双极高压直流(HVDC)输电设备的一个电极导线的电监测方法及装置制造方法及图纸

为了监测双极ＨＧＵ设备中由两个导线（２０，２２）组成的一个电极导线（４），由一个对地不对称的电脉冲信号（ｕ（ｔ））产生出一个推挽方式的对地对称的脉冲信号并使其输入到导线（２０，２２）中，及由回波信号记录一个实际回波曲线（ＥＫ），它与动态给定回波曲线相比较，其中当超出一个位于回波差值曲线（ＥＤＫ）周围的容许幅带时产生一个故障信号。由此获得了一种监测方法，它几乎与强烈摆动的地导电率无关，它在较小的回波偏移的同时具有大的有效范围，并辐射很小的电磁能量，且不需要附加去耦元件。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种双极高压直流输电设备的一个电极导线的监测方法及装置，其中电极导线从一个分支点分为两个导线。一个借助高压直流传输电力的设备包括两个变流器站，它们通过一根直流导线彼此相连接。在所谓单极直流输电情况下，这两个变流器站通过单个直流导线彼此相连接，其中返回电流通过大地传导。在每个站中一个直流电极将借助良好的接地端子接地。通常该接地端子被设置在离变流器站一定距离处及通过一个导线连接到该站，它被称为电极导线。通常则希望或必需使接地端子设置在离该站直至百公里的远距离处。在所谓双极直流输电情况下这两个站通过两个直流导线彼此相连接，以致在正常运行时直流电流不需要通过地返回。出于不同的原因，主要是为了在一个变流器故障时能使设备以单极运行，在双极直流输电情况下变流器站也设有一个接地端子，它通过一个电极导线连接到站。电极导线对地绝缘并通常由一根导线组成，它被挂在绝缘子上。尽管通常与设备中其它电压相比电极导线及地之间的电压小，但电极导线的接地故障将会产生伤害人员或其它设备部件损坏、如电腐蚀损坏的危险。因此需要能尽可能快及可靠地发现接地故障及导线破裂，包括高欧姆接地故障在内。为了确定一个电极导线的接地故障，有人已建议使用一种差分保护装置。在这种保护装置中将检测电极导线两端的电流，及在两个检测电流之间具有差值就意味着存在接地故障。但是这种保护装置具有各种缺点。它需要在电极导线两个端部之间的通信联系，因此成本昂贵，尤其是与长的电极导线连接的情况。这种保护装置也不能对在电极导线中不引起电流的这种接地故障起反应，通常两极传输的非故障运行就是这种情况。同样在这种情况下，即当在电极导线中不流过直流电流的情况下，不对称的电流可能引起在导线中形成危险电压。有人还建议，这样地确定电极导线的接地故障，即在变流器站中对导线供给确定频率的交流电流信号或交流电压信号。在此情况下在导线两端设置抑制滤波器，其中该滤波器被调整在输入信号的频率上。一个阻抗测量机构用于测量输入点上供电频率下电极导线对地的阻抗。这样检测的阻抗变化是接地故障的标志。该方法在较短的电极导线的情况下能很好地工作，但在长电极导线情况下显示出缺点。为了识别导线故障必需这样选择测量频率，即导线长度小于波长的四分之一。由于该原因，在较长电极导线的情况下将会选择这样低的频率，即该频率存在着危险它会使测量受电网频率或电网频率低次谐波的干扰。此外，在低频的情况下，设在电极导线两端且必需测量电极导线中最大电流的抑制滤波器将很大及昂贵。在EP 0360109 B1中描述了一种开头所述类型的电极导线的保护装置，其中在长电极导线的情况下也使用高的测量频率，由此使抑制滤波器的尺寸及成本以及受电网频率和其谐波干扰的危险可显著地减小。为了避免电极导线上的静止波，抑制滤波器在相对供入点的电极导线另一端上设有电阻元件，它们具有这样的电阻值，即该滤波器应与电极导线的波阻抗相适配。以此方式可避免电极导线另一端部上的磁路信号被反射。由US-PS 5,083,086公知了一种对一个电缆中故障点定位的方法。在该方法中为了确定故障点维修技术人员将这样实施该方法，其中首先使故障电缆断电，即电缆不处于工作。其次，在断电的电缆一端连接一个装置，用它来执行确定故障点的该方法。该装置向电缆输入第一电脉冲并记录接收的反射信号。然后升高连接在断电的电缆上的电压，向电缆输入第二脉冲及记录接收的反射信号。通过供给电压的升高将改变电缆中故障点处的阻抗，以致可接收到反射信号，它能明确地给出故障点。记录的回波信号被彼此相比较，借助该差值及检测的传送时间可计算出电缆中的故障点。由更早一些的德国专利申请196 50 974.2公开了用于检测一种高压直流输电设备(HG设备)中电极导线的状态的一种方法和装置，该HG设备是一种双极HG设备。在该状态检测方法中，将第一脉冲输入电极导线的第一端部并检测该导线的回波信号。然后在导线的第一端部输入第二脉冲并检测它的回波信号。接着将这两个回波信号彼此相比较。当这两个回波信号相偏移和/或相一致时产生一个相应的报警信号。这些方法步骤被继续重复，直至产生一个故障信号。通过该报警信号将停止该状态检测方法。借助记录的回波信号可求得故障点。对于不同工作状态的故障回波信号与储存的回波信号的比较能够很快地确定故障(接地，导线断开…)。用于检测电极导线状态的装置具有一个脉冲发生器，一个求值装置以及一个耦合单元。通过该耦合单元使脉冲发生器的脉冲输入电极导线并使其回波信号传送到求值装置之中。该用于检测电极导线状态的装置被连接到电极导线的第一端部。该电极导线的第二端部与地电位相连接。为了使电脉冲不进入HG设备而仅进入电极导线的待监测区段，在电极导线的端侧设有阻尼机构。求值装置包括一个比较器，一个存储器及一个释放装置。脉冲发生器与一时钟同步地产生具有直流分量的矩形脉冲，它持续地被输入到电极导线中直到出现一个故障信号为止。所述方法允许在HG设备工作时简单地识别故障，而不必需使用现有的测量信号。因此该方法能自足地工作。因为在无故障的情况下，地参与传导脉冲，回波信号影响起伏的地导电性能及由此影响可靠地识别故障。此外，在直流脉冲方式中由脉冲引起的电磁能量的辐射相当大。另一缺点在于，在电极导线两端，衰减器必需串联连接到电极导线中。由此在现有的HG设备中用于补充安装的费用相当高。本专利技术的目的在于提供一种用于监测双极HG设备的电极导线的方法和装置，它不再具有上面提到的在先有技术中出现的缺点。根据本专利技术，上述目的将用权利要求1和11中的特征来实现。通过由一个对地不对称脉冲产生出一个推挽方式的对地对称脉冲并使其输入到电极导线的两根导线中，地几乎不再参与该脉冲的传送，因此，根据本专利技术的方法几乎与强烈摆动的地导电率无关。另一优点在于，相对同相方式电磁能量形式的辐射明显地减小，此外，推挽方式引起很小的导电衰减，因此在较小的回波信号偏移的同时具有大的系统有效范围。但推挽方式的重要优点是相对同相方式具有完全的去耦。而来自HG设备的干扰信号仅能在同相方式中传播，因为在分支点的该侧上电极导线结合成一个导线，因此电磁场仅可存在于该导线及地之间。来自HG设备的干扰信号约以光速在电极导线上传播，在分支点上几乎幅值及相位相同地分配，然后在两个波导、即导线-地和地-导线上传播到电极导线远离设备的端部。但在离分支点相同距离的输入端子之间该干扰信号不能产生出任何电压，因此由该监测HG设备中电极导线的方法获得了一种理想的、与频率无关的去耦。另一方面由于电极导线的互换性，以推挽方式输入到输入端子的信号不会到达HG设备，因此该方法与HG设备的偶然电路状态无关。为使推挽方式的信号能输入到由两个导线组成的电极导线中，对于该方式必需使分支点上的短路变得不起作用。这例如可这样地实现，即输入端子及分支点之间总有一个大电感的线圈串联在电极导线中。因为在单极工作中大数量级kA的电流将流过电极导线，对此所需的两个线圈必需对于该电流来设计。在所述方法的一个有利构型中，推挽方式的输入不需要用如所述线圈这类元件来实施。当输入点处于离分支点一个确定距离上，且该距离约相应于产生的不对称脉冲的中间频率的自由空间波长的四分之一时，这便可实现。在该频率上分支点处的短路被变换本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对双极高压直流输电设备的一个电极导线（４）进行监测的监测方法，其中电极导线（４）从一个分支点（１８）分为两个导线（２０，２２），该方法具有以下方法步骤： ａ）产生一个对地不对称的脉冲（ｕ（ｔ））并在发送该脉冲时发送一个触发信号（Ｓ↓［Ｔ］）， ｂ）以推挽方式将发送的所产生的对地不对称的脉冲（ｕ（ｔ））转换成一个对地对称的脉冲， ｃ）使推挽方式的脉冲耦合到电极导线（４）的两个导线（２０，２２）中， ｄ）通过在一个预定时间中实时地记录回波信号来构成一个实际回波曲线（ＥＫ）， ｅ）根据所记录的实际回波曲线（ＥＫ）和一个存储的所构成的动态额定回波曲线来构成一个回波差值曲线（ＥＤＫ）， ｆ）检验从一个容许幅带中伸出的回波差值曲线（ＥＤＫ）的幅值， 该容许幅带由两个预定的对称于时间轴分布的恒定边界曲线（ＧＫＯ，ＧＫＵ）构成， ｇ）一旦出现至少一个幅值超出容许幅带的检验结果，就产生一个故障信号，及 ｈ）一旦出现了故障信号就关断脉冲发生装置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：乔格安蒙，格哈德普莱夫卡，格哈德沙勒，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]