CN103852643A - 具有测量电路中断的绝缘监控设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种绝缘监控设备，该绝缘监控设备与未接地IT电源系统形成了用于监控绝缘阻抗的测量电路，其中测量电路能够通过被设置在所述绝缘监控设备中的断路器设备中断。此外，本发明涉及一种用于在未接地IT电源系统中执行绝缘阻抗的初始和/或重复测试以及用于通过绝缘监控设备监控所述绝缘阻抗的方法。为了执行所述初始和/或重复测试，所述测量电路通过激活设置在所述绝缘监控设备中的断路器设备的手动切换动作而被中断。

Description

具有测量电路中断的绝缘监控设备
技术领域
本发明涉及一种绝缘监控设备，该绝缘监控设备被安装在IT电源系统的有源导体与保护地线之间，并且该绝缘监控设备与未接地IT电源系统形成了用于监控绝缘阻抗的测量电路。
此外，本发明还涉及一种用于在未接地IT电源系统中执行绝缘阻抗的初始和/或重复测试以及用于通过安装在所述IT电源系统的有源导体与保护地线之间的绝缘监控设备来监控所述绝缘阻抗的方法，该方法包括以下步骤：执行所述初始和/或重复测试，其中通过所述绝缘监控设备和所述IT电源系统形成的测量电路被中断；以及当所述测量电路闭合时，通过所述绝缘监控设备来监控所述绝缘阻抗。
背景技术
为了保证电力电源的高可靠性和操作安全以及确保在电力系统区域中的人员安全，电源网络被越来越多地应用在有源导体分离于地电势的情况中。医学上使用的领域中的操作室、光电系统或用于机械系统的辅助电路以及铁路设施是将在本文中提及的示例。
在这种被称为未接地IT系统的电源网络中，由于在导体与地之间的理想的无限高阻抗值，在该第一中故障情况中不能形成闭合电路，所以可能在未打断系统的运行操作的情况下有源导体呈现出绝缘故障。
这种考虑显示出了在将被监控的网络中的绝缘阻抗，包括连接至该网络的相对于地（绝缘阻抗）的操作设备的所有绝缘阻抗，都必须一直被监控，如同在DIN标准VDE0100-410（VDE0100-410）中所陈述的。通过对未接地的IT系统的连续绝缘监控，在绝缘阻抗中的压降可能及时地被检测到并被报告。
此外，DIN标准VDE0100-600（VDE0100-600）包含关于在完成新的电力系统之后或将现有系统增强或改变之后以检验、测试和测量的方式进行初始测试的要求。在测试时，系统的绝缘阻抗根据DIN标准VDE0100-600（VDE0100-600）的61.3.1b）部分而被测量。这种测量采用250V至1000V的直流电压而被执行，其中测量电压被选择为待测试的系统的标称网络电压的高度的函数。由于绝缘阻抗必须以预定精度被测量，所以采用根据DIN EN61557-8的自己的交流或直流阻抗（Zi，Ri），标准所要求并且因此为内置的绝缘监控设备在测量IT系统时与地或与保护接地连接分离，从而避免测量值失真。否则，如果绝缘阻抗测量设备没有被断开连接，那么对于设备的损坏无法被排除。
用于断开绝缘监控设备所必须的工作需要时间人力的巨大努力并且只能由有资格证书的电工来执行。一旦初始和可能的重复测试被完成，那么绝缘监控设备就将被适时地重新连接以符合根据DIN标准VDE0100-410（VDE0100-410）的所需的安全性目的以及保证对绝缘阻抗的连续监控。
到目前为止，电力系统的初始测试中的额外的努力已经在大部分情况中被接受。如果绝缘监控设备没有被断开连接，变得明显的是，除了对设备的可能损害以外，由于绝缘监控设备的交流或直流内部阻抗或失真的测量值致使测试无效，所以对于实际绝缘阻抗的测试是不可能的。
发明内容
因此，本发明的任务是执行未接地IT电源系统的绝缘阻抗的测量，这种测量根据标准被安装，在投入的工作方面更有效且在初始测试的过程方面更可靠式。
与权利要求1的前序部分相关，该任务通过由设置在绝缘监控设备中的用于中断测量电路的断路器设备解决。
根据本发明，所述绝缘监控设备包括断路器设备，该断路器设备设置在共享结构单元中并且引起由所述绝缘监控设备和所述IT系统形成的测量电路的中断。通过激活所述断路器设备，由在网络的有源导体与保护地线之间的绝缘监控设备形成的连接被中断。手动连接工作需要在未接地IT电源系统的初始测试过程测量实际绝缘阻抗中进行，以为了将所述绝缘监控设备与有源导体分离或与保护地线分离，以及一旦测试完成可以省去将其再次重新连接。除了通过这种方式节省时间，由于在很大程度上排除了不适当执行连接和断开连接工作的形式的人为失误，IT系统的电力安全性有所增加。
根据本发明的具有集成的断路器设备的绝缘监控设备不仅可以被用于初始测试中，同样可以优选地被用于根据DIN VDE0105-100/A1（VDE0105-100/A1）的重复测试中。
在增强的实施方式中，所述断路器设备包括作为切换装置的继电器触点或电子半导体切换元件。在所述绝缘监控设备于所述保护地线之间的电力连接优选地由一个或多个继电器触点来中断。可替换地，所述测量电路也可以通过一个或多个电子半导体切换元件被中断。
优选地，所述断路器设备的切换装置被实施为冗余的。为了安全性的考虑，所述切换装置可以被配置为冗余的。
在所述绝缘监控设备中提供用于手动键入切换信息的输入设备被证实是有功效的，该输入设备通过所述断路器设备来中断和/或闭合所述测量电路。经由该输入设备，所述断路器设备可以被激活或去激活并且因此使所述绝缘监控设备的测量电路中断或闭合。在简单的实施方式中，所述输入设备是开关或按钮并且切换信息仅是单切换脉冲。为了安全性的考虑以及避免错误激活，与按键组合的输入有关的键盘或触摸屏可以被提供以键入定义的字符序列。
除了在所述绝缘监控设备的手动入，用于传送为了由所述断路器设备中断和/或闭合所述测量电路的外部信号的接口被证明是有利的。通过经由设置在所述绝缘监控设备中的接口来传送外部信号，所述测量电路可以远程从例如上级控制站而被中断和/或闭合。
有利地，所述绝缘监控设备包括电能存储单元，优选地该电能存储单元被体现为电容或电池。因为在初始或重复测试过程中执行的绝缘阻抗测量是在电力系统的停电状态下执行的，所以绝缘阻抗测量可能也需要在所述IT电源系统的断开连接状态下断开所述绝缘监控设备的连接。出于该目的，诸如电池或电容的电能存储单元被安装在所述绝缘监控设备中。
优选地，所述绝缘监控设备包括信号发送所述测量电路的中断状态的信号与控制单元。信号与控制单元被提供以为了信号发送所述测量电路的中断状态，即，如果必要，在初始或重复测试期间去耦合所述绝缘监控设备以输出警报。
此外，所述信号与控制单元被具体化从而该信号与控制单元使所述测量电路自动闭合。所述信号与控制单元因此可以进行例如闭合所述测量电路的任务，即以时间控制的方式重新连接所述绝缘监控设备从而保证需要的绝缘阻抗的连续监控。
关于方法，潜在的任务与权力要求10的前序部分相关，在权利要求10中，为了执行初始和/或重复测试，测量电路的中断通过激活设置在绝缘监控设备中的断路器设备的手动切换动作的方式而进行。
本发明的基本思想在于通过由不复杂的手动切换动作代替执行昂贵且耗时的连接工作来激活所述绝缘监控设备的断开。对比于连接网络，切换动作不需要时间和人力的大量努力，并因此可以导致节省在电力系统的初始和重复测试中的时间和成本。因为测量电路实际上是由集成的断路器设备中断的，而不是通过手动连接进行工作，所以测量电路还保证了绝缘监控设备完全与有源导体和/或保护地线分离并且在初始和重复测试之后适时地再次与其连接。
优选地，手动切换动作通过在所述绝缘监控设备键入切换信息而被执行。例如，切换动作可以由驱动开关或按钮构成，或者可以通过在输入键盘上或在触摸屏上键入字符序列而执行。
通过由所述绝缘监控设备经由接口接收信号的方式来远程地执行手动切换动作被证实是有优势的。通过这种方式，所述测量电路的中断可以从远离安装所述绝缘监控设备的位置被触发，诸如从中心控制站。
适当地，所述测量电路的中断状态被信号发送。因此，系统操作人员一直被告知关于电力系统的监控状态并且对所述绝缘监控设备的重新连接警觉。
该信令可以不仅在所述绝缘监控设备本身经由信号设备而且还可以经由上述接口被传送，以在中心注册，例如当前哪个系统部分没有受到连续绝缘阻抗监控。
在进一步的实施方式中，所述测量电路自动闭合。作为手动地执行所述绝缘监控设备的重新连接的替换，基于例如计时器控制，自动重新连接可以被执行。
附图说明
本发明的进一步优选的实施方式特征可以从下面的描述和在示例的辅助下示意了本发明的优选实施方式的附图中得到体现。
图1显示了包括未接地IT电源系统的初始测试的绝缘监控的基本电路图。
具体实施方式
在根据图1的基本电路图中，具有两个有源导体L1和L2的未接地IT电源系统2被示出，其中每个有源导体L1和L2具有熔线设备F1、F2并且经由变压器4来供电。有源导体L1、L2与保护地线PE（地线）隔离，从而在理想的情况中无限高的阻抗值（该阻抗值被指定为绝缘阻抗RF，在故障情况中也被称作绝缘故障RF）发生在各自的导体L1、L2与地线PE之间。所述保护地线PE经由接地电极6被连接至固定地面，并且与接地电极6的阻抗一起形成接地阻抗RA。
在实践中，存在实际总绝缘阻抗RFges，根据DIN标准VDE0100-600（VED0100-600），在新的电力系统的完成时，该总绝缘阻抗RFges会受到初始测试。所述初始测试根据额定网络电压在250V至1000V的直流电压DC而发生，并且在所示出的IT电源系统的右手边部分中被表征为绝缘故障（绝缘阻抗）RF的并联连接，该并联连接的结果是实际总绝缘阻抗RFges。
图1进一步显示了根据本发明的绝缘监控设备IMD，该绝缘监控设备IMD连接至所述导体L1、L2和保护地线PE，并且连续地监控绝缘阻抗RF以对可能造成安全风险的绝缘阻抗RF下降进行早期检测。绝缘监控设备IMD与包括总绝缘阻抗RFges的IT电源系统2一起形成了测量电路8，在该测量电路8中可估测量电流的发生对应于总绝缘阻抗RFges。
由于所述绝缘监控设备IMD具有复数内部阻抗Zi，复数内部阻抗Zi具有电阻部分Ri，如果所述测量电路8保持接近于所述绝缘监控设备IMD并且如果所述绝缘监控设备IMD因此维持在所述有源导体L1、L2与所述保护地线PE之间，那么在初始测试的过程中即将被确定的实际总绝缘阻抗RFges的测量值可能严重失真。因此，根据本发明，断路器设备10被放置在所述绝缘监控设备IMD中，通过这样的方式，所述测量电路8可以被中断，从而所述绝缘监控设备IMD的内部阻抗Zi不会起作用。在初始测试和/或重复测试过程中，实际总绝缘阻抗RFges可以因此被确定，而不会因所述绝缘监控设备IMD的内部阻抗Zi而失真。
为了通过手动切换动作来初始化所述测量电路8的中断，输入设备12被提供在所述绝缘监控设备IMD。为了安全性的原因，经由键盘或触摸屏键入特定的字符序列作为切换信息是必要的。该切换动作还可以从远程位置来执行，并经由信号传输被传送至所述绝缘监控设备IMD，该绝缘监控设备IMD在那种情况中包括用于接收外部信号的接口14。
信号与控制单元16信号发送所述绝缘监控设备的当前连接状态（测量电路闭合/中断），并因而指示了由于中断的测量电路8导致的当前没有被绝缘监控的IT电源系统2。此外，信号与控制单元16可以允许所述测量电路8自动闭合，例如与可编程时间间隔有关。
由于实际总绝缘阻抗RFges的测量发生在所述IT电源系统2的关闭状态，所以绝缘监控设备IMD包括电能存储单元18，在本示例中体现为是电池，从而还可以在所述绝缘监控设备IMD的非连接状态中能够中断测量电路8。

Claims (14)

1.一种绝缘监控设备（IMD），被安装在IT电源系统（2）的有源导体（L1，L2）与保护地线（PE）之间，并且与未接地IT电源系统（2）形成用于监控绝缘阻抗（RF）的测量电路（8），其特征在于，
断路器设备（10），该断路器设备（10）被设置在所述绝缘监控设备（IMD）中以用于中断所述测量电路（8）。
2.根据权利要求1所述的绝缘监控设备（IMD），其特征在于，所述断路器设备（10）包括作为切换装置的继电器触点或电子半导体切换元件。
3.根据权利要求2所述的绝缘监控设备（IMD），其特征在于，所述断路器设备（10）的所述切换装置被配置为冗余的。
4.根据权利要求1至3中任一项权利要求所述的绝缘监控设备（IMD），其特征在于，
输入设备（12），该输入设备（12）用于手动键入切换信息，该切换信息触发由所述断路器设备（10）进行的所述测量电路（8）的中断和/或闭合。
5.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的绝缘监控设备（IMD），其特征在于，
接口（14），该接口（14）用于传送外部信号，该外部信号用于由所述断路器设备（10）中断和/或闭合所述测量电路（8）。
6.根据权利要求1至5中任一项权利要求所述的绝缘监控设备（IMD），其特征在于，电能存储单元（18）。
7.根据权利要求6所述的绝缘监控设备（IMD），其特征在于，所述电能存储单元（18）被实施为电容或电池。
8.根据权利要求1至7中任一项权利要求所述的绝缘监控设备（IMD），其特征在于，
信号与控制单元（16），该信号与控制单元（16）用信号发送所述测量电路（8）的中断状态。
9.根据权利要求8所述的绝缘监控设备（IMD），其特征在于，所述信号与控制单元（16）被具体化以使该信号与控制单元（16）引起所述测量电路（8）自动闭合。
10.一种用于在未接地IT电源系统（2）中执行绝缘阻抗（RF）的初始和重复测试以及用于采用安装在所述IT电源系统（2）的有源导体（L1、L2）与保护地线（PE）之间的绝缘监控设备（IMD）来监控所述绝缘阻抗（RF）的方法，该方法包括以下步骤：
执行所述初始和/或重复测试，其中通过所述绝缘监控设备（IDM）和所述IT电源系统（2）形成的测量电路（8）被中断；以及
当所述测量电路（8）被闭合时，通过所述绝缘监控设备（IMD）来监控所述绝缘阻抗（RF），
其特征在于，
为了执行所述初始和/或重复测试，所述测量电路（8）通过激活设置在所述绝缘监控设备（IMD）中的断路器设备（10）的手动切换动作而被中断。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述手动切换动作在切换信息在所述绝缘监控设备（IMD）处被键入时发生。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述手动切换动作通过由所述绝缘监控设备（IDM）经由接口（14）接收信号的方式远程地发生。
13.根据权利要求10至12中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述测量电路（8）的中断状态被用信号发送。
14.根据权利要求10至13中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述测量电路（8）自动闭合。
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