电能传输装置的监视方法与流程

1.本发明涉及一种具有第一相导体和第二相导体的电能传输装置的监视方法。


背景技术：

2.例如从公开文献de 10 2016 213 158中已知具有第一相导体和第二相导体的电能传输装置。在那里描述了一种开关设备装置，其在封装壳体内具有多个中断器单元，中断器单元分别是相导体的一部分。在此，在附图中示出了具有第一中断器单元以及第二中断器单元的第一相导体以及第二相导体。
3.一方面，在要传输的功率方面对开关设备装置提出了很高的要求。另一方面，这种电能传输装置的尺寸应当是紧凑的。因此，电能传输装置经常被设计成仅保留少量储备。为了在发生过载或者干扰的情况下也能在这些框架条件下安全地运行，需要对电能传输装置进行可靠的监视。


技术实现要素：

4.因此，得到本发明要解决的技术问题是，给出一种用于电能传输装置的合适的监视方法，该电能传输装置使得第一以及第二相导体能够安全地运行。
5.根据本发明，在开头提到的类型的监视方法中如下解决上述技术问题，即，将第一相导体的温度与第二相导体的温度进行比较，并且在温度相对于彼此存在偏差时，进行信号通知。
6.电能传输装置用于在两点之间输送电能。为此，需要在这些点之间传输相应的功率。在电势差的驱动下，通过相导体传导电流。相导体是用于引导电流的导电装置。相导体例如作为母线、配件体、耦合装置，在电缆中、开关装置上、户外实施方案(ais)、气体绝缘的开关设备(gis)中、变压器、测量互感器等中使用。相导体相应地要电绝缘。为此，例如可以使用优选以气体形式存在的流体绝缘。然而，此外，可以使用液体状态的电绝缘流体。流体例如可以被封装在封装壳体内，并且例如可以在那里被施加以压力。在这种情况下，封装壳体用作压力容器，用于承受封装壳体的内部和封装壳体的周围环境之间的压差。在封装壳体内，通过在相导体周围流动的电绝缘的流体，对至少部分布置在封装壳体内的相导体进行电绝缘。
7.根据所使用的电压系统、例如直流电压或者交流电压，可以使用至少一个第一相导体以及第二相导体。例如，在直流电压系统(dc)中，第一相导体可以引导正向电流，以及第二相导体可以引导反向电流。在交流电压系统中，特别是在多相交流电压系统中，也可以使用多于两个的相导体、优选三个相导体来传输电功率。在此，相导体被施加以交流电压(ac)，该交流电压在相导体中驱动交流电流。不仅在ac应用中，而且在dc应用中，选择相导体的优选负荷，使得每一个相导体近似输送相同的电流、即相同的能量的量。由于相导体的电流负荷，在相导体上出现发热现象。所使用的电绝缘必须能够耐受这种发热。在属于电能传输系统的相导体的优选的均匀的负荷的情况下，在通常情况下各个相导体产生相似的热
负荷。然而，由于干扰或者不对称的负荷，特别是在交流电压系统中，可能出现不同的电流负荷，由此产生不同的热负荷。特别是在出现干扰的情况下，局部的或者某些点处的阻抗增大可能导致受干扰的相导体的热负荷相应地增大。因此，例如在电开关装置(中断器单元)上，可能由于触点干扰、例如触点腐蚀、烧损现象、错误的开关运动等，而在各个相中出现由干扰导致的热点。通过测量每个相导体上、即至少第一相导体上以及至少第二相导体上的温度，可以以简单的方式推断出各个相导体相对于彼此均匀的负荷。外部影响、例如太阳辐射或者其它的热或冷现象，通常对相导体产生均匀的影响。对温度差的评估提供补偿这种外部影响的可能性。例如，可以在关键点上，或者以均匀分布的方式，或者在相导体的特定的区段中，布置用于进行温度测量的传感器。在此，可以使用所谓的能量收集传感器(energie
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harvesting
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sensoren)，能量收集传感器例如从要测量的参量、例如温度获取所需要的能量，从而在其方面将其测量功能视为传感器。因此，例如可能由于相导体的表面与相导体的周围环境之间的热差而产生电能，并且使用该电能来测量相导体的温度，并且进一步使用该电能来传输关于测量的值的信息。这种传输例如可以以无线的方式起作用。
8.如果相导体的温度是确定的，那么温度与相导体的电气状态无关地存在。例如，即使在相导体断开的状态下(不存在电流流动)，也可以监视并且评估相导体的温度。在此，评估优选以将第一和第二相导体的温度相互进行比较的方式进行。在理想化的环境中，在相导体的负荷均匀的情况下，例如两个相导体没有电流流动，或者两个相导体具有相似的电流负荷，相同的时间点的两个相导体上的温度近似同样高。即使在外部起作用的热事件、例如热的入射以及例如太阳能、加热或者冷却元件的情况下，在干扰参量不均匀地起作用的情况下，相导体上的温度也可能出现偏差。对于评估来说，温度的偏差是标准之一。如果在两个相导体或者多个相导体上确定的温度出现偏差，那么这可以推断出，在相导体中的一个上存在非典型的情况。例如，松动的连接点可能导致出现热点。此外，磨损的开关接触件可能导致局部温度升高。如果这仅在一个相导体上出现，那么不能假设相导体以相同的方式正常老化或者发生一般的变化，而是可以推断出需要进一步考虑的事件。因此，可以在两个相导体上确定的温度之间出现偏差的情况下，进行信号通知。在此，信号通知可以以不同的方式进行。信号通知可以以警告的形式，或者以对开关设施立即产生影响的形式，例如导致紧急断开。在进行信号通知之前，可以考虑另外的指示，以便从相应的温度差(其也可以具有零量值)出发，进行经过验证的信号通知的输出。然而，也可以设置为，在输出信号通知之后才进行验证。可以在进行信号通知之后进行其它步骤。
9.在此，可以有利地设置为，通过相导体的温度和/或温度的偏差的变化速度来验证偏差。
10.除了在相同的时间点确定的第一以及第二相导体上的温度之外，还可以在时间区间上跟踪相导体上的温度的变化。在此，这种温度变化可能以不同的速度出现。例如，温度变化可能与相导体的(电流)负荷的增加或者减小对应地出现。因此，特定的时间常数的这种增大可以归因于常规的运行行为。然而，如果在相导体的一个选择(一组相导体中的一个或者多个)上相对于彼此出现温度的偏差，并且在此无法识别出与变化的电负荷(变化的电流流动)的对应关系，那么这是存在不规则性的指示，这种不规则性需要进一步的观察。特别是，温度/温度的偏差的快速升高可以推断出存在干扰。通常，电能的传输在热变化方面与长的时间常数相关联。高的变化速度导致相应的测量的温度/温度的偏差的曲线中的急
剧的升高。例如仅相导体中的一个上的高的变化速度也导致所确定的温度差的高的变化速度。相应地，在相导体上的温度存在偏差的情况下，可以在进行信号通知之前，通过温度/温度的偏差的变化速度的程度，对信号通知进行验证。
11.另一个设计方案可以设置为，将第一相导体负荷的第一电流与第二相导体负荷的第二电流进行比较，并且在电流相对于彼此存在偏差时，对温度的偏差进行验证。
12.在电能传输装置中，通常还测量在相导体上流动的电流以及驱动通过相导体的电流的电压。例如呈现这些信息，用于控制保护设备。一般来说，电流的变化与随之产生的引导电流的相导体的温度的变化应当对应。在此，应当注意，由于时间常数，温度的变化以时间移位的方式跟随电流的升高或者电流的下降。就此而言，必要时应当注意延迟，以免导致误解。然而，一般来说，随着相导体的负荷的增大，在相导体上应当出现更高的温度。相反，一般来说，相导体的负荷的减小伴随着温度的降低。就此而言，有利的是，将第一相导体的电流与第二相导体的电流进行比较，并且在这里确定偏差。在此，电流的偏差应当与相导体的温度的偏差对应，从而可以通过电流相对于彼此的偏差，来检查温度的偏差。例如也可以设置为，使测量的温度相应地与测量的电流成比例，并且在对应的情况下，例如推断出相导体的负荷相对于彼此不对称。这可以归因于特定的运行制度，而尤其是不是相导体中的一个的故障。
13.在此，可以有利地设置为，在温度偏差和电流偏差的相似性方面，检查相应的相导体的温度偏差和电流偏差。
14.除了不同的相导体之间的温度的偏差(偏差也可能为零)之外，不同的相导体上的电流负荷也可能存在偏差(电流偏差可能为零)。在温度和电流的偏差相似的情况下，可以推断出相应的不对称的负荷。然而，如果存在相似的电流负荷(没有电流偏差，但是存在温度偏差)，那么这似乎表明电流负荷相似的情况下的不规则性，由此可以推断出在相导体上存在故障。相应地，对相应的相导体上和相导体相对于彼此上的温度偏差和电流偏差的这种检查或者交叉检查，可以用于进行验证，特别是在进行信号通知的输出之前进行验证。然而，也可以设置为，在进行信号通知的输出之后才进行验证。根据需要，不同的验证参量、例如温度的变化速度、相应的相导体上的电流和温度的变化的比较、相导体相对于彼此的温度偏差和电流偏差等，可以使得对电能传输装置的负荷的监视的质量提高。
15.此外，可以有利地设置为，在离开预先给定的容差范围方面对偏差进行检查。
16.不仅可以针对温度方面的偏差，而且也可以针对电流方面的偏差，设置容差范围。根据电能传输网络或者电能传输装置，例如由于存在不对称的耗电器等，可能出现不对称的负荷。在此，有利的是，定义容差范围，在该容差范围内，相导体之间的温度差或者还有电流差是可接受的。在离开该容差范围时，这才可能表明存在故障，由此需要进行信号通知。除了针对偏差本身的容差范围之外，还可以设置为，针对不同的物理参量(例如电流和温度)的连续的测量值，赋予时间上的容差范围。这考虑了始终存在的时间常数，由于时间常数，温度升高或者温度降低相对于电流变化延迟。
17.另一个有利的设计方案可以设置为，从所确定的特别是温度和/或电流的测量值出发，对相导体中的至少一个的温度负荷的曲线进行预测。
18.从所确定的温度、必要时测量的电流的测量值出发，可以预测温度曲线。在此，也可以将相导体的时间常数纳入温度负荷的曲线的预测中。例如，根据例如具有流体绝缘、固
体绝缘、外壳等的相导体的使用，可能导致相导体的不同的散热行为。据此，相导体具有不同的时间常数，由于时间常数，发生热变化。在注意到该时间常数的情况下，例如在温度升高以及与此相关联的时间延迟的温度的进一步升高的情况下，例如可以预测阈值的达到。预测函数描述预计的温度变化的时间曲线。因此，例如可以在纳入温度变化的斜率(预测函数的一阶导数)的情况下，推断出达到阈值的时间点。为了确定最小值和最大值，可以使用梯度方法。特别是在可以归因于故障的情况下，例如可以适时地进行切换，以避免预测的阈值的达到。
19.另一个有利的设计方案可以设置为，在分散式数据处理系统中执行这些方法步骤。
20.优选连续执行所述监视方法。根据存在的传感器或者计算能力，可以在更短或者更长的区间内进行相应的测量和比较以及所需要的推断或者预测。利用分散式数据处理系统，例如也可以沿着相导体聚集大量的信息，并且使其彼此关联，从而例如也可以在相导体的更长的走向上，对相导体的走向中的测量值的局部偏差进行诊断。分散式数据处理使得能够分散地收集并且必要时也分散地加工和处理数据。因此，给出了以下可能性，即，以低廉的成本提供足够的计算能力，用于例如也监视例如传输网络中的广泛延伸的相导体。这种相导体可能具有数百公里的距离，其中，在多个点的走向中，可以对相导体进行温度测量。因此，一方面可以确定相导体之间的温度差，而且也可以确定相导体的走向中的温度差。
21.另一个有利的设计方案可以提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品被构造为用于，在数据处理系统上运行程序时，执行根据前面的步骤中的一个的方法。
22.特别是，连续监视具有以下优点，即，使得能够在短时间区间中重复温度的测量。相应地，能够迅速对温度变化做出反应。此外，相应地可以对预计的温度曲线提供准确的预测。在此，数据处理系统可以是分散式数据处理系统。
23.本发明要解决的另一个技术问题是，给出一种电能传输装置，该电能传输装置具有第一相导体和第二相导体，以及用于第一和第二相导体的第一电流测量装置和第二电流测量装置，可以通过所述监视方法对相导体进行监视。
24.根据本发明，通过前面提到的类型的电能传输装置如下解决上述技术问题，即，第一相导体具有第一温度传感器，并且第二相导体具有第二温度传感器。
25.电能传输装置用于传输电能。为此使用相导体，相导体用于以电势差驱动的方式引导电流。为此，相导体被构造为是电绝缘的。为了监视相导体的电流负荷，在第一相导体上以及在第二相导体上布置有第一电流测量装置以及第二电流测量装置，从而可以确定相应的相导体的电流负荷。附加地，可以对第一相导体分配第一温度传感器(传感器)，并且对第二相导体分配第二温度传感器(传感器)。由此，除了相应的相导体的电流负荷之外，还可以确定相应的相导体的热负荷。这使得能够例如不仅确定电流负荷，而且确定温度负荷，并且能够对各个相导体的电流负荷和热负荷中的可能的偏差进行检查，并且与运行情况相关地摒弃可能出现的热偏差。仅在出现例如必须超过容差范围的故障时，才可以执行相应的信号通知。
26.另一个有利的设计方案可以设置为，至少一个温度传感器与分散式计算系统连接。
27.温度传感器到分散式计算系统中的插入，使得能够分散式地处理温度传感器的信息。在此，分散式计算系统(数据处理系统)可以有利地被设计为与计算系统(数据处理系统)不同，计算系统(数据处理系统)用于处理电流测量装置提供的信息。因此，可以实现温度和电流值的处理的冗余。
附图说明
28.下面，在附图中示意性地示出了本发明的实施例，并且随后详细描述本发明的实施例。在此，
29.图1示出了具有分散的数据处理系统的电能传输装置的立体图，
30.图2示出了针对温度负荷的变化所确定的测量值/确定的预测的图示。
具体实施方式
31.图1以立体图示出了第一电能传输装置1以及第二电能传输装置2。第一电能传输装置1是所谓的户外型的断路器。在此，该户外型的断路器被实施为是三极的，即，其具有第一开关极la、第二开关极lb以及第三开关极lc。开关极la、lb、lc中的每一个在其内部具有用于中断电流路径的中断器单元。中断器单元分别可以通过连接配件3电接触。为此，连接配件3布置在相应的开关极1a、lb、lc的电绝缘的壳体上。第一电能传输装置l的开关极la、lb、lc布置在承载架4上。开关极la、lb、lc通过承载架4与基座保持间隔开。此外，次级柜5固定在承载架4上，次级模块以及驱动装置布置在次级柜5中。可以借助驱动装置来驱动开关极la、lb、lc的相对于彼此可运动的开关接触件。因此，可以通过驱动装置来发起第一电能传输装置1的开关操作。进一步布置在次级柜5中的次级模块例如用于对第一电能传输装置1进行控制、监视、保护等。次级模块例如可以是控制单元、监视单元、接口、传感器等。
32.第二电能传输装置2是电流转换器，其被构建为是三极的。三个电流转换器极2a、2b、2c分别具有柱式绝缘体6。分别通过相应的电流转换器极2a、2b、2c的相应的柱式绝缘体6以电绝缘的方式来支撑有源部分7a、7b、7c。初级电流路径相应地布置在有源部分中，初级电流路径可以通过连接配件3相应地在有源部分7a、7b、7c外部进行电接触。相应的有源部分7a、7b、7c的相应的初级电流路径用于耦合输出(auskoppeln)关于流过初级导体的电流的信息。例如，为此可以使用变压器原理，通过该原理，可以从初级导体出发，(在附图中无法看到的相应的有源部分7a、7b、7c的内部)进行到次级绕组的变换。例如可以以有线或者无线的方式，将由次级部分确定的测量值，传输到例如位于相应的电流转换器极2a、2b、2c的底座上的次级柜8中。相应的次级模块可以布置在次级柜8中，以便例如通过数据网络进一步分发由测量互感器提供的关于电流流动的信息。
33.第一电能传输装置1以及第二电能传输装置2连接在电能传输线路中，并且彼此串联连接。电能传输线路是用于传输三相交流电压的三极的电能传输线路。在此，该电能传输线路具有第一相导体9a、第二相导体9b以及第三相导体9c。开关极1a、lb、lc中的一个分别以及电流转换器极2a、2b、2c中的一个分别布置在三个相导体9a、9b、9c中的每一个的走向中。由此，开关极la、lb、lc的中断器单元分别布置在相应的相导体9a、9b、9c的走向中，有源部分7a、7b、7c的电流转换器极2a、2b、2c的初级导体随后布置在相导体上。在图1中示出的电能传输线路的片段中示出了户外实施方案，即，在所示出的该片段中，三个相导体9a、9b、
9c被实施为户外绝缘的导体束。为了能够与第一电能传输装置1以及第二电能传输装置2进行接触，相导体9a、9b、9c与相应的开关极1a、1b、1c以及相应的电流转换器极2a、2b、2c的相应的连接配件3以导电的方式连接。
34.可以通过第一电能传输装置1来开关电能传输线路的相导体9a、9b、9c，即，使其中断或者接通。因此，对于各个相导体9a、9b、9c上的相应的电流流动，可以借助第二电能传输装置2的电流转换器极2a、2b、2c来确定流动的电流，或者在开关极1a、1b、1c的中断器单元使相导体9a、9b、9c中断的情况下，检测电流的断开。
35.为了确定关于第一或者第二电能传输装置2的状态的进一步的信息，在开关极1a、1b、1c中的每一个上以及在电流转换器极2a、2b、2c中的每一个上布置有温度传感器10。温度传感器10用于检测相应的相导体9a、9b、9c的温度，相导体9a、9b、9c形成第一或者第二电能传输装置1、2的一部分。在此，使用连接配件3来定位温度传感器10。在此，连接配件3形成足够机械稳定的接收件，用于保持温度传感器10。另一方面，连接配件3是相导体9a、9b、9c的一部分，因此在那里流动的电流流过连接配件3，并且连接配件3被施加以电流热效应。在此，选择温度传感器10在连接配件3上的位置的选择，使得仅使用第一电能传输装置1或者第二电能传输装置2的位于输出侧的连接配件3。然而，如果需要，也可以设置温度传感器10的输入侧的定位，或者也可以将温度传感器10定位在输入侧以及输出侧。
36.温度传感器10通过信息通道11与分散式计算系统12(数据处理系统)连接。在此，温度传感器10可以直接与分散式计算系统12进行通信。然而，也可以设置为，设置有本地交换装置、例如用于第一电能传输装置1的本地交换装置以及用于第二电能传输装置2的本地交换装置，其例如临时存储、格式化由温度传感器10分别提供的信息(数据)，将这些信息转换为特定的数据协议，添加其它的信息、例如环境的温度信息、关于交换装置或者温度传感器10的位置的信息，并且补充由温度传感器10提供的信息。
37.接收由温度传感器10直接或者间接通过交换装置提供的数据的分散式计算系统12，也可以对这些数据进行处理。除了分散式计算系统12之外，还可以设置另外的计算系统12a。另外的计算系统12a(另外的数据处理系统)可以与分散式计算系统12交换信息。另外的分散式计算系统12a可以是分散式计算系统12的一部分，可以与其完全一致。然而，也可以设置为，另外的分散式计算系统12完全独立于分散式计算系统12地实施，从而独立地处理由第二电能传输装置2的电流转换器极2a、2b、2c提供的关于电流流动的信息。
38.分散式计算系统12例如可以具有显示装置，在显示装置中例如可以显示温度传感器10的测量值或者预测的温度的图形显示。
39.在图2中描绘了相应的曲线图，在该曲线图中，关于时间t描绘了温度t(以摄氏度为单位)。在此，定义了第一温度阈值t1以及第二温度阈值t2。在此，第一温度阈值t1是在热方面反映相导体9a、9b、9c中的一个的高负荷的温度值。根据经验，该温度主要受电流导体上的电流流动影响。即使在电流导体上的温度例如由于太阳辐射而受到外部影响时，外部影响在通常情况下也均匀地出现在第一和第二电能传输装置1、2上。就此而言，也可以对不仅仅由相导体9a、9b、9c上的电流流动引起的热过载做出反应。第二温度阈值t2反映了相导体9a、9b、9c上的如下温度，该温度不能被容忍并且导致操作需求。例如，可能需要由第一电能传输装置1断开相导体9a、9b、9c。在图2中示出了三个温度曲线的三个图形。第一温度曲线13a反映了第一开关极1a上的第一相导体9a上的温度曲线。第二温度曲线13b反映了第一
电能传输装置1的第二开关极1b上的第二相导体9b的温度曲线。第三温度曲线13c反映了第一电能传输装置1的第三开关极1c上的第三相导体9c的温度曲线。在图2中取消了基于第二电能传输装置2的电流转换器极2a、2b、2c上的温度传感器10的温度曲线的显示。必要时，可以在另外的曲线图中显示这些温度曲线，或者补充地在根据图2的曲线图中显示这些温度曲线。
40.如从第一温度曲线13a以及第二温度曲线13b的图形中可以看到的，直到时间点ty，可以确定在第一电能传输装置l的第一开关极1a以及第二开关极lb处近似相同的热行为。第一电能传输装置l的第三开关极lc处的第三温度曲线13c显示不同的行为。第三开关极lc处的温度水平通常被估计为高于第一开关极1a处以及第二开关极lb处的温度水平。在温度曲线13a、13b、13c之间存在温度的偏差。然而，该偏差直到时间点t0仍然处于容差范围内。在时间点t0，温度的偏差离开容差范围，并且可以进行信号通知。相应地，在时间点t1，第三开关极lc处的温度达到第一温度阈值t1。随着达到第一温度阈值t1，可以输出警告(进行信号通知)。在时间点tx，可以确定第三温度曲线13c的更大的上升。直到时间点ty，温度比在前面的时间段中明显更急剧地上升。基于该急剧的上升，可以对第三温度曲线13c(用虚线示出)进行预测，并且在预测中，在时间点t2达到第二温度阈值t2。随后，基于预测，可以使第三温度曲线13c的上升以衰减的方式延伸。
41.与对第三温度曲线13c的预测类似，可以在针对ty之后的时间段的预测中，对第一温度曲线13a以及第二温度曲线13b进行预测。
42.不仅在温度曲线13a、13b的测量的值的范围内，而且在温度曲线13a、13b、13c的范围内。在近似相同地延伸的第一温度曲线l3a以及第二温度曲线13b相对于第三温度曲线13c之间存在偏差。在图2中通过菱形阴影线示出了该偏差。相应地，在时间点t的每一个时间点，不仅对于测量的值，而且对于预测的值，存在确定第一、第二和第三温度曲线13a、13b、13c的温度的偏差的可能性。随着达到或者超过预先给定的容差范围(这里是在时间点t0)，可以进行相应的信号通知。例如，这可以通过插入如在根据图2的图形显示中示出的相应的阴影线、颜色变化等来进行。在需要时，还可以进行相应的操作建议。
43.为了验证存在的偏差和信号通知，可以附加地使用可以从时间曲线中获得的信息。例如，可以使用存在于区间tx
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ty中的急剧的上升，以及与此相关联的第三温度曲线13c相对于第一和第二温度曲线13a、13b的偏差，来验证偏差的相关性。此外，可以使用关于相导体9a、9b、9c上的电流流动存在的信息，来验证偏差。因此，例如可以查阅第二电能传输装置2在各个电流转换器极2a、2b、2c中确定的关于相应的相导体9a、9b、9c上的电流流动的信息。如果在所有三个相导体9a、9b、9c上存在相似的负荷、即近似相同的电流流动，其中，确定了在三个相导体9a、9b、9c中的温度分布内存在偏差，那么推断出存在干扰。因此，可以通过评估电流负荷来验证干扰的存在方面的偏差。
44.反过来，在各个相导体9a、9b、9c上的电流负荷方面的温度的偏差一致的情况下，可以在输出信号通知之前，丢弃信号通知。