检测非接地单相交流供电系统中泄漏电流的方法和测量装置制造方法及图纸

检测非接地单相交流供电系统中泄漏电流的方法和测量装置。可变测试电阻在外部导体中的一个和接地之间切换，并且由最小容许测试电阻值开始，确定三个支持测试电阻值中的至少一个为支持位置，由此，所设置的支持测试电阻值与相应生成的测量的测试电流之间的功能度量逻辑相关性被描述。在建模的交流供电系统的等效电路中，构建描述电流和电压的依赖性，特别是流经测试电阻的测试电流对工作电压的依赖性的方程系统。对测试电阻值零进行外推，计算出的测试电流对应于待检测的泄漏电流。由此，在不实际造成危险的接地故障的情况下，模拟接地故障情况；用于测量泄漏电流的电气设施无需被切断；处理者不再遭受与产生接地故障有关的电击或电弧带来的风险。电击或电弧带来的风险。电击或电弧带来的风险。

【技术实现步骤摘要】
检测非接地单相交流供电系统中泄漏电流的方法和测量装置


[0001]本专利技术涉及一种用于检测非接地单相交流供电系统中的泄漏电流的方法和测量装置。

技术介绍

[0002]在供电系统和电气设施的调试测试和重复测试中，某些执行标准是强制性的，并且当涉及电气安全性时，需要通过测量来证实。
[0003]特别是涉及非接地供电系统(法语：Isol
é
Terre－IT网络)的测量时，主要是确定泄漏电流。该规定的目的是确定最大可能接触电压，该最大可能接触电压由泄漏电流和接地电阻的乘积引起。根据DIN VDE 0100
‑
410/IEC 60364
‑4‑
41:205标准，交流供电系统的该电压值必须≤50V。
[0004]现有技术中，根据DIN VDE 0100
‑
600/IEC60364
‑
6:2016，用于检测泄漏电流的方法是已知的。据此，可以经由使用已知参数(泄漏电容、绝缘电阻)的计算或经由测量来检测泄漏电流。通过测量检测泄漏电流有两种方法；必须在外部导体中的一个和接地(地电位)之间切换接地故障。在此背景下，一方面，电流测量设备(电流测量装置、电流表)有意引起接地故障，从而测量电流。或者，测量接触电压，也就是测量供电系统的接地点和单独的接地连接(例如基础接地极)之间的电压。
[0005]然而，非接地供电系统越广泛，泄漏电流的计算就越复杂，因为许多影响因素将是未知的。
[0006]此外，测量还对人构成危险，因为必须在现有的单侧接地中排除由电流测量装置引起的第一故障之外的第二故障，而且在执行接地程序时，高电容性放电电流可能流动。由于接触不当，也可能产生电弧。
[0007]除了对人构成危险之外，标准中指明的接地故障很可能造成电气设施损坏。

技术实现思路

[0008]因此，本专利技术的目的在于提出一种方法和一种测量装置，能够在不对人造成威胁，且不造成电气设施损坏风险的情况下，测量非接地交流供电系统中的泄漏电流。
[0009]本专利技术的目的可通过以下方法来实现。
[0010]第一步，将可变测试电阻切换到外部导体中的一个和接地之间，测试电阻值被假定为无限设置。
[0011]通过此步骤，初步建立了在交流供电系统中安装可变测试电阻的前提。可变测试电阻最初被无限设置为(最大)测试电阻值，因此对应于可变测试电阻的开路钳位处的开路操作，在开路操作中外部导体与接地之间存在外部导体到接地电压。
[0012]通过线路电压测量设备，随后在外部导体之间测量交流供电系统的工作电压。
[0013]若精确的工作电压未知，则该测量过程是必要的。
[0014]通过接地电压测量设备，随后在外部导体中的一个和接地之间测量外部导体到接
地电压。
[0015]该测量可以仍在可变测试电阻的开路钳位处执行，作为开路工作电压测量，其中测量工作电压和外部导体到接地电压的顺序可以交换。
[0016]若不满足测量的外部导体到接地电压大于或等于工作电压的一半，则将可变测试电阻切换到另一外部导体和接地之间。
[0017]这确保了在具有最高外部导体到接地电压的外部导体处输入可变测试电阻，从而带来更高电流，由于信噪比更好，更高电流使随后的数值计算精度更高。
[0018]确定可变测试电阻的最小容许测试电阻值。
[0019]该最小容许测试电阻值被界定为：例如防止触发剩余电流装置的电阻值，例如5kΩ。
[0020]随后，由最小容许测试电阻值开始，至少三个支持测试电阻值被确定为支持位置。
[0021]合适的支持测试电阻值为例如5kΩ(最小容许测试电阻值)、10kΩ、15kΩ、20kΩ、25kΩ。大量的支持测试电阻值虽然增加了测试时长，但也提高了方法的抗干扰性。
[0022]之后，设置支持测试电阻值，并通过电流测量设备，经由可变测试电阻测量相应产生的测量的测试电流。
[0023]逐步设置先前确定的支持测试电阻值，即，应用具有相应的支持测试电阻值的可变测试电阻，以便能够检测所设置的支持测试电阻值与相应支持测试电阻值中产生的测量的测试电流之间的功能度量相关性。
[0024]交流供电系统由具有测试电阻和泄漏阻抗的等效电路构成，该泄漏阻抗包括作为电容部分的交流供电系统的泄漏电容。
[0025]作为交流供电系统的模型，等效电路反映了其与要检测的泄漏电流相关的电行为。
[0026]基于该等效电路，通过数值近似方法，从描述等效电路的方程系统确定泄漏电容，使得计算出的测试电流与测量的测试电流的偏差最小化到支持位置(支持测试电阻值)。
[0027]在等效电路中建模的交流供电系统可以通过基尔霍夫第一定律和基尔霍夫第二定律变换成方程系统，该方程系统描述了电流和电压的依赖性，特别是工作电压下经过测试电阻的测试电流的依赖性。
[0028]方程系统中仍然未知的因子(阻抗)由典型值(欧姆部分)替换，其结果是由数值近似方法确定的泄漏电容(电容部分)仍为相关的未知参数。
[0029]最后，将泄漏电流计算为使用检测到的泄漏电容及使用测试电阻值零从方程系统计算出的测试电流。
[0030]对测试电阻值零进行外推插值，得出的测试电流对应于待检测的泄漏电流。由此，在不实际造成危险的接地故障(因为仅应用了重要的测试电阻值)的情况下，模拟出接地故障情况。这样的优点在于：用于测量泄漏电流的电气设施无需被切断，并且处理者不再承受电击或电弧带来的风险，所述电击或电弧与产生接地故障相关联。
[0031]这允许输出泄漏电流和泄漏电容。
[0032]本专利技术的方法不仅能检测泄漏电流，还允许以导体选择的方式确定泄漏电容。由于本方法中电容测量范围在个位数nF到个位数μF范围内，因此可以获取有关非接地供电系统电气状态的精确信息，相比之下，普通绝缘监测装置通常只能确定几μF范围内的整体泄
漏电容。
[0033]在本方法的另一实施例中，根据最小二乘法执行数值近似方法。
[0034]现有技术已知的最小二乘函数近似(LS)法作为近似法被采用。为此，泄漏电容以数值形式确定，使得应用近似值计算出的测试电流的方差之和最小化到应用测量的测试电流的支持测试电阻值。
[0035]此外，在等效电路中，鉴于电阻值无限大，泄漏阻抗的欧姆部分忽略不计。
[0036]针对泄漏阻抗的欧姆部分(绝缘电阻)，作出有利假设。由于泄漏电流将只在完整绝缘的非接地供电系统中测量，例如绝缘电阻值≥1MΩ，绝缘电阻可以被视为充分接近开路工作。
[0037]绝缘监测装置(IMD)的耦合电阻在实践中被设置为常见值，或者已知的精确值。
[0038]方法序列有利地由计算单元自动执行。
[0039]为此，方法可以在相应配置的计算单元中被循环地自动操作，并且可以被远程执行，这意味着节省了安装操作员的成本，并且增加了用户友好性和工作安全性。
[0040]本专利技术的目的还本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于检测具有两个外部导体(L1，L2)的非接地单相交流供电系统(2)中的泄漏电流(I
d
)的方法，所述方法包括以下步骤：a)将可变测试电阻(R
var
)切换到所述外部导体(L1，L2)中的一个与接地(PE)之间，测试电阻值被假定为无限设置，b)通过线路电压测量设备(24)测量所述外部导体(L1，L2)之间的交流供电系统(2)的工作电压(U0)，c)通过接地电压测量设备(26)测量所述外部导体(L1，L2)中的一个与接地(PE)之间的外部导体到接地电压(U
L,Pe
)，d)若不满足所述外部导体到接地电压(U
L,Pe
)大于或等于所述工作电压(U0)的一半，则将所述可变测试电阻(R
var
)切换到另一外部导体(L1，L2)和接地(PE)之间，e)确定所述可变测试电阻(R
var
)的最小容许测试电阻值(R
var,min
)，f)由所述最小容许测试电阻值(R
var,min
)开始，确定至少三个支持测试电阻值(R
var,i
)为支持位置，g)设置所述支持测试电阻值(R
var,i
)，通过电流测量设备(28)经由所述可变测试电阻(R
var
)来测量相应生成的测量的测试电流(I
R
，I
Ri
)，用于检测所述支持测试电阻值(R
var,i
)的测量的测试电流(I
Ri
)的功能度量相关性，h)经由等效电路映射所述交流供电系统(2)，所述等效电路具有所述测试电阻(R
var
)和泄漏阻抗(Z
L1
，Z
L2
)，所述泄漏阻抗具有所述交流供电系统(2)的泄漏电容(C
e1
，C
e2
)的电容部分，i)通过数值近似方法，从描述所述等效电路的方程系统确定所述泄漏电容(C
e1
，C
e2
)，使得计算出的测试电流(I
R,fit
，I
Ri,fit
)与测量的测试电流(I
Ri
)的偏差被最小化到所述支持测试电阻值(R
var,i
)，j)将所述泄漏电流(I
d
)计算为从所述方程系统中计算出的测试电流(I<...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱利安，
申请(专利权)人：本德尔有限两合公司，
类型：发明
国别省市：