)被配置为绝缘监测设备，其对应于标准IEC 61557-8，并经由通信通道14连接到识别设备16(如在接地电源***2的所示实例中)。

Claims (6)

1.一种用于定位连接到电源***(2)的操作装置(8)中的绝缘故障的方法，包括以下方法步骤：

连续捕获所述电源***(2)中的至少一个电测量值，

识别在所捕获的所述电测量值的时间进展中的接通/断开事件，以及

基于捕获的所述电测量值和存储的所述操作装置(8)的特征信号进展，通过相关计算识别何时已经发生了所述接通/断开事件，并将所述接通/断开事件分配给实现所述接通/断开事件的所述操作装置(8)，

记录具有接通/断开时间和相应的所述操作装置(8)的所有接通/断开事件，

识别绝缘故障，所述绝缘故障具有相应故障时间，

检查所述故障时间是否与记录的接通时间一致，

如果所述故障时间与记录的所述接通时间一致，则表明所述故障发生在所述接通时间接通的所述操作装置(8)中。

2.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于：

当接通和断开所述操作装置(8)时，通过一次捕获所述电测量值的时间进展在学习模式下产生所述特征信号进展，其中所述特征信号进展是所述电测量值本身的时间进展或由此产生的信号。

3.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于：

如果所述故障时间与记录的所述接通时间不一致，则检查所述故障时间是否位于由所述接通时间之一和所述断开时间之一形成的所述操作装置(8)之一的时间间隔内。

4.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于：

对于已识别且不再持续的绝缘故障，除了所述故障时间之外，还捕获和存储故障结束时间，并将所述故障结束时间与存储的所述操作装置(8)的断开时间进行比较。

5. 一种用于定位连接到电源***(2)的操作装置(8)中的绝缘故障的设备(10)，包括：

电气监测设备(12)，其用于识别绝缘故障，所述绝缘故障具有相应故障时间；以及识别设备(16)，其通过通信信道(14)连接到所述电气监测设备(12)，并且用于通过当在所述故障时间接通和断开所述操作装置(8)时特定的所述操作装置(8)的特征信号进展来识别有故障的所述操作装置(8)，其中所述识别设备(16)包括

捕获设备(18)，其用于连续捕获所述电源***中的至少一个电测量值，

评估设备(20)，其用于识别捕获的所述电测量值的时间进展中的接通/断开事件，并将所述接通/断开事件分配给实现接通/断开的所述操作装置(8)，

存储设备(22)，其用于记录具有接通/断开时间和分配的所述操作装置(8)的所有的所述接通/断开事件，

信令设备(24)，其用于检查所述故障时间/故障结束时间是否与记录的所述接通/断开时间一致，并用于发信号表明有故障的所述操作装置(8)。

6.根据权利要求5所述的设备(10)，

其特征在于：

所述电气监测设备(12)被配置为绝缘监测设备或残余电流监测设备。

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