用于对电力设施中的信号进行处理的处理器设备的制造方法
【技术领域】
[0001]概括而言，本发明涉及电力电子学，并且涉及对电力设施中的电力参数进行测量和处理。
【背景技术】
[0002]诸如交流发电机或者变电所之类的电力设施是电力网络的元件，其用于产生、传输或者配送电力。例如，变电所位于输电线路或者配电线路的末端，即位于电力网络的末端。
[0003]变电所包括多个电子转换器级，多个电子转换器级使得能够将来自高压电缆线路的高电压降低变成标准电压，以将其提供给消费者。
[0004]电子转换器级的输入被称作主总线，其自身连接到进入电力设施的高压线路，而级的输出被称作二级总线，其连接到离开变电所的二级电压线路。
[0005]了解高压电信号的值是必要的，便于对执行的整流的质量进行评价并且便于实施调制技术以控制斩波。
[0006]出于该目的，将特定的电流传感器并入变电所，在主总线上或者在二级总线上。
[0007]为了提供对电流的准确的和可靠地测量，常见的是使用零磁通类型的传感器，也称作传统传感器，即带有磁芯。
[0008]零磁通传感器使用霍尔效应原理，借助于与其中电流流动的主总线隔离的二级测量环面来对与电流成正比的电压进行测量。磁通抵消电子学使得可以抵消连续的磁通量，从而避免了磁芯饱和。
[0009]这样的传感器能够测量交流且复杂的电流波形，且同时保证了隔离。此外，这样的传感器呈现出下述优势:具有从直流(DC)上至几十千赫兹(kHz)的大带宽。
[0010]然而，对于DC，用“零磁通”类型传感器测量电流仅限于大约500千伏(kV)的电压，因为在更高的电压处，提供主环面与二级环面之间的绝缘，从成本、重量和体积方面来说是不允许的，并且不受控制的磁性效应可能会使传感器热不稳定并且有潜在危险。主环面与二级环面之间的绝缘使用压力下的液体或气体。
[0011]已经出现了用于超过500kV的阈值的新颖的传感器技术或者测量变压器。它们不包含磁芯并且它们一般被称作非传统传感器或者非传统互感器(NCIT)。
[0012]在NCIT传感器的使用领域中，来自主总线的高压信号需要执行特殊处理的测量系统。
[0013]由通过基于以太网的通信网络连接的信号处理器设备来执行处理，以便将值传送给保护继电器和电力设施的其他装备。
[0014]在操作中的安全性方面，确认连接是必要的，并且确认信息通路是必不可少的。
[0015]然而，点对点的布线测试是不可能的，因为诸如开关的电子元件可能位于以太网结构中。
[0016]目前，为了验证网络的完整性，操作员通过使处理器设备变成测试模式来修改处理器设备的操作。操作员将测量电流和/或电压的NCIT传感器断开，并且在其位置中引入用其来执行不同测试的参考信号。
[0017]在该验证过程中，操作员可能会出错，例如错误地触发保护继电器的激活，或者损坏传感器，忘记将某些子元件重新连接在一起或者以不正确的方式重新连接它们。这样的操作还需要在验证的整段时期内中断电力设施的操作，这是极其昂贵的。
[0018]此外，在高压(HV)区域附近电子产品的使用是棘手的。
[0019]本发明的目的是通过提出一种处理器设备来修补上面提到的弊端，该处理器设备更安全，并且使得能够尤其避免犯这样的错误。
【发明内容】
[0020]通过信号处理器设备来实现本目的，该信号处理器设备包括:第一输入装置，其经由测量传感器连接到电力设施的高压信号；以及处理器装置，其用于对由所述传感器测量的信号进行分析；设备还包括:
[0021].切换装置，被配置成使设备的操作在测试模式与操作模式之间切换，其中，在测试模式中，设备从所述高压信号断开以便连接到测试信号，在操作模式中，设备从所述测试信号断开以便重新连接到所述高压信号；以及
[0022].第二输入装置，连接到所述处理器装置，所述处理器装置被配置成使所述切换装置激活以使得设备取决于第二输入装置是被激活还是去激活而分别工作在测试模式中或者操作模式中。
[0023]这使得可以让测试操作自动化而同时保持整个测试系统不被中断，使得电力设施是安全的，并且防止由操作员产生的任何失误。
[0024]在第一实施方式中，第二输入装置包括连接器，所述连接器连接到注入发生器以用于注入所述测试信号。连接到所述注入发生器使所述第二输入装置被激活以便触发设备变成测试模式，并且从所述注入发生器断开使所述第二输入装置被去激活。
[0025]有利地，设备包括连接到所述连接器的保护性输入接口。
[0026]在第二实施方式中，设备包括存储器，用于存储至少一个预先记录的测试信号，并且第二输入装置的激活触发设备变成测试模式，并且由所述预先记录的测试信号来替换高压信号。
[0027]有利地，所述切换装置是在处理器装置的控制下激活的电子装置和/或软件装置。
[0028]有利地，所述测试信号是复制所述高压信号的信号。
[0029]有利地，第一输入装置包括电源连接器和多个测量连接器，电源连接器连接到电源，多个测量连接器连接到多个测量传感器。
[0030]有利地，设备还包括模拟数字转换装置和输出装置，模拟数字转换装置用于将由所述传感器所测量的高压信号转换成数字信号，输出装置用于传递所述信号的数字测量值。
[0031]本发明还提供一种用于测量高压电信号的物理单位的测量系统，所述系统包括根据任意前述特征所述的处理器设备，和经由光学连接来连接到所述处理器设备的至少一个非传统NCIT传感器。
[0032]本发明还提供一种电力设施，其包括根据上述特征所述的测量系统。
【附图说明】
[0033]在阅读下面的经由非限制性示例并且参照附图给出的本发明的优选实施方式的描述的过程中，本发明的其他特征以及优点将变得明显，其中:
[0034].图1以图解的方式示出了包括本发明的测量系统的电力设施；
[0035].图2以图解的方式示出了本发明的处理器设备；以及
[0036].图3以图解的方式示出了包括多个传感器的本发明的测量系统。
【具体实施方式】
[0037]本发明基于下述理念:使处理器设备自动地变成测试模式。
[0038]图1以图解的方式示出了包括本发明的测量系统的电力设施。
[0039]电力设施I (例如，交流发电机或者变电所)是电力网络的元件，其位于输电线路的末端。
[0040]变电所类型的设施包括一个或多个电子转换器级3，其使得能够将经由高压电缆线路7从发电机元素5来的高压(大约几十千伏(kV)或者千安(kA))降低到标准电压(1/5安(A)和110/220伏(V))，以便经由二级电压线路将其提供给消费者。
[0041]电子转换器级3的输入被称作主总线9，其自身连接到进入电力设施I的高压线路7，而转换器级3的输出被称作二级总线11，其连接到离开电力设施I的二级电压线路13。
[0042]在诸如空气绝缘变电所(AIS)和气体绝缘变电所(GIS)之类的现代电力设施中，用高切换频率、快速的动态范围和大约800kV的电压来对转换器级3控制。
[0043]了解“完整的或者复合的”电流信号的值(即，从DC上至最高的AC频率)使得能够对执行的整流的质量进行评价并且能够实施调制技术以便控制斩波。精确的了解电流值和/或电压值，然后使得能够以最佳方式来调整调制参数以在适当的时刻使转换器的半导体开关(MOSFET，IGBT或者晶闸管类型的)阻断或者饱和。
[0044]此外，在变速交流发电机类型的电力设施中(未示出)，发电机通常配备有位于其转子的上游的逆变器/整流器。逆变器/整流器用于通过给转子发送变频电流信号来控制转子的转速。因此，应当理解的是，测量来自逆变器/整流器的电流信号对于管理由发电机提供的电力和对于实现保护系统来说是很重要的。
[0045]出于该目的，将测量系统15结合到电力设施I中以用于提供对主总线的高压电信号的物理量值(电流或电压)的准确并且可靠的测量。将测量提供给保护和计量装备17 (继电器和自动控制器)以及提供给仪表(能量计和质量计)。
[0046]因此，测量系统15包括安装在电力设施I的总主线9上的一个或多个传感器19，和经由连接组件23连接到传感器19的处理器设备21。
[0047]最好每个传感器19是经由光学连接来连接到处理器设备21的NCIT类型的传感器。
[0048]NCIT传感器不包含磁芯并且依据由于以下因素导致的改良精确度来调整其使用:没有磁性饱，内在安全、紧凑性提高、传感器的永久性自监测、免维护、在使用数字接口中的灵活性以及整体成本的降低。
[0049]在NCIT领域中，存在多种用于传感器的技术解决方案，并且选择取决于易于结合、适当的传感器的成本以及它们的相关性能之间的匹配。
[0050]因此，NCIT传感器可以是法拉第传感器或者罗氏传感器或者其他类型的非磁性传感器。
[0051]此外，测量系统15经由连接或者通信网络23 (例如，基于100MB以太网)来进行连接，连接或者通信网络23其还用于将值传送给电力设施I的保护、监测和控制装备17。
[0052]在通信网络23中，优选地经由光纤来传输数据。光纤对恶劣环境不敏感并且表现出非常低的导热性，由此有助于测量的精确度并且有助于安全性。
[0053]此外，光纤连接使得能够在相对于高压总主线9的一定的安全距离处放置处理器设备21。因此能够定义靠近主总线9的高压HV区域，以及靠近地的低压LV区域，其中处理器设备21以及保护和监测装备17位于地上。因此，只有低压LV区域包含有可能被故障影响的元件。
[0054]通过用树脂和硅橡胶类型的复合绝缘体包裹工作光纤来实现高压HV部分的绝缘和光纤的下降。这样的绝缘是廉价的并且不易燃的。
[0055]图2以图解的方式示出了本发明的处理器设备。
[0056]根据本发明，处理器设备21包括模拟数字转换装置31、处理器装置33、包括校准参数的存储器装置35、第一输入装置37、第二输入装置39、切换装置41和输出装置43。
[0057]第一输入装