使用可變頻率的測試信號的隔離監(jiān)控的制作方法
【專利摘要】在監(jiān)控未接地電網(wǎng)的隔離的方法中，AC電壓源（12）經(jīng)由至少一個測試電阻器（RK）連接到電網(wǎng)。具有相對于地的周期性連續(xù)電壓過程和頻率的測試信號（uP）通過AC電壓源（12）施加到電網(wǎng)。由于測試信號（uP）而流動的泄漏電流（iAb）被測量；并且根據(jù)泄漏電流（iAb）確定歐姆隔離電阻（Riso）。改變測試信號（uP）的頻率，以使得泄漏電流（iAb）的有功電流部分在電網(wǎng)變化的泄漏電容（CAb7,CAb8）下保持預定的推薦值。這以隔離或接地故障檢測的最大速度提供了期望水平的準確度。
【專利說明】使用可變頻率的測試信號的隔離監(jiān)控
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]該國際申請要求標題為“ Isolationsiiberwachung mit einem Priifsignalvariabler Frequenz” 并于 2011 年 5 月 24 日提交的德國專利申請 N0.DE102011050590.3的優(yōu)先權。
【技術領域】
[0003]本發(fā)明涉及監(jiān)控未接地電網(wǎng)的隔離的方法。更具體地，本發(fā)明涉及監(jiān)控未接地電網(wǎng)的隔離的方法，其包括下列步驟:經(jīng)由至少一個測試電阻器將AC電壓源連接到電網(wǎng)；通過AC電壓源將包括相對于地的周期性連續(xù)電壓過程和頻率的測試信號施加到電網(wǎng)；測量由于測試信號而流動的泄漏電流；以及根據(jù)泄漏電流確定歐姆隔離電阻。
[0004]此外，本發(fā)明涉及用于監(jiān)控未接地電網(wǎng)的隔離的裝置。更具體地，本發(fā)明涉及用于監(jiān)控未接地電網(wǎng)的隔離的裝置，其包括:配置成經(jīng)由至少一個測試電阻器連接到電網(wǎng)并產(chǎn)生具有相對于地的周期性連續(xù)電壓過程和頻率的測試信號的AC電壓源；測量由于測試信號而流動的泄漏電流的測量設備；以及根據(jù)泄漏電流確定歐姆隔離電阻的評估設備。
[0005]未接地電網(wǎng)可以是DC或AC電網(wǎng)；它還可具有例如在逆變器的輸入側的DC區(qū)域和例如在逆變器的輸出側的AC區(qū)域。
[0006]未接地電網(wǎng)可以是所謂的IT (法語:isol6e terre)電網(wǎng)，特別是光伏系統(tǒng)或任何其它未接地電網(wǎng)。
【背景技術】
[0007]沒有與未接地電網(wǎng)的任何線路的電接地的固定關系的未接地電網(wǎng)也可以被指定為IT (法語:isol6e terre)電網(wǎng)。在這樣的電網(wǎng)中，在線路之一和地之間的隔離故障只導致該線路被接地，而電網(wǎng)仍然可操作。然而，這樣的隔離故障應盡可能快地被檢測到，以能夠在任何另外的迫使電網(wǎng)停機的隔離故障出現(xiàn)之前對其進行修理。
[0008]在IT電網(wǎng)中，可通過測量并評估對地的阻抗來檢測關于地的隔離故障。對地的阻抗是復值，其由作為其實部的感興趣的歐姆隔離電阻和作為其虛部的對地的電容性電抗組成。對地的電容性電抗是電網(wǎng)的相對于地有效的泄漏電容的結果。
[0009]IT電網(wǎng)常常用在光伏系統(tǒng)中。由于它們的僅太陽能模組的表面積，光伏系統(tǒng)展示出相對于地的高泄漏電容。當例如雨落在光伏系統(tǒng)上時，這些泄漏電容的值發(fā)生相當大地變化。由于高的和同時變化的泄漏電容，監(jiān)控作為IT電網(wǎng)來操作的光伏系統(tǒng)相對于地的隔離變得相當復雜。此外，由于MPP跟蹤而在相應的光伏發(fā)電機上出現(xiàn)的電壓變化也可能在光伏系統(tǒng)的隔離監(jiān)控中引起問題。
[0010]從DE2542811B1已知了用于監(jiān)控未接地電網(wǎng)的隔離的方法及裝置。在這里，具有在從25Hz到500Hz的優(yōu)選范圍內(nèi)的頻率的正弦形測試信號通過AC電壓源施加到測量對象。在與AC電壓源串聯(lián)連接的電阻器上的電壓降用作對由測試信號引起的泄漏電流的測量。泄漏電流提供到在與測試信號同相操作的整流器電路，以確定與測試信號同相的泄漏電流的有功電流部分。已知方法和已知裝置結果證明僅在非常有限的程度上適于作為IT電網(wǎng)操作的光伏系統(tǒng)的隔離監(jiān)控，因為泄漏電流的有功電流部分比較小且因此僅能以較高的誤差來確定該有功電流部分。
[0011]從DE3882833D2已知用于監(jiān)控未接地電網(wǎng)的隔離的另一方法和另一裝置。在這里，指示在AC電流電網(wǎng)被監(jiān)控的情況下，施加到IT電網(wǎng)的測試信號應具有在AC電流的頻率以下的頻率，并且該頻率應低至使得在被監(jiān)控的電網(wǎng)的泄漏電容上流動的電流被最小化。例如，IOHz的頻率被提到。接著為確定隔離電阻對泄漏電流的該無功電流部分進行補
\-ZX O
[0012]在從EP0654673A1已知的用于監(jiān)控未接地DC和AC電網(wǎng)的隔離的方法和裝置中，將具有方波電壓過程的測試信號施加到將通過電壓源監(jiān)控的電網(wǎng)?；谒a(chǎn)生的泄漏電流，在測量對象和地之間的隔離電阻的絕對值被確定。由于使用方波電壓過程，暫態(tài)效應(特別是在待監(jiān)控的電網(wǎng)中相對于地的任何電容的加載)在測量泄漏電流之前必須等待。由于此，當存在高電容時，隔離電阻的測量值非常低。以前的暫態(tài)效應一旦結束且泄漏電流一旦被測量，就試圖通過將下一電壓階躍施加到測試信號來對此進行補償。然而使用高泄漏電容，隔離電阻的單個測量可能仍然花費大約數(shù)分鐘的時間。這對快速檢測隔離故障是不夠的。
[0013]因此，仍然需要對用于監(jiān)控未接地電網(wǎng)的隔離的穩(wěn)定和快速響應的方法和裝置，其能夠安全檢測出現(xiàn)的隔離故障，即使當存在高泄漏電容，并特別是當存在變化的泄漏電容時。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明涉及監(jiān)控未接地電網(wǎng)的隔離的方法。在該方法中，AC電壓源經(jīng)由至少一個測試電阻器連接到電網(wǎng)。包括頻率和相對于地的周期性連續(xù)電壓過程的測試信號通過AC電壓源施加到電網(wǎng)。由于測試信號而流動的泄漏電流被測量，且根據(jù)泄漏電流確定歐姆隔離電阻。改變測試信號的頻率，以使得泄漏電流的有功電流部分在電網(wǎng)變化的泄漏電容下保持預定的推薦值。
[0015]本發(fā)明還涉及用于監(jiān)控未接地電網(wǎng)的隔離的裝置。該裝置包括:(i)AC電壓源，其被配置成經(jīng)由至少一個測試電阻器連接到電網(wǎng)，并產(chǎn)生具有頻率和相對于地的周期性連續(xù)電壓過程的測試信號；(ii)測量設備，其測量由于測試信號而流動的泄漏電流；以及(iii)評估設備，其根據(jù)泄漏電流確定歐姆隔離電阻。AC電壓源改變測試信號的頻率，以使得泄漏電流的有功電流部分在電網(wǎng)變化的泄漏電容下保持預定的推薦值。
[0016]泄漏電流的有功電流部分保持預定的推薦值意味著它保持在值的受限范圍內(nèi)，并以隔離或接地故障檢測的最大速度提供了期望水平的準確度。
[0017]當審查下面的附圖和詳細描述時，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將對本領域技術人員變得明顯。旨在將所有這樣的附加特征和優(yōu)點包括在本文中的如權利要求所限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]參考以下附圖可更好地來理解本發(fā)明。附圖中的部件不一定按比例，相反強調(diào)明確地說明了本發(fā)明的原理。在附圖中，相似的附圖標記在整個數(shù)副圖中表示相對應的部分。
[0019]圖1示意性示出包括逆變器并作為IT電網(wǎng)操作的光伏系統(tǒng)以及用于監(jiān)控IT電網(wǎng)的隔離的裝置的AC電壓源和測量設備。
[0020]圖2示出用于確定在根據(jù)圖1的IT電網(wǎng)與電接地之間存在的電壓的簡化等效電路圖；以及
[0021]圖3是復泄漏電流IAb的矢量圖，復泄漏電流IAb由作為其實部的有功電流部分Iw和作為其虛部的無功電流部分Ib組成。
【具體實施方式】
[0022]在這里公開的用于監(jiān)控未接地電網(wǎng)的隔離的方法中，測試信號的頻率不是固定的，而是將適應于目前有效的電網(wǎng)的泄漏電容。該適應可以利用很多不同的方法(例如通過重復地或連續(xù)地調(diào)制測試信號的頻率)來實現(xiàn)。在任何情況下，測試信號頻率的變化的目的是將泄漏電流的有功電流部分維持在高水平處，以使得實現(xiàn)預定的推薦值。以這種方式，確?？梢砸宰銐虻臏蚀_性和可靠性來確定所監(jiān)控的電網(wǎng)的隔離電阻。同時，也通過將測試信號的頻率向下改變到僅僅實現(xiàn)足夠的精確性和可靠性所需的這種程度，以在最少量的時間內(nèi)實現(xiàn)該確定。換句話說，如果超過推薦值(這總之對實現(xiàn)足夠的準確性和可靠性是不必要的)，則對改變的隔離電阻且特別是對隔離故障做出反應所需的時間將會不必要得長。因此，在這里公開的方法中，對改變的隔離電阻且特別是對隔離故障做出反應所需的時間通過保持推薦值來保持盡可能短。另一方面，在這里公開的方法中，推薦值是有功電流部分達到的最小值；然而另一方面，它是不被不必要地超過的目標值。
[0023]具體地，泄漏電流的有功電流部分的預定推薦值可以是泄漏電流的有功電流部分相對于整個泄漏電流的相對有效值，其保持在預定的相對窗口內(nèi)，即，特別是在百分比窗口或百分比值的受限范圍內(nèi)。泄漏電流的有功電流部分的相對有效值和整個泄漏電流的關系直接對應于關于引起的測試信號的泄漏電流的相位角。一方面根據(jù)準確性和可靠性的水平且同時另一方面根據(jù)待實現(xiàn)的反應時間，泄漏電流的有功電流部分的推薦值可被確定為泄漏電流的有功電流部分相對于整個泄漏電流的相對有效值，且可以在從0.1%到50%的典型百分比范圍內(nèi)。優(yōu)選地，該推薦值為大約10%，從而對應于大約80°的相位角。在特定情況下，推薦值也可被設定為小于0.1%或大于50%。將認識到，如果已經(jīng)檢測到低歐姆隔離故障，則不需要根據(jù)針對有功電流部分所推薦的值來進一步增大測試信號的頻率。替代地，測試信號的頻率可被限制到最大值。在低歐姆隔離故障沒有被檢測到的情況下，可將該最大值設置成使得它不被達到。
[0024]在這里公開的方法中，測試信號的頻率可根據(jù)跟蹤方法連續(xù)改變，以使得泄漏電流的有功電流部分的推薦值總是保持盡可能得接近。為了找到保持推薦值所需的頻率，測試信號的頻率也可在擴展的頻率范圍內(nèi)被重復地掃描。也可以連續(xù)地調(diào)制測試信號的頻率。然而，必須考慮到，在掃描或調(diào)制頻率期間，在不符合推薦值的測試信號的所有頻率下，未實現(xiàn)最佳測量條件，這是因為在太低的頻率下，該方法對隔離故障期望做出的反應慢于期望對隔離故障期望做出的反應，或在太高的頻率下，該方法操作的準確度低于期望的準確度。
[0025]在這里公開的方法的特定實施例中，也調(diào)制測試信號的振幅?？梢赃M行振幅調(diào)制，以使得由AC電壓源饋送的電功率保持恒定，而不管其隨著頻率調(diào)制的基本變化?？蛇x地，振幅調(diào)制可用于保持下列值恒定:(i)泄漏電流的有功電流部分的絕對有效值，或(ii)AC電壓源的功率的絕對有功功率值，或(iii) AC電壓源的相對于其整個電功率的相對有功功率值。
[0026]此外，測試信號的頻率和/或振幅的調(diào)制以有利的方式可用于確定測試信號與由測試信號引起的泄漏電流之間的互相關。通過互相關所確定的相似性對應于復泄漏阻抗的絕對值，而測試信號與泄漏電流之間的時移對應于復泄漏阻抗的相位角。
[0027]可選地或此外，泄漏電流可乘以與測試信號Up同相的參考函數(shù)?？呻S后在參考函數(shù)的整數(shù)數(shù)量的周期上對該乘法的乘積進行平均。如果測試信號是正弦信號且如果參考函
數(shù)是具有例如的峰值的正弦函數(shù)，則所產(chǎn)生的平均值直接對應于泄漏電流的有功電流
部分的有效值。以類似的方式，也可通過使泄漏電流乘以相對于測試信號具有η/2相移的另一參考函數(shù)，并通過在另一參考函數(shù)的整數(shù)數(shù)量的周期上對乘法的乘積進行平均來確定泄漏電流的無功電流部分。在正弦信號作為測試信號的情況下，余弦函數(shù)可用作另一參考函數(shù)，再次優(yōu)選具有的峰值。實際上，也可通過低通濾波來實現(xiàn)對相應的乘積的平均。
[0028]因為測試信號只連續(xù)地變化，因此泄漏電流(特別是泄漏電流的有功電流部分)的階躍不由測試信號引起，而是隔離故障的指示。當泄漏電流的有功電流部分超過閾值時或當基于泄漏電流確定的隔離電阻下降到低于閾值時，這樣的隔離故障當然也一直存在。
[0029]當將這里公開的方法應用于包括逆變器的光伏系統(tǒng)時，AC電壓源優(yōu)選在逆變器的DC電流側連接到電網(wǎng)，該逆變器的AC電流側一直到變壓器未接地。然而通常，它也可連接到逆變器的AC電流側的電網(wǎng)的單獨線路。在這里，關于電網(wǎng)的隔離狀態(tài)且特別是關于當前隔離故障的位置的額外信息可通過另外的測量來得到。即使僅在逆變器的DC電流側上執(zhí)行本文描述的方法時，逆變器的AC電流側的隔離故障也可被檢測到，只要操作逆變器(可選地)將其DC電流側的線路與其AC電流側的線路電流連接。為了將隔離故障定位到逆變器的DC電流或AC電流側，隨后停止逆變器的操作使得其AC電流側與其DC電流側電流分離就足夠了。如果隔離故障隨后不再從其DC電流側檢測到，則它在AC電流側。然而如果仍然從DC電流側檢測到隔離故障，則它在DC電流側。
[0030]關于電網(wǎng)的隔離狀態(tài)的額外信息也可通過確定來自電網(wǎng)的相對于彼此被隔離的單獨線路的分流電流(partial current)來得到?？稍陔妷涸春碗娋W(wǎng)的單獨線路之間直接確定分流電流，或基于單獨線路的相對于地的電壓間接確定分流電流。評估分流電流允許將檢測到的隔離故障分配給電網(wǎng)的單獨線路。這至少適用于電網(wǎng)的隔離(即，電流分離)線路。在包括光伏發(fā)電機的電網(wǎng)中，該隔離沒有現(xiàn)有的操作。一旦光伏發(fā)電機變成不活動和非導電的，像在夜晚期間，然而該隔離就會存在，且隨后可以按所描述的方式至少定位隔離故障。也可在白天期間通過布置在光伏發(fā)電機和逆變器之間的單獨線路中的開關來實現(xiàn)這樣的定位。如果這些開關被逐個斷開且如果同時在DC電流側測量來自電網(wǎng)的單獨線路的分流電流，則可確定出隔離故障位于相應斷開的開關的哪一側。
[0031]現(xiàn)在更詳細地參考附圖，圖1示意性示出光伏系統(tǒng)I，其被設置為IT電網(wǎng)，S卩，為相對于電接地5隔離的電網(wǎng)，并從光伏發(fā)電機2越過逆變器3延伸一直到變壓器4。從光伏發(fā)電機2 —直到逆變器3，IT電網(wǎng)是DC電網(wǎng)，且從逆變器3 —直到變壓器4，IT電網(wǎng)是AC電網(wǎng)。經(jīng)由變壓器4，光伏系統(tǒng)I將來自光伏發(fā)電機2的電能饋送到公共AC電網(wǎng)6，其具有對地5的固定參考。逆變器3的輸入線7和8相對于地5的隔離電阻Riso7和Ristj8由圖1中的歐姆電阻器9來表示。這些歐姆電阻器9并聯(lián)連接到電容器10，其代表輸入線7和8相對于地的泄漏電容Cab7和Cab8。這些泄漏電容Cab7和Cab8本質(zhì)上產(chǎn)生于光伏發(fā)電機2的太陽能模塊的大的表面積。
[0032]如果在輸入線7或8之一中存在隔離故障，即，當隔離電阻Ristj7或Ristj8之一變得太小從而出現(xiàn)接地故障時，光伏系統(tǒng)I未必完全關閉。當光伏發(fā)電機2的第二輸入線且因此第二極仍然相對于地5隔離時，關閉逆變器3常常足以避免高泄漏電流流動。然而，對于關閉逆變器3和在修理接地故障的任何情況下，該接地故障必須盡快被檢測到。為此，提供了裝置11。該裝置11包括AC電壓源12，將包括相對于地5的周期性連續(xù)電壓過程的測試信號通過該AC電壓源12經(jīng)由包括兩個測試電阻器Rk7和Rk8的耦合網(wǎng)絡13施加到光伏系統(tǒng)I的逆變器3的DC電流側的電網(wǎng)。由在這里作為安培計的測量設備14來測量由于測試信號％而在耦合網(wǎng)絡中流動的泄漏電流iAb。此外，由也作為安培計的測量設備15和16來測量流經(jīng)測試電阻器Rk7和Rk8的分流電流iAb7和iAb8?？蛇x地，由作為伏特計的測量設備17和18來測量在輸入線7和8分別與地5之間的電壓uAb7和uAb8。測試信號Up可由相對于地的正弦形AC電壓組成，該AC電壓的振幅可被調(diào)制。在每種情況下，測試信號包括相對于地的周期性連續(xù)電壓過程，且它可相對于其頻率而變化。該變化可被產(chǎn)生為啁啾或小波；然而優(yōu)選地，它是連續(xù)的變化，或頻率在其最佳值通過啁啾或通過小波確定之后保持恒定，一直到下一啁啾或小波。
[0033]由測量設備14到18測量的電流或電壓取決于隔離電阻1^。7和1^。8以及泄漏電容CAb7和CAb8及測試信號Up的頻率。特別是，根據(jù)Xc=I/ (2 fXCAb)，AC電流電阻和泄漏電抗Xc取決于泄漏電容CAb7和CAb8，其中f是測試信號Up的頻率。使用非常高的泄漏電容CAb，電容性泄漏電抗Xc變小，且相應地，與相對高的隔離電阻Riso7和Ristj8相比，測試信號Up在泄漏電容CAb7和CAb8上引起高的泄漏電流。這阻礙基于測量泄漏電流iAb以足夠高的準確度確定隔離電阻Ristj7和RiS()8。當測試信號％的頻率f減小時，泄漏電抗X。增大，這意味著從相對觀點來看在泄漏電容CAb7和CAb8上的泄漏電流變得較小而經(jīng)過隔離電阻Ristj7和Ristj8的泄漏電流變得較高。隨著測試信號Up的總功率保持恒定，這在當前的情況下甚至允許隨著測試信號增大的頻率而增大測試信號％的振幅，從絕對觀點看，流經(jīng)隔離電阻Riso7和Rist58的泄漏電流也增大。然而，測試信號Up的頻率f的減小導致隔離電阻Rist57和Riso8的確定變得較慢，并因此無法快速地檢測到隔離電阻Rist57和Riso8的變化。由于這個原因，實現(xiàn)測試信號Up的頻率f的優(yōu)化，以確保一方面泄漏電流對隔離電阻Ristj7和Ristj8的確定足夠高，而在另一方面保持對隔離電阻的變化做出反應的測試所需的時間很短。
[0034]根據(jù)圖2的簡化等效電路圖示出了如何根據(jù)所測量的泄漏電流iAb和耦合網(wǎng)絡13的測試電阻器Rk的值推斷出在耦合網(wǎng)絡13上的電壓降uKk。根據(jù)網(wǎng)孔規(guī)則，于是可確定并聯(lián)連接的隔離電阻Ris。和泄漏電容CAb上的電壓降uAb。以這種方式，電流iAb和電壓Uab可用于確定Ris。和CAb的值?？蛇x地，也可直接測量電壓uAb。然而，這由于根據(jù)圖1的光伏發(fā)電機2的高輸出值而需要一些努力，且只提供了較低的準確度。然而，在耦合網(wǎng)絡13上下降的電壓uKk也可不費力地被直接測量。
[0035]以與從uAb和iAb產(chǎn)生的隔離阻抗Z是復值(其由作為其實部的隔離電阻R和作為其虛部的泄漏電抗X。組成)相同的方式，泄漏電流IAb也是由作為其實部的有功電流部分Iw和作為其虛部的即電容泄漏電流的無功電流部分Ib組成的復值(參見圖3)。可通過將iAb的與時間相關的測量值乘以與測試信號Up同相的正弦函數(shù)來確定實部Ib的有效值。相應地，可通過將iAb的與時間相關的測量值與包括相對于測試信號％的π /2相移的參考信號相乘來獲得虛部Ib的有效值。然而以這種方式，如果Iw相對于電容泄漏電流(即，IAb的無功電流部分Ib)足夠高，則只得到Iw的足夠準確的值。這通過根據(jù)這里公開的方法調(diào)諧測試信號Up的頻率來確保。換句話說，通過足夠小的頻率來確保無功電流部分Ib不太強烈地超過在Ris。和CAb的并聯(lián)電路中的泄漏電流IAb的有功電流部分Iw，否則因為已經(jīng)由于在光伏系統(tǒng)上的降雨而導致例如由泄漏電容的變化引起的在泄漏電流IAb的有功功率部分1￥和無功功率部分Ib之間的相位角Φ的小變化將會對在確定隔離阻抗Z的無功功率部分Ib和感興趣的實部R時的準確度方面有強烈的影響。
[0036]也在關于隔離故障的快速檢測被優(yōu)化的測試信號Up的頻率f處，在泄漏電流的有功電流部分和無功電流部分之間的相位角?由于在光伏系統(tǒng)中的相對高的隔離電阻R和相對小的泄漏電抗Xc之間的典型關系而導致只顯示對感興趣的隔離電阻R的值的很少依賴性。特別是，在不通過將數(shù)字化信號uAb和iAb每個分別乘以正弦信號或余弦信號來確定相位角f(該正弦信號或余弦信號與測試信號Up同相并然后被低通濾波)的情況下，完成這里描述的方法。以這種方式得到的DC值代表通過測試信號耦合的功率的虛擬的有功部分(來自與參考正弦的乘法的Uw和Iw)和無功部分(來自與參考余弦的乘法的Ub和IbX根據(jù)這些值可計算出虛功率:
[0037]P=UwXIw+UbXIb
[0038]Q=UwXIb-UbXIw
[0039]從虛功率中，可如下根據(jù)光伏發(fā)電機和地之間的電壓的有效值來確定具有電阻和電抗部分Rlso和X。的復阻抗Z:
[0040]Riso=UeffVP
[0041]Xc=UeffVQ
[0042]在這里公開的方法中，iAb的測量值在被數(shù)字化之后也可通過計算關于測試信號Up的互相關來評估，該測試信號Up關于其頻率和/或其振幅而被調(diào)制，其中確定與有功電流部分和無功電流部分之間的相位角Φ相對應的關于Up的iAb的時移，并確定在測試信號Up和與復隔離阻抗Z相對應的測量信號iAb之間的相似性。關于測試信號Up的電壓過程，特別調(diào)諧的小波在這里是適當?shù)模缇哂姓倚屋d波和在具有O到30伏特的振幅的從0.1到IHz的頻率范圍內(nèi)的調(diào)制的小波。通常，將測試信號Up的振幅保持在50伏特的安全極低電壓以下是適當?shù)摹?br> [0043]通過調(diào)諧測試信號Up的頻率f所確保的在這里公開的方法的靈敏性不僅僅適用于量化地完全確定復隔離阻抗Z或僅其實部Ris。。因為測試信號％包括連續(xù)電壓過程且不包括高頻率，因此由測試信號引起的測量值iAb、iAb7、iAb8、uAb7、uAb8 (特別是泄漏電流的所確定的有功電流部分)不會包括任何階躍狀變化。如果這樣的階躍出現(xiàn)在測量值中，則這是輸入線7和8的隔離的突然故障的指示。此外，區(qū)分開iAb7和iAb8或uAb7和uAb8允許至少粗略地定位任何隔離故障。在這里，網(wǎng)格規(guī)則可單獨地應用于根據(jù)圖1的逆變器3的兩個輸入線7和8以及根據(jù)圖2的光伏發(fā)電機2的對應極，而至少光伏發(fā)電機2不對輸入線7和9取捷徑。在夜晚期間在沒有隔離時特別是這種情況。通過停止逆變器的操作并因此中斷其輸出線20到22與輸入線7和8之間的(交替)電流連接，可進行隔離故障到逆變器3的AC電流側的定位。由于逆變器的AC電流側的隔離故障，泄漏電流IAb將于是減小。為了進一步定位AC電流側的隔離故障，測試信號可隨后施加到逆變器3的單獨輸出線20到22，同時測量所產(chǎn)生的泄漏電流。
[0044]在實質(zhì)上不偏離本發(fā)明的精神和原理的情況下，可對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行很多變化和修改。所有這樣的修改和變化旨在被包括在本文中的如下面的權利要求所限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0045]參考數(shù)字的列表
[0046]I光伏系統(tǒng)
[0047]2光伏發(fā)電機
[0048]3逆變器
[0049]4變壓器
[0050]5 地
[0051]6 AC 電網(wǎng)
[0052]7輸入線
[0053]8輸入線
[0054]9歐姆電阻器
[0055]10電容器
[0056]11 裝置
[0057]12 AC 電壓源
[0058]13耦合網(wǎng)絡
[0059]14測量設備
[0060]15測量設備
[0061]16測量設備
[0062]17測量設備
[0063]18測量設備
[0064]20輸出線
[0065]21輸出線
[0066]22輸出線
【權利要求】
1.一種監(jiān)控未接地電網(wǎng)的隔離的方法，包括: -將AC電壓源(12)經(jīng)由至少一個測試電阻器(Rk)連接到所述電網(wǎng)， -將包括頻率和相對于地的周期性連續(xù)電壓過程的測試信號Up)通過所述AC電壓源(12)施加到所述電網(wǎng)， -測量由于所述測試信號(Up)而流動的泄漏電流(iAb)，以及 -根據(jù)所述泄漏電流(iAb)確定歐姆隔離電阻(Ris。)， 其中改變所述測試信號(Up)的所述頻率，以使得所述泄漏電流(iAb)的有功電流部分在所述電網(wǎng)的變化的泄漏電容(CAb7，CAb8)下保持預定的推薦值。
2.如權利要求1所述的方法，其中根據(jù)跟蹤方法來改變所述測試信號Up)的所述頻率⑴。
3.如權利要求1所述的方法，其中在擴展的頻率范圍上重復地增大和/或減小所述測試信號(Up)的所述頻率(f)。
4.如權利要求1所述的方法，其中連續(xù)調(diào)制所述測試信號Up)的所述頻率(f)。
5.如前述權利要求中的任一項所述的方法，其中調(diào)制所述測試信號(Up)的振幅。
6.如權利要求5所述的方法，其中調(diào)制所述測試信號(Up)的振幅，以使得下列項保持恒定: -由所述AC電壓源(12)耦入的`電功率，或 -所述泄漏電流(iAb)的所述有功電流部分的絕對有效值，或 -由所述AC電壓源(12)耦入的所述電功率的絕對有功功率值，或 -由所述AC電壓源(12)耦入并相對于所述AC電壓源(12)耦入的整個電力值的所述電功率的相對有功功率值。
7.如權利要求4到6中的任一項所述的方法，其中確定在所述測試信號(Up)與所述泄漏電流(iAb)之間的互相關。
8.如前述權利要求中的任一項所述的方法，其中將所述泄漏電流(iAb)乘以與所述測試信號(Up)同相的參考函數(shù)，且在所述參考函數(shù)的整數(shù)數(shù)量的周期上對乘積進行平均來用于確定所述泄漏電流(iAb)的有功電流部分，和/或?qū)⑺鲂孤╇娏?iAb)乘以具有相對于所述測試信號Up)的π /2相移的另一參考函數(shù)，且在所述另一參考函數(shù)的整數(shù)數(shù)量的周期上對乘積進行平均來用于確定所述泄漏電流(iAb)的無功電流部分。
9.如前述權利要求中的任一項所述的方法，其中所述測試信號(Up)是正弦信號。
10.如前述權利要求中的任一項所述的方法，其中如果所述泄漏電流(iAb)的所述有功電流部分超過閾值和/或如果所述泄漏電流(iAb)和/或所述泄漏電流(iAb)的所述有功電流部分顯示階躍狀變化，則指示隔離故障。
11.如前述權利要求中的任一項所述的方法，其中測量來自所述電網(wǎng)的相對于彼此隔離的單獨線路的分流泄漏電流，并相對于所檢測的隔離故障的位置來評估所述分流泄漏電流。
12.如權利要求11所述的方法，其中在所述AC電壓源(12)和所述電網(wǎng)的所述單獨線路(7，8 )之間直接測量所述分流泄漏電流，或通過所述單獨線路(7，8 )相對于地(5 )的電壓間接測量所述分流泄漏電流。
13.如前述權利要求中的任一項所述的方法，其中所述AC電壓源(12)連接到在逆變器(3)的DC電流側的電網(wǎng)。
14.如權利要求13所述的方法，其中所述泄漏電流(iAb)和/或來自所述電網(wǎng)的單獨線路(7，8)的分流泄漏電流 -在所述逆變器處于操作時，以及 -在所述逆變器未處于操作時，其中可選地將布置在所述線路(7，8)中的多個開關中的一個開關斷開， -在逆變器(3)的DC電壓側被測量， -并相對于所檢測的隔離故障的位置而被評估。
15.一種用于監(jiān)控未接地電網(wǎng)的隔離的裝置(11)，包括: -AC電壓源(12)，其配置成經(jīng)由至少一個測試電阻器(Rk)連接到所述電網(wǎng)并產(chǎn)生具有頻率和相對于地(5)的周期性連續(xù)電壓過程的測試信號(uP)， -測量設備(14)，其測量由于所述測試信號(Up)而流動的泄漏電流(iAb)，以及 -評估設備，其根據(jù)所述泄漏電流(iAb)確定歐姆隔離電阻(Ris。)， 其中所述AC電壓源(12)改變所述測試信號(Up)的所述頻率，以使得所述泄漏電流(iAb)的有功電流部分在所述電網(wǎng)的變化的泄漏電容(CAb7，CAb8)下保持預定的推薦值。
16.如權利要求15所述 的裝置(11)，其中所述AC電壓源(12)根據(jù)跟蹤方法來改變所述測試信號(Up)的所述頻率。
17.根據(jù)權利要求15所述的裝置(11)，其中所述AC電壓源(12)在頻率范圍上重復地增大和/或減小所述測試信號Up)的所述頻率。
18.如權利要求15所述的裝置(11)，其中所述AC電壓源(12)連續(xù)地調(diào)制所述測試信號(Up)的所述頻率。
19.根據(jù)權利要求15到18中的任一項所述的裝置(11)，其中所述AC電壓源(12)調(diào)制所述測試信號Up)的振幅。
20.根據(jù)權利要求18或19所述的裝置(11)，其中所述評估設備確定在所述測試信號(Up)與所述泄漏電流(iAb)之間的互相關。
21.根據(jù)權利要求15到20中的任一項所述的裝置(11)，其中所述評估設備將所述泄漏電流(iAb)乘以與所述測試信號Up)同相的參考函數(shù)，且在所述參考函數(shù)的整數(shù)數(shù)量的周期上對乘積進行平均，來用于確定所述泄漏電流(iAb)的有功電流部分，和/或?qū)⑺鲂孤╇娏?iAb)乘以具有相對于所述測試信號Up)的π/2相移的另一參考函數(shù)，且在所述另一參考函數(shù)的整數(shù)數(shù)量的周期上對乘積進行平均，來用于確定所述泄漏電流(iAb)的無功電流部分。
22.根據(jù)權利要求15到21中的任一項所述的裝置(11)，其中所述測試信號(Up)是正弦信號。
23.根據(jù)權利要求15到22中的任一項所述的裝置(11)，其中當所述泄漏電流(iAb)的所述有功電流部分超過閾值時和/或當所述泄漏電流(iAb)和/或所述泄漏電流(iAb)的所述有功電流部分顯示階躍狀變化時，所述評估設備指示隔離故障。
24.根據(jù)權利要求15到23中的任一項所述的裝置(11)，其中所述測量設備(15到18)測量從所述電網(wǎng)的相對于彼此隔離的單獨線路(7，8)流動的分流電流，且其中所述評估設備相對于所檢測的接地故障的位置來評估所述分流電流。
25.根據(jù)權利要求24所述的裝置(11 )，其中所述測量設備(15到18)在所述AC電壓源(12)和所述電網(wǎng)的單獨線路(7，8)之間直接測量所述分流電流，或通過所述單獨線路相對于地的電壓來間接測量所述分流·電流。
【文檔編號】G01R27/18GK103547932SQ201280024649
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2012年5月24日 優(yōu)先權日:2011年5月24日
【發(fā)明者】D·赫爾梅林, R·萊曼 申請人:艾思瑪太陽能技術股份公司