CN103018565B - 用于对电气设施上的机械冲击进行识别的方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于对电气设施上的机械冲击进行识别的方法及设备(2)，该电气设施包括具有供电网或存储介质的功能性电连接件(6)，由此，以对机械冲击进行识别，至少一个信号(8)被记录在功能性电连接件(6)上。此外，本发明涉及一种光电设施，该光电设施具有至少一个太阳能电流模块并且具有根据本发明的设备(2)。

Description

用于对电气设施上的机械冲击进行识别的方法及设备
技术领域
本发明涉及用于对电气设施上的机械冲击进行识别的方法及设备，该电气设施包括具有供电网或存储介质的功能性电连接件。
此外，本发明涉及一种光电设施，该光电设施具有至少一个太阳能电流模块和根据本发明的设备。
背景技术
具有用于电能的生产、传输、转换、分配及应用的电气装置的设施通常竖立在开放空间中。像光电装置的这样的太阳能电流模块，例如，必定且必须安装在屋顶上或安装在开阔的地面上。与电气设施连接却能够移动的诸如机器或移动发电机之类的固定电气装置通常出现在开放空间中。这些设施部件因此暴露于例如由在风暴过程中倒下的树或由与建筑工地上的施工车辆的碰撞所造成的机械冲击之下。由于这些电气设备通常都相当有价值，因此也存在被盗的风险。
这种设施部件的损坏或被盗的风险总是使电气设施的可用性、供应的可靠性以及成本效益受到限制。设施操作者将因此要竭力去尽可能全面地保护电气设施免受不利的机械冲击。
虽然通过故障和安全系统能够难以接近未经授权的空间，但是全面防盗只有相当大的支出的情况下才有可能。
例如对于光电设施的安全措施是已知的，该光电设施除了通过诸如运动传感器和视频监控之类的传统报警系统变得难以接近之外，还使太阳能电流模块在机械上变得安全，以此方式至少使拆除变得困难。
然而，已知的安全措施通常需要对设施的技术设计进行相当大地干涉，并且不是涉及巨大的资金投入，就是提供的保护不足以防盗。
发明内容
本发明因此基于该需求来研发用于对电气设施上的机械冲击进行识别的方法及设备，该电气设施能够以很少的费用集成到现有设施内并且允许永久性监测。
关于方法，结合权利要求1的前序部分，该需求得以满足在于：为了识别机械冲击，至少一个信号被记录在功能性电连接件上。
本发明基于这样的构想：即，利用待监测设施的现有功能性电连接件连同供电网或诸如电池或燃料电池之类的存储介质。在最简单的情况下，该功能性电连接件为经由电气装置与供电网或单独电源连接的现有的供电线路；作为示例，其可以是移动发电机或太阳能电流模块、电动马达的馈送线路。其是这样的功能性电连接件：在该功能性电连接件上记录有信号，即，诸如电压或电流强度之类的物理量的瞬时级数，并且该信号被用于识别机械冲击。在最简单的情形中，记录的信号级数基于供应网的工作电压或工作电流。然而，记录的信号级数也可以是另外标记的变量，比如，用于在IT网中不断进行绝缘监测的测量电流。
在不对设施本身进行任何结构性改变的情况下，现有的信号用于对已经存在的电气线路上的机械冲击进行识别。
在优选的设计中，通过对记录的信号的实际值或从记录的信号导出的变量的实际值与所需要的值进行比较，来实现机械冲击的识别。
能够识别待监测设施部件上的机械冲击，是由于对作为实际值的瞬时记录信号与预设或存储的所需的值进行了比较。假定机械冲击引起记录的信号的实际状况发生变化，则实际值与所需要的值的偏差可以正好表示这一机械冲击。特别地，当对另外标记的信号进行记录时，记录的实际值的瞬时级数能够与存储的(所需要的值)级数模式进行比较，以能够对可能的异常事件进行识别。在中间步骤中，记录的信号可以转变成导出变量，例如，用于已知的测量机构的记录的测量电流或记录的测量电压可以先转换成电阻值，然后该电阻值进行比较。这种应用的示例将是对电气设施的绝缘电阻进行评估。
有利地，实际值的急剧变化被用作用于机械冲击的识别标准。通过对记录的实际值的瞬时级数进行评估，实际值的急剧变化能够传递指明电连接断开因而可能损坏或拆卸的表示。
在进一步有利的设计中，实际值的变化率被用作用于机械冲击的识别标准。在该设计中，实际值的变化率在另一步骤中被考虑，该步骤随从于对信号的瞬时级数进行记录。特别地，结合对受到自然波动影响的另外标记的测量信号进行记录，该评估至关重要。
便利地，对机械冲击的识别导致产生报警信号。该报警可以根据待监测电气设施的构造或位置通过光和/或声音报警信号以传统的方式触发。
有利地，报警信号可以被远程传输。该电信号可以经由无线电线路或经由有线线路以无线的方式传输至若干个接收点。
有利地，实现了用于识别机械冲击的该方法的永久性自监测。这提供了防止监测方法本身由于未经授权的干扰或篡改而失效的手段。
便利地，监测被设计用于执行本方法的设备的接地连接。例如，如果结合绝缘监测记录的信号是绝缘监测设备的测量电流，则监测能够扩展到覆盖普通连接，特别是，该设备的接地连接和自供电，以使得难以对监测设备本身进行篡改。特别地，其能够防止设备被断开或报废，从而抑制了报警的触发。
在本方法的更有利的设计中，该方法可以以周期性的方式操作或仅被临时激活。使用这些操作模式中的一个，可以在所需要的供给能量方面实现相当大的节约，特别是，在具有绝缘监测的光电设施的情况下，即，在测量电流被记录在该光电设施中的情况下。
关于设备，结合权利要求11的前序部分，本发明所基于的需求通过记录单元来满足，该记录单元联接到功能性电连接件，用于对功能性电连接件上的至少一个信号进行记录。
根据本发明，用于对电气设施上的机械冲击进行识别的设备包括记录单元，该记录单元联接到电气设施或电气装置的已经存在的电连接件，其意味着该记录单元存取已经出现在电连接线路上的信号。
以此方式，可以以很少的技术费用、且不对电气设施构成大的干扰、同时使用现有电连接件来对机械冲击进行识别。
通过检测单元实现了有利的设计，该检测单元通过对记录的信号的实际值与从记录的信号导出的变量的实际值进行比较，来识别机械冲击并且产生报警信号。
这种检测设备通过对记录的实际值与预先设定或存储的所需要的值进行比较，来允许关于可能的机械冲击的表示，因为这种冲击通常伴随着记录的信号的急剧变化。另外，检测设备装配有用于产生报警信号的装置。
优选地，该设备包括用于报警信号的远程传输的传输单元。传输单元可以包括用于无线电传输和/或有线传输的部件，以能够在不同的位置以分散的方式接收报警信号。例如，报警信号可能经由数字数据接口以编码数据包的形式通过无线电或电缆发送至中央监控站(CMS)。例如，其可以定位于设施操作者、安全服务公司或消防署之处。这些将是对被数据编码的电报型电子报警信息进行评估和进一步处理的地方。
有利地，该设备包括下述单元：该单元用于永久性自监测，以防止其被篡改，特别是，防止报警功能不起作用。
在优选设计中，用于对用来判定实际值的信号进行记录的记录单元为绝缘电阻。
绝缘监测作为保护技术起着重要的作用，特别是在例如在光电设施中发生的非接地IT系统中。绝缘电阻测量设备不断地对电连接件的绝缘电阻进行监测并且一旦绝缘电阻下降到预定的响应值以下就触发报警。由于记录单元将绝缘电阻判定为实际值(从信号导出)，因此能够基于检测单元中的绝缘电阻的该瞬时级数来识别机械冲击。根据本发明的设备因此能够被设计为绝缘监测设备，并且除此以外还用于对机械冲击进行识别。
通常，绝缘电阻随时间变化，例如，通过光电设施根据诸如光照强度或空气湿度之类的环境条件，但某一设施的这些变化特征能够与由单一机械冲击引起的急剧变化加以区别。某一设施的级数特征已经能够提前“获悉”，并且能够用作用于与记录的实际值进行比较的瞬时参考模式。超过预先固定的极限值或下降到预先固定的极限值以下的异常偏差随后用作用于机械冲击的表示并且能够触发报警信号。
在又一设计中，记录单元被设计用于对用于识别电弧的信号进行记录。
在该设计中，根据本发明的设备使用用于对机械冲击进行识别的电气设施的现有工作电压。如果该设施是通电的并且如果电流流动通过供电线路，则当该设施或电气装置与供电电路断开时，电弧放电就从电流强度的极限值时起发生。该效应能够被利用，以对待监测设施部件的断开进行检测。能够设置在任意位置处，理想地，能够设置在未经授权难以接近的位置处的，与记录单元相关联的电弧传感器对电弧进行明确辨别并且触发报警信号。
有利地，具有至少一个太阳能电流模块的光电设施包括根据本发明的设备。本发明同样适用于光电设施的日夜监测。由于这些设施，出于供应的可用性和安全性的原因，通常实施为具有绝缘监测的IT系统，因此在作为绝缘监测设备的设计中，本发明提供了实现有价值的太阳能电流模块的成本效益、全面防盗监测的可能性。
在对绝缘电阻的瞬时级数进行确定和评估的基础上，能够对异常事件进行识别和报告。本发明允许立即产生报警信号，不论光电设施的哪一部分受到干扰都如此。在监测中能够包括光电设施的与太阳能电流模块连接或集成的另外的部件，比如直流/直流(DC/DC)转换器或直流/交流(DC/AC)转换器。
附图说明
进一步有益的设计特征在以下描述和附图中提到，以下描述和附图通过示例对本发明的优选实施方式进行了讨论了。在附图中：
图1示出了根据本发明的用于对电气设施上的机械冲击进行识别的设备的功能框图；
图2示出了具有根据本发明的设备的光电设施的框图。
具体实施方式
图1在功能框图中示出了根据本发明的设备2的结构。所示出的是用于实施根据本发明的用于对电气设施上的机械冲击进行识别的方法的主要部件。同样地，该图用作说明相应的步骤。
根据本发明的设备2包括与电气设施的功能性电连接线路6联接的记录单元4。该连接线路6可以是现有电流供给网的一部分(图2中的DC-IT)或者待监测的任意电气设备的馈电线路。在该电连接件6上，记录单元4对至少一个已经存在的信号8进行记录。记录的信号8例如可以为电气设施正常运行所需的诸如工作电压之类的变量(图2中的UPV+、UPV-)或另外地标记在线路网上的诸如在绝缘监测情况下的测量电流之类的变量。记录的信号8或从记录的信号8导出的变量作为实际值10发送至检测单元12。在检测单元12中，对测得的实际值10与存储的暂时参考模式进行比较，以识别偏差是可容许的还是不可接受的，以及是否因此必须被视为需要报告。
结合绝缘监测功能，参考数据可以为绝缘电阻的绝对值和/或绝缘电阻值变化的最大允许范围的阈值。
如果偏差超过预先设定的界限或阈值，则检测单元12就会产生报警信号14。该报警信号可以以光或声的形式发射并且通过传输单元16传播。例如，报警信号14可以经由作为数字数据接口执行的传输单元16以二进制数据包18的形式通过无线电或电缆发送至中央监控站。
为了防止设备2被篡改，其包括用于永久性自监测的单元20。
图2示出了具有根据本发明的设备2的光电设施的框图。在该体系结构中，对机械冲击进行识别的功能是基于用于判定绝缘电阻的实际值的信号的记录。
作为示例示出的光电设施PV包括太阳能电流模块SLM的区域SF。借助于该电气装置，在绝缘非接地直流电压网DC-IT的正极P1或负极P2处产生直流电压UPV+、UPV-。直流电压网DC-IT因此代表功能性电连接件(图1中的6)，其中，存在于该连接线路上的直流电压UPV+和直流电压UPV-产生用于识别机械冲击的信号8。
在图2的示例中的太阳能电流模块SLM分成三列，每列均具有六个串联的太阳能电流模块SLM。所述三列经由保险丝I并联地连接在直流电网DC-IT的正极P1和负极P2上。
在太阳能电流模块受到充足照射时产生的光电直流电压UPV+和UPV-经由绝缘接触器TS供给至变频器WR。该变频器在输出端产生绝缘非接地交流电压网AC-IT，其最终经由中间绝缘变压器TT将能量馈送到具有接地的中性点的交流电压网AC-TN。
太阳能电流模块SLM的区域SF容置于壳体G中，壳体G通过干路电位平衡栅(mainpotentialequalisingbar)P与接地参考电位E连接。从壳体G中引出的列S1、S2、S3的电触头一方面经由附加的接线盒AN与直流电压网DC-IT的两极P1、P2直接连接，另一方面经由超电压导体A与干路电位平衡栅P直接连接。
根据本发明实施的设备2连接到该通常的光电设施PV。该设备2被供给有来自交流电压网AC-TN的通过电压源B从光电设施PV馈送的能量。可替代地，在独立设施的情形中，电压源B将通过独立能量源来实现。如图1中详细示出的那样，根据本发明的设备2包括用于直流电压网DC-IT中的绝缘电阻的实际值的记录单元4。为此，在电极P1上出现的光电直流电压UPV+和在电极P2上出现的光电直流电压UPV-的实际值被周期性地记录为信号，并且在检测单元12中被评估。报警信号作为数据包18经由传输单元16通过无线电或有线线路传播至中央监控站。

Claims (15)

1.一种用于对电气设施上的机械冲击进行识别的方法，所述电气设施包括具有供电网或存储介质的功能性电连接件(6)，其中，为了对所述机械冲击进行识别，在所述功能性电连接件(6)上记录至少一个信号(8)，其特征在于，监测为执行所述方法设计的设备的接地连接(E)，其中，所述设备包括记录单元(4)，所述记录单元(4)被设计成对标记的测量电流进行记录作为用于判定绝缘电阻的实际值的信号(8)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
通过对所记录的信号(8)的实际值或从所记录的信号(8)导出的变量的实际值与所需要的值进行比较，来实现对所述机械冲击的识别。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
所述实际值的急剧变化被用作用于机械冲击的识别标准。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
所述实际值的变化率被用作用于机械冲击的识别标准。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
根据对机械冲击的识别来产生报警信号(14)。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，
所述报警信号(14)被远程传输(18)。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
执行用于识别机械冲击的所述方法的永久性自监测(20)。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
周期性操作。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
暂时性激活。
10.一种用于对电气设施上的机械冲击进行识别的设备(2)，所述电气设施包括具有供电网或存储介质的功能性电连接件(6)，其中，记录单元(4)与所述功能性电连接件(6)联接，以在所述功能性电连接件(6)上记录至少一个信号(8)，其特征在于，所述记录单元(4)被设计成对标记的测量电流进行记录作为用于判定绝缘电阻的实际值的信号(8)。
11.根据权利要求10所述的设备(2)，其特征在于，
检测单元(12)，所述检测单元(12)通过对所记录的信号(8)的实际值或从所记录的信号(8)导出的变量的实际值与所需要的值进行比较，来识别机械冲击并且产生报警信号(14)。
12.根据权利要求11所述的设备(2)，其特征在于，
传输单元(16)，所述传输单元(16)用于所述报警信号(14)的远程传输(18)。
13.根据权利要求10或11所述的设备(2)，其特征在于，
用于永久性自监测的单元(20)。
14.根据权利要求10或11所述的设备(2)，其特征在于，
所述记录单元(4)被设计成对用于识别电弧的信号(8)进行记录。
15.一种光电设施(PV)，所述光电设施(PV)具有至少一个太阳能电流模块(SLM)和根据权利要求10至14中的任一项所述的设备(2)。
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