用于监测高压断路器系统的监测单元,监测系统和方法_2

文档序号:9752511阅读:来源:国知局
该第一监测节点NI耦合至具有接地电位GND的电涌电容器14。进一步,该第一节点NI经由互感器10耦合至测量系统(未示出),其例如配置成用于控制主线路3上的电压。
[0040]该第一节点NI经由电路断路器15耦合至第二监测节点N2。
[0041 ] 进一步,该第二监测节点N2经由隔离器16耦合至第三节点N3。电路断路器15能够承载并切换高电压和高电流,而当电路断路器15打开时,隔离器16主要用作将节点NI和N2从输出端12解耦。隔离器16通常不具备切换高电流的能力。
[0042]监测节点NI,N2,N3中的每一个都经由接地开关19耦合至预定电位,优选为接地电位(GND)。接地开关19用于在电路断路器系统I的维修情况下将每个节点NI,N2,N3耦合至接地电位GND。
[0043]进一步,通过笫二电涌电容17和避雷器18将第三监测节点N3耦合至接地电位GND。该第二电涌电容17和该避雷器18用于保护主线路3内的组件在电网的切换循环或雷击期间免于发生过电压。
[0044]为了监测电路断路器系统I的状态,该第一、第二和第三监测节点N1、N2、N3中的每一个可親合至对应的监测单元20。这些监测单元20親合至监测控制单元21,并且一起形成监测系统2。也就是说,该第一、第二和第三监测节点N1、N2、N3中的每一个恰好耦合到一个监测单元20。
[0045]图2示例性地示出了在图1中的监测系统2中使用的监测单元20。每一个监测单元20包括耦合装置22,该耦合装置22耦合监测电路23到主线路3。该耦合作为主线路3的高压状态与监测单元20的监测部分的低压状态的绝缘隔离,例如通过电容性耦合器24实现。
[0046]电容性耦合器24可包括所谓的电容电压分压器,所述顶部电容(连接到主线路)允许保持主线路3的电气绝缘而所述底电容器连接到地。所述底电容器可以省略并依据电容电压分压器的结构而由寄生电容代替。电容电压分压器24的中间节点匪连接到峰值电感25,以获得串联谐振电路,并且可为注入到主线路3中的测试信号提供低阻抗路径。在中间节点匪和接地电位GND之间可连接变阻器26,以防止该监测电路23过电压。
[0047]耦合装置22经由耦合开关27连接到监测电路23。监测电路23包括用于提供测试信号的注入单元28和用于接收注入测试信号的接收单元29。根据耦合开关27的开关状态,注入单元28或者接收单元29被激活,即,通过耦合装置22耦合至主线路3。
[0048]由注入单元28注入的测试信号可包括由测试信号发生器30提供的多个频率分量。连续地或者根据预定的时序提供该测试信号。
[0049]接收单元29能够接收注入测试信号,使用模拟-数字转换器31将其数字化并且提供该数字化的测试信号至监测单元控制器32。该监测单元控制器32分析该数字化的接收的测试信号并提取印迹数据。该印迹数据可以是描述该接收的测试信号的特性的数据,该特性反应了该电路断路器系统I的一部分的行为。例如,该印迹数据描述了在已注入的测试信号中所包括的不同频率分量的信号强度。
[0050]监测节点~1小2,似中的至少两个耦合到对应的监测单元20(]\11]1,]\11]2,]\?]3)。监测单元20连接到监测控制单元21。监测控制单元21配置成可用于接收印迹数据并为监测单元20的每一个耦合开关27提供开关控制信号。
[0051 ]监测控制单元21可受到监测流程的控制。断路器系统I的开关状态和电气状况以断路器系统I的行为为特点,断路器系统I的行为与在监测节点NI,N2,N3处的接收到的测试信号有关,该接收的测试信号取决于该已注入的测试信号和测试信号所注入的对应的监测节点肌,吧,吧。
[0052]在监测节点NI,N2,N3中的至少一个处接收该测试信号的特性并且在其他监测节点NI,N2,N3中的其中一个被至少一个监测单元20注入,这提供了关于断路器系统I的开关状态和/或电气状况的指示。
[0053]任何监测单元20的监测单元控制器32可包括存储器33,其包括为每一个监测节点N1,N2,N3存储的参考印迹数据,监测节点N1,N2,N3连接至监测单元20(其中它们的注入单元28被激活),相应地,其中该参考印迹数据指示了断路器系统I处于全工作情况下的特性行为。进一步,该参考印迹数据可取决于断路器开关的状态而存储。印迹数据可以在接收单元29被激活的每一个监测单元20内所运行的校准中被连续获得,而在其它监控单元20内注入单元28被激活。
[0054]为了监测该高压系统的状态,需要为断路器系统I的每个开关状态或者至少为当前的开关状态获取参考印迹。参考印迹包括耦合开关27所有(其子集)可能配置的初始记录数据。印迹保存到存储器33中。该参考印迹数据包括数据集,该数据集通过顺序设置每个监测单元20中的注入单元28被激活而切换其余监测单元20使其接收单元29被激活来获得。该参考印迹可包括有关断路器系统I的开关状态的信息,并且其数据可包括有关对应测试信号的在一个或多个不同频率处的接收的测试信号(例如幅值、相位、时序代表)的参数(或者有关特性的指示),该测试信号处于特定耦合开关配置和/或断路器系统的配置下。如果耦合到对应的监测节点NI,N2,N3,每一个注入单元28提供处于一个或者多个不同频率的测试信号或一系列测试信号,而耦合至监测节点NI,N2,N3中的另一个的监测单元20的接收单元29提供测量、并提取该印迹数据。
[0055]该监测在监测流程步骤中执行,其中每一个流程步骤包括选择具有已激活的对应注入单元28的监测单元20中的一个,而其它监测单元20中的至少一个具有已激活的接收单元29,分析该接收的测试数据并由此产生其印迹数据。该监测流程步骤可周期性执行,优选地在执行时变换其注入单元28已被激活的监测单元20。
[0056]在每一个监测流程步骤之后,具有激活的接收单元29的监测单元20的监测单元控制器32中的每一个可比较从接收的测试信号中产生的印迹数据和在它们对应的存储器33中存储的、与对应注入节点关联的参考印迹数据。当差值超过临界阈值结果时会触发适当的保护流程,例如紧急拉闸。
[0057]在估计断路器系统的开关状态时,将测得的印迹与所有参考印迹比较。其数据最接近测得的印迹的参考印迹决定了断路器系统I的估计开关状态。断路器系统的该估计开关状态可用于允许或阻止特定断路器操作。例如,如果任何接地开关19闭合,电路断路器15和隔离器16均不能打开;相反,如果断路器15或者隔离器16闭合,则接地开关19不能闭合。断路器系统I的估计开关状态配置可进一步和通过其它手段(例如机械的或视觉的)提供的开关状态配置比较,并且如果配置不同可发出警告。
[0058]另一种估计断路器系统I的开关状态的可能方法是检查已注入的测试信号是否在节点(NI,N2,N3)之间传输。例如,如果连接到N2的监测单元20注入测试信号、并且该注入测试信号由连接到N1(N3)的监测单元20接收,这意味着电路断路器15(隔离器16)闭合。另一方面,如果连接到N1(N3)的监测单元20未接收到该测试信号,意味着或者断路器15(隔离器16)断开或者至少一个接地开关19闭合。可通过分析接收的测试信号在不同频率处的参数/特性(例如,对所有频率分量,接地开关19呈现低阻抗特性,而断路器15和隔离器16特性类似电容一一传送强度随着频率增加而增加)和/或通过比较测得的印迹和参考印迹来区分这些开关状态。
[0059]控制单元21通过控制每一个监测单元20的耦合开关27来操控监测系统2,这样在随后的监测流程步骤中,只有其中一个监测单元20的耦合开关27被切换,以使得相应监测单元20充当注入单元28,而切换其余监测单元20的耦合开关27使得相应监测单元20充当接收单元29。保持这些开关状态直到由所有切换的监测单元20分析好该注入测试信号使得监测单元20充当接收单元29以获得相应的印迹数据,,并且在印迹数据和参考印迹数据之间的比较已经执行为止。
[0060]随后,切换下一个监测单元20的下一个耦合
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