专利名称：用于监视和/或信号化/可视化气体绝缘开关设备的操作参数的单元的制作方法
用于监视和/或信号化/可视化气体绝缘开关设备的操作
参数的单元本发明涉及用于监视和/或信号化/可视化气体绝缘开关设备的多个操作参数的单元，尤其用于对于气体室内的保护气体的密度监视、电弧的探测和部分放电的测量的应用。为监视气体绝缘开关设备的用SF6(六氟化硫)保护气体填充的部件，使用不同的传感器和监察器(Waechter)，通过它们能够测量SF6气体的密度和部分放电以及识别电弧。为进行密度测量通常使用气体密度监察器，其具有开关触点和模拟显示器。由开关触点提供的开关信号仅报告未达到规定的边界值作为警告或者阻断表示。它们被结合到开关设备的控制器中，以便例如避免不安全的运行状态。备选地可以使用气体密度传感器，其输出模拟小信号，例如4_20mA信号。由此能够连续地监视气体密度。监察器的该模拟小信号通过分析单元被转换为离散的开关信号， 用于提早识别SF6气体泄漏。该分析单元还设立用于借助通常的方法执行趋势计算，这例如在 DE 102006050938 Al 中说明。为识别电弧，通过在气体绝缘开关设备的气体室处设置的光学传感器探测故障电弧的光，并且例如通过光波导向电子分析单元引导。分析单元分析由光学传感器测定的信号，并且产生相应的消息，该消息用于无电压地开关所涉及的气体室。通过不均勻的电场曲线以及绝缘缺陷在高压开关设备中能够发生部分放电。为测量部分放电在气体绝缘开关设备的气体室中设置另一个传感器。通常为此使用UHF(超高频)传感器，其中部分放电的测量利用典型的测量接收器在约IOOkHz到数MHz的范围内执行。用于部分放电测量的探测单元可以借助附加的串行接口连接在上级显示和监视单元上，以便能够显示测量数据。总之，当今为执行该监视任务使用多个传感器以及分析单元。包含这些单个的部件的监视系统例如在 “PowerGrid Eupope 2007，Online Condition Monitoring System for Three Phase Encapsulated Gas Insulated Switchgear，，中介绍。AREVA 公司的文献 "CB ffatch-2 Modular Circuit Breaker Monitoring System” gtiiM—^hi歹ι| 。在气体绝缘开关设备中安装上述用于监视SF6气体的密度、用于探测电弧和用于测量保护气体的部分放电的分别分离的传感器由于构造和材料成本以及维护开销而证明是昂贵的和成本高的。因此本发明的任务在于，给出一种用于监视和/或信号化/可视化气体绝缘开关设备的多个操作参数的单元，下面也称为监视单元，其能够以简单的和低成本的方式测定、 处理数据以及向上级单元传递数据。根据本发明该任务通过具有权利要求1中给出的特征的多功能监视单元解决。根据本发明的监视单元的有利的实施方案、改进在另外的权利要求中和下面的说明中给出。根据本发明的用于监视和/或信号化/可视化气体绝缘开关设备的多个操作参数的监视单元包括位于监视单元的外壳内的电流和电压供给单元、用于探测位于气体绝缘开关设备的气体室内的保护气体的密度和压力的测量单元，也称压力或者密度测量单元、 以及微处理器，其处理由测量单元探测的参数并且向至少一个模拟显示单元传输。此外根据本发明的监视单元具有用于温度测量和/或温度补偿的单元和至少两个与微处理器的输出端连接的二进制开关触点(binaere Schaltkontakte)。可用本发明获得的优点在于，通过把在下面列出的功能汇集到一个监视单元内来提供用于测定和处理气体绝缘开关设备的所有有关数据的紧凑设备。能够以简单的和低成本的方式将此提供给运行和维护人员，例如通过通信接口。 此外通过把功能汇集到一个监视单元内来将开关设备处的气体通路(Gasdurchfuehrimg) 数目降到最小，这有利地作用于开关设备的易于泄漏性。根据本发明，在监视单元内集成下面的功能·开关设备内保护气体的密度测量，结合模拟的和/或数字的显示和/或·连续的和/或值离散的信号化和/或·探测开关设备的气体室内的故障电弧和/或·测量开关设备内的部分放电。这里，测定的数据借助在监视单元的外壳内集成的微处理器或者微控制器处理。 微处理器与位于根据本发明的监视单元处的数字和/或模拟显示装置连接，它们设置用于将处理后的数据作为消息和警报显示和/或向上级显示和监视单元提供。在另一实施方式中，在根据本发明的监视单元内集成用于温度测量和/或温度补偿的单元，由此其可通过加温、通过电流流动、通过太阳照射以及通过潮湿引起的测量误差得到补偿。在一种有利的实施方式中，根据本发明的监视单元可借助集成的通信接口通过在开关设备中存在的现场总线与上级系统(例如控制技术系统(Leittechniksystem)或者监视PC)连接。这里通信优选按照标准化的开关设备协议IEC61850进行。但是数据也可以通过以太网或者通过电力线网络或者无线电传输段传输。如果监视单元与上级系统的通信通过电力线网络进行，则供电线路不仅用于给监视单元供给电流和电压，而且还用于传输数据。一种有利的实施方案是设置监视单元用于将不同的边界值和响应门限参数化，由此允许监视单元执行不同的标准气体密度以及开关信号的响应门限的参数化，例如作为警报和/或阻断消息。在另一个有利的实施方案中根据本发明的监视单元具有用于探测在开关设备的气体室中产生的故障电弧的部件。在根据本发明的监视单元的第一实施方式中，为探测电弧由位于根据本发明的监视单元处的光学传感器探测故障电弧的光并且为进一步处理而输送给微处理器。在根据本发明的监视单元的另一实施方式中，为探测开关设备的气体室内的故障电弧，将开关设备的通常是SF6气体的保护或者绝缘气体的压力用作电弧存在的判据。为此要么直接探测压力，要么通过温度补偿从提供的密度信号中确定。该方法例如在DE 199 08 541 Al中说明。为测量开关设备的气体室内的保护气体的部分放电，在根据本发明的监视单元内提供实施为离子检测器的部分放电测量单元，它伸入开关设备的气体室内。这里该离子检测器设置用于证实在保护气体部分放电时产生的分解产物氟化氢，这例如在DE 41 12 896 Al中说明。用于确定部分放电的上述方法可以用根据本发明的监视单元备选地借助UHF测量来执行。此外还规定根据本发明的监视单元以常规方式设有输出触点，这里也可以设置可适配的模拟标度。通过根据本发明的监视单元可以借助在该监视单元内集成的微处理器的简单的编程调节不同的单元、参考参数和报警门限，这里编程可以通过所设置的以太网或者电力线接口进行。在根据本发明的监视单元的另一个有利的实施方案中，为实现SF6保护气体的密度监察器功能设置机械式开关触点，其例如可以实施为微型开关。当提供的信号的唯一的输出不允许作为模拟信号或者通过总线协议时，机械式开关触点的应用尤其从安全技术的理由触发是必需的。本发明的另外的说明及其优点和它的实施方案在下面参照
图1和2进行，它们仅示例性地示出监视单元的可能的实施方式。按照图1的根据本发明的、用于监视和/或信号化/可视化气体绝缘开关设备的多个操作参数的监视单元包括该监视单元的外壳内的电流和电压供给单元100、压力测量单元或者密度测量单元200和部分放电测量单元300。压力测量单元或者密度测量单元200 压力测量单元100和部分放电测量单元300伸入开关设备的气体室内。此外在该监视单元内集成除微处理器或者微控制器400外还包括温度探测器500 的电子器件。由温度探测器500、压力测量单元或者密度测量单元200和部分放电测量单元300探测的测量值，例如保护气体中的温度、压力或者压力上升、自由电子的引力和/或氟离子的数目被提供给微处理器400以便进一步处理。微处理器400处理提供的测量值，并且作为模拟的和二进制的信号向监视单元内集成的通信接口 700和向显示单元600传输处理后的测量值。此外微处理器400与至少两个二进制开关触点800连接，它们检测超过或者未达到边界值并且从而输出警报和阻断消息。备选地，也可以把该二进制触点与测量单元200 直接机械连接。借助通信接口 700能够实现到监视PC上级控制技术系统的连接，这例如可以通过以太网接口或者在图2中示出的电力线传输800实现。
权利要求
1.用于监视和/或信号化/可视化气体绝缘开关设备的多个操作参数的监视单元， 所述监视单元具有位于该监视单元的外壳内的电流和电压供给单元(100)，具有用于探测位于气体绝缘开关设备的气体室内的保护气体的密度或者压力的至少一个测量单元(200) 以及处理单元000)，所述处理单元(400)处理由所述测量单元(200)探测的参数，其特征在于，所述监视单元还包括-用于传输模拟和/或数字值的接口(700)和/或-用于测量部分放电的单元(300)和/或-用于探测在所述开关设备的气体室内发生的故障电弧的单元(900)。
2.根据权利要求1所述的监视单元，其特征在于，所述监视单元具有至少两个二进制开关触点(800)，所述二进制开关触点(800)检测未达到边界值。
3.根据权利要求1或2所述的监视单元，其特征在于，所述监视单元具有用于温度测量和/或温度补偿的单元(500)。
4.根据上述权利要求之一所述的监视单元，其特征在于，所述监视单元具有显示单元 (600)，所述显示单元(600)用于可视化由所述监视单元探测的参数中的一个或者多个参数。
5.根据上述权利要求之一所述的监视单元，其特征在于，所述处理单元(400)实施为微处理器。
6.根据上述权利要求之一所述的监视单元，其特征在于，所述监视单元具有用于与上级系统进行数据交换的通信接口(700)。
7.根据权利要求4所述的监视单元，其特征在于，可实施借助所述通信接口(700)与所述上级系统通过以太网和/或电力线网络的通信。
8.根据上述权利要求之一所述的监视单元，其特征在于，所述用于探测所述故障电弧的单元是光学传感器。
9.根据上述权利要求之一所述的监视单元，其特征在于，所述用于测量部分放电的单元(300)是离子检测器。
10.根据上述权利要求之一所述的监视单元，其特征在于，所述处理单元(400)收集由所述用于探测位于所述开关设备的气体室内的保护气体的密度或压力的测量单元(200) 测定的参数，并且借助由所述用于温度测量和/或温度补偿的单元(500)当前测量的温度进行补偿。
11.根据上述权利要求之一所述的监视单元，其特征在于，设置所述监视单元用于将不同的边界值和响应门限参数化。
12.根据上述权利要求之一所述的监视单元，其特征在于，所述用于探测位于所述气体绝缘开关设备的气体室内的保护气体的密度或者压力的测量单元(200)是压力测量单元或者密度测量单元。
13.根据上述权利要求之一所述的监视单元，其特征在于，所述用于探测位于所述开关设备的气体室内的保护气体的密度或者压力的测量单元(200)和所述用于测量部分放电的单元(300)伸入所述开关设备的气体室内。
全文摘要
本发明涉及用于监视和/或信号化/可视化气体绝缘开关设备的多个操作参数的监视单元，具有位于该监视单元的外壳内的电流和电压供给单元(100)，具有用于探测位于气体绝缘开关设备的气体室内的保护气体的密度或者压力的至少一个测量单元(200)，以及具有处理单元(400)，其处理由测量单元(200)探测的参数。此外该监视单元包括用于测量部分放电的单元(300)和/或用于探测在开关设备的气体室内发生的故障电弧的单元(900)和用于传输模拟和/或数字值的接口(700)。
文档编号H02H1/00GK102257689SQ200980151372
公开日2011年11月23日 申请日期2009年12月1日 优先权日2008年12月19日
发明者J·格洛克, K·亨德里希斯, L·海涅曼 申请人:Abb技术有限公司