[发明专利]电涌抑制器监控装置和包括监控装置的监控系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于电涌抑制器的监控装置和包括这种监控装置的监控系统。

背景技术

在能源网络中，电涌抑制器(surge arrester)通常连接在带电线路和地之间。现代电涌抑制器包括所谓的变阻器，即，在截止电压以下是非常好的绝缘体但是如果超过该截止电压则突然变为非常好的导体的元件。电涌抑制器用于保护网络中的其它部件免受过电压，比如可由例如雷击等引起的过电压。通常将这些电涌抑制器在网络中放置很长时间，即，30年以上。

当今使用的大多数电涌抑制器包括氧化锌变阻器。这些氧化锌变阻器趋向于在多年后老化，特别是在电涌抑制器重复地响应于过电压(即，重复地从绝缘状态至导电状态来回切换)的情况下。这种老化会导致所谓的漏电流(即，在绝缘状态下仍会流过电涌抑制器的电流)渐渐增大。然而，过量漏电流是个问题，因为其可导致电涌抑制器变得过热，进一步使漏电流增大，这在最差情况下导致热不稳定性从而导致电涌抑制器毁坏。

另一个问题是可能对电涌抑制器的壳体的污染，这可能会产生沿壳体的爬电电流(creepage current)。

由于大多数时候电涌抑制器仅以绝缘体的形式并入到网络中，因此，非常难以检查它们的操作性能。

根据EP 1356561 B1已知一种用于电涌抑制器的监控系统。此外，“Metalloxid-Ableiter in Hochspannungsnetzen Grundlagen”[高压网络中金属氧化物抑制器原理]Volker Hinrichsen,第三版,版权2012：西门子AG能源部门Freyeslebenstraβe 1 91058 Erlangen展示了一种作为在电涌抑制器外部设置的装置的漏电流监控装置，该装置测量当时流过电涌抑制器的漏电流。这涉及对电流的峰值进行检测。显示该峰值本身或比例因子方式的视在均方根值。还主要存在一种集成式电涌计数器，其计数电涌抑制器的响应频率。

这种漏电流监控装置在接地线上与电涌抑制器串联。更多近期研究基于对漏电流的三次谐波(third harmonic)做出评估并将其用于评估电阻分量。电压中三次谐波的影响(这可极大地改变测量)由内建电场传感器(e-field sensor)或场传感器(field sensor)补偿。测得值可以通过无线接口发送，从而使得可以通过计算机来进一步评估和归档。

所引用的现有技术因此提出设置对流过电涌抑制器的漏电流随时间的变化以及电涌事件进行记录的监控系统。通过读出对结果的这种记录和相应评估，可以给出电涌抑制器仍然符合规范的程度或是否需要进行更换的预测。

根据所引用的现有技术，场传感器或电场传感器通过地线接地，并且通过电流测量装置测量由电场引起的从场传感器到地的电流。

用于向现有技术的监控系统供应能量而设置的电路在监控系统未测量电流时将从场传感器到地的电流导入至能量存储。

这存在需要用于切换的额外支出的缺点，并且还存在能量供应的可靠性仅在有限范围内得以确保的缺点，特别是每当场传感器的接地受到环境影响、腐蚀等的损害时。

还已知的是通过太阳能电池的方式向监控装置供应能量。然而，这使得构造更加昂贵且复杂。此外，太阳能电池无法可靠地对装置进行供应，例如在高纬度(60°以上)处、在其它长期黑暗期间或在室内使用的情况下。

关于“红绿灯”形式的监控装置，其显示绿色、黄色或红色光，但是不会另外向外部发送数据，还已知从漏电流自身实现能量供应。

已知场传感器通常布置在电涌抑制器附近并与地线连接。电流测量装置持续或间歇性地测量场传感器与地之间的电流。场传感器可视作具有很高内电阻的电压源。如果承受低阻抗电路负荷，则场传感器电压击穿，这会改变测得值。

在现有技术中，向外部发送测量结果通过监控装置上的显示装置(即，通过目视检查)进行或者通过无线或有线数据发送进行。这里使用的已知无线技术为868MHz、Zigbee、Wi-Fi、GPRS。

然而，采用优选的无线通信时，如果各自具有监控装置的若干个电涌抑制器被靠近放置在一起，则存在问题，这是因为必须确保至各个电涌抑制器的唯一的数据分配。此外，这种类型的数据发送需要大量的能量，因此仅通过漏电流方式供应能量必然不够，因此，在现有技术中设置了其它能量源，大多数为太阳能电池。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种改进的监控装置和一种改进的监控系统，其不存在这些问题。