[发明专利]用于在供电系统中的绝缘监视的设备和方法

说明书

本发明涉及用于在供电系统中的绝缘监视的设备和方法，供电系统由主系统(其包括经由中性点电阻高电阻接地的中性点)和可选地至少一个子系统组成，其中，主系统和子系统各自具有用于记录差动电流的差动电流测量设备。本发明的基本思想是基于经由主动测量方法将测量信号馈送到可选地有分支的HRG系统中，记录将要借助于差动电流测量监视的输出电力馈电中的测量信号驱动的故障电流，以及使用在评估设备中所记录的故障电流以确定供电系统的总绝缘电阻和确定主系统以及可能存在的子系统的部分绝缘电阻。此外，绝缘监视设备可以用于绝缘故障定位。

技术领域

本发明涉及用于在供电系统中的绝缘监视的设备和方法，该供电系统由主系统(其包括经由中性点电阻而高电阻接地的中性点)和可选地至少一个子系统组成，其中，主系统和子系统各自具有用于记录差动电流的差动电流测量设备。

背景技术

为了确保电气供电的高可用性和运行安全以及保证在电气安装的操作区域内的人员安全，供电网络被广泛地使用，与接地网络类型形成对比，该供电网络的有源元件与接地电位分离。在这种被称为未接地IT系统的供电网络中，有源导体可以表现出绝缘故障而没有必要中断正在进行的安装操作，这是因为由于在导体和大地之间的理想的无限高阻抗值而不会在这个第一故障情况下形成闭合电路。在这种情况下，绝缘故障是IT系统的故障状态，该IT系统使绝缘电阻下降到低于允许的绝缘水平。

除了这些未接地IT系统以外，世界范围内存在另一种类型的网络，其中，中性点经由足够高的阻抗连接到大地。所述阻抗可以设计作为欧姆电阻并且可以被配置为具有高或低电阻。此处考虑高电阻接地(在国际上被称为HRG)的情况下，所述中性点电阻将正在发生的故障电流限制到尚未引起触发过电流保护设备的值。

通常，这种HRG系统被配置为如下方式：在第一绝缘故障情况下故障电流被限制到在5A和10A之间的值，并且除非故障电流上升到超过10A，否则HRG系统不会停止运转。因此，300mA值的故障电流限制(其在很多欧洲的用于消防目的的接地供电系统中是常见的)在HRG系统中是不可能的。

在具有单相对地的死接地故障的600V三相网络中，从故障电流限制到5A开始，在HRG系统的限流电阻处产生约1.8kW的有功功率。看来似乎HRG系统的支持者和运营商还没有充分地考虑以下认识：开始于有功功率值高于60W(亦即，即使具有由于高电阻绝缘故障电阻而更低的故障电流)，火灾危险变为可能。

然而，由于与IT系统相比的相对低电阻HRG到大地的连接，绝缘监视设备的使用(其在IT系统中是常见的，并且其通常假设理想的无限高的IT系统对地(绝缘)电阻)在大多数情况下是不可能的。因此无法检测到其中留有由高电阻绝缘故障导致的低故障电流的绝缘(低)损耗。HRG系统的绝缘状态主要借助于在中性点连接处的差动电流测量来监视。证明在这方面不利的是借助于中性点电流的中心差动电流测量，也无法检测到对称性故障，该对称性故障相互补偿漏电流和故障电流，以及有源导体之间的流经大地的串电流。

进一步，在具有经由大地的电容性串电流的HRG系统中的故障组合的仿真结果表明，在由于绝缘故障(电阻)而具有约30A的峰值的故障电流的情况下，经由中性点电阻的可测差动电流是低于5A的峰值的。这意味着，即使在中性点连接中的电流流动受到限制，恰恰引起了那些本应该通过在中性点中的电流限制被预防的危险的火灾。

类似地如在IT系统中，在第一绝缘故障的情况下，在HRG系统中也必须尽可能快地定位以及消除故障。从现有技术的状态中已知用于在HRG系统中的故障定位的方法，其中，中性点电阻的部分受脉冲作用并且周期性被跨接。周期性降低的中性点电阻值导致在HRG系统的故障输出电力馈电中的故障电流值的脉冲增加。可以借助于差动电流测量值检测这个脉冲故障电流。然而，这种用于绝缘故障定位的方法具有的缺点是，作为被动的方法，它无法扩展到监视绝缘的对称损耗。

发明内容