CN206583977U - 用于供电***的接地连接的功能监测的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及用于供电***的接地连接的功能监测的装置，所述装置用于直接接地或电阻接地的供电***，该装置具有执行时域反射技术方法，且被配置为用于通过评估反射测量信号的时间发展来监测接地连接的电阻值的时域反射技术测量装置。本实用新型的主要思想是基于通过时域反射技术方法监测在接地连接处反射的测量信号关于幅值的变化。

Description

用于供电***的接地连接的功能监测的装置

技术领域

本实用新型涉及用于直接接地或电阻接地的供电***的接地连接的功能监测的装置。

背景技术

为满足供电***关于操作、防火和安全标准的要求，在直接(无电阻)接地供电***中使用电气保护装置诸如剩余电流装置(RCD)，而在非接地供电***中使用绝缘监测装置，或者在电阻接地***(高电阻接地——HRG，低电阻接地——LRG)中使用受监控的接地电阻(中性点接地电阻器——NGR)。绝大多数保护装置只有在提供的供电***的所有接地连接的工作状态也与安装的供电***的网络配置对应时，才能最大限度地实现其保护功能。

特别是对于电阻接地供电***，其中，一旦发生接地故障则故障电流将受到(中性点)接地电阻的限制，当涉及到电气安全，可靠地遵循指定的电阻值极端重要；不遵循所需的电阻值会导致重大的人身和物质上的风险。

在无电阻接地的供电***中(这里，忽略接地电极的部分电阻，下文亦同)，遵循零欧姆的电阻值也是同样重要的。无电阻接地连接的缺陷，例如由断路或者接触电阻的增大所引起的缺陷，同样也会导致危险的***环境。

因此，只有在也保证接地连接的质量时，才能保证供电***的电气安全。因此，对接地连接的监测变得尤为重要，并且已经成为某些特定应用的先决条件。

根据有关的事故防范规章对电气设施进行定期检测，但是，根据现有技术，由于检测所有的接地连接所需的技术工作量是相当大的，因此通常不监测供电***的对地接触。再者，过长的检测间隔也会产生监测缺口。

此外，为了能够在检测接地连接时识别出故障连接的位置，根据应用的类型测试电流可以达到25A的事实也被证明对网络运行是破坏性的。

然而，在具有特定要求的个别设施中，可以使用专门的监测装置，其测量对地电流并由此导出对地电阻。由于允许的电流一般很小，这种情况下，只有相对的高电阻故障才能被识别。

这样的检测表明，涉及到电气安全时，对供电***的接地连接的持续监测似乎已经极度必要。

实用新型内容

因此，本实用新型的当前目的是提供一种能够以经济的方式实现对供电***的接地连接的功能监测的装置。

该目的由一种用于对直接接地或电阻接地的供电***的接地连接的功能监测的装置实现，该装置包括执行时域反射技术方法的时域反射技术测量装置，所述时域反射技术测量装置被配置为用于通过评估反射测量信号的时间发展而监测接地连接的电阻值。

本实用新型的主要思想有利地基于在时域反射技术测量装置中通过时域反射技术方法监测在接地连接处反射的测量信号关于幅值的变化。电阻的每个连接位置——假设接地连接不是以对应于此位置的特性阻抗的总电阻结束——以及接地连接上的每处缺陷代表特性阻抗的不连续性，称之为阻抗失配，因此，在连接的位置或者阻抗失配的位置会反射提供的测量脉冲。根据接收到的反射测量信号可以得出关于阻抗失配程度的判定，从而得出关于(接地)电阻的阻值以及关于接地连接的电气状态的判定。

如果接地连接的接地电阻的阻值由于例如老化迹象而变差，或者如果接地连接发生缺陷，则可以在接收的反射测量信号的发展和反射剖面(reflection profile)的变化中观察到。可以对幅值发展中的这些变化进行评估，以用于直接接地或电阻接地的供电***中的接地连接的功能监测。

根据本实用新型的装置允许同时监测互相连接的多个接地连接，接收到的反射剖面代表发生在连接位置和接地连接的可能故障位置的所有阻抗失配的图像。

因此，安装根据本实用新型的装置代表一种具有非常好的成本效率，低能耗和精确的用于增强供电***的电气安全性的手段。

在优选实施例中，用于监测接地连接的电阻值的时域反射技术测量单元包括如下部分：用于生成时域反射技术测量脉冲并将时域反射技术测量脉冲提供给待监测的接地连接的装置；用于接收由反射测量脉冲序列组成的反射测量信号的装置；用于在反射测量信号的时间发展的评估结果得出有新的反射测量脉冲被加入，和/或在已知反射位置处的幅值相对于先前接收的反射测量信号的序列有变化时，用信号表示接地的电阻值发生变化的装置。

起始时，将根据时域反射技术方法生成的测量信号提供给待监测的供电***的接地连接，如果有必要，考虑到潜在发生的干扰信号，确定适当的提供位置。由于接地连接上发生的阻抗失配，接收到表示待监测的接地连接上所有已知的和未知的反射位置(反射剖面)的时序图像的反射信号序列。

由于已知供电***的***参数——关于描述电缆特性和电缆长度的物理特性的数据是已知的——测量信号的运行时间是已知的，因此可以实现将接收的反射测量脉冲分配给已知的反射位置。这些测量脉冲的分配可以通过显示装置(显示器)手动进行，或者通过触发事件(例如在某些运行时间时间帧(time frame)内超过预定幅值阈值)自动进行。同样也可以基于标定过程和电气设施未发现故障时的预定的容许幅值以及运行时间时间帧来自动地分配测量脉冲。

如果对时间发展的评估得出相比于先前接收的反射测量脉冲的序列，有新的反射测量脉冲被加入的结论时，则这对应于接地连接上特性阻抗的(进一步的)不连续性，在直接(无电阻)接地供电***中，所述不连续性表示与接地连接的电缆损坏有关的缺陷。

如果比较评估得出在已知的反射位置处有幅值变化的结论，可以假定原因是设置在该位置处的接地电阻发生变化。

根据进一步的实施例，生成和提供测量信号以及处理反射测量信号可以通过时域反射技术测量装置实现，每个装置执行不同的时域反射技术原理。

在最简单的情况下，时域反射技术测量装置被配置为用于生成和提供单个脉冲作为测量脉冲。该单个脉冲优选地是矩形脉冲形状的方边脉冲，反射测量脉冲被直接地或者利用相关性计算间接地用于进一步的处理。关于通过运行时间测量的方式定位干扰信号，这种时域反射技术的变形被称为TDR方法(time-domain reflectometry，时域反射法)。

已经证实，如果时域反射技术测量装置被配置为用于生成和提供扩频码作为具有谱扩展的测量信号，且包括用于通过对已知扩频码与接收到的反射测量脉冲进行的相关性计算来处理反射测量信号的相关性计算单元(STDR—序列时域反射法)，或者如果时域反射技术测量装置被配置为用于生成、提供以及处理作为具有谱扩展的测量信号的扩频码，所述扩频码调制正弦形状的载波信号，且在相关性计算单元通过接收到的反射测量脉冲和已知扩频码的相关性计算实现处理反射测量信号(SSTDR-扩展频谱时域反射法)，不易受到干扰的影响。

最后提到的两种实施方式均使用被称为扩频码的具有频率扩展的信号作为测量脉冲，并与相关性计算相结合，以便能够更好地对抗接地连接上的干扰影响。此外，与TDR方法相比，这些方法的能量需求更少。

在SSTDR方法中，通过正弦形状的载波信号的倍增(载波信号的调制)，额外发生朝向适于传输测量信号的频率范围的扩展频谱的频率偏移。

在进一步的实施例中，时域反射技术测量单元被配置为用于生成时序交替发送的补码的两个序列作为扩频码。

因此，优选地，使用伪随机序列或者时序交替发送的补码的两个序列作为扩频码。

这些序列由于其良好的相关特性而显著，补码的序列特别具有自相关函数，其在中心值(零位移)之外的取值刚好为零。

附图说明

进一步的较佳的实施例可以从下面的说明和附图中得到，其中附图以示例的方式示出了本实用新型的优选实施例。

图1是根据本实用新型的装置的实施例的示意图。

具体实施方式

在示意图中，图1使用对电阻接地供电***6中的接地连接4的功能监控的示例，示出根据本实用新型的装置2的使用。供电***6包括用户连接至其的有效导体8，用户10的本体分别接地。电阻接地供电***6在其供应位置12处通过接地电阻14接地到单独的接地连接4。

用于对接地连接4进行功能监测的装置2向供电***6的接地连接4提供测量脉冲。由于接地连接4通过接地电阻14的阻抗失配，在接地连接14的位置处产生测量脉冲的反射。因此，该反射位置是已知的，这使得在反射剖面中对反射测量脉冲进行检测和分配成为可能。

若对反射测量信号的时间发展的评估得出相关的反射测量脉冲的幅值有变化，则可以因此假定其原因为接地电阻14的改变。

如果该幅值的变化超过了预定的阈值，则发送警报通知和/或关闭供电***的相关子***。从而，通过发送警报通知或通过关闭***，可以将从检测幅值的变化接收到的信息集成到电气设施的电气安全概念中。

此外，基于新增加的反射，也代表接地电阻的特性阻抗的不连续性的干扰源，例如电缆断裂，可以被定位在直接(无电阻)接地供电***中的接地连接上的未知位置。

Claims (7)

1.一种用于供电***的接地连接的功能监测的装置，所述装置用于直接接地或电阻接地的供电***，其特征在于，包括：

执行时域反射技术方法且配置为通过评估反射测量信号的时间发展来监测接地连接的电阻值的时域反射技术测量装置。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

用于监测接地连接的电阻值的时域反射技术测量装置包括：用于生成时域测量脉冲并将时域测量脉冲提供给待监测的接地连接的装置；用于接收由反射测量脉冲序列组成的反射测量信号的装置；用于在反射测量信号的时间发展的评估结果显示出有新的反射测量脉冲被加入，和/或在已知反射位置处的幅值相对于先前接收的反射测量信号的序列有变化时，用信号表示接地连接的电阻值有变化的装置。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，

所述时域反射技术测量装置被配置为用于生成和提供单个脉冲作为测量脉冲。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，

所述时域反射技术测量装置被配置为用于生成和提供扩频码作为具有谱扩展的测量脉冲，且包括用于通过对已知扩频码与接收到的反射测量脉冲进行的相关性计算来处理反射测量信号的相关性计算单元。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，

所述时域反射技术测量装置被配置为用于生成、提供以及处理作为具有谱扩展的测量脉冲的扩频码，所述扩频码调制正弦载波信号，且在相关性计算单元中通过接收到的反射测量脉冲和已知扩频码的相关性计算实现处理反射测量信号。

6.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述时域反射技术测量装置被配置为用于生成伪随机序列作为扩频码。

7.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，

所述时域反射技术测量装置被配置为用于生成时序交替发送的补码的两个序列作为扩频码。