选择性地确定非接地供电系统中的局部系统泄漏电容的方法和监测设备技术方案

本发明专利技术涉及一种用于选择性地确定由主系统(4)和至少一个局部系统(6)组成的非接地供电系统(2)中的局部系统泄漏电容(Ce)的方法和监测设备(9)。根据本发明专利技术的监测设备包括：扩展的绝缘监测系统(20)，被配置为用于确定供电系统(2)的整体系统泄漏电容(Ceges)；扩展的绝缘故障定位系统(30)，被配置为用于确定在相应的局部系统(6)中捕获的局部测试电流(Ie)的欧姆和电容性局部测试电流部分(Ire，Ice)；以及阻抗评估系统(40)，用于确定待监测的每个局部系统(6)的局部绝缘电阻(Re)和局部系统泄漏电容(Ce)。

【技术实现步骤摘要】
选择性地确定非接地供电系统中的局部系统泄漏电容的方法和监测设备
本专利技术涉及用于选择性地确定由主系统和至少一个局部系统组成的非接地供电系统中的局部系统泄漏电容的方法和监测设备。
技术介绍
当对操作、火灾和接触安全性的要求增加时，使用非接地供电系统的网络配置。在这种网络配置中，供电系统的有源部件相对于“地”与地电位分离-或者经由足够高的阻抗连接到地。因此，这种形式的供电系统也被称为隔离网络(IT)或IT供电系统。如果在第一故障实例(例如，接地故障或物理接触)中不会出现危险的故障电流，那么有源部件和地之间的(中性点)阻抗被认为足够高。非接地供电系统的主要优点在于，在绝缘监测系统连续监测绝缘状态的前提下，即使已经出现第一故障，非接地供电系统也能够在没有规定的时间限制的情况下继续操作；但是，建议尽快消除第一故障。为了满足快速消除第一故障的要求，绝缘故障定位系统通常用在具有一个主系统和若干局部系统的扩展的、广泛分支的非接地供电系统中。绝缘故障定位系统主要由一个测试电流产生器以及若干测试电流传感器组成，测试电流产生器产生测试电流并在一个或多个有源导体与地之间的中心位置处将该测试电流馈送到非接地供电系统中，若干测试电流传感器大多数被配置为测量电流互感器并且被布置在待监测的线路出口(局部系统)处，以便在那里捕获局部测试电流，所述测量电流互感器连接到用于评估测量信号的中央绝缘故障评估设备。为了衡量供电系统是否实际上是非接地的或足够高阻抗的供电系统，不仅要对绝缘电阻进行持续监测，而且还要对预期的系统泄漏电容和用于将连接的操作装置接地的接地系统的布局进行严格监控。在大多数应用中，对预期的系统泄漏电容和接地系统的监控在规划阶段，在初始操作期间和在重复测试中就足够。但是，存在对安全性至关重要的电气设施，诸如在铁路应用中，其中系统泄漏电容不能被视为静态量，而是必须被视为也可以经由不同的影响因素在测试间隔内发生临界变化的动态参数，影响因素诸如环境影响(湿度、损害)。超过系统泄漏电容阈值与本接地系统的电气特性相结合可导致不再满足电气安全性的规范要求。在这些情况下，应该自动关闭非接地供电系统。但是，这与非接地供电系统的基本概念相矛盾，非接地供电系统基于防止设施在出现第一故障时被关闭以及操作停顿带来的后果。根据现有技术，做出努力以在重复测试的过程期间确认保护性接地系统是否仍然被适当地配置。例如，操作期间增加的系统泄漏电容可导致保护性接地系统不再与操作条件对应。不幸的是，这部分的重复测试不能在电气设施的运行操作期间执行。取决于待测试的供电系统的扩展和复杂性，在这种情况下估计需要相当长的时间要求和对应的操作停顿持续时间。而且，如果仅在某些操作状态下发生系统泄漏电容增加，那么在重复测试期间发现这种可能危险的可能性就会非常小。在实践中使用的另一种可能的解决方案包括使接地系统过大。使保护性导体横截面从一开始就过大，使得即使出现在操作期间预期的系统泄漏电容的波动时也满足规范要求。取决于相应的应用，这种可能性不能以经济上可行的方式执行。根据经验，设计者和电气设施的操作员都不足够熟悉重要的相关系统参数(诸如系统泄漏电容及其波动范围)是有问题的。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种解决方案，通过该解决方案，可以捕获非接地供电系统的系统泄漏电容的安全性至关重要的变化，而无需要求关闭整个非接地供电系统，关闭整个非接地供电系统将会涉及操作停顿。该目的通过一种方法来实现，该方法包括以下方法步骤：确定供电系统的整体绝缘电阻；确定供电系统的整体系统泄漏电容；连续产生并馈送测试电流到主系统中；在待监测的每个局部系统中捕获局部测试电流；确定每个捕获的局部测试电流的欧姆和电容性局部测试电流部分；根据整体绝缘电阻、根据整体系统泄漏电容、根据测试电流以及根据欧姆和电容性局部测试电流部分，确定待监测的每个局部系统的局部绝缘电阻和局部系统泄漏电容；关于局部绝缘电阻降至低于局部绝缘电阻阈值，评定识别出的局部绝缘电阻；以及关于局部系统泄漏电容超过局部系统泄漏电容阈值，评定识别出的局部系统泄漏电容。关于防止整个非接地供电系统的关闭，本专利技术的基本思想有利地基于识别在哪个局部系统中已经发生了局部系统泄漏电容的临界增加。为此目的，通过扩展的绝缘监测系统，在操作期间连续地确定供电系统的整体绝缘电阻和整体系统泄漏电容。除了绝缘电阻监测的实际任务之外，在扩展的绝缘监测系统中还识别供电系统的整体系统泄漏电容。在以下方法步骤(见下文)中参考该整体系统泄漏电容来计算对某个局部系统有效的局部系统泄漏电容。同时，测试电流产生器连续地产生测试电流并在一个或多个有源导体与地之间的中心位置处将测试电流馈送到非接地供电系统中。通过优选地被实现为测量电流互感器的测试电流传感器，在待监测的每个局部系统中捕获局部测试电流。作为对已知的绝缘故障定位设备的补充并且根据本专利技术，扩展的绝缘故障定位系统被配置为–除了典型的欧姆局部测试电流部分的确定之外–还用于确定每个识别出的局部测试电流的电容性局部测试电流部分。以这种方式，对于待监测的每个局部系统，由于在局部系统中集中供应的测试电流而流动的局部测试电流因此被捕获，并且欧姆局部测试电流部分和电容性局部测试电流部分基于此被确定。在包括阻抗评估单元和阻抗评定单元的阻抗评估系统中，在后续步骤中评估和评定整体绝缘电阻、整体系统泄漏电容、测试电流以及欧姆和电容性局部测试电流部分，以便确定对于各个局部系统有效的局部绝缘电阻和有效的局部系统泄漏电容。为此目的，基于所供应的测试电流的信号形状及其相应的参数，诸如振幅、频率和相位(在正弦形测试电流中)或脉冲持续时间(在脉冲形状的方波测试电流中)和根据整体绝缘电阻(复值整体系统泄漏阻抗的实部)和根据整体系统泄漏电容(复值整体系统泄漏阻抗的虚部)以及依据欧姆定律和线性系统中有效的电流和电压之间的关系(分流规则)的应用从捕获的局部测试电流确定的欧姆和电容性局部测试电流部分，为每个待监测的有效局部系统识别局部绝缘电阻和局部系统泄漏电容。在阻抗评定单元中，随后关于局部绝缘电阻降至低于局部绝缘电阻阈值评定识别出的局部绝缘电阻，并且关于局部系统泄漏电容超过局部系统泄漏电容阈值评定识别出的局部系统泄漏电容。识别何时超过/降至低于某个值与为各个局部系统发出警报消息的任务相关联。该方法确保了关于电气参数(特别是绝缘电阻和系统泄漏电容)的安全性至关重要的变化，对非接地供电系统在时间上连续监测的操作。根据本专利技术的方法使能适于每个局部系统的非接地供电系统的选择性的、预见性的并因此预测性的维护。在电气设施的操作期间，电缆区段(局部系统)可以通过局部系统泄漏电容的临界增加而被确定，并且因此迫切需要维护的局部系统可以被分配给可用的、通常有限的维护预算。如果不应用根据本专利技术的方法，当已经确认临界整体泄漏电容(仅在特定时间)并且必须单独地分离和测量所有局部系统时，必须使整个电气设施离线。一方面，这种方法昂贵且耗时，另一方面，它不能在需要100％可用性的不同应用中执行。而且，根据本专利技术的方法提供了选择性地关闭经过严格评定的局部系统的技术要求，使得未被评定为临界的电气设施的其余部件的操作可以继续在没有阻碍的情况下操作。在另一个实施例中，对于已经确认已经降至低于局部绝缘电阻阈本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于选择性地确定由主系统(4)和至少一个局部系统(6)组成的非接地供电系统(2)中的局部系统泄漏电容(Ce)的方法，所述方法包括以下方法步骤：‑确定供电系统(2)的整体绝缘电阻(Reges)，‑确定非接地供电系统(2)的整体系统泄漏电容(Ceges)，‑连续产生并供应测试电流(Ip)给主系统(4)，‑在待监测的每个局部系统(6)中捕获局部测试电流(Ie)，‑确定每个捕获的局部测试电流的欧姆和电容性局部测试电流部分(Ire，Ice)，‑根据整体绝缘电阻(Reges)、根据整体系统泄漏电容(Ceges)、根据测试电流(Ip)和根据欧姆和电容性局部测试电流部分(Ire，Ice)，确定待监测的每个局部系统(6)的局部绝缘电阻(Re)和局部系统泄漏电容(Ce)，‑关于局部绝缘电阻(Re)降至低于局部绝缘电阻阈值评估识别出的局部绝缘电阻(Re)，并关于局部系统泄漏电容(Ce)超过局部系统泄漏电容阈值评估识别出的局部系统泄漏电容(Ce)。

【技术特征摘要】
2017.09.29 DE 102017217473.01.一种用于选择性地确定由主系统(4)和至少一个局部系统(6)组成的非接地供电系统(2)中的局部系统泄漏电容(Ce)的方法，所述方法包括以下方法步骤：-确定供电系统(2)的整体绝缘电阻(Reges)，-确定非接地供电系统(2)的整体系统泄漏电容(Ceges)，-连续产生并供应测试电流(Ip)给主系统(4)，-在待监测的每个局部系统(6)中捕获局部测试电流(Ie)，-确定每个捕获的局部测试电流的欧姆和电容性局部测试电流部分(Ire，Ice)，-根据整体绝缘电阻(Reges)、根据整体系统泄漏电容(Ceges)、根据测试电流(Ip)和根据欧姆和电容性局部测试电流部分(Ire，Ice)，确定待监测的每个局部系统(6)的局部绝缘电阻(Re)和局部系统泄漏电容(Ce)，-关于局部绝缘电阻(Re)降至低于局部绝缘电阻阈值评估识别出的局部绝缘电阻(Re)，并关于局部系统泄漏电容(Ce)超过局部系统泄漏电容阈值评估识别出的局部系统泄漏电容(Ce)。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：关闭已经确认局部绝缘电阻(Re)已降至低于局部绝缘电阻阈值或者已经确认局部系统泄漏电容(Ce)已超过局部系统泄漏电容阈值的相应局部系统(6)。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：测试电流(Ip)具有正弦形进度，并且局部系统(6)中的欧姆和电容性局部测试电流部分(Ire，Ice)通过评估局部测试电流(Ie)的相位而被确定。4.如权利要求1或2中任一项所述的方法，其特征在于：测试电流(Ip)具有方波进度，并且局部系统(6)中的欧姆和电容性局部测试电流部分(Ire，Ice)通过评估局部测试...

【专利技术属性】
技术研发人员：迪科尔·哈克尔，马里奥·莱尔，
申请(专利权)人：本德尔有限两合公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE