DE102013207717A1 - Determination of a temperature distribution in a high voltage coil of a transducer - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Temperaturverteilung in einer Hochspannungsspule eines Messwandlers (1). Dabei werden in einer Parametermessung thermische Parameter des Messwandlers (1) und deren Auswirkungen auf die Temperaturverteilung ermittelt und anhand der Ergebnisse der Parametermessung wird ein thermisches Simulationsmodell für die Temperaturverteilung in Abhängigkeit von wenigstens einem Betriebsparameter des Messwandlers (1) entwickelt. Die Werte des wenigstens einen Betriebsparameters werden erfasst, und die Temperaturverteilung wird für die erfassten Werte des wenigstens einen Betriebsparameters mittels des thermischen Simulationsmodells ermittelt.The invention relates to a method for determining a temperature distribution in a high-voltage coil of a measuring transducer (1). Thermal parameters of the transducer (1) and their effects on the temperature distribution are determined in a parameter measurement, and a thermal simulation model for the temperature distribution is developed based on the results of the parameter measurement as a function of at least one operating parameter of the transducer (1). The values of the at least one operating parameter are recorded, and the temperature distribution is determined for the recorded values of the at least one operating parameter by means of the thermal simulation model.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Temperaturverteilung in einer Hochspannungsspule eines Messwandlers und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Ferner betrifft die Erfindung eine Verwendung des Verfahrens und/oder der Vorrichtung zur Freischaltung einer Kabelstrecke mittels einer Schaltanlage. The invention relates to a method for determining a temperature distribution in a high voltage coil of a transducer and to an apparatus for carrying out the method. Furthermore, the invention relates to a use of the method and / or the device for the activation of a cable route by means of a switchgear.

Hochspannungsmesswandler sind in der Regel für Dauerströme von wenigen mA im Nennbetrieb der Hochspannungsspule ausgelegt. Ihr Einsatz als so genannte Power Voltage Transformer zum Prüfen von Anlagen oder zur Eigenversorgung oder als Entladewandler kann dazu führen, dass kurzzeitig Ströme bis zu mehreren Ampere durch die Hochspannungsspule des Messwandlers fließen. Dies kann zu einer Übererwärmung und zu einer Zerstörung der Isolation der Hochspannungsspule führen. Die Überwachung der Temperatur der Hochspannungsspule eines Messwandlers unter Betriebsbedingungen ist schwierig, da die Ausführung potenzialfrei und teilentladungsfrei erfolgen muss. High-voltage transducers are usually designed for continuous currents of a few mA in rated operation of the high-voltage coil. Their use as a so-called Power Voltage Transformer for testing equipment or for self-supply or as a discharge converter can result in short-term currents of up to several amperes flowing through the high-voltage coil of the instrument transformer. This can lead to overheating and destruction of the insulation of the high voltage coil. Monitoring the temperature of the high voltage coil of a transducer under operating conditions is difficult because the design must be floating and semi-discharge free.

Induktive Spannungswandler sind aufgrund ihrer physikalischen Auslegung prinzipiell geeignet, kapazitive Ladungen im Netz gegen Erde abzuführen. Dazu werden gegenwärtig in Abhängigkeit vom Wandlertyp maximale Entladekapazitäten und entsprechende Abkühlzeiten spezifiziert. Nach einer Entladung wird vor einer Wiederinbetriebnahme des Wandlers zu dessen Abkühlung die jeweilige komplette Abkühlzeit abgewartet, auch wenn die eigentliche Entladekapazität in der Realität geringer als die maximale Entladekapazität ausgefallen ist. Due to their physical design, inductive voltage transformers are in principle suitable for dissipating capacitive charges in the network to ground. For this purpose, maximum discharge capacities and corresponding cooling times are currently specified depending on the type of converter. After a discharge, the respective complete cooling time is awaited before restarting the converter to cool it down, even if the actual discharge capacity has in reality been lower than the maximum discharge capacity.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ermittlung einer Temperaturverteilung in einer Hochspannungsspule eines Messwandlers und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verwendung des Verfahrens und/oder der Vorrichtung zur Freischaltung einer Kabelstrecke anzugeben. The invention has for its object to provide a method for determining a temperature distribution in a high voltage coil of a transducer and an apparatus for performing the method. Furthermore, the invention has for its object to provide a use of the method and / or the device for activating a cable route.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 1, hinsichtlich der Vorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 9 und hinsichtlich der Verwendung durch die Merkmale des Anspruchs 11 gelöst. The object is achieved with respect to the method by the features of claim 1, with respect to the device by the features of claim 9 and with respect to the use by the features of claim 11.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Ermittlung einer Temperaturverteilung in einer Hochspannungsspule eines Messwandlers, werden in einer Parametermessung zunächst thermische Parameter des Messwandlers und deren Auswirkungen auf die Temperaturverteilung ermittelt. Anhand der Ergebnisse der Parametermessung wird ein thermisches Simulationsmodell für die Temperaturverteilung in Abhängigkeit von wenigstens einem Betriebsparameter des Messwandlers entwickelt. Zur Ermittlung einer aktuellen Temperaturverteilung werden Werte des wenigstens einen Betriebsparameters erfasst und die Temperaturverteilung wird für die erfassten Werte des wenigstens einen Betriebsparameters mittels des thermischen Simulationsmodells ermittelt. In the method according to the invention for determining a temperature distribution in a high-voltage coil of a measuring transducer, thermal parameters of the transducer and their effects on the temperature distribution are first determined in a parameter measurement. Based on the results of the parameter measurement, a thermal simulation model for the temperature distribution is developed as a function of at least one operating parameter of the transducer. To determine a current temperature distribution, values of the at least one operating parameter are detected and the temperature distribution is determined for the detected values of the at least one operating parameter by means of the thermal simulation model.

Das Verfahren ermöglicht es, die Temperaturverteilung in der Hochspannungsspule eines Messwandlers mittels eines thermischen Simulationsmodells zu ermitteln, dessen Eingabedaten aktuelle Betriebsparameter des Messwandlers sind. Dadurch kann die Temperaturverteilung in der Hochspannungsspule vorteilhaft unter Betriebsbedingungen ermittelt werden, indem jeweils aktuelle Betriebsparameter des Messwandlers erfasst und mittels des thermischen Simulationsmodells ausgewertet werden. The method makes it possible to determine the temperature distribution in the high voltage coil of a transducer by means of a thermal simulation model whose input data are current operating parameters of the transducer. As a result, the temperature distribution in the high-voltage coil can advantageously be determined under operating conditions in that in each case actual operating parameters of the measuring transducer are detected and evaluated by means of the thermal simulation model.

Die Ermittlung einer Temperaturverteilung statt nur einer Temperatur in der Hochspannungsspule berücksichtigt dabei vorteilhaft, dass die Temperatur in der Hochspannungsspule im Allgemeinen nicht homogen ist, sondern räumlich variiert, so dass aus der Temperaturverteilung insbesondere ein momentaner Maximalwert der Temperatur ermittelt werden kann. The determination of a temperature distribution instead of just one temperature in the high-voltage coil advantageously takes into account that the temperature in the high-voltage coil is generally not homogeneous, but varies spatially, so that in particular a momentary maximum value of the temperature can be determined from the temperature distribution.

Das thermische Simulationsmodell wird anhand von für den jeweiligen Messwandler charakteristischen thermischen Parametern erstellt, die vorher in einer realen Parametermessung ermittelt werden. Dadurch wird das thermische Simulationsmodell vorteilhaft dem jeweiligen Wandlertyp angepasst und berücksichtigt daher dessen spezielle Eigenschaften. The thermal simulation model is created on the basis of characteristic thermal parameters for the respective transducer, which are determined beforehand in a real parameter measurement. As a result, the thermal simulation model is advantageously adapted to the respective converter type and therefore takes into account its special properties.

In einer Ausgestaltung der Erfindung wird bei der Parametermessung eine Temperatur in der Hochspannungsspule mittels eines optischen Messverfahrens gemessen. In one embodiment of the invention, a temperature in the high-voltage coil is measured during the parameter measurement by means of an optical measuring method.

Die optische Temperaturmessung ermöglicht vorteilhaft die Messung von Temperaturen in der Hochspannungsspule, ohne die Messung durch Messmittel als Folge der Hochspannung zu verfälschen. The optical temperature measurement advantageously allows the measurement of temperatures in the high-voltage coil, without distorting the measurement by measuring means as a result of high voltage.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden bei der Parametermessung Temperaturen an verschiedenen Stellen der Hochspannungsspule gemessen. In a further embodiment of the invention, temperatures are measured at different points of the high voltage coil in the parameter measurement.

Dadurch wird vorteilhaft die Genauigkeit der Bestimmung der Temperaturverteilung in der Hochspannungsspule gegenüber einer Temperaturmessung an nur einer Stelle erhöht. This advantageously the accuracy of the determination of the temperature distribution in the High voltage coil compared to a temperature measurement in only one place increased.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass zur Ermittlung der Temperaturverteilung eine Spline-Interpolation verwendet wird. A further embodiment of the invention provides that a spline interpolation is used to determine the temperature distribution.

Dies ermöglicht vorteilhaft eine geeignete Interpolation der Temperaturverteilung zwischen verschiedenen Stützstellen, insbesondere wenn entsprechend der oben genannten Ausgestaltung der Erfindung bei der Parametermessung Temperaturen an verschiedenen Stellen der Hochspannungsspule gemessen werden und diese Stellen als Stützstellen der Spline-Interpolation genutzt werden. This advantageously makes possible a suitable interpolation of the temperature distribution between different support points, in particular if, in accordance with the abovementioned embodiment of the invention, temperatures are measured at different points of the high-voltage coil during the parameter measurement and these points are used as interpolation points of the spline interpolation.

Vorzugsweise werden als thermische Parameter des Messwandlers ferner eine Wärmeleitfähigkeit und/oder ein thermisches Beharrungsvermögen und/oder eine an die Umgebung abgegebene Wärmestrahlung und/oder ein Erwärmungskoeffizient und/oder ein Abkühlungskoeffizient der Hochspannungsspule ermittelt. Preferably, a thermal conductivity and / or a thermal inertia and / or a heat radiation emitted to the environment and / or a heating coefficient and / or a cooling coefficient of the high voltage coil are also determined as thermal parameters of the transducer.

Von diesen thermischen Parametern ist die Temperaturverteilung in der Hochspannungsspule in besonderem Maße abhängig. Daher eignen sich diese Parameter besonders vorteilhaft zur Erstellung des thermischen Simulationsmodells. Of these thermal parameters, the temperature distribution in the high voltage coil is particularly dependent. Therefore, these parameters are particularly advantageous for creating the thermal simulation model.

Als Betriebsparameter, die als Eingabedaten für das thermische Simulationsmodell verwendet werden, werden vorzugsweise ein durch die Hochspannungsspule fließender elektrischer Strom und/oder eine an der Hochspannungsspule anliegende elektrische Spannung und/oder eine Umgebungstemperatur des Messwandlers verwendet. As operating parameters that are used as input data for the thermal simulation model, an electrical current flowing through the high-voltage coil and / or an electrical voltage applied to the high-voltage coil and / or an ambient temperature of the measuring transducer are preferably used.

Diese Betriebsparameter beeinflussen wesentlich die Temperatur in der Hochspannungsspule und eignen sich daher besonders vorteilhaft als Eingabedaten für das thermische Simulationsmodell. These operating parameters significantly influence the temperature in the high-voltage coil and are therefore particularly advantageous as input data for the thermal simulation model.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass bei der Entwicklung des thermischen Simulationsmodells eine kühlende Oberfläche und/oder eine Masse einer Isolation und/oder eine Masse eines Drahtes der Hochspannungsspule berücksichtigt werden. A further embodiment of the invention provides that in the development of the thermal simulation model, a cooling surface and / or a mass of insulation and / or a mass of a wire of the high voltage coil are taken into account.

Auch diese Eigenschaften der Hochspannungsspule beeinflussen die Temperaturverteilung in der Hochspannungsspule. Ihre Berücksichtigung bei der Entwicklung des thermischen Simulationsmodells wirkt sich daher vorteilhaft auf die Genauigkeit des Modells aus. These properties of the high-voltage coil also influence the temperature distribution in the high-voltage coil. Their consideration in the development of the thermal simulation model therefore has an advantageous effect on the accuracy of the model.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird jedem erfassten Wert des wenigstens einen Betriebsparameters ein zu dem Zeitpunkt seiner Erfassung korrespondierender Zeitstempel zugeordnet. Für einen Zeitpunkt, zu dem kein Wert des wenigstens einen Betriebsparameters erfasst wird, wird eine Temperaturverteilung anhand wenigstens eines vor diesem Zeitpunkt erfassten Wertes des wenigstens einen Betriebsparameters und dessen Zeitstempels ermittelt. In a further embodiment of the invention, each detected value of the at least one operating parameter is assigned a time stamp corresponding to the time of its detection. For a point in time at which no value of the at least one operating parameter is detected, a temperature distribution is determined on the basis of at least one value of the at least one operating parameter and its time stamp detected before this point in time.

Diese Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht es, die Temperaturverteilung in der Hochspannungsspule auch zu Zeitpunkten zu ermitteln, zu denen keine Werte der Betriebsparameter erfasst werden. Dadurch kann insbesondere vorteilhaft auch bei einem Stromausfall eine aktuelle Temperaturverteilung in der Hochspannungsspule ermittelt werden, indem die Zeitdifferenz zu wenigstens einer früheren Messung genutzt wird. Die Werte der Betriebsparameter und deren Zeitstempel werden dabei vorzugsweise zumindest vorübergehend gespeichert. This embodiment of the invention makes it possible to determine the temperature distribution in the high-voltage coil even at times when no values of the operating parameters are detected. As a result, it is particularly advantageous to determine a current temperature distribution in the high-voltage coil even in the event of a power failure by using the time difference for at least one previous measurement. The values of the operating parameters and their timestamps are preferably stored at least temporarily.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst wenigstens eine Eingangsschnittstelle zur Zuführung erfasster Werte von Betriebsparametern, wenigstens eine Ausgabeschnittstelle zur Ausgabe einer ermittelten Temperaturverteilung, und eine Auswerteeinheit zur Ermittlung der Temperaturverteilung für erfasste Werte des wenigstens einen Betriebsparameters mittels des thermischen Simulationsmodells. An inventive device for carrying out the method according to the invention comprises at least one input interface for supplying detected values of operating parameters, at least one output interface for outputting a determined temperature distribution, and an evaluation unit for determining the temperature distribution for detected values of the at least one operating parameter by means of the thermal simulation model.

Die Auswerteeinheit ist dabei vorzugsweise als eine speicherprogrammierbare Steuerung oder als eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung oder als ein Computer oder als ein Mikrocontroller ausgebildet. The evaluation unit is preferably designed as a programmable logic controller or as an application-specific integrated circuit or as a computer or as a microcontroller.

Eine derartige Vorrichtung ermöglicht die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit den oben genannten Vorteilen. Such a device allows the implementation of the method according to the invention with the advantages mentioned above.

Eine erfindungsgemäße Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach und/oder der erfindungsgemäßen Vorrichtung dient der Freischaltung einer Kabelstrecke mittels einer Schaltanlage. Dabei wird mittels des Messwandlers ein in der Kabelstrecke fließender Strom überwacht. Ferner wird ein von der ermittelten Temperaturverteilung in der Hochspannungsspule des Messwandlers abhängiges Schaltsignal zum Abschalten oder Freischalten der Kabelstrecke erzeugt und der Schaltanlage zugeführt, und die Kabelstrecke wird mittels der Schaltanlage gemäß dem Schaltsignal abgeschaltet oder freigeschaltet. An inventive use of the method according to the invention and / or the device according to the invention is the activation of a cable route by means of a switchgear. In this case, a current flowing in the cable path is monitored by means of the transducer. Furthermore, a dependent of the determined temperature distribution in the high voltage coil of the transducer switching signal for switching off or enabling the cable route is generated and supplied to the switchgear, and the cable route is switched off or unlocked by means of the switchgear according to the switching signal.

Bei dieser Verwendung wird die aktuelle Temperaturverteilung in der Hochspannungsspule zur Erzeugung eines Schaltsignals verwendet, mittels dessen eine Kabelstrecke abgeschaltet oder freigeschaltet wird. Dadurch kann die Kabelstrecke insbesondere nach einer Abschaltung wieder freigeschaltet werden, sobald sich die Hochspannungsspule auf einen vorgebbaren Temperaturwert abgekühlt hat. Es braucht also nicht, wie aus dem Stand der Technik bekannt, eine festgelegte Abkühlzeit abgewartet zu werden, um sicher zu gehen, dass sich die Hochspannungsspule genügend abgekühlt hat. Dadurch können vorteilhaft die Abschaltzeiträume verkürzt und Betriebs- und Verlustkosten reduziert werden. Bei der Kabelstrecke kann es sich beispielsweise um eine Kabelstrecke handeln, die einen Offshore-Windpark mit dem Festland verbindet. In this use, the current temperature distribution in the high voltage coil is used to generate a switching signal by means of which a cable section is switched off or enabled. As a result, the cable route can be released again, in particular after a shutdown, as soon as the high-voltage coil has cooled to a predeterminable temperature value. It is therefore not necessary, as known from the prior art, to wait for a predetermined cooling time in order to ensure that the high-voltage coil has cooled sufficiently. As a result, the switch-off periods can advantageously be shortened and operating and loss costs can be reduced. The cable route may, for example, be a cable route connecting an offshore wind farm to the mainland.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das im Zusammenhang mit einer Zeichnung näher erläutert wird. The above-described characteristics, features, and advantages of this invention, as well as the manner in which they will be achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of an embodiment which will be further described in connection with the accompanying drawings.

Dabei zeigt die einzige Figur schematisch eine Vorrichtung zur Ermittlung einer Temperaturverteilung in einer Hochspannungsspule eines Messwandlers. The single figure shows schematically a device for determining a temperature distribution in a high voltage coil of a transducer.

Der Messwandler 1 ist dabei dreiphasig mit drei Phasen 2, 3, 4 ausgebildet. Die Vorrichtung 5 zur Ermittlung einer Temperaturverteilung in der (nicht näher dargestellten) Hochspannungsspule umfasst eine Auswerteeinheit 6 und einen Gleichspannungswandler 7. The transducer 1 is three-phase with three phases 2 . 3 . 4 educated. The device 5 for determining a temperature distribution in the (not shown) high-voltage coil comprises an evaluation unit 6 and a DC-DC converter 7 ,

Die Auswerteeinheit 6 ist in diesem Ausführungsbeispiel als eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) ausgebildet. Sie umfasst ein mit dem Gleichspannungswandler 7 verbundenes Netzteil 8, eine Prozessoreinheit 9, eine Erweiterungskarte 10, eine Eingabe-Ausgabe-Einheit 11 und für jede der Phasen 2, 3, 4 ein Analogmodul 12, 13, 14. The evaluation unit 6 is formed in this embodiment as a programmable logic controller (PLC). It includes one with the DC-DC converter 7 connected power supply 8th , a processor unit 9 , an expansion card 10 , an input-output unit 11 and for each of the phases 2 . 3 . 4 an analog module 12 . 13 . 14 ,

Das Netzteil 8 ist mit dem Gleichspannungswandler 7 verbunden. Die Prozessoreinheit 9 ist mit einem externen Rechner 15 verbindbar. Die Erweiterungskarte 10 ist durch Zugriff von außen leicht austauschbar. Die Eingabe-Ausgabe-Einheit 11 weist Ausgabeschnittstellen 16 und Eingabeschnittstellen 17 auf, über die beispielsweise ermittelte Temperaturverteilungen und Schaltsignale ausgegeben und abgefragt werden können. Jedes der Analogmodule 12, 13, 14 weist eine Eingangsschnittstelle 18 auf, über die dem Analogmodul 12, 13, 14 als Betriebsparameter des Messwandlers 1 die Werte eines Stroms und einer Spannung einer der Phasen 2, 3, 4 zugeführt werden. Ein Analogmodul 14 weist ferner eine weitere Eingangsschnittstelle 19 auf, über die ihm als weiterer Betriebsparameter des Messwandlers 1 die von einem externen Temperatursensor 20 erfassten Werte einer Umgebungstemperatur des Messwandlers 1 zugeführt werden. The power supply 8th is with the DC-DC converter 7 connected. The processor unit 9 is with an external computer 15 connectable. The expansion card 10 is easily replaceable by access from outside. The input-output unit 11 has output interfaces 16 and input interfaces 17 on, can be output and queried on the example determined temperature distributions and switching signals. Each of the analog modules 12 . 13 . 14 has an input interface 18 on, over the the analog module 12 . 13 . 14 as operating parameters of the transducer 1 the values of a current and a voltage of one of the phases 2 . 3 . 4 be supplied. An analog module 14 also has another input interface 19 on, about him as another operating parameter of the transducer 1 that from an external temperature sensor 20 recorded values of an ambient temperature of the transducer 1 be supplied.

Die Auswerteeinheit 6 wertet mittels eines thermischen Simulationsmodells die ihr über die Eingangsschnittstellen 18, 19 zugeführten Werte der Betriebsparameter aus und ermittelt daraus eine Temperaturverteilung in der Hochspannungsspule des Messwandlers 1. Die ermittelte Temperaturverteilung kann über eine Ausgabeschnittstelle 16 ausgegeben und über eine Eingabeschnittstelle 17 abgefragt werden. The evaluation unit 6 evaluates by means of a thermal simulation model you through the input interfaces 18 . 19 supplied values of the operating parameters and determines therefrom a temperature distribution in the high voltage coil of the transducer 1 , The determined temperature distribution can be via an output interface 16 output and via an input interface 17 be queried.

Das thermische Simulationsmodell wird dabei vorher anhand der Ergebnisse einer Parametermessung erstellt, bei der thermische Parameter des Messwandlers 1 und deren Auswirkungen auf die Temperaturverteilung ermittelt werden. The thermal simulation model is created beforehand based on the results of a parameter measurement, the thermal parameters of the transducer 1 and their effects on the temperature distribution are determined.

Die Vorrichtung 5 kann beispielsweise an eine Schaltanlage zur Abschaltung und Freischaltung einer Kabelstrecke gekoppelt sein. In dieser Verwendung der Vorrichtung 5 wird von der Auswerteeinheit 6 ein Abschaltsignal als Schaltsignal erzeugt, wenn eine Temperatur der ermittelten Temperaturverteilung einen ersten Schwellenwert übertrifft. Sobald nach einem Abschalten die Temperaturen der ermittelten Temperaturverteilung einen zweiten Schwellenwert unterschreiten, wird von der Auswerteeinheit 6 ein Freischaltsignal als Schaltsignal erzeugt. Das jeweils erzeugte Schaltsignal wird über eine Ausgabeschnittstelle 16 an die Schaltanlage ausgegeben und zur Abschaltung bzw. Freischaltung der Kabelstrecke verwendet. The device 5 For example, it can be coupled to a switchgear for switching off and disconnecting a cable run. In this use of the device 5 is from the evaluation unit 6 generates a shutdown signal as a switching signal when a temperature of the determined temperature distribution exceeds a first threshold. As soon as the temperatures of the determined temperature distribution fall below a second threshold value after a switch-off, the evaluation unit uses 6 generates a release signal as a switching signal. The respective generated switching signal is transmitted via an output interface 16 output to the switchgear and used for shutdown or activation of the cable route.

Obwohl die Erfindung im Detail durch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Although the invention has been further illustrated and described in detail by way of a preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Claims (11)

Verfahren zur Ermittlung einer Temperaturverteilung in einer Hochspannungsspule eines Messwandlers (1), wobei – in einer Parametermessung thermische Parameter des Messwandlers (1) und deren Auswirkungen auf die Temperaturverteilung ermittelt werden, – anhand der Ergebnisse der Parametermessung ein thermisches Simulationsmodell für die Temperaturverteilung in Abhängigkeit von wenigstens einem Betriebsparameter des Messwandlers (1) entwickelt wird, – Werte des wenigstens einen Betriebsparameters erfasst werden, – und die Temperaturverteilung für die erfassten Werte des wenigstens einen Betriebsparameters mittels des thermischen Simulationsmodells ermittelt wird. Method for determining a temperature distribution in a high-voltage coil of a measuring transducer ( 1 ), wherein - in a parameter measurement thermal parameters of the transducer ( 1 ) and their effects on the temperature distribution are determined, - based on the results of the parameter measurement, a thermal simulation model for the temperature distribution as a function of at least one operating parameter of the transducer ( 1 ), values of the at least one operating parameter are detected, and the temperature distribution for the detected values of the at least one operating parameter is determined by means of the thermal simulation model. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Parametermessung eine Temperatur in der Hochspannungsspule mittels eines optischen Messverfahrens gemessen wird. A method according to claim 1, characterized in that in the parameter measurement, a temperature in the high voltage coil is measured by means of an optical measuring method. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Parametermessung Temperaturen an verschiedenen Stellen der Hochspannungsspule gemessen werden. Method according to one of the preceding claims, characterized in that temperatures are measured at different points of the high voltage coil in the parameter measurement. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Temperaturverteilung eine Spline-Interpolation verwendet wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that a spline interpolation is used to determine the temperature distribution. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wärmeleitfähigkeit und/oder ein thermisches Beharrungsvermögen und/oder eine an die Umgebung abgegebene Wärmestrahlung und/oder ein Erwärmungskoeffizient und/oder ein Abkühlungskoeffizient der Hochspannungsspule als thermischer Parameter ermittelt werden. Method according to one of the preceding claims, characterized in that a thermal conductivity and / or a thermal inertia and / or emitted to the environment heat radiation and / or a heating coefficient and / or a cooling coefficient of the high voltage coil are determined as a thermal parameter. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein durch die Hochspannungsspule fließender elektrischer Strom und/oder eine an der Hochspannungsspule anliegende elektrische Spannung und/oder eine Umgebungstemperatur des Messwandlers (1) als Betriebsparameter verwendet werden. Method according to one of the preceding claims, characterized in that an electrical current flowing through the high-voltage coil and / or an electrical voltage applied to the high-voltage coil and / or an ambient temperature of the measuring transducer ( 1 ) can be used as operating parameters. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Entwicklung des thermischen Simulationsmodells eine kühlende Oberfläche und/oder eine Masse einer Isolation und/oder eine Masse eines Drahtes der Hochspannungsspule berücksichtigt werden. Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the development of the thermal simulation model, a cooling surface and / or a mass of insulation and / or a mass of a wire of the high voltage coil are taken into account. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedem erfassten Wert des wenigstens einen Betriebsparameters ein zu dem Zeitpunkt seiner Erfassung korrespondierender Zeitstempel zugeordnet wird und für einen Zeitpunkt, zu dem kein Wert des wenigstens einen Betriebsparameters erfasst wird, eine Temperaturverteilung anhand wenigstens eines vor diesem Zeitpunkt erfassten Wertes des wenigstens einen Betriebsparameters und dessen Zeitstempels ermittelt wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that each detected value of the at least one operating parameter is assigned a corresponding time stamp at the time of its detection and for a time at which no value of the at least one operating parameter is detected, a temperature distribution using at least one before This value of the at least one operating parameter and its time stamp detected at this time is determined. Vorrichtung (5) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend – wenigstens eine Eingangsschnittstelle (18, 19) zur Zuführung erfasster Werte von Betriebsparametern, – wenigstens eine Ausgabeschnittstelle (16) zur Ausgabe einer ermittelten Temperaturverteilung, – und eine Auswerteeinheit (6) zur Ermittlung der Temperaturverteilung für erfasste Werte des wenigstens einen Betriebsparameters mittels des thermischen Simulationsmodells. Contraption ( 5 ) for carrying out the method according to one of the preceding claims, comprising - at least one input interface ( 18 . 19 ) for supplying acquired values of operating parameters, - at least one output interface ( 16 ) for output of a determined temperature distribution, - and an evaluation unit ( 6 ) for determining the temperature distribution for detected values of the at least one operating parameter by means of the thermal simulation model. Vorrichtung (5) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (6) als eine speicherprogrammierbare Steuerung oder als eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung oder als ein Computer oder als ein Mikrocontroller ausgebildet ist. Contraption ( 5 ) according to claim 9, characterized in that the evaluation unit ( 6 ) is designed as a programmable logic controller or as an application-specific integrated circuit or as a computer or as a microcontroller. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und/oder der Vorrichtung (5) nach Anspruch 9 oder 10 zur Freischaltung einer Kabelstrecke mittels einer Schaltanlage, wobei – mittels des Messwandlers 1 ein in der Kabelstrecke fließender Strom überwacht wird, – ein von der ermittelten Temperaturverteilung in der Hochspannungsspule des Messwandlers (1) abhängiges Schaltsignal zum Abschalten oder Freischalten der Kabelstrecke erzeugt und der Schaltanlage zugeführt wird, – und die Kabelstrecke mittels der Schaltanlage gemäß dem Schaltsignal abgeschaltet oder freigeschaltet wird. Use of the method according to one of claims 1 to 8 and / or the device ( 5 ) according to claim 9 or 10 for the activation of a cable route by means of a switchgear, wherein - by means of the transducer 1 a current flowing in the cable path is monitored, - one of the determined temperature distribution in the high voltage coil of the transducer ( 1 ) dependent switching signal for switching off or enabling the cable route is generated and the switchgear is supplied, - and the cable route is switched off or unlocked by means of the switchgear according to the switching signal.
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MAHAJAN, S.M.; ROBALINO, D.M.; SIVAN, V.: Thermal Modeling of an Inverted-Type Oil-Immersed Current Transformer. In: IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 25, No. 4, S. 2511 - 2518, Oktober 2010. doi: 10.1109/TPWRD.2010.2046188. IEEE
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