用于中压和高压断路器的联机监测的设备制造技术

发明专利技术涉及一种用于监测断路器(2)的条件的设备，包括：注入单元(51)，用于将瞬态测试信号注入断路器的第一触点；检测单元(52)，用于检测在断路器的第二触点处的所产生瞬态信号；第一耦合部件(53)，用于将由注入单元所提供的瞬态测试信号耦合到第一触点(21)中；以及第二耦合部件(54)，用于将检测单元耦合到第二触点(22)，以接收所产生测试信号，其中第一和第二耦合部件的至少一个向第一和第二触点(21，22)提供电流分离，其特征在于，第一耦合部件(53)连接在第一触点(21)与地之间，并且其中第二耦合部件(54)连接在第二触点(22)与地之间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于中压和高压应用的断路器，具体来说涉及为了监测目的而测量中压和高压断路器的触点消融。
技术介绍
断路器用于切换用于电能的供应、生成、分配和传输的电气连接。当操作断路器用于中断高电流时，形成电弧，其趋向于消融断路器的接触区。因此，常见高压断路器具有一对起弧触点和一对主触点，其在断路器被操作时以某个时间延迟来/#合或断开。在完全闭合条件下，起弧触点和主触点并联地电气连接。当主触点对在闭合条件下提供很低的阻抗时，起弧触点对在闭合条件下呈现较高阻抗但是设计成耐受电弧。在断开条件下，起弧触点对的起弧接触区通常以比主触点对的主接触区的距离更接近的距离相互设置。因此，当断路器闭合时，起弧接触区首先相互接触，以便在断路器的闭合期间首先馈送电流并且接受电弧，而主接触区在时间延迟之后相互接触。相反地，当断路器断开时，主接触区在起弧接触区之前分离，以便限制对起弧触点的任何电弧。由于高压/高电流切换操作(断开(以及可能闭合)断路器)中的电弧生成，起弧接触区消融，这在物理上减小其长度或者挖空消融触点系统。这种减小的长度导致起弧接触区与主接触区的距离之间的减小差异。断开搭接一定义为断开主触点与断开起弧触点之间的时间一因而将随着起弧接触区的长度而减少。这增加主接触区之间的电弧形成的风险，这将会引起断路器的损坏或破坏。为了确保断路器的永久可靠的操作，起弧触点的消融水平通常通过分别地测量作为搭接时间的、起弧触点对与主触点对连接或断开定时之间的时间间隔来跟踪。由于恒定位移速度应用于断开和闭合断路器触点对，所以触点对接触定时差与消融触点长度直接相关。监测作为关键参数的搭接时间提供关于起弧触点对的消融水平的信息。文档US6850072 BI公开一种用于分析高压断路器的条件的设备。为了分析断路器的消融水平，断路器触点的每个电耦合到地，跨断路器触点提供测试电压，测量输出电压信号，改变断路器触点对的状态，并且检测与断路器的状态的变化对应的输出电压的阶跃变化。文档US6963203 B2公开一种用于分析断路器中的电气触点对的方法。该方法包括下列步骤:将触点电耦合到电气接地，跨触点对施加测试电压，并且使用测试电压来测量触点对的首次闭合与触点对的首次断开之间的时间，以及基于触点对操作定时的操作来确定触点对的定时。上述文档提出用于检测高压断路器的消融水平的方法和设备。但是，断路器的分析不能联机执行，因为断路器的两种触点均必须接地以执行测量。US2012081124 Al公开一种用于通过经过提供电流绝缘的耦合元件注入瞬态信号来监测DC开关的物理状态的系统。耦合元件在开关的电位上浮动。本专利技术的一个目的是提供一种用于联机监测断路器的起弧触点对的接触区的消融水平的设备，其允许在断路器的正常操作期间分析断路器的条件。
技术实现思路
这个目的通过如权利要求1所述的用于监测断路器的条件的设备以及通过如其他独立权利要求所述的系统已实现。在从属子权利要求中指出了本专利技术的其他实施例。按照第一方面，提供一种用于监测断路器的条件的设备，包括: -注入单元，用于将测试信号注入到断路器的第一触点中； -检测单元，用于检测在断路器的第二触点处的所产生测试信号； -第一耦合部件，用于将由注入单元所提供的测试信号耦合到第一触点中；以及 -第二耦合部件，用于将检测单元与第二触点耦合，以接收所产生测试信号， 其中第一和第二耦合部件的至少一个向第一和第二触点提供电流分离。该设备的特征在于，第一耦合部件连接在第一触点与地之间，并且其中第二耦合部件可连接在第二触点与地之间。主接触区配置成在闭合条件下提供很低的阻抗。对于断路器的正常断开操作，起弧触点对的起弧接触区和主触点对的主接触区在不同时刻或定时相互分离。主接触区首先相互分离，使得只有起弧触点对保持连接。在进一步延迟之后并且由于起弧接触区相互之间的分离运动，起弧触点对相互断开。在那个时刻，电弧可点燃，从而允许电流流动持续性；当电流达到零值(在50 Hz每隔10 ms)时，电弧可自行媳灭或者被强制媳灭。中断电流越大，则越多能量包含在电弧中。但是，起弧触点对设计/配置成耐受电弧，并且因而呈现较高阻抗(基本上高于闭合条件下的主接触区的阻抗)。对于正常闭合操作，定时是对断开所报告的定时的逆序。此外，电弧创建则归因于当具有不同电压电位的起弧接触区朝彼此移动时的中断室中的绝缘介质的电压击穿。在闭合操作期间所创建的电弧包含比在断开操作期间所创建的电弧要小许多的能量，并且因而仅轻微地消融起弧触点。这种双开关配置的目的是要保护低阻抗主触点对免受可通过大电流的中断而引起的电弧的影响。在主触点对之后(相应地之前)断开(相应地闭合)起弧触点对将汲取起弧接触区之间的电弧。如果它们也降级，则电弧可影响主触点。与主接触区相比，起弧接触区设计成更好地承受电弧的影响，并且还被允许按照可控方式来消融。此外，起弧接触区在降级到特定等级时能够被更换。为了检测这种断路器的消融水平，必须监测断路器条件。主要标准在于，在断开操作中，搭接时间应当充分高。预设最小搭接时间，使得没有电弧能够在主接触区之间发生。如果因为消融了过多触点材料，所以起弧接触区过度降级，则主接触区之间的距离在起弧触点分离的时刻会过短。如果情况是这样，则电弧可接触主接触区。这种状况可损坏断路器，因而起弧接触区应当事先更换。因为断开操作因电弧能量而生成很强的电扰动，所以测量闭合操作下的定时是优选的。闭合操作定时实际上涉及断开操作的定时。但是，测量技术对两种类型的操作是类似的，因此本描述在其他文本中将常常限制到闭合。用于监测这种断路器的一种可靠方法是要测量起弧触点对的闭合与主触点对的闭合之间或相应地在主触点的断开与起弧触点的断开之间的时间延迟。由于假定切换速度(即接触区朝彼此移动或者相互分离的速度)通常是恒定的，所以起弧触点对的条件变化(即闭合或断开)与主触点对的条件变化(即闭合或断开)之间的时间提供关于起弧接触区的降级/变短/腐蚀的良好指示。为了检测起弧触点对的闭合/断开和主触点对的闭合/断开，使用瞬态测试信号，其在断路器的第一触点处来注入并且在断路器的第二触点处来检测。瞬态测试信号可优选地对应于周期信号，例如以给定频率的正弦信号。频率能够随时间而改变，以及波形能够是更复杂的AC信号(例如方波、三角波、噪声、调制等)并且也能够随时间而改变。由于断路器切换过程的阶跃阻抗特性，所注入的瞬态测试信号可在经过断路器传播之后以不同幅度来检测，其中幅度和幅度变化取决于起弧触点和主触点对的条件。换言之，所检测信号是按照断路器的动态阻抗(其按照断路器的切换条件发生变化)的经过幅度调制。为了当断路器处于正常操作中时允许瞬态测试信号的注入和检测，提供了在测试信号注入单元与断路器的第一触点之间以及在测试信号检测单元与断路器的第二触点之间的电流绝缘耦合。这优点在于，能够执行断路器的联机监测，由此避免高压系统的停机时间。此外，第一耦合部件可包括电容耦合器，其包括将注入单元与第一触点相连接以将瞬态测试信号耦合到第一触点中的电容。备选地，可提供第一耦合部件包括与第一浪涌电容器(即，连接在供电线与地之间的电容器)串联的第一变换器，其中注入单元连接到第一变换器，以将瞬态测试信号耦合到第一触点中。此外，第二耦合部件可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于监测断路器(2)的条件的设备，包括：‑ 注入单元(51)，用于将瞬态测试信号注入所述断路器的第一触点中；‑ 检测单元(52)，用于检测在所述断路器的第二触点处的所产生瞬态信号；‑ 第一耦合部件(53)，用于将由所述注入单元所提供的所述瞬态测试信号耦合到所述第一触点(21)中；以及‑ 第二耦合部件(54)，用于将所述检测单元耦合到所述第二触点(22)，以接收所述所产生测试信号，其中所述第一和第二耦合部件的至少一个向所述第一和第二触点(21，22)提供电流分离，其特征在于，所述第一耦合部件(53)连接在所述第一触点(21)与地之间，并且其中所述第二耦合部件(54)连接在所述第二触点(22)与地之间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：GL马当纳，M兹拉坦斯基，M霍奇勒内特，Y马雷特，A尤基，S马林科维，
申请(专利权)人：ABB技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH