用于绝缘故障定位具有自适应测试电流确定的方法和装置与流程

本发明涉及一种用于IT供电系统中的绝缘故障定位的方法，其包括以下处理步骤：供给测试电流、检测IT供电系统的支路中的测试电流部分并对所检测的测试电流部分进行评估。

此外，本发明涉及一种用于IT供电系统的绝缘故障定位系统，其具有用于供应测试电流的测试电流发生器、用于检测IT供电系统的支路中的测试电流部分的测试电流传感器和用于评估所检测的测试电流部分的分析装置。

背景技术：

由于IT供电系统(法语：IsoléTerre–IT，隔离接地或接地隔离)具有固有的安全性，即使发生第一绝缘故障，由于IT供电系统的有源部件与地电位分离(相对于“地面”)，并且不能在该第一故障状况下形成闭合电路，因而能够保证对由IT供电系统供电的用户进行持续供电。例如，如果在IT供电系统的有源导体和操作部位(用户)的导电外壳之间存在意外电连接，则会发生第一绝缘故障。

如果通过利用绝缘监控装置对IT供电系统的绝缘状态进行持续监控，则该IT供电系统仍然可以无时间限制操作，甚至在发生第一故障时，然而，分别根据标准DIN VDE 0100-410和IEC 60364-4-41的建议，将第一故障以实际最快的速度去除。

第一绝缘故障是通过绝缘监控装置来识别并报告的。该报告通过绝缘故障定位系统的测试电流发生器产生测试电流，并将该测试电流供应到IT供电系统的中央位置来开始绝缘故障定位。在涉及故障位置的IT供电系统的支路中，测试电流传感器检测是否有显著的测试电流部分流入各支路中。

测试电流传感器的信号在分析装置中集中检测，并基于这些信号进行绝缘故障定位。

根据现有技术状态，一旦为IT供电系统计划并安装安全关键措施，则通过绝缘故障定位系统产生并供应的测试电流的测试电流参数，尤其是测试电流幅值以及具有脉冲状测试电流的测试电流脉冲持续时间就设定了。因此，需要在下列要求中得出折衷方案：(1)防止由测试电流造成的人员伤害和火灾，(2)不产生IT供电系统的功能障碍且没有通过测试电流连接的操作部件，以及(3)即使是高电阻的绝缘故障定位。

在实践中，将测试电流限制在几十毫安或甚至仅几毫安，以便安全地满足要求(1)和(2)。

特别是在具有大量支路的IT供电系统中，可能会发生有关电网泄漏电容(network leakage capacitance)的大小和/或分布的问题。这类电网泄漏电容大多与待检测的故障电阻电并联。因此部分测试电流流过该电容，并且在最坏的情况下，当测试电流设置得过低时，会导致不能检测到高电阻故障电阻。在维护不善的IT供电系统中，测试电流在多个故障支路中的分布会造成另一个问题。由于低测试电流本身分布在多个故障电阻中，并且可能达不到测试电流传感器的灵敏度阈值，因此很难用较小的测试电流幅值来检测多个故障。最终，如果在故障支路中测试电流部分过低以至于被干扰信号覆盖，导致其不能被测试电流传感器检测出或足够精确地检测出，则阻碍或防止绝缘故障定位的IT供电系统中可能会产生干扰元素。

因此，上述情况可能会导致无法定位绝缘故障。

解决此类问题的已知措施包括一方面手动调节测试电流参数，例如在安装的绝缘故障定位系统中允许的情况下，手动地增大测试电流幅值。然而，由于估计最大容许的测试电流幅值需要对当前故障状况中具有相当的专业知识，所以出于此目的雇用在此方面专门培训的维护人员。因此，造成维护措施延迟并以不利的方式增加了花费。另一方面，作为附加措施，绝缘故障定位系统或者安装的绝缘故障定位系统的部件可以被具有更高测试电流幅值的系统所取代，只要此类系统可在市场上获得。而对关键的IT供电系统中的此类部件的替换经常需要专家的重新检查。

此外，目前可用的绝缘故障定位系统的测试电流幅值被制造商限制在仅几十毫安的较低值内，这仍然是另一个缺点。因此，在依然存在上述问题的情况下，唯一的可能是在没有绝缘故障定位系统的辅助下进行故障定位，例如通过关闭支路(子系统)。

因此上述解决方案在实践中并不总令人满意。此外，在定位和去除第一故障的延迟可导致对IT供电系统造成不必要的压力或甚至导致电源的关闭。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提高绝缘故障定位的方法和装置，使得以一种经济可行且同时保证较高的电安全性的方式进行可靠的绝缘故障定位。

关于方法，该目的与用于IT供电系统中的绝缘故障定位方法结合实现，所述绝缘故障定位方法包括以下处理步骤：供应测试电流IL，检测IT供电系统4支路中的测试电流部分，评估所检测的所述测试电流部分，在于根据IT供电系统的电气系统参数自适应确定测试电流的测试电流参数。

本发明思想是基于根据上述要求(1)至(3)，通过对最佳故障定位供应足够的测试电流，在IT供电系统中自动调节测试电流中至少一个特征参数，特别是电流幅值和电流(信号)形式。测试电流根据要求或根据(即考虑和评估)IT供电系统的至少一个电气系统参数在所设置的更新间隔中自动调节以适应IT供电系统的配置和电气状态。

在本发明的另一个实施方案中，测试电流幅值被自适应确定为测试电流参数。

描述测试电流的其中一个参数是测试电流的幅值(测试电流幅值)。该测试电流幅值是根据预定计算指令取决于IT供电系统的电气系统参数，优选地取决于绝缘电阻的大小来自动确定的。

因此，可以得到对于故障定位所需的可用的最佳最大测试电流，而不会导致对人员或装置部件的风险。

另外，脉冲状测试电流的测试电流脉冲持续时间被自适应确定为测试电流参数。

用于描述测试电流的另一个参数代表脉冲状测试电流中的测试电流脉冲持续时间。根据IT供电系统中至少一个电气系统参数(优选地是根据电网泄漏电容的大小和分布)，自适应确定出测试电流脉冲持续时间，以使得它们充电完全且能够在稳定状态下进行测量。

因此，故障位置的暂时的优化确定与识别高电阻绝缘故障的可能性相关地产生。

有利地进行测试电流向导体相的特定供应。

通过将测试电流特定地供应至导体相，使得在不会对IT供电系统的功能造成负面影响情况下可以使用最大测试电流。因此，特定供应也在于(整个)测试电流的加权分布，其中，IT供电系统的每一个导体相的测试电流是自适应确定的，使得通过对幅值最大的最大测试电流提供具有最佳调节的测试电流脉冲持续时间，且同时不会导致人员伤害或功能障碍。

IT供电系统的一个或多个下列参数被评估为电气系统参数：绝缘电阻、各导体相上的绝缘电阻分布、电网泄漏电容、瞬时位移电压、最大允许位移电压、故障电阻中的最大允许有效功率、最大测试电流的流动时间限制。

下列系统相关的一个或多个指标被评估为另一电气系统参数：系统相关标准、系统配置指标、安全关键分类。

在本发明的优选实施方案中，电气系统参数是静态配置或动态确定的。

作为静态配置电气系统参数，待评估的参数或指示作为设置值被保存在存储装置中。电气系统参数的动态确定可以通过直接测量或通过已确定的参数的数据传输来进行，例如通过利用来自绝缘监控装置的数据连接实现的绝缘电阻通信来进行。

有利的是通过计算机程序来设置测试电流参数的自适应确定顺序。

测试电流参数的自适应确定是通过软件控制以程序命令来执行的。这使对IT供电系统的改变或改变要求的灵活响应成为可能。

用于调节故障定位所需的最佳测试电流幅值的一种可能的方式是，例如缓慢增加测试电流幅值，直到分析装置检测出故障支路或已达到最大允许的测试电流幅值，或已达到IT供电系统的不同的相关电气系统参数，这阻止了测试电流幅值的任何进一步增大。

该计算机程序访问专家知识库并自适应地调节测试电流参数或建议所用的确定的测试电流参数，同时考虑电力系统参数。

绝缘故障定位的最佳方法中可检索专家知识被保存在绝缘故障定位系统中，所述的方法利用已知的IT供电系统的相关电气系统参数来调节故障定位所需的最佳测试电流参数或对该应用程序的用户建议确定的参数值。

关于装置，本发明的目的是通过绝缘故障定位系统来实现的，所述绝缘故障定位系统具有用于供应测试电流的测试电流发生器、用于检测IT供电系统支路中的测试电流部分的测试电流传感器、用于评估所检测的所述测试电流部分的分析装置，该系统包括用于根据IT供电系统的电气系统参数自适应确定测试电流参数的计算单元。

在根据本发明实现该方法时，绝缘故障定位系统包括根据本发明的计算单元，该计算单元包括自适应参数确定的软件技术实施。

根据本发明的绝缘故障定位系统和基于该绝缘故障定位系统的方法，使得能够供应最佳地适合故障定位的自适应确定的测试电流，而无需维护人员的另外的专业知识。

绝缘故障定位的执行得到简化，这使得在IT供电系统的操作和维护中安全性的提高，由于故障定位被更快地执行，因而防止了由于绝缘故障而导致的风险。因此，绝缘故障定位特别是在复杂IT供电系统中变得明显更可靠也更经济。

附图说明

其它有利的实施方案的特征如以下描述和附图所示，其通过示例示出本发明的优选实施方案。在附图中：

图1示出了根据本发明的绝缘故障定位系统；和

图2示意性示出了根据本发明的方法的测试电流参数的自适应确定原理。

具体实施方式

图1示出了在具有两个支路的三相IT供电系统4中根据本发明的绝缘故障定位系统2，其中每个支路供给用户6a、6b。泄漏电容的Ce1、Ce2与绝缘电阻Riso1、Riso2是IT供电系统4进一步的特征。

IT供电系统4由绝缘监控装置3监控，绝缘监控装置3标记了用于限定IT供电系统4的整个绝缘电阻的进入IT供电系统4的测量电流Im。

绝缘故障定位系统2包括测试电流发生器8，测试电流发生器8标记了进入IT供电系统4的在带电导体L1、L2、L3和地PE之间的测试电流IL，测试电流IL独立于绝缘监控装置3的测量电流Im。测试电流传感器10a、10b被布置在IT供电系统的每个支路上，所述传感器10a、10b检测流入支路的测试电流部分。如果在用户6a处出现绝缘故障Rf，如图1所示，通过测试电流传感器10a检测的测试电流部分在其故障支路上是非零的，且测试电流传感器10a向分析装置12发出相应测量信号。分析装置12接收所有测试电流传感器10a、10b的测量信号并基于测试电流传感器/支路的配置来定位故障位置。

根据本发明，绝缘故障定位系统2包括计算单元14，计算单元14自适应确定测试电流IL，特别是其特性参数测试电流幅值和测试电流脉冲持续时间。

根据本发明的方法，测试电流IL的测试电流参数的自适应确定原理如图2所示。计算机程序20形成中心元件，所述计算机程序20通过程序命令的方式进行自适应确定。由此，计算机程序20访问专家知识库22，专家知识库22包括对于当前操作状况最佳的(即可靠和快速的)方式的指令。为了在此方式基础上确定合适的测试电流，计算机程序20使用IT供电系统4的静态配置的电气系统参数24和/或动态确定的电气系统参数26。