專利名稱：具有電換能器的測(cè)量換能器以及傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有電換能器的測(cè)量換能器，其中電換能器借助接地導(dǎo)線與電氣地相連。
背景技術(shù)：
數(shù)十年來將測(cè)量換能器在供電網(wǎng)、特別是高壓電網(wǎng)中用于電流測(cè)量和電壓測(cè)量。 在此，測(cè)量換能器的功能是將高壓電網(wǎng)中的高的電流和/或電壓轉(zhuǎn)換到適用于測(cè)量或監(jiān)視高壓電網(wǎng)的電流值或電壓值。通過對(duì)測(cè)量換能器的方案使用相應(yīng)的電感和/或電容，可以產(chǎn)生不期望的電網(wǎng)反饋。例如在特定的運(yùn)行狀態(tài)和電網(wǎng)配置的情況下電壓換能器的初級(jí)繞組的非線性的電感與相應(yīng)的高壓電網(wǎng)的電容可以形成非線性的振蕩電路。通過開關(guān)處理可以將該振蕩電路激勵(lì)為非線性的振蕩，也稱為鐵磁共振O^rroresonanzsctwingung)或張馳振蕩 (Kippschwingung)。相對(duì)于在牢固接地的電壓電網(wǎng)中單相鐵磁共振，在高歐姆的接地電網(wǎng)中三相鐵磁共振也是可能的。兩個(gè)過程在關(guān)于測(cè)量換能器故障的相應(yīng)的持續(xù)時(shí)間中由于熱破壞了電壓換能器初級(jí)繞組的絕緣導(dǎo)致測(cè)量換能器故障。標(biāo)準(zhǔn)的電網(wǎng)保護(hù)裝置被設(shè)計(jì)為識(shí)別負(fù)載電流領(lǐng)域和短路電流領(lǐng)域中的錯(cuò)誤。在電網(wǎng)和電壓換能器之間的振蕩過程的小的電流遠(yuǎn)低于該設(shè)備的測(cè)量閾值。直到識(shí)別出例如擊穿換能器絕緣的功率強(qiáng)度的錯(cuò)誤結(jié)果，才斷開電壓電網(wǎng)的受影響的部分。過去在按照本發(fā)明有危險(xiǎn)的在高壓電網(wǎng)內(nèi)安裝電壓換能器的情況下，為了避免鐵磁共振，通過仿真計(jì)算對(duì)可能的電壓狀態(tài)建模并且基于仿真結(jié)果特別構(gòu)建和建立電壓換能器，以便去除可能的振蕩電路。但通過電壓換能器的非典型的開關(guān)狀態(tài)、復(fù)雜的電網(wǎng)配置以及例如低于額定負(fù)載很多運(yùn)行的不正確的運(yùn)行，總是出現(xiàn)不可提前預(yù)見的鐵磁共振，其部分地導(dǎo)致電壓換能器損壞并且由此導(dǎo)致部分高壓電網(wǎng)斷開。此外，有缺陷的是，通過改變電網(wǎng)配置(例如更換或建立另一個(gè)分支)和隨之改變的高壓電網(wǎng)參數(shù)，可以形成共振條件的改變和由此可能再次產(chǎn)生的鐵磁共振電路。過去該問題如下地解決，S卩，關(guān)于施加在次級(jí)繞組上的次級(jí)電壓或次級(jí)電流分析大多處于運(yùn)行中的電壓換能器，其中例如借助對(duì)電壓換能器的次級(jí)測(cè)量電壓進(jìn)行傅里葉分析在存在特定頻率的情況下可以推斷出電壓換能器危險(xiǎn)。在DE 1516136和DE 1154570中也描述了張馳振蕩，但其僅涉及在設(shè)備內(nèi)可能的張馳振蕩而不涉及與高壓電網(wǎng)的相互作用。對(duì)于該內(nèi)部張馳振蕩的堅(jiān)固性和檢查，由用于電容性電壓換能器的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范。按照現(xiàn)有技術(shù)所有解決方案的缺陷在于，在開關(guān)裝置運(yùn)行期間不能提供對(duì)鐵磁共振的快速地采集和報(bào)告，以便向工作人員給出脫離或在將來避免緊急運(yùn)行狀態(tài)的可能性。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供一種測(cè)量換能器，其允許快速并簡(jiǎn)單地采集開始的鐵磁共振。上述技術(shù)問題通過本發(fā)明權(quán)利要求1的特征來解決。按照本發(fā)明，傳感器被布置在接地導(dǎo)線上。由此能夠直接分析在測(cè)量換能器的換能器中的相應(yīng)的電流高度，該測(cè)量換能器可以與接地導(dǎo)線相連接。由此在相應(yīng)的鐵磁共振的情況下，在測(cè)量換能器的電換能器內(nèi)直接探測(cè)電流的相應(yīng)變化并且由此進(jìn)行分析。由此， 可以取消對(duì)不同測(cè)量參數(shù)的復(fù)雜整理和分析，例如對(duì)在測(cè)量換能器的次級(jí)繞組中感應(yīng)出的電流進(jìn)行分析。此外，這具有如下的優(yōu)點(diǎn)用于測(cè)量電流的傳感器可以通過換能器使用，而無需改變換能器的接地關(guān)系。由此也可以在測(cè)量換能器的接地導(dǎo)線中進(jìn)行傳感器的事后安裝，而不會(huì)影響測(cè)量換能器的測(cè)量電路的現(xiàn)有的低歐姆的、直接的并且可光學(xué)檢查的接地。同樣，與借助對(duì)電壓換能器的次級(jí)繞組進(jìn)行分析而識(shí)別的鐵磁共振相比，對(duì)在換能器的接地導(dǎo)線中的電流的測(cè)量顯著地更有說服力。相反，在電壓換能器作為換能器的情況下，測(cè)量的繞組電流直接表征了電壓換能器的熱負(fù)載，并且由此允許區(qū)別不關(guān)鍵和關(guān)鍵的振蕩過程。由此，可以快速并有效地探測(cè)鐵磁共振，從而可以通過有針對(duì)性的措施在探測(cè)鐵磁共振的情況下在故障發(fā)生之前保護(hù)相應(yīng)的電壓換能器或電壓電網(wǎng)的相應(yīng)的部分。通過分析在接地導(dǎo)線上的傳感器同樣能夠不依賴于電壓電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)或電網(wǎng)配置快速并可靠地探測(cè)可能的鐵磁共振，從而可以棄用對(duì)可能的運(yùn)行狀態(tài)和電網(wǎng)配置的昂貴的數(shù)據(jù)收集和計(jì)算機(jī)仿真?；诳焖俨⒂嗅槍?duì)性地采集鐵磁共振借助快速的探測(cè)可能性和反應(yīng)可能性按照本發(fā)明可以至少部分地放棄借助衰減線圈的高壓電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)的影響。在測(cè)量換能器的一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，接地導(dǎo)線相對(duì)于殼體電絕緣。同樣，殼體是氣體絕緣的和/或油絕緣的和/或固體絕緣的。在此，殼體可以僅圍繞換能器，其中在此傳感器可以布置在殼體之內(nèi)和/或之外。此外，殼體可以是氣體絕緣的開關(guān)裝置或套管(DurchfUhrimg)，在其中集成了測(cè)量換能器。由此存在如下的可能性，即，各個(gè)可能的電流通過殼體從換能器電流中，特別是從初級(jí)繞組的繞組電流中經(jīng)由接地導(dǎo)線彼此清楚地分開。此外，殼體的絕緣允許運(yùn)行可靠地使用不取決于外部的(特別是電磁的)影響的換能
ο優(yōu)選地，作為電流傳感器的傳感器環(huán)形地圍繞接地導(dǎo)線布置，其中優(yōu)選地電壓換能器的初級(jí)繞組尤其與接地導(dǎo)線相連。由此，通過傳感器的電感性影響在接地導(dǎo)線內(nèi)出現(xiàn)繞組電流的情況下確保了簡(jiǎn)單并精確地探測(cè)增加的電流。優(yōu)選地，換能器是具有初級(jí)繞組、 次級(jí)繞組和繞組鐵芯的電壓換能器。該電壓換能器尤其被構(gòu)造為單相或三相。替換地，換能器是電流換能器或具有用于測(cè)量與電流高度成比例形成的電壓降落的電壓抽頭的分路電阻(也稱為分路，Shunt)。按照測(cè)量換能器的優(yōu)選的實(shí)施方式，分析單元與傳感器、特別是電流傳感器相連并且探測(cè)與換能器相連的接地導(dǎo)線的相應(yīng)的電流。相對(duì)于特定的規(guī)則和條件可以在出現(xiàn) (特別是電壓換能器的初級(jí)繞組的)特定的電流的情況下在高壓電網(wǎng)內(nèi)觸發(fā)措施，例如觸發(fā)定義的電開關(guān)過程和/或接通衰減裝置和/或改變分離開關(guān)配置。特別地，接地導(dǎo)線優(yōu)選與初級(jí)繞組相連。由此能夠直接探測(cè)繞組電流，從而不必如迄今為止所用的那樣分析在次級(jí)繞組中感應(yīng)出的測(cè)量參數(shù)。優(yōu)選地，由分析單元對(duì)測(cè)量的繞組電流進(jìn)行記錄和/或存檔。該記錄的繞組電流可以與其它電網(wǎng)參數(shù)關(guān)聯(lián)并且由此向人工的操作人員提供過去關(guān)于電壓電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)的有價(jià)值的狀態(tài)信息。


其它優(yōu)選的實(shí)施方式由從屬權(quán)利要求給出。結(jié)合下面的附圖對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步說明。附圖中圖1示出了測(cè)量換能器的示意性電路圖；圖2示出了測(cè)量換能器以及電壓換能器的初級(jí)繞組的與殼體相連的接地導(dǎo)線的示意性電路圖，該接地導(dǎo)線經(jīng)由殼體壁用于電氣地與在內(nèi)布置的電流傳感器連接；圖3示出了測(cè)量換能器以及在氣體絕緣的殼體外布置的傳感器的示意性電路圖；圖4示出了測(cè)量換能器以及與殼體相連的接地導(dǎo)線和在殼體內(nèi)布置的傳感器的示意性電路圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出了具有換能器2的測(cè)量換能器1，該換能器2由初級(jí)繞組3、繞組鐵芯4和次級(jí)繞組5組成。換能器2布置在殼體13內(nèi)。連通殼體13內(nèi)外通過套管9絕緣地實(shí)施。 在三相高壓電網(wǎng)10上示例性示出在電網(wǎng)10內(nèi)以及用于電氣地8的電容耦合14，該電容耦合在特定的運(yùn)行狀態(tài)和電網(wǎng)配置的情況下會(huì)導(dǎo)致鐵磁共振。引導(dǎo)電壓換能器2的初級(jí)繞組 3的接地導(dǎo)線11穿過測(cè)量換能器1的傳感器6并且直接與電氣地8相連。電流傳感器6直接與分析裝置7相連。在高壓電網(wǎng)10中鐵磁共振的情況下，在初級(jí)繞組3中形成電流，該電流經(jīng)由電壓換能器2的初級(jí)繞組3的接地導(dǎo)線11流向電氣地8并且由此流過測(cè)量換能器1的傳感器6。該初級(jí)繞組電流在電流傳感器6內(nèi)產(chǎn)生電磁電流測(cè)量參數(shù)，后者可以借助分析裝置7來分析。在出現(xiàn)特定的鐵磁共振的情況下，可以借助在電流傳感器6上所測(cè)量的電流的所確定的頻率、持續(xù)時(shí)間、高度和/或特性，推斷出由于鐵磁共振的初級(jí)繞組3的熱過載。因此分析裝置7可以在高壓電網(wǎng)10內(nèi)或在電壓換能器2的次級(jí)繞組5的布線中開啟相應(yīng)的措施。由此例如可以考慮分析裝置7對(duì)高壓電網(wǎng)10的分離開關(guān)配置進(jìn)行相應(yīng)的改變，或者接通衰減裝置。圖2示出了與圖1不同的作為電壓換能器的換能器2的初級(jí)繞組3的與殼體13 相連的接地導(dǎo)線11，在該接地導(dǎo)線11附近在殼體13內(nèi)布置相應(yīng)的電流傳感器6。電流傳感器6與分析裝置7經(jīng)由套管連接。測(cè)量電路的接地路徑11在圖2所示的示例中從電壓換能器2的初級(jí)繞組3穿過傳感器6向殼體13的壁延伸，該接地路徑11仍直接與電氣地8 相連。傳感器6和分析裝置7可以在空間上彼此分離地構(gòu)造，因?yàn)樾枰趥鞲衅?和分析裝置7之間連接與殼體13絕緣的套管9。分析裝置7的結(jié)果的進(jìn)一步應(yīng)用的可能性與按照?qǐng)D1的解決方案沒有不同。圖3示出了具有作為換能器2的電壓換能器的測(cè)量換能器1，該換能器2由初級(jí)繞組3、繞組鐵芯4和次級(jí)繞組5組成。換能器2布置在氣體絕緣的開關(guān)裝置的殼體13內(nèi)。 從氣體絕緣的開關(guān)裝置的殼體13向外的輸出，受到氣密的接頭9限制。換能器2的初級(jí)繞組3借助接地導(dǎo)線11直接與電氣地8相連，并且在接地導(dǎo)線11中設(shè)置電流傳感器6，該電流傳感器6與分析裝置7相連接。在高壓電網(wǎng)10中鐵磁共振的情況下，在換能器2的初級(jí)繞組3中形成電流，該電流作為繞組電流經(jīng)由接地導(dǎo)線11流向電氣地8。該繞組電流在電流傳感器6內(nèi)產(chǎn)生電磁脈沖，后者可以借助分析裝置7來分析。在出現(xiàn)特定的鐵磁共振的情況下，可以借助在電流傳感器6上所測(cè)量的電流或電壓的頻率分析、持續(xù)時(shí)間、高度和/ 或特性，推斷出鐵磁共振。因此分析裝置7可以在高壓電網(wǎng)10內(nèi)開啟相應(yīng)的變化。由此例如可以考慮分析裝置7對(duì)高壓電網(wǎng)10的運(yùn)行狀態(tài)和/或電網(wǎng)配置進(jìn)行相應(yīng)的改變，諸如觸發(fā)定義的電切換過程和/或接通衰減裝置和/或改變分離開關(guān)配置。
圖4示出了與圖1不同的氣體絕緣的開關(guān)裝置的與殼體13相連的接地導(dǎo)線11， 在該接地導(dǎo)線11附近在氣體絕緣的殼體13內(nèi)布置相應(yīng)的電流傳感器6。此外，電流傳感器6與分析裝置7相連接。接地路徑11在圖4所示的示例中經(jīng)由作為換能器2的分路電阻(aumt，分路)與殼體壁和作為接地導(dǎo)線11的一部分的相應(yīng)的連接導(dǎo)線的直接連接延伸到電氣地8。在此，分析裝置7具有調(diào)節(jié)函數(shù)，該調(diào)節(jié)函數(shù)允許直接影響高壓電網(wǎng)10。在圖4所示的示例中分析裝置7以在氣體絕緣的殼體13內(nèi)的功率開關(guān)12的形式調(diào)節(jié)電網(wǎng)部件12。在探測(cè)到鐵磁共振的情況下，分析裝置7可以直接控制電網(wǎng)部件12 ；在此斷開或閉合功率開關(guān)12。
權(quán)利要求
1.一種具有電換能器O)的測(cè)量換能器(1)，其中，所述電換能器( 借助接地導(dǎo)線 (11)與電氣地(8)相連，其特征在于，傳感器(6)被布置在所述接地導(dǎo)線(11)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量換能器(1)，其特征在于，所述接地導(dǎo)線(11)相對(duì)于殼體(13)電絕緣。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測(cè)量換能器(1)，其特征在于，所述殼體(1 是氣體絕緣的和/或油絕緣的和/或固體絕緣的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的測(cè)量換能器(1)，其特征在于，所述傳感器(6) 被環(huán)形地圍繞所述接地導(dǎo)線(11)布置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的測(cè)量換能器(1)，其特征在于，所述電換能器 ⑵是具有初級(jí)繞組(3)、次級(jí)繞組(4)和繞組鐵芯(5)的電壓換能器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的測(cè)量換能器(1)，其特征在于，所述電換能器 ⑵是電流換能器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的測(cè)量換能器(1)，其特征在于，所述電換能器 ⑵是具有用于測(cè)量與電流高度成比例形成的電壓降落的電壓抽頭的分路電阻。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的測(cè)量換能器(1)，其特征在于，分析單元(7)借助傳感器(6)測(cè)量所探測(cè)的接地導(dǎo)線(11)的電流變化和電壓變化，并且在所定義的條件下在高壓電網(wǎng)內(nèi)(10)觸發(fā)定義的電開關(guān)過程和/或接通衰減裝置和/或改變分離開關(guān)配置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的測(cè)量換能器(1)，其特征在于，所述接地導(dǎo)線 (11)與初級(jí)繞組C3)和/或次級(jí)繞組(4)相連。
10.根據(jù)權(quán)利要求5至9中任一項(xiàng)所述的測(cè)量換能器(1)，其特征在于，所述初級(jí)繞組 (3)和/或次級(jí)繞組的電流變化和/或電壓變化可以被用于分析鐵磁特性。
11.根據(jù)權(quán)利要求5至10中任一項(xiàng)所述的測(cè)量換能器(1)，其特征在于，所述分析單元 (7)記錄和/或存檔所述初級(jí)繞組(3)和/或次級(jí)繞組⑷和/或接地導(dǎo)線(11)的所確定的電流變化和/或電壓變化。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的測(cè)量換能器(1)，所述傳感器(6)是電流傳感器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有電換能器的測(cè)量換能器，其中，所述電換能器借助接地導(dǎo)線與電氣地相連。通過將電壓換能器的初級(jí)繞組經(jīng)由接地導(dǎo)線與電氣地相連并且在接地導(dǎo)線上使用傳感器，可以快速并可靠地探測(cè)測(cè)量換能器內(nèi)的鐵磁共振。
文檔編號(hào)H01F38/24GK102576039SQ201080042691
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月25日
發(fā)明者M.舒馬赫, U.普魯克 申請(qǐng)人:西門子公司