专利名称：监控过电压放电器的漏电流的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据独立权利要求的上位概念监控过电压放电器的漏电流的装置。
背景技术：
电能传输系统的过电压放电器是非常可靠的设备，但通常还希望监控放电器的运行状态。这尤其是在当设备例如由于布线或环境条件而被不常见地大强度负载或安装在特别重要的电网位置如机器的变压器或战略上的重要变压设备上时更是如此。在此使用者希望通过监控装置尽早识别放电器是否可以随时可靠地放掉具有特定能量含量的过电压，或者放电器是否遭到损坏或面临停滞。除了已建立的将控制火花隙与放电器并联的方法，其中对火花隙的极化电极上的起动标识进行分析，和采用记录在特定幅度之上出现的放电过程的动作计数器的方法，尤其是对于现代的金属氧化物放电器还公知测量漏电流的方法。在金属氧化物放电器中，有源部分没有与电网电隔离，而是永久地处于电压下。由此该有源部分的电特性随时都在流过放电器的漏电流中反映出来。公知所谓的总漏电流测量，其中通常对总漏电流的峰值进行分析，在此利用了下列特性在通常占优势的电容性漏电流中随着有源部分的温度升高、也就是随着有源部分的电压升高而叠加了逐渐增大的电阻性分量，该电阻性分量会提高总漏电流。但由于构成总漏电流的影响量不同会导致错误的解释，该方法只能有很低的信息质量。
由日本专利JP11307226A的摘要公知了一种用于过电压放电器的监控装置。该监控装置由外部供电装置供电。由该外部供电装置提供的电压与过电压放电器的电网电压同步，以保证对过电压放电器的监控。
此外日本专利2003037932A的摘要公开了一种过电压放电器，其具有监控放电器老化的装置。漏电流监控装置检测过电压放电器的漏电流。此外还监控过电压放电器的放电过程的次数。在达到放电过程的预定次数时相应给出不同颜色的光信号。
日本专利JP09145759A和JP2000321318A的摘要分别公开了用于监控过电压放电器的装置。为了进行监控而监控放电器的漏电流并在计算单元中进行分析。为此例如进行傅立叶变换。分析的结果分别显示在显示设备上。
日本专利JP03001476A的摘要公开了一种用于检查过电压放电器的监控装置。在过电压放电器的接地电流路径中接入一个测量变压器。在此与地的连接构成了初级绕组。测量变压器由外部交流电源供以检查电流。
日本专利JP08017552A的摘要公开了一种监控过电压放电器的漏电流的装置。过电压放电器的漏电流由检测装置监控。从测量的漏电流中借助计算单元计算出电阻分量。漏电流的电阻分量用于诊断过电压放电器的状态。
例如用于金属氧化物放电器的氧化锌材料具有取决于电压的非线性导电性，该非线性导电性在施加正弦形电压时会在放电器的电阻性漏电流中形成第三谐波分量。当漏电流的电阻分量例如通过降级而变大时，这意味着迁移到了特征曲线的变化了的非线性区域，由此第三谐波分量会进一步升高。因此有公知的对漏电流的第三谐波进行分析的方法。为此通常通过测量元件对漏电流去耦合，经过滤掉第三谐波分量的滤波器装置，并对该第三谐波分量的振幅进行分析。但该方法目前的缺陷是所提供的设备造价很高，而且需要非常有经验的人来正确地测量和解释测量值。此外该设备还需要辅助能量来提供电压并因此通常不能为了连续地持续监控而固定在放电器上。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种采用漏电流的第三谐波来监控过电压放电器的漏电流的装置，其中不需要辅助能量来为组件供电，可以简单地分析测量结果并且可以廉价地制造该装置，从而可以稳定地对放电器进行持续监控。
该技术问题是通过独立权利要求的特征部分和上位概念一起解决的。
通过将滤波器装置与第三谐波的分析电路连接，分析电路在必要时向与其连接的显示装置输出至少一个警报信号。在漏电流电路中连接一个变压器，通过该变压器将用于对滤波器装置供电的能量和对分析电路供电的能量去耦合，由此不需要为电子组件提供辅助能量，也就是说电子组件被馈入了漏电流，并且不可能有取决于用户的错误解释，对用户的资格要求也很低，因为显示出了监控的结果。此外该装置可以由电子标准器件制成，由此成本低廉。该装置因此可以为了连续监控而固定地安装在放电器上。
通过从属权利要求中给出的措施可以进行有利的扩展和改进。优选地，作为测量元件可以采用测量电阻，还可以采用包括电流补偿器的被电流补偿了的线圈装置。
作为滤波器装置可以采用频率为150Hz的有源带通滤波器，作为分析电路可以采用微处理器。在简化的实施方式中，微处理器可由简单的离散或集成的阈值开关替代。
在优选的实施方式中，显示装置具有一个或多个发光二极管，其中对于具有阈值开关的简单实施方式可以只设置一个发光二极管，其对超过预定阈值进行显示，特别有利的是与微处理器连接三个具有交通灯颜色的发光二极管，这些发光二极管显示无错、临界和有错的运行。特别有利的是在漏电流电路中连接一个具有环形铁心和两个围绕该环形铁心的绕组的线圈装置，这些绕组的接头向外，因为在临界情况下、也就是在分析电路输出报警信号时可以接通能更为精确地测量和分析运行状态的外部测量设备。
本发明的实施例显示在附图中并将在下面详细解释。其中图1示出本发明的监控装置的电路结构，图2示出图1采用第三谐波扫描电路的另一个实施方式，图3示出图1采用具有显示器的分析电路的另一个实施方式。
具体实施例方式
图1示出的用于监控漏电流的装置具有包括针对放电电流的保护火花隙2的金属氧化物放电器1和实际的漏电流支路3。该装置除了放电器1之外还具有三个开关单元、供电单元4、针对第三谐波的扫描电路5和分析单元6。扫描电路5具有连接在漏电流支路3中的测量电阻7和平均频率为150Hz的有源带通滤波器8。此外在漏电流电路3中还设置了线圈装置9，其包括一个环形铁心10和两个围绕该环形铁心的线圈11，这些线圈的接头向外以连接外部测量设备。
分析单元6主要由微处理器电路12和三个发光二极管13、14、15构成，这些发光二极管在本实施例中选择为交通灯的颜色，即绿色、黄色和红色。当然原则上还可以采用其它光源，其中必要时还可以考虑用一个或多个声学显示元件来代替光学显示元件。
供电单元4包括变压器16，其初级绕组17连接在漏电流支路3中，其次级绕组18与包括整流电路和滤波电路的电网部件19连接。带通滤波器8和微处理器电路12为了供电而与该电网部件19的输出端连接。通过变压器16，从漏电流支路3流出的漏电流与辅助能量无电势地去耦合，其中次级线圈18向电网部件19提供交流电。该电网部件进行整流和滤波，并在其输出端提供具有相应零电势的正的和负的直流电。
在放电器1运行期间由测量电阻7扫描漏电流，并提供给有源带通滤波器8，该带通滤波器8从扫描的漏电流中滤除第三谐波。微处理器电路12根据第三谐波的峰值大小分析该第三谐波，并控制LED13至15。为此微处理器电路12包含3个阈值，其中当峰值在第一阈值下方时用绿色的LED13显示正常运行，当峰值在第一阈值上方但在第二阈值下方时用黄色LED14显示临界运行，当阈值在第二阈值上方时用红色LED显示有错运行。
如上面已经描述的，可作为被电流补偿的线圈连接的线圈装置9只作为附加传感器用于精确补偿测量第三谐波的外部测量设备，如果例如黄色LED14闪烁的话。
图2中示出扫描电路5的另一个实施方式，其可以替代图1的扫描电路，也就是说图1的测量电阻7可由包括具有两个线圈21、22的环形铁心20和与线圈21、22的接头连接的电流补偿器23的电流补偿的线圈装置代替。在此该线圈装置的总磁场通过反电流而变为零，从而在电流补偿器23的输出端提供测量电压。有源带通滤波器8仍滤除第三谐波。
图3中示出分析单元6的另一变形，其中微处理器电路12由简单的阈值开关24代替，该阈值开关只具有一个阈值来显示临界运行范围。因此在该实施例中只有一个LED25，其例如可以发黄色光或者闪烁。
线圈装置9可以附加地设置在所有实施例中。
权利要求
1.一种用于监控过电压放电器的漏电流的装置，包括用于扫描在漏电流电路中流动的漏电流的测量元件，和用于从漏电流中滤除第三谐波的滤波器装置，该第三谐波是对放电器的运行状态的度量，其中该滤波装置(8)与用于分析第三谐波的分析电路(12，24)连接，其特征在于，必要时向与分析电路连接的显示装置(13，14，15，25)输出至少一个报警信号，并且在漏电流电路(3)中连接一个变压器(16)，通过该变压器(16)将用于对滤波器装置(8)供电的能量和对分析电路(12，24)供电的能量去耦合。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述变压器(16)的初级绕组(17)设置在漏电流电路(3)中，其次级绕组(18)与整流电路(19)连接，该整流电路与所述滤波器装置(8)和分析电路(12，24)连接。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述测量元件是测量电阻(7)。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述测量元件是包括电流补偿器(23)的被电流补偿了的线圈装置，其中该电流补偿器(23)与所述滤波器装置(8)和整流电路(19)连接。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述滤波器装置包括有源带通滤波器(8)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述分析电路包括微处理器电路(12)，其分析第三谐波的峰值并输出至少一个报警信号。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述分析电路是在超过阈值时输出报警信号的阈值电路(24)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征在于，所述显示装置是光学或声学形式的显示装置。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其特征在于，所述显示装置具有至少一个发光二极管(13，14，15，25)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的装置，其特征在于，所述显示装置具有多个发光二极管(13，14，15)，并且所述分析电路(12)根据阈值的大小来控制不同的发光二极管。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的装置，其特征在于，在所述漏电流电路(3)中连接一个具有环形铁心和两个围绕该环形铁心的线圈(11)的线圈装置(9)，其中这些线圈的接头向外，以便在存在报警信号的情况下连接外部测量设备。
全文摘要
本发明涉及一种用于监控过电压放电器(1)的漏电流的装置，其中包括用于扫描在漏电流电路(3)中存在的漏电流的测量元件(7)。滤波器装置(8)从漏电流中滤除第三谐波，分析电路(6)分析第三谐波的大小。分析电路(12，24)向显示装置(13，14，15，25)、优选为三个具有色灯信号功能的显示元件(13，14，15)输出至少一个报警信号。利用变压器(16)和与该变压器连接的电网部件(19)为所采用的电路(5，6)供电，该变压器将需要的辅助能量无电势地从漏电流中提取出。
文档编号H01C7/12GK1856916SQ200480027874
公开日2006年11月1日 申请日期2004年9月16日 优先权日2003年9月25日
发明者海科·希勒特, 马赛厄斯·舒伯特, 卡伊·斯坦菲尔德 申请人:西门子公司