专利名称：用于中性点隔离的电力系统的绝缘故障的定位和识别的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于包括分支电路的中性点隔离的电力分配系统的与控制关联的绝缘故障的定位和测量，其中所述控制通常由缩写为CPI的“连续绝缘控制器”按连续的方式执行。本发明更具体地涉及借助便携设备对检测的故障的阻抗的定位和确定。
背景技术：
参考图1，三相变压器1向电力系统2的三条配电线提供AC电力。主电力系统2 向负载(load)阻抗Ζ、以及各自连接到主电力系统2的三相分支BjG = 1 —ρ)的几个负荷(duty)阻抗&提供电力。电力系统2具有叫做“中性点隔离系统”的类型，S卩，变压器1 的中性点N没有接地。可能发生负载或负荷阻抗中的一个呈现出相对于地的绝缘故障4，这导致三相线路或中性点的至少一个与地之间的故障阻抗A的有害存在。故障阻抗A通常由包括与电容器Cd并联的电阻器&的额外电路来示意表示。为了检测和测量这种类型的漏电的存在，具有串联测量电阻器Rm的连续绝缘控制器或CPI 6例如被连接在变压器中性点N与地之间。其向电力系统2注入通常低于电力系统的自然频率Ftl的不同频率的AC电压U00当存在绝缘故障4时，向电力系统2注入电压 U0导致漏电电流If以注入电压U0的频率在故障阻抗A中流动，其经由地和测量电阻Rm返回CPI 6。该故障事实上可以由CPI 6的中性点端子N与地之间的漏电阻抗4的存在来示意表示，而且CPI 6通常包括(参见例如FR 2 647 220)用于确定漏电电阻&的和电容器 Cf的值的合适部件。为了简化阻抗测量，已经提出(EP 0 593 007)以两个不同的频率执行同时电流注入。另外，对由CPI 6在中枢层面检测的故障4的定位和确定也可能重要。然而简单地测量每个分支h中的漏电电流可能不够，由于当存在阻性故障时，所述电流保持微弱并且可能低于在无故障电容分支中流动的电流。另外，对故障4及其I d、Cd特征的正确知晓使得后者的校正能够被适配，而不用假定故障4本来是阻性的(如在DE 101 435 95中提出的)。在文献FR 2 676 821中提出的解决方案考虑在每个分支电路Bj上安装本地故障电流测量部件Sj并且经由合适的线路1 向处理和计算部件10发送该值。通过根据注入信号Utl的测量的电流强度的解调或同步检测的处理使得可以确定本地漏电阻抗的值&。然而，该方法的实施很繁琐，特别是由于在本地漏电电流测量和电压Utl的中枢注入之间不可避免地安装同步部件14。为了减轻该问题，文献FR 2 917 838提出漏电电流电压Ud和强度Id的本地化测量以在处理和计算部件 ο'中从中推导出阻抗&。然而，该解决方案意味着本地电压分接 (tapping)，且固有的风险将其限制于在已经在先前阶段中在其上安装合适的测量部件16 的选择的馈电线&上的确定。然而要装备全部的馈电线既复杂又高成本，并且期望能够布置便携的装备以便在需要的情况下识别故障。
发明内容
除了其他优点之外，本发明的目的在于减少现有漏电故障定位系统的缺点，特别在于借助与双重频率注入关联的便携设备通过削减通信总线或本地电压分支来简化本地漏电阻抗测量的实施方式。根据一个特征，本发明因此涉及一种方法，其中合适的部件将第一和第二频率的电流注入电力系统，测量与所述注入电流对应的电压，根据测量的电压选择控制值，并且启动合适的部件以伺服控制注入部件以使得第一和第二频率的注入电流产生等于控制值的电压。控制值被发送到阻抗计算(计算)部件。只要伺服控制被启动，通过在疑似故障的分支上以第一和第二频率测量电流、以及发送所述值到阻抗计算部件来继续该定位和识别方法。该方法因而包括对在其上测量电流的每个分支根据以第一和第二频率测量的电流值和控制值确定阻抗。优选实施例中，在第一和第二频率的电流注入之前，已经识别出电力系统上存在故障，具体为通过第一频率的电流的注入、在注入点处对所述电流的电压和该电流自身的测量、以及借助这两个值确定漏电阻抗。根据另一特征，本发明涉及一种适合前述方法的定位和确定装置，并且更一般地涉及一种一个这样的装置的注入设备。具体地，该注入设备包括第一和第二注入部件，设计为分别注入第一和第二频率的第一和第二电流信号，优选为同时注入；用于测量第一和第二注入电流信号的电压的部件；以及用于在测量时间段期间选择分别低于第一和第二电压的第一和第二电压值的部件。有利地，不同的注入频率是彼此的倍数，特别地当电力系统通过单相或三相交流电供电时它们是电力系统的自然频率的约数。注入设备优选地形成连续绝缘控制器的至少一部分，该控制器还包括用于测量以第一频率在其中流动的漏电电流的部件和用于在控制器的层面确定漏电阻抗的部件。该注入设备进一步包括用于伺服控制第一和第二注入部件的第一和第二部件，以使得第一和第二注入电流信号的电压在用于伺服控制的部件的激活时间期间等于第一和第二选择的值。该注入设备最后包括用于通信第一和第二选择的伺服控制值的部件。有利地，选择部件设计为选择两个相同的电压值并且包括用于指示该选项的部件。根据本发明的注入设备能够有利地与便携测量设备关联以形成故障定位和确定装置。该测量设备因而包括用于测量优选为同时注入到电力系统的分支的以第一频率和第二频率流动的电流的部件，例如测量环形线圈。代表电流信号的值被发送到用于确定阻抗的部件，其进一步包括用于接收在注入设备上选择的控制值的部件，与所述设备的通信部件互补，例如无线连接。在测量设备的联合使用所需的时间(即，故障检查时间)期间激活该伺服控制部件。有利地，用于确定的部件还被设计为接收代表在测量设备的层面选择的值是相同的事实的信号。用于确定的部件被设计为根据测量的电流和通信的伺服控制值给出阻抗的值，或者如果已经接收到表示伺服控制值是相同的事实的信号则仅根据测量的电流来给出阻抗的值。
通过下面给出的附图中表示的仅仅用于说明性和非限制性示例目的的本发明的特定实施例的描述，其他优点和特征将变得更透彻明显。
图1已经被描述，其说明根据现有技术的装备有绝缘控制器和用于本地阻抗确定的设备的电力系统；图2示出根据本发明的优选实施例的定位和识别装置；以及图3表示根据本发明的实施例的方法。
具体实施例方式
本发明的目的更具体地关注于一旦已经检测到故障时对该故障的阻抗的定位和确定。初始检测可以如前所述利用CPI 6执行，或者利用根据本发明的注入设备执行。根据本发明，一旦已经在包括分支电路B的电力系统2 (具体为三相系统)上识别出存在故障 D，根据本发明，操作员启动绝缘定位和确定装置100将至少两个电流注入变压器1并且对疑似故障的每个馈电线B执行测量以更精确地定位故障D并识别其性质。具体地，借助方程组(1)，针对至少两个不同的频率，这里通过在注入层面测量的电压值U和电流I的本地测量执行故障阻抗Zd的确定
权利要求
1.一种注入设备000)，用于向中性点隔离的电力系统(2)注入交流信号，包括-第一注入部件011)，设计为注入第一频率(f\)的第一电流信号；-第二注入部件012)，设计为注入第二频率(f2)的第二电流信号；-用于测量第一频率(f\)的第一注入电流信号的电压(U1)和第二频率α·2)的第二注入电流信号的电压( )的部件O3O)；-用于在测量时间段期间选择分别低于第一电流信号的测量电压(U1)和第二电流信号的测量电压(U2)的第一值(U10)和第二值(U20)的部件(240)；-用于通信第一值和第二值(Ultl，UJ的部件Q50)；-第一部件021)，用于伺服控制第一注入部件011)以使得第一注入电流信号的电压在用于伺服控制的第一部件021)的激活时间期间等于第一值(Ultl)；以及-第二部件022)，用于伺服控制第二注入部件012)以使得第二注入电流信号的电压在用于伺服控制的第二部件022)的激活时间期间等于第二值(U2tl)。
2.根据权利要求1所述的注入设备，进一步包括用于测量第一注入电流信号的强度 (If)的部件(265)和用于根据第一注入电流信号的电压(Uf)和强度(If)确定阻抗(Zf)的部件(267)。
3.根据权利要求1或2所述的注入设备，其中用于选择第一值和第二值(Ultl，UJ的部件(MO)被设计为选择相同的值，并且进一步包括用于指示已经选择相同的值的部件 (250A)。
4.一种用于绝缘故障的定位和确定的装置(100)，包括根据前述权利要求之一所述的注入设备(200)和电流测量设备(300)，所述测量设备(300)包括用于测量以第一频率 (f\)和以第二频率(f2)测量电流的部件(310)、用于接收代表第一值和第二值(Ultl，UJ的信号的部件(350)、以及用于根据测量的电流和接收的值(Ultl，UJ确定阻抗(Zd)的部件 (320B)。
5.根据权利要求4所述的用于定位和确定的装置，其中用于接收代表值(Ultl，U2tl)的信号的部件(350)与装置(100)的注入设备(200)的用于通信所述值(U105U20)的部件(250) 互补以使得信号被直接发送。
6.一种用于定位和确定的装置(100)，包括根据权利要求3所述的注入设备(200)和电流测量设备(300)，所述测量设备(300)包括用于测量以第一频率(f\)和以第二频率 (f2)测量电流的部件(310)、用于接收指示已经选择相同的值的事实的信号的部件(325)、 以及用于当已经接收到所述指示信号时根据测量的电流确定阻抗(Zd)的部件(320A)。
7.根据权利要求6所述的用于定位和确定的装置，进一步包括用于接收代表第一值和第二值(Ultl，UJ的信号的部件(350)，以及用于当没有接收到所述指示信号时根据测量的电流和接收的值(U10, U20)确定阻抗(Zd)的部件(320B)。
8.根据权利要求4到7其中一个所述的用于定位和确定的装置，其中该测量设备 (300)是便携的，电流测量部件(310)包括检测环形线圈。
9.一种用于中性点隔离(2)的三相电力系统的分支⑶上的故障⑶的定位和确定的方法，该系统包括使用根据权利要求4到8之一所述的装置，所述方法包括-激活第一和第二注入部件011，212)；-选择第一和第二伺服控制值(U1。，UJ ；-激活第一和第二注入部件011，212)的第一和第二伺服控制部件021、222)； -从注入设备O00)向测量设备(300)通信第一和第二伺服控制值(Ultl，UJ ； -在电力系统的分支(B)上安装测量设备(300)； -通过测量部件(310)测量以第一和第二频率(f1; f2)测量电流； -通过所述设备确定阻抗(Zd)。
10. 一种用于中性点隔离(2)的三相电力系统上的故障⑶的定位和确定的方法，包括根据权利要求9所述的方法，其中在电力系统O)的不同的分支(B)上重复安装测量设备 (300)、测量电流(I1, I2)以及确定阻抗(Zd)的步骤。
全文摘要
当检测到装备有分支电路(B)的电力系统(2)上的绝缘故障时，根据本发明的系统使得能够借助便携测量设备(300)和注入设备(200)来以简单和便宜的方式进行故障的定位和识别，该注入设备设计为放置在例如电力系统(2)的中性点上。注入设备(200)使得能够以两个不同的频率注入电流，部件(221，222)伺服控制注入使得每个频率上的rms电压(U10，U20)在故障定位中始终恒定。控制电压(U10，U20)被通信到测量设备(300)，其进一步包括用于测量以每个注入频率在分析的分支(B)中流动的电流的部件(310)、以及用于根据测量的电流(I1，I2)和控制值(U10，U20)确定阻抗的部件(320B)。
文档编号G01R31/08GK102411116SQ201110226850
公开日2012年4月11日 申请日期2011年8月9日 优先权日2010年8月9日
发明者F.文森特 申请人:施耐德电器工业公司