用于检测保护导体连接的断开的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于检测与非接地和接地供电系统以及包括转换器系统的接地供电系统中的子系统的保护导体连接的断开的方法和电气保护装置。本发明专利技术基于这样的想法：与子系统的保护导体连接的断开将供电系统的网络泄漏电容的总和减少子系统的网络泄漏电容的值。通过评估供电系统消耗的当前总功率，指出具有断开的保护导体连接的操作中的子系统和关闭的子系统之间的必然区别。在连接至子系统的转换器系统的情况下，通过检查为转换器所特有的泄漏电流谱，检测保护导体连接。

【技术实现步骤摘要】
用于检测保护导体连接的断开的方法和装置本申请是申请日为2017年2月10日，名称为“用于检测保护导体连接的断开的方法和装置”的中国专利技术专利申请201710075180.3的分案申请。
本专利技术涉及一种用于检测与非接地供电系统的子系统的保护导体连接的断开的方法和电气保护装置。更进一步地，本专利技术涉及一种用于检测与接地交流供电系统的子系统的保护导体连接的断开的方法和电气保护装置。更进一步地，本专利技术涉及一种用于检测与接地供电系统的子系统的保护导体连接的断开的方法和电气保护装置，转换器系统连接至该子系统。
技术介绍
在供电系统中，作为保护措施，电气设备的导电可触及部件的保护接地是如根据标准所需的保护措施“通过供电系统的自动关闭的保护”的重要部分。这确实与网络类型是非接地供电系统还是接地供电系统无关。因此，应特别关注经由与子系统的保护导体连接的分支供电系统的子系统的保护接地，因为在大多数情况下，保护导体的断开将使得此保护无效。在此上下文中，子系统指的是整个供电系统的一个单元，其中该单元可被关闭。所述子系统通常包括一件或多件电气设备。当保护导体连接的断开(第一故障)与另一故障(第二故障)如归因于间隙和爬电距离的短路或归因于不良绝缘的基本绝缘故障结合时，电击的风险增大。由于此两种故障情况发生在供电系统中的风险并非微乎其微，因此在接地供电系统中，作为额外保护的剩余电流装置(RCD)的使用已变成规范。然而，在许多工业供电系统中，使用RCD作为防电击的额外保护是不可能的，因为，归因于供电系统中存在的非常大的网络泄漏电容，即使在不存在额外剩余电流的情况下，存在可明显地高于30mA并将因此立刻触发存在于供电系统中的任意RCD的泄漏电流。如果由于过量泄漏电流而不可能在接地供电系统中使用RCD，或如果所用的RCD并不适于防电击保护(被设计仅用于消防和安装保护)，在断开的保护导体连接和第二故障的情况下存在如此风险：如预期地操作设备的人将遭受危险的电气事故，因为故障电路将通过人体而闭合。相反，当保护导体连接并未受损时，在基本绝缘的故障的情况下的剩余电流将几乎完全通过保护导体回流至接地供电系统的馈电点。然而，这将导致非常高的接地故障电流且通常还导致危险的高幅度的接触电压-假定接地供电系统被正确地设计。为此，在第一故障的情况下，需要足够迅速地关闭接地供电系统。关于保护措施，应特别关注接地供电系统中的转换器系统的安装。与转换器系统的保护导体连接是尤其关键的，因为在转换器系统朝向转换器受控驱动的可触及导电部件的输出处的绝缘故障可导致剩余电流，该剩余电流不仅可以呈现网络频率部分还可以呈现从直流分量至MHz范围中的部分的转换器特定谱部分的相当广的谱。还需注意的是，转换器与驱动外壳(输出滤波器)的输出相位之间的大泄漏电容可充当用于较高频率部分的低阻抗连接。在此情况下，传统型A的RCD并不提供充分的额外保护。当保护导体连接有故障时，在类型A的RCD没有识别其的情况下，转换器受控驱动的接触可导致电击。在大多数情况下，即使使用混合的频敏类型F的RCD也将不会可靠地预防电击危险。在正常操作期间，在大多数情况下，转换器的切换-频率范围(kHz范围)中的泄露电流将早已明显地高于30mA；在高功率转换器驱动的正常操作期间，甚至300mA的泄漏电流限值也常常被超出。RCD的使用-即使出于消防的原因-在此类系统中是不可能的。因此，可触及导电驱动元件的可靠的保护接地是一种极其重要的保护措施，特别是在高功率转换器驱动中。同样，在非接地供电系统中，其中，通过定义，供电系统的所有有效部件均与地电势分离-对地隔离-且连接的设备经由保护导体被连接至接地设施，如果供电系统为具有大的总网络泄漏电容的广泛非接地供电系统，当接触到某件设备时，两种故障情况可变成危险的。在此两种故障情况下，故障电路将经由接触人和网络泄漏电容而闭合。如果保护导体连接并未受损且基本绝缘有故障，剩余电流将几乎完全通过保护导体并通过网络泄漏电容而流动。即使在非接地供电系统中的单一故障的情况下，此仅在设备处导致无害的接触电压。为此，在第一故障的情况下，非接地供电系统可继续操作。从现有技术中已知用于处理产生于断开的保护导体的危险的解决方案，然而它们在一些方面具有相当大的劣势。例如，存在可区分泄漏电流和剩余电流的用于选择性剩余电流检测的提议。然而，基于这些想法的RCD并不可用，因为至今无法证实其在三相交流系统中的可靠运作。更进一步地，可以也通过补偿电容性泄漏电流而允许在工业系统中使用剩余电流装置用以防电击的装置是市场上可用的。然而，并不知晓此种保护手段将多么可靠地工作于具有变化的复杂操作状态的广泛分支工业网络中。最后，市场上存在直接在设备处监控保护导体连接的环路监控装置。在不同网络分支上存在多个设备的情况下，需要对应数量的环路监控装置。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于，提供一种在接地和非接地分支供电系统中(即，在设有能够被关闭的单元(子系统)的供电系统中)提前检测与子系统的保护导体连接的断开而不引起操作的中断的方法和电气保护装置。在接地供电系统中，应针对转换器系统连接至子系统的特例给出特定意义。对于非接地供电系统，此目的通过用于检测与非接地供电系统的子系统的保护导体连接的断开的方法来实现，该方法包括：当子系统关闭时，在非接地供电系统的无故障状态下，测量非接地供电系统的参考总网络泄漏电容和参考总功率；以及包括待被重复执行的步骤：测量非接地供电系统的当前总网络泄漏电容，测量非接地供电系统消耗的当前总功率，测试当前总网络泄漏电容相比于参考总网络泄漏电容是否减少了子系统的部分网络泄漏电容，测试非接地供电系统消耗的当前总功率相比于参考总功率是否减少了处于关闭状态下的子系统消耗的部分功率，如果测试显示当前总网络泄漏电容是减少的而当前总功率是未减少的，用信号通知存在保护导体连接的断开。此方法基于这样的想法：与子系统的保护导体连接的断开将非接地供电系统的网络泄漏电容的总和(即总网络泄漏电容)减少子系统的网络泄漏电容(即，部分网络泄漏电容)的值。通过评估供电系统消耗的当前总功率，指出具有断开的保护导体连接的操作中的子系统与关闭的子系统之间的必然区别。在实践中，关闭子系统意味着分离有效导体而非分离通向子系统的保护导体连接。当子系统被关闭时，供电系统的总功率因此将被减少有效状态下的子系统消耗的部分功率的值且供电系统的总网络泄漏电容被减少子系统的部分网络泄漏电容。相反，当保护导体断开时，仅供电系统的总网络泄漏电容被减少子系统的部分网络泄漏电容而不会对供电系统的总负载电流消耗或总功率消耗造成时间关联影响。因此，始于适用于无故障供电系统的已知参考总网络泄漏电容，可通过比较参考总网络泄漏电容与总网络泄漏电容的测量当前值，确定为关闭的子系统或具有断开的保护导体的子系统所特有的总网络泄漏电容的减少。基于在子系统操作时的供电系统的已知消耗参考总功率与当前消耗的总功率之间的比较，指出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于检测与接地供电系统(3)的子系统(4)的保护导体连接(8)的断开(20)的方法，所述接地供电系统(3)包括连接至所述子系统(4)的转换器系统，所述方法包括在所述转换器系统的激活期间待被执行的方法步骤：/n-在所述接地供电系统(3)的无故障状态下，对于所述转换器系统的不同功率操作点中的每个，测量针对所述转换器系统的泄漏电流，/n-计算针对所述转换器系统的各个泄漏电流的参考泄漏电流谱，/n以及包括在所述转换器系统的操作期间待被重复执行的方法步骤：/n-对于所述转换器系统的不同功率操作点中的每个，测量当前泄漏电流，/n-计算各个当前泄漏电流的当前泄漏电流谱，/n-测试当前计算的泄漏电流谱是否偏离对应的参考泄漏电流谱，/n-如果测试显示当前计算的泄漏电流谱偏离对应的参考泄漏电流谱，用信号通知存在所述保护导体连接(8)的断开(20)。/n

【技术特征摘要】
20160210 DE 102016202021.81.一种用于检测与接地供电系统(3)的子系统(4)的保护导体连接(8)的断开(20)的方法，所述接地供电系统(3)包括连接至所述子系统(4)的转换器系统，所述方法包括在所述转换器系统的激活期间待被执行的方法步骤：
-在所述接地供电系统(3)的无故障状态下，对于所述转换器系统的不同功率操作点中的每个，测量针对所述转换器系统的泄漏电流，
-计算针对所述转换器系统的各个泄漏电流的参考泄漏电流谱，
以及包括在所述转换器系统的操作期间待被重复执行的方法步骤：
-对于所述转换器系统的不同功率操作点中的每个，测量当前泄漏电流，
-计算各个当前泄漏电流的当前泄漏电流谱，
-测试当前计算的泄漏电流谱是否偏离对应的参考泄漏电流谱，
-如果测试显示当前计算的泄漏电流谱偏离对应的参考泄漏电流谱，用信号通知存在所述保护导体连接(8)的断开(20)。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
计算针对所述转换器系统的参考泄漏电流谱和在所述转换器系统的操作期间计算当前泄漏电流谱包括：
计算显著泄漏电流谱分量，在所述转换器系统的激活期间的学习阶段中，所述显著泄漏电流谱分量被分配给功率操作点。


3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：迪科尔·哈克尔，哈拉尔德·塞尔纳，
申请(专利权)人：本德尔有限两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE