CN104777398A - 包括警报诊断显示器的绝缘监测的方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在用于IT电源系统的绝缘故障监测设备中处理和显示绝缘电阻值的方法以及用于IT电源系统的绝缘监测设备。所述方法包括以下方法步骤：按预定时间间隔确定绝缘电阻值，如果所确定的电阻值降至预设极限值之下，则检测绝缘故障，如果出现绝缘故障，则显示光学警报消息，其中所确定的绝缘电阻值设有时间戳并被存储，当检测绝缘故障时，属于所确定的绝缘电阻值的时间戳被标记为警报时间，在警报时间之后的n个绝缘电阻值被确定并被存储后，在警报时间之前确定的数量为n的绝缘电阻值、在警报时间所确定的绝缘电阻值以及在警报时间之后确定的数量为n绝缘电阻值被复制到缓存中，并且被复制到缓存中的绝缘电阻值被图形地显示。

Description

包括警报诊断显示器的绝缘监测的方法及设备

技术领域

本发明涉及一种用于在用于IT电源系统的绝缘故障监测设备中处理和显示绝缘电阻值的方法，包括如下方法步骤：按预定的时间间隔确定绝缘电阻值，如果确定的绝缘电阻值降到预设极限值之下则检测绝缘故障以及如果出现绝缘故障则显示光学报警消息。

此外，本发明涉及一种用于IT电源系统的绝缘监测设备，包括用于按预定时间间隔确定绝缘电阻值并用于检测绝缘故障的登记装置以及包括用于如果出现绝缘故障则光学地显示警报的报告装置。

背景技术

针对供电电气部件，IT系统的网络类型(孤立网络)被用在增长的操作需求、火灾以及接触安全的情况下。在这类电源网络中，设施的有源部件与地电位分离。这些网络的优点在于如下事实：电气部件的功能在第一绝缘故障(接地故障或框架故障(fault to frame))的情况下不受影响，这是因为由于在导体和地之间的理想地无限高地阻抗值而使得没有闭合电路能在这种第一故障的情况下形成。

考虑到这点，显然不得不对在待监测的网络中的对地电阻(绝缘电阻-在故障的情况下同样是故障电阻)进行持续地监测，因为在另一有源导体中的潜在的第二故障(二次故障)将引起故障回路并且与过电流保护装置有关的流动的故障电流将导致设施的关闭以及操作的停止。

根据标准DIN VDE 0100-410:2007-06,这样的网络的操作需要使用绝缘监测系统，使得在第一故障的情况下报告警报并且绝缘故障能够在第二故障会导致电源系统关闭之前尽可能快地被定位并被解析。

关于适当的绝缘监测设备的要求在国际标准IEC61557-8中进行了阐述。根据该标准，绝缘监测设备必须能够监测包括对称和非对称部件的IT系统的绝缘电阻并且如果在网络和地之间的绝缘电阻降到预设极限值(响应值)之下则能够触发警报消息。上述消息借助必须包括光学报告装置的设备来被报告。上述设备必须不能被关闭并且其必须通知响应。

绝缘监测设备的测量技术的现有技术状态，特别是关于用于确定绝缘电阻的测量方法，在例如文献EP1586910B1、EP0654673B1和DE10106200C1中进行了描述。然而，根据现有技术，在警报消息的情况下，只有响应值已经被底切(undercut)的信息是在绝缘监测设备处本地可用的。仅在进一步诊断后才可能对警报消息进行评估，这需要时间和维修人员的成本密集型部署并引起待监测设施的操作的破坏或中断。例如，借助于专用测量设备的延长(drawn-out)测量以及长期测试，通常仅在绝缘监测设备的响应之后被执行，从而能够在数据记录装置(data logger)的帮助下全面地评估电气设施或IT系统的状态。

为了能够以有效并且经济上合理的方式尽快地发起相应的测量，期望关于警报消息的其他信息，诸如警报消息是否归因于瞬时接地故障、蠕变绝缘故障(creeping insulation fault)、具有故障响应的失真测量等。

发明内容

因此，本发明的目的在于设计一种用于绝缘监测设备的方法并增强绝缘监测设备在如下方面的效果：设施的操作人员能够快速、安全并有成本效率地判定是否发生了真正的绝缘故障。

关于方法，该目的是通过下述方案实现的：所确定的绝缘电阻值设置有时间戳并被存储，当检测绝缘故障时将属于所确定的绝缘电阻值的时间戳标记为警报时间，在确定并存储了警报时间之后的n个绝缘电阻值之后，在警报时间之前确定的数量为n的绝缘电阻值，在警报时间处确定的绝缘电阻值以及在警报时间之后确定的数量为n的绝缘电阻值被复制到缓存，以及将被复制到该缓存的绝缘电阻值图形地显示。

为每个所确定的绝缘值提供时间戳并存储它们使得绝缘电阻值与时间点相关联。如果所确定的绝缘电阻值降至预设极限值以下，则与这个绝缘电阻值相关联的时间戳被标记作为警报时间。在已经记录了警报时间之后的另外n个包括时间戳的绝缘电阻值后，最后记录的2n+1个值被复制到缓存中并因此可用于进一步评估。被复制到缓存的数据然后能够被图示地显示在警报诊断显示器中以通过光学诊断来帮助用户评估故障情形并因此允许对设施的电气状态的快速且安全的评估。存储和图形显示提供了绝缘故障定位的快速执行的优点，这又导致通过避免不必要的维修操作而节省了成本。此外，警报诊断显示器在以下事实上提供了帮助：能够优化绝缘监测设备中实现的测量方法和所实现的参数设定或考虑到对警报消息的快速且安全的评估而必须选择更加适当的绝缘监测设备。

在优选实施方式中，绝缘电阻值图示地显示为时间的函数。能够绘制关于待监测的电气设施的过去和现在的绝缘状态的重要结论，并且能够根据所记录的绝缘电阻值的时间演变的显示而做出关于未来行为的预测。这样，马上，用户接收在警报时间的时间环境中关于待监测的网络的绝缘状态的发展的信息。

有利地，被复制到缓存中的绝缘电阻值经受数字信号处理。通过数字信号处理的方法，绝缘电阻值可以为图形显示做准备：例如通过低通滤波来平滑绝缘电阻值的演变以使得通过消除高频噪音分量而更好地识别趋势，或通过计算统计特性来提供用于故障情形的评估的附加信息。这样的曲线演变的自动评估的结果能够帮助用户判断警报消息的可靠性。

将借助数字信号处理获得的结果通过符号或文本字符图示地显示经证明是方便的。通过显示简单的符号，诸如用于趋势指示的箭头、用于传送关于可靠性的信息的柱形图或信号灯，图形显示器的提供信息的值出于使用户能够更容易地评估故障情形的目的而进一步增加。

此外，光栅宽度(raster width)自动地适配于图形显示器中的预定时间间隔。利用这个实施例，新的绝缘电阻值被登记并在每个光栅宽度被显示，使得绝缘电阻值和时间戳/时间之间的关联立刻地对用户可见。

有利地，在警报时间之前以及之后的绝缘电阻值的数量n是可调节的。对待存储和显示的绝缘电阻值的数量的可变调节使得诊断选项能够适配于待监测的设施的电气特性并允许在短期观察和长期趋势检测之间的折衷。

关于绝缘监测设备，目的是通过下述方案实现的：登记装置包括用于利用时间戳标记所确定的绝缘电阻值的部件并且设置有用于存储设有时间戳的绝缘电阻值的存储器单元，缓存，其中在警报时间之前确定的数量为n的绝缘电阻值，在警报时间处确定的绝缘电阻值以及在警报时间之后确定的数量为n的绝缘电阻值被复制到该缓存中，以及光学显示部件，其图形地呈现(render)被复制到缓存中的绝缘电阻值。

根据本发明，绝缘监测设备包括用于为所确定的绝缘电阻值提供时间戳的装置。该装置能够以与适当的软件程序相关的微处理器的形式而被实现为处理器单元并将每个所确定的绝缘电阻值与其确定的时间戳相关联。所确定的绝缘电阻值与相关联的时间戳一起被存储在存储器单元中。绝缘监测设备进一步包括缓存，其中一旦从绝缘故障发生起已经确定另外n个绝缘电阻值，就将过去的2n+1个值复制到上述缓存中。光学显示部件图形地呈现被存储在缓存中的绝缘电阻值。在根据本发明的方法的实现中，用于利用时间戳来标记所确定的绝缘电阻值的部件，用于存储设有上述时间戳的绝缘电阻值的存储器单元，缓存以及光学显示部件，允许导致快速、可靠并且有成本效率的警报情况的评估的警报诊断。

优选地，显示装置体现为用于呈现时间的曲线演变的显示器。例如，作为屏幕上的曲线演变的显示的被缓存数据的光学表示，为用户提供了获得绝缘电阻的时间发展的快速概览的可能性。

进一步，绝缘监测设备包括用于处理被复制到缓存中的绝缘电阻值的数字信号处理单元。考虑到自动评估，被存储到缓存中的绝缘电阻值经受数字信号处理。例如，该数字信号处理的结果可以是没有噪音分量的绝缘值的时间演变的显示或可以是统计特性。

为了显示借助数字信号处理获得的结果，显示设备包括符号或文本字符。通过简单的符号，以自动化方式获得的信息能够被快速且清楚的传送。

附图说明

根据下面的描述和附图，其他有利地实施方式变得显而易见，这些附图作为示例而示出了本发明的优选实施方式。在上述附图中：

图1示出了根据本发明的方法的流程图；以及

图2a至2f示出了针对不同的绝缘故障情形的绝缘电阻值的时间曲线演变。

具体实施方式

图1以流程图的形式示出了本发明的基本方法。一旦绝缘监测设备已经启动，绝缘电阻值就在登记装置中被确定并与时间戳一起被存储在存储器单元中。只要没有发生绝缘故障，即，没有时间戳被标记为警报时间，另外的绝缘电阻值就被确定并被存储在回路中使得：在绝缘监测设备的“稳定状态”中，最后n+1个值的框架(frame)在任何时间都是可用的。如果最后确定的绝缘电阻值被识别为绝缘故障，在与这个绝缘电阻值相关联的时间戳被标记为警报时间并且另外的n个绝缘电阻值被确定并被存储在存储器单元中。2n+1个数据组一旦可用，它们就被复制到缓存中并能够被递送至数字信号处理并随后递送至图形显示器。当前绝缘电阻的连续监测独立地继续进行。

在图2a至2f中，针对不同的绝缘故障原因而示出了绝缘电阻值的可能的时间曲线演变。所确定的绝缘电阻值被绘制为时间的函数，额外引入的线条表示具有作为时间戳的关联警报时间的预设极限值(响应值)。

在图2a中，绝缘电阻值已经缓慢地接近响应值。测量结果显示稳定的演变并且可假设绝缘电阻的值将持续缓慢地下降。

图2b示出了绝缘电阻值的斜坡形下降，响应值已经在几个测量周期(时间间隔)的时间段内被底切。测量结果也是稳定的，使得绝缘故障的发生很大可能上取决于电气设施的操作模式。

在图2c中，所确定的绝缘电阻值剧烈地波动并且警报阈值(响应值)仅在很短的时间内被底切。时间演变因此表明误报警。

图2d同样示出了所确定的绝缘电阻值的剧烈波动的演变。然而，警报阈值在几个测量周期内在不同处被底切。上述故障的原因仍不清楚。

图2e示出了所确定的绝缘电阻值的非常稳定的下降演变，其很有可能按这种方式继续。

在图2f中，除绝缘电阻值的时间演变之外，还示出了指示趋势评估的符号。指向右下方的双箭头表明了不断增加地低电阻绝缘电阻值。相应地，不断增加地高电阻绝缘电阻值可以用指向右上方的箭头来表示，恒定的绝缘电阻可以用水平箭头来表示，而趋于变化的绝缘电阻可以用垂直双箭头来表示。

Claims (10)

1.一种在用于IT电源系统的绝缘故障监测设备中处理和显示绝缘电阻值的方法，包括以下方法步骤：

-按预定时间间隔确定绝缘电阻值，

-如果所确定的绝缘电阻值降至预设极限值之下，则检测绝缘故障，

-如果出现所述绝缘故障，则显示光学警报消息，

其特征在于：

-所确定的绝缘电阻值设有时间戳并将其存储，

-当检测绝缘故障时，将属于所确定的绝缘电阻值的所述时间戳标记为警报时间，

-在所述警报时间之后的n个绝缘电阻值被确定并被存储后，在所述警报时间之前所确定的数量为n的绝缘电阻值、在所述警报时间所确定的绝缘电阻值以及在所述警报时间之后所确定的数量为n的绝缘电阻值被复制到缓存中，

-被复制到所述缓存中的所述绝缘电阻值被图形地显示。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述绝缘电阻值被图形地显示为时间的函数。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，被复制到所述缓存中的所述绝缘电阻值经受数字信号处理。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过符号或文本字符来图形地显示借助所述数字信号处理而获得的结果。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其特征在于，在图形显示中，光栅宽度自动地适配于所述预定时间间隔。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，其特征在于，能够调整在所述警报时间之前和在所述警报时间之后所存储的所述绝缘电阻值的所述数量n。

7.一种用于IT电源系统的绝缘监测设备，包括用于按预定时间间隔确定绝缘电阻值并用于检测绝缘故障的登记装置以及包括用于如果出现了绝缘故障则光学地显示警报的报告装置，

其特征在于：

所述登记装置包括用于利用时间戳来标记所确定的绝缘电阻值的部件并且设置有：

存储器单元，其用于存储设有所述时间戳的所述绝缘电阻值，

缓存，其中，在所述警报时间之前所确定的数量为n的所述绝缘电阻值、在所述警报时间所确定的所述绝缘电阻值以及在所述警报时间之后所确定的数量为n的所述绝缘电阻值被复制到所述缓存中，以及

光学显示部件，其图形地呈现被复制到所述缓存中的所述绝缘电阻值。

8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述显示部件体现为用于呈现时间曲线演变的显示器。

9.根据权利要求7或8所述的设备，其特征在于用于处理被复制到所述缓存中的所述绝缘电阻值的数字信号处理单元。

10.根据权利要求7至9中的任一项所述的设备，其特征在于，所述显示部件包括用于呈现借助所述数字信号处理而获得的结果的符号或文本字符。