用于监测高压断路器系统的监测单元,监测系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及监测断路器系统的领域，尤其是高压电应用中的断路器系统。特别地，本发明涉及用于连续监测断路器系统的开关状态和/或电气状况的监测系统。进一步，本发明涉及断路器系统中的附加组件状况的监测的领域。
【背景技术】
[0002]在高压断路器系统，例如发电机电路断路器系统(GCB系统)中，系统中主断路器的开关状态传统地由驱动该断路器的相应操作机制的运动所激发的附加开关的开关状态确定。该附加开关组件机械地耦合到断路器的操作机制，并且配置为产生指示操作机制的位置的电信号，由此来指示断路器的开关状态。
[0003]虽然用于监测电路断路器的开关状态的该方法很简单而且容易实现，这种测量的非直接属性会导致当驱动、操作机制和相应电路断路器之间的机械连接出现故障的情况下，断路器系统中开关状态的错误监测。尤其是，在系统中使用一个操作机制来驱动电路断路器的所有相时，当断路器的所有相未处于同一状态时会出现状况，这将带来严重的不对称故障。
[0004 ]而且，断路器系统可能包括被直接驱动的附加的串联连接的隔离器(disconnector)，这样没有可用的附加开关来监测隔离器的状态。
[0005]此外，断路器系统可能包括接地开关，其用于维护期间的安全目的。当断路器或者隔离器中任一个关闭时，接地开关不应当闭合。相反，如果任何一个接地开关闭合，则断路器或者隔离器都不应当闭合。接地开关的开关状态是相对安全的并且非常感兴趣去确定其开关状态。
[0006]除了开关状态外，需要进一步监测电气状况以获得它们在断路器系统中的剩余寿命，该电气状况指示断路器系统的组件的电气状况。这使得能够在故障发生前检测、保留或者替换关键组件。
[0007]本发明的目的是提供一种改进的系统，该系统具有简单的设置和较少数量的监测单元以监测高压断路器系统中的开关，如主断路器，隔离器，接地开关或类似组件，的开关状态和/或电气状况。
【发明内容】
[0008]通过如权利要求1所述的监测单元，如进一步的独立权利要求所述的监测系统、监测系统和断路器系统的组合、以及用于操作监测单元的方法能够达到该目的。在从属权利要求指示了其它实施例。
[0009]根据第一方面，提供一种用于监测高压电路断路器系统中的开关状态和/或电气状况的监测系统，包括至少两个监测单元，每个监测单元(20)包括:
[0010]-注入单元，配置成向断路器系统注入测试信号；
[0011 ]-接收单元，用于从断路器系统接收注入测试信号；以及
[0012]-耦合开关，配置成可选择地将该注入单元或该接收单元耦合至该断路器系统，其中该至少两个监测单元中的每一个正好耦合至高压电路断路器系统(I)中的至少两个节点(N1，N2，N3)中的一个。
[0013]上述监测单元配置为在断路器系统中操作，其中例如为瞬态信号或周期测试信号的测试信号被注入到该断路器系统的一个监测节点，并且至少在该断路器系统的其它监测节点中的一个接收对应的测试信号。特别地，在串联耦合有多个电路断路器和/或隔离器的系统中，当其中一个电路断路器和/或隔离器处于断开状态时，通常不可能仅仅使用两个监测单元去分析电路断路器和/或隔离器的所有相对状态和状况。实际上，为了监测断路器系统中的电路断路器或隔离器的开关状态和/或电气状况，需要将注入单元和接收单元对应连接到电路断路器或者隔离器的每一个终端节点。
[0014]由于注入单元和接收单元中的每一个需要通过親合单元親合到主线路，随着每一个附加的监测单元，主线路的整体电容值可能增加。因此上述监测单元包括耦合装置以及耦合开关，该耦合开关配置成切换注入单元或者接收单元至该耦合装置，这样该监测单元可以用作注入部件或者接收部件。这允许通过单独耦合装置将电路断路器和隔离器之间的节点耦合至监测单元，这样不会施加额外的电容值。因此，多个监测单元可耦合到不同的节点或者高压系统，在该高压系统中每一个监测单元能够作为注入部件和接收部件运行，以分析和监测在两个对应节点之间耦合的组件。
[0015]根据本发明，可提供耦合装置以用于耦合至断路器系统的节点，其中特别地耦合装置提供对被耦合断路器系统的电绝缘。
[0016]进一步，在耦合开关将接收单元耦合至断路器系统的情况下，监测单元控制器配置为:
[0017]-从接收到的测试信号中产生印迹(footprint)数据；以及
[0018]-比较该印迹数据和提供的参考印迹数据以得到该断路器系统的电气状况是否属于全操作断路器系统的指示。
[0019]根据实施例，监测单元控制器可配置为:
[0020]-检测由接收单元接收的测试信号是否存在和/或其特性；以及
[0021]-根据接收的测试信号的存在性和/或其特性来确定该断路器系统的开关状态的指示。
[0022]监测可通过比较产生的印迹数据和预先存储的参考印迹数据来执行。该印迹数据从该接收的测试信号中提取并且代表了断路器系统的一部分的行为，断路器系统的该部分位于耦合至具有已激活的注入器的监测单元的对应监测节点和耦合至具有已激活的接收单元的监测单元的对应监测节点之间。
[0023]根据进一步的实施例，在耦合开关将接收单元耦合至断路器系统的情况下，(该)监测单元控制器可配置为:
[0024]-接收有关该断路器系统的开关状态配置的指示；以及
[0025]-核对该接收到的开关状态配置是否对应于通过该接收到的测试信号的存在性和/或特性而确定的配置。
[0026]可以这样提供，监测控制单元耦合至每一个监测单元来控制监测单元，以使得监测单元中的一个行动以注入该测试信号而使其它监测单元行动以接收注入测试信号。
[0027]进一步，可配置该监测控制单元连续地控制监测单元，这样两个或者更多个监测单元可连续行动以注入该测试信号。
[0028]此外，可通过监测控制单元控制监测单元以连续地使监测单元中的一个注入该测试信号而其它监测单元接收该注入的测试信号。
[0029]根据另一方面，提供断路器系统和监测系统的组合，其中该断路器系统具有定义至少两个监测节点的至少一个断路器，其中该监测单元耦合至监测节点的每一个。
[0030]根据另一方面，提供一种操作上述监测单元的方法，其包括如下步骤:
[0031]-控制监测单元，使得监测单元中的一个行动以注入该测试信号而使其它监测单元行动以接收注入测试信号；以及
[0032]-根据该接收的测试信号中的至少一个发信号通知故障。
【附图说明】
[0033]将结合附图详细描述本发明，其中:
[0034]图1示出了包括三个监测单元的发电机电路断路器系统的单相示意图；
[0035]图2示出了应用在图1所示的发电机电路断路器系统中的监测单元的示意图。
【具体实施方式】
[0036]图1示例性地示出了发电机电路电路断路器系统I，其具有电源输入端11(例如，可连接电力发电机至该端)和电源输出端12(例如，可连接接至电网的步进变压器至该端)。该发电机电路电路断路器系统I是包括在高压电路应用中的每一相需要的电路断路器，隔离器和其它组件的高压系统的示例。为了简单起见，该示出的发电机电路断路器系统I描述为单相系统，而对于多相系统而言，该示出的系统在相应的数量的时间内存在。
[0037]为监测电气状况，尤其是断路器，隔离器，以及接地开关的开关状态，还有其它电气组件的状况，提供监测系统2。
[0038]该电路断路器系统I包括输送电力的主线路3ο该主线路3包括串联连接的组件，例如电路断路器15，和诸如隔离器16和电流互感器13的其它电力组件，由此形成节点。这些节点可耦合至其它电力组件。这些节点可用于监测该电路断路器系统I的电气状况。
[0039]具体地，输入端11经由电流互感器13连接至第一监测节点NI。