CN102933975A - 用于监视未接地电网中的绝缘电阻的方法和设备 - Google Patents

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CN102933975A CN2011800293806A CN201180029380A CN102933975A CN 102933975 A CN102933975 A CN 102933975A CN 2011800293806 A CN2011800293806 A CN 2011800293806A CN 201180029380 A CN201180029380 A CN 201180029380A CN 102933975 A CN102933975 A CN 102933975A
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Abstract

本发明涉及一种用于监视未接地电网中的绝缘电阻的方法和设备，该未接地电网具有直流电压中间电路（6）和至少一个与直流电压中间电路连接的变流器（3）用于控制n相电网（1）中的n相电消耗器（2）。在此在消耗器（2）运行期间确定待监视的电压（US；UM1；UM2），所述待监视的电压代表直流电压中间电路(6)的供电电压电势(T+,T-)相对于参考电势的电压波动。此外确定表征电消耗器的电频率的参数，尤其是电消耗器的电角速度(
Figure 2011800293806100004DEST_PATH_IMAGE001
)。在电消耗器（2）的n倍电频率的情况下将待监视的电压（US；UM1；UM2）的第一谱幅度与第一参考值相比较，并且当所述比较得出第一谱幅度与第一参考值存在偏差时探测到直流电压中间电路(6)或n相电网(1)中的对称绝缘故障。

Description

用于监视未接地电网中的绝缘电阻的方法和设备
技术领域
本发明涉及用于监视未接地电网中的绝缘电阻的方法和设备。
背景技术
为了在混合动力或电动汽车中驱动，一般采用按照感应式电机形式的电机，这些电机与变流器—通常也称为逆变器—连接地运行。用于运行电机的电能在此由与汽车的车载电网分离的、未接地的电流供应（例如按照高效的高压电池的形式）提供。通过这种方式实现的未接地电网—通常也称为IT（Isolé Terre）电网—减小了例如维护人员的危险，因为在单个故障时，例如在绝缘故障时，没有建立闭合的电路。此外在出现单个故障时不需要调整运行，从而可以对绝缘故障进行通知，而不会导致系统失效。但是为此需要在汽车运行期间也要连续或至少周期性地监视电网的绝缘电阻。
由DE 10 2006 031 663 B3已知一种用于测量IT电网中的绝缘电阻的方法，该IT电网具有直流电压中间电路和至少一个自引导的换流器以及用于相对于地电势测量中间电路电压的测量装置，在该方法中设置离线测量和在线测量。在该文献中，在离线测量期间—在离线测量期间换流器的所有功率开关都闭合—测量电势上升了和上升了多少以及测量中间电路电压，并且由此确定绝缘电阻。在在线测量期间，测量电势上升了和上升了多少并且对测量的时间曲线变化进行分析。为此尤其是将两个电势求和，对和进行傅立叶变换并且在频谱的时间曲线变化中评估频谱的改变。
由EP 1 909 369 A2已知一种用于为在运行中的变频器装置进行绝缘监视的方法，其中该变频器装置具有包括至少一个正支路和负支路的电压中间电路、至少一个具有至少两个相位接头的电设备、以及至少一个包括用于将相位接头与电压中间电路的正支路或负支路电连接的开关元件的变频器。在该文献中规定，通过检测变频器控制装置的参数来确定变频器的运行状态，在该运行状态期间变频器处于运行中并且向在此期间同样处于正常运行中的电设备馈电。此外，测量正支路或负支路的至少一个电压。最后根据所测量的一个或多个电压以及变频器的运行状态确定电压中间回路上和/或相位接头上和/或电设备上的绝缘故障。
发明内容
本发明实现了一种用于监视未接地电网中的绝缘电阻的方法，该未接地电网具有直流电压中间电路和至少一个与直流电压中间电路连接的变流器用于控制n相电网中的n相电消耗器，其中n>1。在此，在消耗器运行期间首先确定待监视的电压，所述待监视的电压代表直流电压中间电路的供电电压电势相对于参考电势的电压波动。此外还确定表征电消耗器的电频率的参数，尤其是电消耗器的电角速度。接着在电消耗器的n倍电频率的情况下确定待监视的电压的第一谱幅度，将待监视的电压的第一谱幅度与第一参考值相比较，并且当所述比较得出第一幅度值与第一参考值存在偏差时探测到直流电压中间电路或n相电网中的对称绝缘故障。
在电消耗器运行期间以及由此在变流器运行期间，直流电压中间电路的供电电压汇流排的直流电压电势被叠加了交流电压分量，所述交流电压分量导致直流电压中间电路的供电电压电势相对于例如通过汽车车身形成的参考电势产生电压波动。本发明基于以下基本想法：在直流电压中间电路—通常也称为牵引电网—中或在n相电网中的对称绝缘故障影响电压的谱分布，该谱分布代表直流电压中间电路的供电电压电势相对于参考电势的电压波动。在此谱分布按照以下方式改变，即与正常运行、也就是没有绝缘故障的运行相反，在电消耗器的n倍电频率时或者换句话说在消耗器的电频率的第n次谐波时也产生信号分量。由此通过对属于n倍电频率的（第一）谱幅度的分析，可以用小的电路技术耗费可靠地识别对称绝缘故障。在此以及在下面，用术语“对称绝缘故障”表示绝缘电阻的恶化，所述恶化按照与例如由于老化过程而可能导致的情况相同的方式出现在直流电压中间电路的两个供电电压汇流排上或n相电网的所有相上。
本发明的方法还存在其它优点，即所述监视在电消耗器运行期间以及由此在变流器运行期间可以连续或周期性（近似连续）地进行。通过对第一谱幅度与第一参考值的偏差的进一步分析，还可以确定是在直流电压中间电路中还是在n相电网中出现了对称绝缘故障。从而当第一谱幅度小于参考值时在直流电压中间电路中探测到对称绝缘故障，而当第一谱幅度大于参考值时，在n相电网中探测到对称绝缘故障。
为了也能探测到非对称绝缘故障，也就是其中仅涉及直流电压中间电路的一个供电电压汇流排或仅涉及n相电网的一部分相的绝缘电阻恶化，根据本发明的一种实施方式规定在电消耗器的（1倍）电频率时确定待监视的电压的第二谱幅度，将该第二谱幅度与第二参考值进行比较，并且当该比较得出第二谱幅度与第二参考值之间存在偏差时探测到n相电网中非对称绝缘故障。
与对称绝缘故障相同，非对称绝缘故障也影响待监视的电压的谱分布。但是与对称故障相反，改变不是通过在消耗器的n倍电频率的范围中出现附加信号分量来表现出的，而是通过在（1倍）电频率的范围中的信号分量改变来表现出。因此通过分析在该频率时出现的（第二）谱幅度，还可以用小的电路技术耗费可靠地识别非对称绝缘故障。在此，对于对称绝缘故障以及对于非对称绝缘故障都成立的是：第一或第二谱幅度的绝对值变化分别是绝缘电阻恶化的度量，从而也可以对绝缘电阻的变化做出定量的说明。
对于待监视的电压来说，重要的仅仅是：待监视的电压代表直流电压中间电路的供电电压电势相对于参考电势的电压波动。整个系统中的不同电压都满足这条标准。
根据本发明的第一实施方式，测量直流电压中间电路相对于参考电势的至少一个供电电压电势以及测量直流电压中间电路的中间电路电压，并且通过形成所测量的这些电压的和来确定待监视的电压。但同样还可以测量直流电压中间电路相对于参考电势的两个供电电压电势并且从中通过形成和来确定待监视的电压。
根据本发明的另一实施方式，在直流电压中间电路的供电电压电势之间接入分压器，尤其是对称的分压器。在这种情况下，在分压器的中间抽头上测量的第一测量电压被用作待监视的电压。该实施方式的优点是，只需要唯一的一次电压测量并且不需要附加的计算耗费来确定待监视的电压。此外，测量范围可与最大波动幅度匹配，这导致了测量精度的提高。还可以测量表征电压的其它参数来代替电压，例如电流。
在本发明的另一实施方式中，在（人工地）星形点中经由阻抗将n相电网的这些相交汇在一起。然后在该星形点可以测量相对于参考电势的第二测量电压，该第二测量电压可以从在星形点处相对于中间电路电压的一半得出的星形点电压中减去。通过这种方式计算的辅助电压同样代表直流电压中间电路的供电电压电势相对于参考电势的电压波动并且由此用作待监视的电压。在该实施方式中也仅需要唯一的一次电压测量，其中测量范围可以与最大波动幅度匹配。替换对测量电压的直接测量，在此还可以测量从测量电压推导出的、表征测量电压的参数。
根据本发明的另一实施方式规定，参考值表示在没有绝缘故障的正常运行时的相应电频率情况下待监视的电压的谱幅度。
为了确定待监视的电压的谱幅度，根据本发明的一种实施方式规定，尤其是借助快速傅里叶变换（FFT）形成待监视的电压的频率谱。
替换于此地，还可以对待监视的电压进行带通滤波，并且可以借助经过滤波的待监视的电压确定谱幅度。两种方法都允许用相对小的电路技术耗费来确定谱幅度。
如果由于探测到的绝缘故障仅输出一个故障通知，则为了消除例如在车间中的故障必须检查整个系统是否存在可能的故障。因此值得追求的是除了纯故障通知之外还提供在整个系统的哪个区域出现绝缘故障的信息。
如果在直流电压中间电路的供电电压汇流排之一中出现非对称绝缘故障，则在直流电压中间电路的两个供电电压电势的绝对值之间产生直流电压偏移。根据本发明的一种实施方式，例如借助对待监视的电压的低通滤波来确定该直流电压偏移。如果该直流电压偏移达到预先给定的极限值，则可以推断在直流电压中间电路的供电电压汇流排之一的区域中必定存在非对称绝缘故障。然后依据直流电压偏移的符号，仍然还可以探测分别涉及的供电电压汇流排。
如果绝缘故障存在于n相电网的区域中，则有利的是确定待监视的电压的相位以及电消耗器的相电压的相位。然后依据待监视的电压与相电压的相位的相对相位，可以确定在n相电网中是否存在单相或多相的非对称绝缘故障。此外仍然还可以识别分别涉及的相。
为了探测到在n相电网的区域中的两相非对称绝缘故障，替换或附加还可以确定待监视的电压的能量含量。由于能量含量随着绝缘故障所涉及的相的数量增加而下降，因此依据能量含量可以探测绝缘故障涉及多少个相。
待监视的电压的有效值也随着绝缘故障所涉及的相的数量增加而下降。由此还可以依据有效值确定绝缘故障涉及多少个相。
本发明还实现一种用于监视未接地电网中的绝缘电阻的设备，其中该电网包括直流电压中间电路、具有n相电消耗器的n相电网以及至少一个连接到直流电压中间电路的变流器来控制电消耗器。本发明的设备在此包括：
-至少两个测量装置，用于测量直流电压中间电路的一个供电电压电势以及中间电路电压，或者测量直流电压中间电路的两个供电电压电势，
-计算单元，用于通过对所测量的这些电压形成和来确定待监视的电压，其中待监视的电压代表直流电压中间电路的供电电压电势相对于参考电势的电压波动，以及
-分析单元，其确定在电消耗器的n倍电频率时待监视的电压的第一谱幅度，将第一谱幅度与第一参考值进行比较，并且当该比较得出第一谱幅度与第一参考值之间存在偏差时探测到直流电压中间电路或n相电网中的对称绝缘故障。
计算单元和分析单元在此还可以通过唯一的一个单元例如以微控制器的形式实现。
如果在直流电压中间电路中设置分压器，尤其是对称的分压器，该分压器连接在直流电压中间电路的供电电压电势之间并且具有中间抽头，则唯一一个用于测量分压器的中间抽头上的第一测量电压的电压测量装置就足以。于是第一测量电压直接表示待监视的电压，而待监视的电压代表直流电压中间电路的供电电压电势相对于参考电势的电压波动。于是，由此合适地还取消了计算单元。替换对测量电压的直接测量，还可以测量由测量电压推导出的其它参数，该参数由此来表征测量电压。
如果n相电网的相经由阻抗在（人工）星形点交汇在一起，则相对于参考电势测量星形点处的第二测量电压的唯一的一个电压测量装置就足以。于是，计算单元通过形成在星形点处相对于中间电路电压的一半得出的星形点电压与辅助电压的第二测量电压之间的差来形成。于是辅助电压代表直流电压中间电路的供电电压电势相对于参考电势的电压波动。替换对第二测量电压的直接测量，还可以测量由该测量电压推导出的参数，该参数由此来表征第二测量电压。
附图说明
本发明的实施方式的其它特征和优点由以下参照附图的描述中得出。
其中：
图1示出根据本发明的第一实施方式具有直流电压中间电路、与直流电压中间电路连接的变流器、3相电机和测量设备的未接地电网的示意框图，
图2示出根据本发明的第二实施方式具有直流电压中间电路、与直流电压中间电路连接的变流器、3相电机和测量设备的未接地电网的示意框图，
图3示出根据本发明的第三实施方式具有直流电压中间电路、与直流电压中间电路连接的变流器、3相电机和测量设备的未接地电网的示意框图，
图4是待监视的电压在没有绝缘故障的正常运行中的时间曲线变化的图形示意，
图5示出根据图4的待监视的电压的频率谱的图形示意，
图6示出待监视的电压在3相电网中出现单相非对称绝缘故障时的时间曲线变化的图形示意，
图7示出根据图6的待监视的电压的频率谱的图形示意，
图8示出待监视的电压在3相电网中出现对称绝缘故障时的时间曲线变化的图形示意，
图9示出根据图8的待监视的电压的频率谱的图形示意，
图10示出待监视的电压在3相电网中出现两相非对称绝缘故障时的时间曲线变化的图形示意。
具体实施方式
在附图中相同或功能相同的部件分别用相同的附图标记表示。
图1示出具有三相电机2的3相电网1的示意图，该电机可以例如实施为同步电机、异步电机或磁阻电机，具有与该电机连接的脉冲变流器3。脉冲变流器3包括功率开关形式的开关元件4a-4f，它们与电机2的各个相U，V，W连接并且相U，V，W或者相对于施加在直流电压中间电路6的正供电电压汇流排5上的正供电电压电势T+或者相对于施加在直流电压中间电路6的负供电电压汇流排7上的负供电电压电势T-开关。与正供电电压汇流排5连接的开关元件4a-4c在此也称为“高侧开关”，与负供电电压汇流排7连接的开关4d-4f称为“低侧开关”，并且例如可以实施为绝缘栅极双极晶体管（IGBT）或金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）。此外脉冲变流器3还包括多个空转二极管8a-8f，它们分别与一个开关元件4a-4f并联地设置。
脉冲变流器3确定电机2的功率和运行方式，并且相应地由例如微控制器形式的控制设备9控制。电机2在此可选择地在电机运行或发电机运行下运行。
脉冲变流器3还包括所谓的中间电路电容器10，该中间电路电容器基本上用于对在直流电压中间电路6中的高压电池11形式的高压储能器的电压进行稳定。具有低压电池13形式的低压储能器的汽车的车载电网12经由直流电压变换器14与中间电路电容器6并联连接。
电机2在所示出的实施例中实施为三相，但是也可以仅具有两相或多于三相。但是优选的，相的数量等于三或至少可被三除。
例如对于维护目的来说，需要将处于静止状态的高压电池11与直流电压中间电路6—通常也称为牵引电网或高压电路—分离。为此设置两个主接触器15和16以及一个预充电接触器17。预充电接触器在此使得可以经由预充电电阻18对中间电路电容器进行限流地充电。
此外设置测量装置19，20和21， 借助它们可以测量正供电电压电势T+与参考电势（例如按照通过汽车车身形成的汽车地的形式）之间的电压                                                
Figure DEST_PATH_IMAGE001
，负供电电压电势T-与参考电势之间的电压
Figure 466229DEST_PATH_IMAGE002
，或中间电路电容器10上的中间电路电压
Figure DEST_PATH_IMAGE003
。要指出的是，对于本发明的应用性而言，设置所示出的三个测量装置19，20和21中的两个就足以。术语“电压测量”原则上还可以包括对表征电压的参数（例如电流）的测量。
所测量的供电电压汇流排5和7上的电压
Figure 321052DEST_PATH_IMAGE001
，
Figure 100789DEST_PATH_IMAGE004
以及中间电路电压
Figure 495999DEST_PATH_IMAGE003
必要时在经过合适的信号处理之后输送给计算单元22，所述信号处理例如可以包括A/D转换，所述计算单元在所示出的实施例中集成在控制设备9中，但是替换于此的也可以作为独立的单元实现。
通过计算单元22计算和电压Us，其中
Figure DEST_PATH_IMAGE005
或
Figure 998786DEST_PATH_IMAGE006
或
。
和电压Us由此代表直流电压中间电路6的供电电压电势T+和T-相对于参考电势的电压波动。
替换图1所示的具有三个测量装置19,20和21中至少两个的实施方式，在直流电压中间电路6中还可以与中间电路电容器10并联地设置分压器30，该分压器优选对称地设计（参见图2）。然后可以借助测量装置31在中间抽头M处相对于参考电势测量第一测量电压UM1，该第一测量电压直接代表直流电压中间电路6的供电电压电势T+和T-相对于参考电势的电压波动。分压器30在此可以如图所示由欧姆电阻32和33或者借助电容和/或电感形成。对于可使用性来说重要的只有分压功能。当然，分压器30也可以由多于两个部件形成。在此当然也可以测量仅表征第一测量电压UM1的参数。
替换图1所示的具有三个测量装置19,20和21中至少两个的实施方式，在3相电网1中的相U，V，W也可以经由阻抗Z1，Z2或Z3交汇到（人工）星形点P1（参见图3）。在这种情况下，可以在星形点P1处借助测量装置40相对于参考电势测量第二测量电压UM2。对于对称的直流电压中间电路6，在供电电压汇流排5和7上相对于参考电势至少由于存在的绝缘电阻而致使一半中间电路电压
Figure DEST_PATH_IMAGE008
相应地下降。在星形点处的电势因此按照预先已知的方式波动了一半中间电路电压。如果借助计算单元41从预先已知的、星形点P1与一半中间电路电压
Figure DEST_PATH_IMAGE010
之间的星形点电压中减去第二测量电压UM2，则获得辅助电压UH，该辅助电压同样代表直流电压中间电路6的供电电压电势T+和T-相对于参考电势的电压波动。在此阻抗Z1，Z2，Z3可以通过欧姆电阻或者还借助电容和/或电感来形成。
现在从根据图1的实施方式出发来阐述另一种方法，在该实施方式中和电压Us用作待监视的电压。但是本发明的方法可以类似地应用于根据图2的第一测量电压UM1或根据图3的辅助电压UH。
通过在根据图1的所示实施例中集成到控制设备8内、但是也可以对此代替地实现为单独的单元的分析单元23，对待监视的电压Us进行频率变换，优选进行傅立叶变换（FFT），以通过这种方式计算出待监视的电压的频率谱。然后根据本发明通过分析在预先给定电频率或角速度情况下的绝对值谱幅度
Figure 411816DEST_PATH_IMAGE011
，可以探测到绝缘故障。但是在此，预先给定的电频率或角速度不是固定值，而是取决于电机2的电角速度
Figure DEST_PATH_IMAGE012
，该电角速度与电机2的电频率成比例。
因此确定表征电机2的电频率的参数，例如电角速度
Figure 706793DEST_PATH_IMAGE012
。该确定可以基于测量技术的结果来进行。但是，通常电机2的电频率也被预先给定，从而该电频率是预先已知的。
绝缘故障，也就是绝缘电阻的恶化可通过以下方式被注意到，即在特定频率时的谱幅度
Figure 700157DEST_PATH_IMAGE013
在绝对值上变化了。依据是对称还是非对称绝缘故障，得出在3倍电角速度
Figure DEST_PATH_IMAGE014
、也就是K=3时或在（1倍）电角速度
Figure 392170DEST_PATH_IMAGE015
、也就是K=1时的谱幅度的变化。但是以下还要详细阐述这种关联。在此，谱幅度的绝对值变化分别是对于绝缘电阻恶化的一种度量。
图4示出在没有绝缘故障的电机2的正常运行下以及由此在脉冲变流器3的正常运行下的和电压Us的时间曲线变化。和电压Us在此按照交流电压的形式分布在零线附近，该零线与参考电势、也就是例如汽车地相应。该曲线变化因此基于，在脉冲变流器运行期间向供电电压汇流排5或7与参考电势之间的电压
Figure 316132DEST_PATH_IMAGE016
和
Figure 777201DEST_PATH_IMAGE017
叠加了交流电压分量。
图4所示的和电压的快速傅里叶变换得出图5中示意性示出的谱分布（频率谱）。在此可以看出，在（1倍）电角速度
Figure 207045DEST_PATH_IMAGE012
时不存在信号分量，而在3倍电角速度
Figure DEST_PATH_IMAGE018
时存在具有谱幅度为A0的信号分量。
现在如果在3相电网1的区域中出现单相非对称绝缘故障，也就是说在三个相U，V或W之一上出现绝缘电阻恶化，则得出和电压Us的改变了的时间曲线变化（参见图6）并且还得出改变了的谱分布（参见图7）。尤其是，现在在（1倍）电角速度
Figure 137086DEST_PATH_IMAGE019
时出现谱幅度为A1的信号分量，该谱幅度在无故障的情况下不会出现或者至少消失在背景噪声中。因此如果将谱幅度A1与用作参考值的无故障情况下的相应谱幅度相比较，也就是说在这种情况下谱幅度为0，则在存在偏差的情况下可以可靠地探测到非对称绝缘故障。绝对值的幅度变化，也就是在这种情况下幅度值A1本身在此是对于绝缘电阻恶化的度量。在此，与还在后面的绝缘故障的探测中一样，当然还可以预先给定该偏差的最小值，在探测到绝缘故障之前，必须超过该最小值。
在图8和9中示出在3相电网1中出现对称绝缘故障的情况下和电压Us的时间曲线变化或从中产生的谱分布。在此，绝缘电阻的恶化以类似的方式作用于全部三个相。从图9中可以看出，可以通过以下方式可以使人注意到这种绝缘故障，即在3倍电角速度
Figure DEST_PATH_IMAGE020
时的谱幅度从值A0提高到值A2。在此，绝对值升高又是对于绝缘电阻恶化的度量。由此通过将3倍电角速度
Figure 349893DEST_PATH_IMAGE021
的谱幅度与用作参考值的无故障情况下的相应谱幅度（在这种情况下即A0）相比较，也可以可靠地探测到对称绝缘故障。
类似的效果也在直流电压中间电路6中出现对称绝缘故障时展现出来。在此在3倍电角速度
Figure DEST_PATH_IMAGE022
的范围中也得出谱分布的变化，但是是以幅度值下降到低于正常运行中的值的形式，也就是低于A0。在这种情况下，绝对值的下降是对绝缘电阻恶化的一种度量。
对于本发明的可应用性，重要的只是：确定在1倍和3倍电频率也或者角速度时的谱幅度或者在n倍电频率也或者角速度的n相电网情况下的谱幅度。就此而言，代替频率变换，还可以采用具有在
Figure 993364DEST_PATH_IMAGE023
和
Figure 515481DEST_PATH_IMAGE022
（n*
Figure 244402DEST_PATH_IMAGE023
）时的相应中频的带通滤波，以及接着从经过滤波的和电压计算所需要的幅度值。
通过其它分析也可以除了仅仅探测绝缘故障之外还对其中出现故障的区域作出具体说明。这是一种显著简化例如车间中的故障消除的诊断功能，因为只需要还针对故障原因来检查整个系统的具体子区域。
在对称绝缘故障的情况下，经由向直流电压中间电路6或者向n相电网1分配故障可以没有以及不必有很大程度的局限性。但是在非对称绝缘故障的情况下是不同的。
直流电压中间电路6中的非对称绝缘故障导致两个供电电压汇流排5和7的电势之间的直流电压偏移。由此在出现这种偏移电压时，这例如可以通过对和电压Us的相应低通滤波来识别，可以在直流电压中间电路6中探测到非对称故障。然后通过分析直流电压偏移的符号，还可以确定在供电电压汇流排5或7的哪一个中出现绝缘故障。
如果在正供电电压电势T+和参考电势之间的电压降小于负供电电压电势T-和参考电势之间的电压降
Figure 758877DEST_PATH_IMAGE024
，并且因此和电压Us为正，则在正供电电压汇流排5的区域中存在故障。如果相反电压降
Figure 530524DEST_PATH_IMAGE001
大于电压降
Figure 481163DEST_PATH_IMAGE025
，也就是和电压Us为负，则在负供电电压汇流排7的区域中存在故障。
如果在3相电网1中探测到绝缘故障，则可以通过分析和电压Us的电频率的相位可以确定该故障所涉及的相（U，V，W）。为此例如可以用电频率作为中频对和电压Us进行带通滤波，并且接着对该和电压进行分析，使得针对和电压Us得出的相位与3相电网1的相电压的相位（即相U，V，W上的电压）进行比较。
在此如果得出和电压Us的电频率具有与相U的相电压相同的相位，则在相U的区域中存在绝缘故障。相应地也适用于3相电网1的其余相或者一般化地还适用于n相电网的其余相。
为了能具体地确定3相电网中的两个有故障的相或者一般化地具体地确定n相电网中的多个有故障的相，除了和电压Us的谱幅度之外还必须对至少一个其它参数进行分析。
图10示出在出现两相非对称绝缘故障时、也就是在三相中两相上出现绝缘电阻的（对称）恶化时和电压Us的时间曲线变化。如果将根据图10的电压曲线变化与根据图6的在3相电网中出现单相非对称绝缘故障时的电压曲线变化相比较，则可以看出和电压在单相故障的情况下具有更高的能量密度以及还有更高的有效值。此外，在两相对称绝缘故障时的相位朝着相电压之一移动了60o。如果绝缘故障是两相的但是并非关于该相对称，则得出不等于60o的相移，这取决于在两个所涉及相上的故障大小的差异。
因此如果除了和电压Us的谱幅度之外还对其能量含量和/或其有效值和/或其相位进行分析，则也可以将3相电网1中的单相和双相绝缘故障区分开来。此外通过分析相位，还可以具体地确定所涉及的相。如果和电压Us的电频率例如朝着相U的相电压相移了+60o，从而可以推断出对称绝缘故障，该对称绝缘故障涉及相U和V。类似的，朝着相V的+60o的相移表示相V和W中有对称绝缘故障，朝着相W的+60o的相移表明相U和W中有对称绝缘故障。

Claims (15)

1.一种用于监视未接地电网中的绝缘电阻的方法，该未接地电网具有直流电压中间电路（6）和至少一个与直流电压中间电路连接的变流器（3）用于控制n相电网（1）中的n相电消耗器（2），其中n>1，其中在消耗器（2）运行期间
-确定待监视的电压（US；UM1；UM2），所述待监视的电压代表直流电压中间电路(6)的供电电压电势(T+,T-)相对于参考电势的电压波动,
-确定表征电消耗器的电频率的参数，尤其是电消耗器的电角速度(                                                
Figure 551876DEST_PATH_IMAGE001
),
-在电消耗器(2)的n倍电频率的情况下确定待监视的电压（US；UM1；UM2）的第一谱幅度，
-将待监视的电压（US；UM1；UM2）的第一谱幅度与第一参考值相比较，并且
-当所述比较得出第一谱幅度与第一参考值存在偏差时探测到直流电压中间电路(6)或n相电网(1)中的对称绝缘故障。
2.根据权利要求1的方法，其中当第一谱幅度小于参考值时在直流电压中间电路（6）中探测到对称绝缘故障，而当第一谱幅度大于参考值时在n相电网（1）中探测到对称绝缘故障。
3.根据权利要求1或2的方法，其中
－在电消耗器（2）的该电频率时确定待监视的电压（US；UM1；UM2）的第二谱幅度，
-将待监视的电压（US；UM1；UM2）的第二谱幅度与第二参考值进行比较，并且
-当该比较得出第二幅度值与第二参考值之间存在偏差时在n相电网（1）中探测到非对称绝缘故障。
4.根据权利要求1至3之一的方法，其中相对于参考电势测量直流电压中间电路（6）的至少一个供电电压电势（T+，T-）以及测量直流电压中间电路（6）的中间电路电压（UZK），或者相对于参考电势测量直流电压中间电路（6）的两个供电电压电势（T+，T-）并且从中通过形成和来确定待监视的电压（US）。
5.根据权利要求1至3之一所述的方法，其中通过在分压器（30）、尤其是对称分压器的中间抽头（M）上相对于参考电势测量的第一测量电压（UM1）形成待监视的电压，其中分压器（30）连接在直流电压中间电路（6）的供电电压电势（T+，T-）之间。
6.根据权利要求1至3之一的方法，其中
-在星形点（P1）处相对于参考电势测量第二测量电压（UM2），其中在该星形点（P1）处n相电网（1）的相（U，V，M）经由阻抗（Z1，Z2，Z3）交汇在一起，
-通过在星形点（P1）处相对于一半中间电路电压（UZK）得出的星形点电压与第二测量电压（UM2）之间形成差来形成表示待监视的电压的辅助电压（UH）。
7.根据上述权利要求之一的方法，其中参考值表示在没有绝缘故障的正常运行时的相应电频率情况下待监视的电压（US；UM1；UM2）的谱幅度。
8.根据上述权利要求之一的方法，其中尤其是借助快速傅里叶变换（FFT）形成待监视的电压（US；UM1；UM2）的频率谱，并且从中确定待监视的电压（US；UM1；UM2）的谱幅度，或者对待监视的电压（US；UM1；UM2）进行带通滤波，并且借助经过滤波的待监视的电压确定幅度值。
9.根据上述权利要求之一的方法，其中尤其是通过对待监视的电压（US；UM1；UM2）的低通滤波来确定直流电压中间电路（6）的供电电压电势（T+，T-）的绝对值之间的直流电压偏移，并且依据直流电压偏移的符号，在直流电压中间电路（6）的供电电压汇流排（5,7）之一中探测到非对称绝缘故障。
10.根据权利要求3至9之一的方法，其中确定待监视的电压（US；UM1；UM2）的相位以及电消耗器（2）的相电压的相位，并且依据待监视的电压（US；UM1；UM2）与相电压的相位的相对相位探测：在n相电网（1）的区域中是否存在单相或多相的非对称绝缘故障和/或所述绝缘故障涉及哪些相（U，V，M）。
11.根据权利要求3至10之一的方法，其中确定待监视的电压（US；UM1；UM2）的能量含量，并且依据能量含量确定在n相电网（1）的区域中是否存在单相或多相非对称绝缘故障。
12.根据权利要求3至11之一的方法，其中确定待监视的电压（US；UM1；UM2）的有效值，并且依据有效值确定在n相电网（1）的区域中是否存在单相或多相非对称绝缘故障。
13.一种用于监视未接地电网中的绝缘电阻的设备，其中该电网包括
-直流电压中间电路（6），
-具有n相电消耗器（2）的n相电网（1），以及
-至少一个连接到直流电压中间电路的变流器（3）用于控制电消耗器（2），
其中该设备包括：
-至少两个测量装置（19,20,21），用于测量直流电压中间电路（6）的一个供电电压电势（T+，T-）以及中间电路电压（UZK），或者测量直流电压中间电路（6）的两个供电电压电势（T+，T-），
-计算单元（22），用于通过对所测量的这些电压形成和来确定待监视的电压（US），其中待监视的电压（US）代表直流电压中间电路（6）的供电电压电势（T+，T-）相对于参考电势的电压波动，以及
-分析单元（23），其确定在电消耗器的n倍电频率时待监视的电压（US）的第一谱幅度，将第一谱幅度与第一参考值进行比较，并且当该比较得出第一谱幅度与第一参考值之间存在偏差时探测到直流电压中间电路（6）或n相电网（1）中的对称绝缘故障。
14.一种用于监视未接地电网中的绝缘电阻的设备，其中该电网包括
-直流电压中间电路（6），
-具有n相电消耗器（2）的n相电网（1），
-至少一个连接到直流电压中间电路（6）的变流器（3）用于控制电消耗器（2），以及
-分压器（30），尤其是对称的分压器，该分压器连接在直流电压中间电路（6）的供电电压电势（T+，T-）之间并且具有中间抽头（M），
其中该设备包括：
-测量装置（31），用于在分压器（30）的中间抽头（M）上测量表征待监视的电压（UM1）的参数，其中待监视的电压（UM1）代表直流电压中间电路（6）的供电电压电势（T+，T-）相对于参考电势的电压波动，以及
-分析单元（23），其确定在电消耗器的n倍电频率时待监视的电压（UM1）的第一谱幅度，将第一谱幅度与第一参考值进行比较，并且当该比较得出第一谱幅度与第一参考值之间存在偏差时探测到直流电压中间电路（6）或n相电网（1）中的对称绝缘故障。
15.一种用于监视未接地电网中的绝缘电阻的设备，其中该电网包括
-直流电压中间电路（6），
-具有n相电消耗器（2）的n相电网（1），
-至少一个连接到直流电压中间电路（6）的变流器（3）用于控制电消耗器（2），以及
-星形点（P1），在该星形点处n相电网（1）的各个相（U，V，M）经由阻抗（Z1，Z2，Z3）交汇在一起，
其中该设备包括：
-测量装置（40），用于在星形点（P1）处相对于参考电势测量表征第二测量电压（UM2）的参数，
-计算单元（41），用于通过形成在星形点（P1）处相对于一半中间电路电压（UZK）得出的星形点电压与第二测量电压（UM2）之间的差来形成辅助电压（UH），其中该辅助电压（UH）代表直流电压中间电路（6）的供电电压电势（T+，T-）相对于参考电势的电压波动，以及
-分析单元（23），其确定在电消耗器的n倍电频率时待监视的电压（UM）的第一谱幅度，将第一谱幅度与第一参考值进行比较，并且当该比较得出第一谱幅度与第一参考值之间存在偏差时探测到直流电压中间电路（6）或n相电网（1）中的对称绝缘故障。
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