识别和定位不接地电源系统的周期性瞬时绝缘故障的方法技术方案

本发明专利技术涉及用于识别和定位不接地电源系统中的周期性瞬时绝缘故障的方法和设备，该方法包括步骤：检测由瞬时绝缘故障造成的故障电流作为要监视的分支电路中的差分电流，并借助于差分电流传感器经由差分电流信号显示差分电流的时间进展；提供处理信号，其在时间上描述发生在消耗装置中的过程的过程序列；在计算单元中将差分电流信号与处理信号相关以便产生相关性信号作为差分电流信号与处理信号之间的时间匹配的测量；如果相关性信号示出时间匹配，那么借助于信令信号经由计算单元发信号通知瞬时绝缘故障。根据本发明专利技术的设备具有差分电流传感器和计算单元，从而可以实现根据本发明专利技术的方法。明的方法。明的方法。

【技术实现步骤摘要】
识别和定位不接地电源系统的周期性瞬时绝缘故障的方法


[0001]本专利技术涉及用于识别和定位具有经由分支电路连接的消耗装置的不接地电源系统中的周期性瞬时绝缘故障的方法和设备。

技术介绍

[0002]当对操作、防火和接触安全有更高要求时，采用不接地电源系统的网络形式，也称为绝缘网络(法语：isol
é
terre
‑
IT)或IT系统。
[0003]在这种类型的电源系统中，网络的有源部分与地电位分离
–
与地绝缘—或经由高阻抗连接到地。
[0004]这些网络的优点是，当发生第一绝缘故障(第一故障)(诸如接地故障或接触故障)时，所连接的电力消耗装置的功能不会受到影响，因为由于理想情况下网络的有源导体与地之间的无限大阻抗值，故障电流电路不能闭合。
[0005]不接地电源系统的这种固有安全性因此可以确保向消耗装置连续供给电力，该电力由不接地电源系统馈电，即使发生第一绝缘故障也是如此。
[0006]因此，必须不断地监视不接地电源系统对地的电阻(绝缘电阻—在发生故障时也称为绝缘故障电阻或故障电阻)，因为由于另一个有源导体处的可能第二故障可能会出现故障回路并且流动的故障电流以及过电流保护设备将造成装备停机，从而导致运行停止。
[0007]在不接地电源系统的绝缘状态由符合标准IEC61557
‑
8的绝缘监视设备(IMD)不断地监视的情况下，不接地电源系统的运行可以在没有规定时间限制的情况下继续，即使发生了第一故障也是如此；但是，推荐尽可能快地排除第一故障。
[0008]为了履行快速排除第一故障的要求，绝缘故障定位系统(IFLS)的使用—如产品标准IEC61557
‑
9中所述—表示技术水平，特别是在具有多个分支电路的扩展的、广泛分支的不接地电源系统方面。
[0009]绝缘故障定位系统主要包括测试电流发生器和几个测试电流传感器，它们大多被实现为测量电流互感器并且连接到绝缘故障定位系统的评估单元以评估测量信号。
[0010]如果绝缘监视设备在不接地电源系统中识别出第一绝缘故障，那么通过测试电流发生器生成测试电流并将其馈送到位于一个或多个有源导体和地之间的中心位置处的不接地电源系统来开始搜索绝缘故障。测试电流电路变得闭合，其中测试电流从测试电流发生器经由带电的有源导体、绝缘故障和接地连接流回测试电流发生器。
[0011]故障电流经由检测测试电流来定位，该测试电流可以经由测试电流传感器在不接地电源系统中检测到。为此，每个要监视的分支电路都有固定指派的测试电流传感器，这意味着可以追踪测试电流的路径。测试电流传感器到分支电路的这种已知指派有助于定位故障电流。
[0012]迄今为止无法令人满意地解决网络形式IT系统的工业使用中的问题包括既不能根据当前的技术水平可靠地识别具有标准化绝缘监视设备的装备和机器中的定期重复(周期性)和仅瞬时绝缘故障，也不能根据当前的技术水平使用标准化绝缘故障定位系统令人
满意地定位这些绝缘故障。
[0013]即使是具有低泄漏电容的小型IT系统中的高度响应绝缘监视设备也需要几秒钟范围内的测量时间才能确定绝缘电阻。即使是高度响应的绝缘故障定位系统也需要几分钟范围内的时间来定位故障分支电路。
[0014]造成持续时间从几毫秒到几百毫秒的周期性，即，定期重复(取决于过程，甚至每小时只有一次或更罕见)，以及因此瞬时发生的故障电流的绝缘故障通常被典型的绝缘监视设备和/或绝缘故障定位系统视为寄生干扰，因此受到抑制。由于转换器系统通常特别用在工业IT系统中，因此使用绝缘监视设备和绝缘故障定位系统无法将运行干扰与所讨论的周期性和瞬时绝缘故障区分开来。如果没有与现有技术对应的干扰抑制，那么监视和定位系统将因此不断地输出故障警报并且因此不能在工业环境中使用。
[0015]由于在IT系统的第一故障期间固有的持续运行，所讨论的周期性和瞬时绝缘故障(诸如它们经由用于生产装备的一部分的供电电缆发生，该电缆取决于过程并且周期性地被拖过接地和导电金属零件)通常不会影响生产过程数月。因此，这种绝缘故障暂时无法识别。
[0016]但是，在IT系统中总是存在寄生的网络泄漏电容的再充电过程在这些周期性和瞬时绝缘故障中的每一个期间导致(故障)电流流动，并因此导致固体绝缘件在故障位置的环境中的附加的电和热应力。
[0017]因此，在很长一段时间内，预计故障位置处的电绝缘件性能会逐渐退化，并且由于装备的另一个零件中的第二绝缘故障，整个电源系统被过电流保护设备停机的风险增加。但是，这种特定情况是应该通过使用网络形式的IT系统来防止的。
[0018]通过使用现有技术中已知的绝缘监视设备和绝缘故障定位系统，因此随着经由所讨论的周期性和瞬时绝缘故障的退化的增加，由于绝缘电阻的下降(sinking)而检测到故障分支变得越来越有可能。但是，故障状态保持未被检测到的时间越长，整个装备的电源自动停机的可能性就越大，因为装备的另一个零件中发生了第二故障。这需要被防止。
[0019]在根据现有技术配备有绝缘监视设备和绝缘故障定位系统的IT系统中，被设置具有对应灵敏特点的过电流保护设备可以停机具有相当数量分支电路的广泛分支IT系统中的故障分支电路，因此在阻抗几乎可以忽略不计的瞬时绝缘故障期间具有巨大的网络泄漏电容。当使用根据现有技术的绝缘监视设备和绝缘故障定位系统时，这种停机是否真的可靠地发生以及它是否会比绝缘故障的识别更早发生取决于大量装备参数，因此只能困难地进行估计。
[0020]还可以想到使用残余电流设备(RCD、MRCD)进行故障保护，以识别周期性和瞬时绝缘故障。
[0021]IT系统中足够大的网络泄漏电容和低阻抗瞬时绝缘故障与合适选择的触发灵敏度的残余电流设备的组合会导致故障分支电路的停机。这种组合的设计需要付出很大的努力才能实现，但是，这意味着由于干扰(诸如由于转换器操作)而导致的故障停机被最小化。由于工业领域中发生的负载电流改变会对残余电流设备产生干扰影响，因此大多避免在转换器环境中使用。
[0022]快速检测网络和地之间的位移电压以识别接地故障刮水器也是已知的。但是，这种方法不能发现故障分支电路，并且位移电压的唯一准则会导致不想要的故障警报。

技术实现思路

[0023]因此，本专利技术的目的是提出一种用于识别和定位不接地电源系统中的周期性和瞬时绝缘故障的方法和设备。
[0024]这个目的通过用于识别和定位具有经由分支电路连接的消耗装置的不接地电源系统中的周期性瞬时绝缘故障方法来实现，该方法包括：检测由瞬时绝缘故障造成的故障电流作为要监视的分支电路中的差分电流，并借助于差分电流传感器经由差分电流信号显示差分电流的时间进展；提供处理信号，该处理信号在时间上描述发生在消耗装置中的过程的过程序列；在计算单元中将差分电流信号与处理信号相关，以便产生相关性信号作为差分电流信号与处理信号之间的时间匹配的测量；如果相关性信号示出时间匹配，那么借助于信令信号经由本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于识别和定位具有经由分支电路(4)连接的消耗装置(6)的不接地电源系统(2)中的周期性瞬时绝缘故障(Rf)的方法，所述方法包括步骤：检测(S1)由所述瞬时绝缘故障(Rf)造成的故障电流作为要监视的所述分支电路(4)中的差分电流(ΔI)，并借助于差分电流传感器(12)经由差分电流信号(Id)显示所述差分电流(ΔI)的时间进展，其特征在于提供处理信号(Ip)，所述处理信号(Ip)在时间上描述发生在所述消耗装置(6)中的过程的过程序列，在计算单元(16)中将所述差分电流信号(Id)与所述处理信号(Ip)相关(S3)以便产生相关性信号(Ic)作为所述差分电流信号(Id)与所述处理信号(Ip)之间的时间匹配的测量，如果所述相关性信号(Ic)示出所述时间匹配，那么借助于信令信号(Is)经由所述计算单元(16)发信号通知所述瞬时绝缘故障(Rf)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述处理信号(Ip)是借助于传感器设备(14)通过检测(S2)与所述过程相关的过程参数(8)并通过显示所述过程参数(8)的时间进展来生成的。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于描述所述过程序列的物理变量或从其导出的变量被检测为所述过程参数(8)。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其特征在于引导所述过程序列的控制信号(Ix)被关联为所述处理信号(Ip)。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其特征在于作为残余电压信号(Uv)，所述不接地电源系统(2)的有源导体(L1，L2，L3)与地(PE)之间的位移电压(ULx)的时间进展借助于电压测量设备(20)来检测并在所述计算单元(16)中与所述差分电流信号(Id)相关。6.一种用于识别和定位具有经由...

【专利技术属性】
技术研发人员：迪科尔，
申请(专利权)人：本德尔有限两合公司，
类型：发明
国别省市：