CN105981250A - 用于产生指示电气设备中铁磁共振振荡的存在的共振信号的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于产生指示电气设备(10)中电磁共振振荡的存在的共振信号的方法，其中，采集指示存在于电气设备(10)的测量位置(19)处的电压的数字电压测量值；以及针对电气设备(10)中铁磁共振振荡的存在，检查数字电压测量值的序列，并且在存在铁磁共振振荡时产生共振信号。为了以相对低的设备开销，特别是在对执行该方法的装置的计算能力的要求低的情况下，能够关于电气设备(10)中铁磁共振振荡的存在作出判断，提出了利用数字滤波器对数字电压测量值进行滤波，以形成滤波后的电压测量值；对于描述电压的一半振荡持续时间的该滤波后的电压测量值，确定在该一半振荡持续时间期间指示电压的幅度的幅值；将幅值与阈值进行比较；并且当幅值超过阈值时，产生振荡信号。本发明还涉及对应地构造的装置。

Description

用于产生指示电气设备中铁磁共振振荡的存在的共振信号的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于产生指示电气设备中电磁共振振荡的存在的共振信号的方法，其中，采集指示存在于电气设备的测量位置处的电压的数字电压测量值，并且针对电气设备中铁磁共振振荡的存在检查数字电压测量值的序列，并且在存在铁磁共振振荡时产生共振信号。本发明还涉及对应地构造的装置。

背景技术

所谓的铁磁共振振荡(也称为“弛长振荡(Kippschwingung)”)可能在例如供电网的这种电气设备中发生，在这些电气设备中，非线性的电感(例如变压器或者测量转换器的线圈)与电容(例如电气设备的电容)并联地电连接。铁磁共振振荡大多出现在星形点被绝缘或者被消除的电气分配网络形式的电气设备中，其中，电压转换器与分配网络的零序电容并联地布置。在这种情况下，经常当电压转换器的铁芯在存在与零序电容的连接期间进入饱和时，触发铁磁共振振荡。这例如由于电气设备中的电压的突然变化、例如开关动作而出现。此外，形成的非线性振荡的特点是过电压、过电流以及谐波频率和次谐波频率的出现，并且对于电气设备的初级设备和次级设备构成危险。在此，过电流产生高热负荷，而由于过电压对电气设备的部件产生高电负荷。铁磁共振振荡的后果经常是电气设备的电压转换器或者其它部件损坏或者甚至被破坏。此外，受到干扰的电流或电压信号可能干扰监视电气设备的保护设备的操作。

由于该原因，可靠地识别铁磁共振振荡的存在，以便能够采取合适的应对措施非常重要。然而，对这种铁磁共振振荡的识别由于其非线性以及偶然或者杂乱无章的本质而无法容易地实现。此外，为了保证对电气设备中的短路和其它电气故障的选择性的识别，在这种情况下必须确保可靠区分由于铁磁共振而产生的干扰和故障状态。

用于识别铁磁共振振荡的一些方法基于使用所谓的“小波分析”对在电气设备的测量位置处接收到的电压信号的频率分量的检查。这些方法例如在会议文集“On the use of wavelet decomposition for ferroresonance detection inpower System”(Z.Bo,L.Tiecheng；Power and Energy Engineering Conference,Asia-Pacific；IEEE 2009)或者“Wavelet based kernel fisher classifier forferroresonance identification”(G.Mokryani,M.-R.Haghifam,H.Latafat,P.Aliparast,A.Abdolahi；The 15th International Conference on Intelligent SystemApplications to Power Systems；IEEE 2009)中进行了描述。然而，用于关于铁磁共振振荡的存在进行判断的所属的算法非常复杂，并且对用于执行判断的装置提出了高计算能力要求。

此外，开头提及的类型的方法和装置从国际专利申请WO 2011/150985A1中已知，按照其，根据在电气设备的测量位置处接收到的电压，通过对直流分量进行积分和排除，来确定磁通量。在存在过大的磁通量时，经由模糊逻辑针对不同的频率部分确定铁磁共振模式。在WO 2011/150985 A1中描述的方法对于其在用于识别铁磁共振振荡的存在的装置中的实现，也对其计算能力提出了高要求。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是，提供一种方法，利用所述方法，能够以相对低的设备开销，特别是在对计算能力的要求低的情况下，关于在电气设备中铁磁共振振荡的存在作出判断。此外，本发明要解决的技术问题是，提供一种对应的用于在电气设备中识别铁磁共振振荡的存在的装置。

在方法方面，上述技术问题通过开头提及的类型的方法来解决，其中，利用数字滤波器对数字电压测量值进行滤波，以形成滤波后的电压测量值；关于对电压的一半振荡持续时间进行描述的该滤波后的电压测量值，确定在该一半振荡持续时间期间指示电压的幅度的幅值；将幅值与阈值进行比较；并且当幅值超过阈值时，产生振荡信号。

根据本发明的方法特别基于如下知识：通过对数字电压测量值进行合适的滤波，能够产生电参量，所述电参量能够说明关于由于磁通而产生的对感性电气部件的负荷。为此，相应地在一半振荡持续时间内，检查滤波后的电压测量值的序列的幅度。在此，一半振荡持续时间与电压的标称频率不相关，而与可能由于铁磁共振振荡而产生的实际出现的电压信号的振荡相关。

在此，数字电压测量值特别地是指示电气设备的零电压的电压测量值；在此，零电压可以直接测量，或者可以根据测量的相电压通过计算来确定。

为了也能够在负半波识别存在的铁磁共振振荡，对此为了与阈值进行比较，将幅值的绝对值与阈值进行比较，或者在负半波的情况下，同样可以对应地对阈值设置负符号；在这种情况下，当负的幅值低于负的阈值时，确定低于阈值。

阈值的值例如可以通过网络仿真或者实验来确定。通常，其例如可以处于0.01至0.03的范围内。可以作为执行该方法的装置的设置参数，预先给定阈值。

通过在根据本发明的方法中不计算准确的磁通量，而仅通过合适的滤波确定近似的参量，根据本发明的方法没有对执行该方法的装置的计算能力的高要求也能够应付。与在现有技术中描述的方法相比，对分析的另一个简化在于，为了作出关于铁磁共振振荡的存在的判断，仅必须考虑滤波后的电压测量值的序列的幅度；而不需要使用模糊逻辑对不同的频谱进行复杂的分析。

根据本发明的方法的一个优选实施方式设置为，使用具有低通特性的滤波器作为数字滤波器。

这种低通滤波器特别适合于产生能够用于判断铁磁共振振荡的存在的的滤波后的电压测量值。

在此，具体地可以设置为，数字滤波器具有一阶低通特性。

例如，数字滤波器的传递函数H(s)在拉普拉斯域中看起来可以如下：

$H\left(s\right)=\frac{T_a}{T_{a}s+1}.---\left(1a\right)$

由此得到，滤波后的电压测量值F(s)在拉普拉斯域中如下形成：

$F\left(s\right)=\frac{T_a{U}_d\left(s\right)}{T_{a}s+1}---\left(1b\right)$

在此，T_a代表滤波器时间常数(例如可以选择T_a＝0.005s)，并且U_d(s)代表拉普拉斯域中的模拟测量电压信号。

在时间域中，用于利用隐式欧拉法近似(欧拉后向近似(Euler's backwardapproximation))确定滤波后的数字电压测量值f(n)的对应的等式看起来如下：

$f\left(n\right)=\frac{T_a}{T_a+T_s}\left(f\right(n-1)+T_s{u}_d(n\left)\right).---\left(2\right)$

在此，除了上面的描述之外，n代表滤波后的电压测量值的计数变量(n＝l,2,3,...)，u_d(n)代表时间域中的第n个数字电压测量值，并且T_s代表在数字化电压测量值时使用的采样间隔(例如可以选择T_s＝0.001s)。

通过与欧拉近似组合地使用一阶低通滤波器，可以产生近似地允许关于在电气设备的电感中出现的磁通的结论的形式的滤波后的电压测量值。

此外，按照根据本发明的方法的另一个优选实施方式设置为，数字电压测量值由在电压转换器的次级侧量取的测量电压信号形成。

在此，其例如可以是具有非线性电感的电压转换器，该非线性电感在电气设备的特定运行状态下倾向于进入饱和。

在此，特别优选可以设置为，使用具有作为开放的三角形连接构造的次级侧的电压转换器。

在电气设备中经常使用这些电压转换器，用于进行零电压测量。因此，其零序电感与零序电容并联地布置，并且在开头描述的前提条件下可能进入饱和。然而，也可以利用不同地构建的电压转换器来确定电压。如果例如要针对共振振荡识别分析零序电压，则其也可以根据各个相电压的测量电压信号来计算。

按照根据本发明的方法的另一个优选实施方式设置为，在确定相应的幅值之前，利用数字带通滤波器限制滤波后的电压测量值的序列的频率带宽。

通过使用合适的带通滤波器，可以针对性地针对铁磁共振振荡的识别，考虑对于铁磁共振振荡的出现重要的频带。例如，一方面能够抑制直流分量，另一方面能够抑制电气设备的标称频率(例如50Hz或者60Hz)以及其以上的频率。作为带通滤波器，例如可以使用具有正弦窗口并且中心频率为标称频率的一半(例如在f_nenn＝50Hz的情况下为25Hz)的FIR滤波器。在此，在采样频率fs＝1000Hz的情况下，窗口长度例如可以取N＝40。滤波器系数例如可以根据下面的等式来选择：

$h_s\left(k\right)=\frac{\sin \[(k+0,5)\·{\mathrm{\Ω}}_0\]}{\frac{1}{2}N}.---\left(3\right)$

在此，k代表计数指数(k＝0,1,2,…,N-l)，N代表窗口长度，并且Ω₀代表带通滤波器的关于采样频率f_s归一化的中心频率，其根据下式来确定：

${\mathrm{\Ω}}_0\frac{2\·\mathrm{\π}\·\frac{1}{2}{f}_{nenn}}{f_s}---\left(4\right)$

由此，离开带通滤波器的带宽受限的滤波后的电压测量值f_F(n)的序列由下式得到：

$f_F\left(n\right)=\underset{j=0}{\overset{N-1}{\Σ}}f(n-j)\·h_s\left(j\right).---\left(5\right)$

在此，j代表求和指数。

在这种情境下，具体地可以设置为，带通滤波器将带宽限制到大约0Hz和大约电气设备的电压的标称频率f_nenn之间的频带。优选频率0Hz和电气设备的标称频率f_nenn(例如50Hz)位于所通过的频带外部。

根据本发明的方法的另一个优选实施方式设置为，当第一预定数量的连续的幅值超过阈值时，才产生共振信号。

由此，能够以如下方式使该方法相对于错误测量稳定化，即，在出现对于铁磁共振振荡的第一征兆(也就是说，超过阈值的幅值)时，不直接产生共振信号。也就是说，仅当例如可作为设置参数预先给定的第一数量的连续的幅值超过阈值时，产生共振信号。例如可以将第一数量设置为值100，在这种情况下，在采样频率f_s为1000Hz的情况下，必须确定超过阈值超过100ms的持续时间，才最终确定铁磁共振振荡并且产生共振信号。在此，代替通过直接确定连续的幅值的具体数量，也可以通过必须存在阈值超过的持续时间来给出设置参数。然后，在已知采样频率f_s的情况下，可以以简单的方式根据该持续时间推断所需的连续的幅值的数量。

此外，根据本发明的方法的另一个优选实施方式设置为，当第二预定数量的连续的幅值低于阈值时，才撤回存在的共振信号。

以这种方式，可以有利地避免共振信号的“闪烁行为”，因为根据该实施方式，在阈值超过当时已经结束时，一次产生的信号也总是等待最小持续时间。这在将共振信号用于激活针对铁磁共振振荡的应对措施、例如触发开关动作时特别有利。在此，产生的太短的共振信号可能意外地不导致激活。例如可以将第二数量设置为值160，在这种情况下，在采样频率f_s为1000Hz的情况下，当确定低于阈值超过160ms的持续时间时，才撤回共振信号。在此，代替通过连续的幅值的具体数量的直接确定，也可以通过必须存在低于阈值的持续时间来给出设置参数。然后，在已知采样频率f_s的情况下，可以以简单的方式根据该持续时间推断所需的连续的幅值的数量。

根据本发明的方法的另一个优选实施方式设置为，相应地确定幅值，以包含由一半振荡持续时间的滤波后的数字电压测量值表征的面积。

也就是说，在所检查的滤波后的电压测量值f_F(n)的序列的振荡持续时间T_x恒定的情况下，通常可以如下计算序列的幅值A(n)：

$A\left(n\right)=\mathrm{\π}\·\frac{f_{nenn}}{2}\·T_s\·\underset{k=0}{\overset{\frac{f_s\·T_x}{2}-1}{\Σ}}\left|f_F(n-k)\right|.---\left(6\right)$

在此，T_x代表(首先假设是恒定的)滤波后的电压测量值f_F(n)的序列的振荡持续时间，k代表求和指数。对于该等式的数字实现，求和代替积分，并且描述位于滤波后的电压测量值f_F(n)的序列和横坐标之间的面积。针对幅度的该等式基于如下知识：整流后的信号的积分(或者总和)在该信号的一半振荡持续时间上与其幅度成比例。此外，由如下假设，得到用于形成幅值A(n)的一半标称频率f_nenn的使用：在观察0Hz和标称频率f_nenn之间的频率范围(例如通过前面利用带通滤波器的带宽限制)时，序列在一半标称频率f_nenn处经历最大的增幅。

在假设振荡持续时间T_x恒定的情况下，上面的求和限制描述一半的窗口长度。

因为在存在铁磁共振振荡或者其它干扰的情况下，所检查的滤波后的电压测量值的序列通常没有固定的振荡持续时间，因此按照根据本发明的方法的一个优选实施方式，在这种情境下提出了，为了确定幅值，相应地通过在滤波后的电压测量值的序列中寻找过零点，来确定一半振荡持续时间的持续时间。

以这种方式，对于滤波后的电压测量值的序列的不恒定的振荡持续时间，也可以根据上述等式，通过当前相应地对于T_x新确定变化的值，来执行幅度确定。为此，在滤波后的电压测量值的序列中寻找过零点，并且将一半的振荡持续时间T_x/2确定为位于两个过零点之间的持续时间。

共振信号可以以不同的方式用于电气设备的稳定化。

例如，根据一个实施方式可以设置为，在存在共振信号期间，阻止对电气设备进行监视的电气保护设备的保护功能。

由此能够实现，在存在铁磁共振振荡期间，监视电气设备的保护设备在执行其保护算法时不作出错误的判断，错误的判断例如可能导致电气设备的一部分意外断开。

替换地或者附加地，按照根据本发明的方法的另一个优选实施方式可以设置为，在存在共振信号时，向电气设备的操作者传输警报消息。

以这种方式，能够直接向电气设备的操作者通知电气设备的状态，并且在需要时开始进行手动应对措施。

此外，作为根据本发明的方法最后提及的两个实施方式的替换或者附加，可以设置为，在存在共振信号时，激活设置在电气设备中的衰减装置，其使铁磁共振振荡衰减。

以这种方式，在存在共振信号时，能够作为应对措施自动开始进行衰减。为此，例如可以暂时在设备中连接对应地设计的电阻，经由其使振荡减小。

上述技术问题还通过用于产生指示电气设备中电磁共振振荡的存在的共振信号的装置来解决，该装置具有：测量装置，用于采集指示存在于电气设备的测量位置处的电压的数字电压测量值；以及分析装置，用于针对电气设备中铁磁共振振荡的存在，检查数字电压测量值的序列，并且在存在铁磁共振振荡时产生共振信号。

根据本发明设置为，分析装置被构造用于执行根据权利要求1至14中任一项所述的方法。

在根据本发明的装置方面，适用上面和下面关于根据本发明的方法进行的所有描述，反之亦然，特别是，根据本发明的装置被配置用于以任意一个实施方式或者任意实施方式的组合执行根据本发明的方法。在根据本发明的装置的优点方面，也参考关于根据本发明的方法描述的优点。

附图说明

下面，根据实施例对本发明进行详细说明。实施例的具体构造不应当以任何方式理解为是对根据本发明的方法和根据本发明的装置的一般构造的限制；相反，实施例的各个构造特征能够以任意方式自由地彼此以及与上面描述的特征组合。

其中：

图1示出了针对铁磁共振振荡的出现进行监视的电气设备的示意性视图；

图2示出了用于说明用于识别铁磁共振振荡的存在的实施例的流程图；

图3示出了带通滤波器的示例性频率特性的图；

图4示出了用于说明确定各个振荡持续时间的方法的示意性地示出的滤波后的电压测量值的序列的图；

图5示出了用于说明用于确定滤波后的电压测量值的序列的相应的幅值的实施例的流程图；

图6至9示出了用于说明针对铁磁共振振荡的存在对电压测量值的第一示例性序列的分析的图；

图10至13示出了用于说明针对铁磁共振振荡的存在对电压测量值的第二示例性序列的分析的图；以及

图14至17示出了用于说明针对铁磁共振振荡的存在对电压测量值的第三示例性序列的分析的图。

具体实施方式

图1仅以示例性的示意性视图示出了星形点被绝缘或者被消除的三相供电网形式的电气设备10。在星形点被消除的情况下，星形点接地经由具有电感L_P、例如所谓的消弧线圈的消除装置11进行。电气设备10具有3个相导线12a至c，其相对于地共同具有在图1中仅示意性地示出的零序电容C₀。在各个相导线12a至c中，布置有开关装置13a至c、例如功率开关，其能够将相导线选择性地从其余电气设备分离，以便例如断开故障电流。

此外，相导线12a至c连接至电压转换器14的绕组，用于测量在测量位置19处的零序电压。为此，电压转换器14在初级侧具有以星形连接互连的绕组，其共同呈现在图1中仅示意性地示出的零序阻抗R₀。电压转换器的次级侧以所谓的开放式的三角连接(“Open Delta”)连接；在此，测量电压U_d经由电阻R_d量取。

在电气设备运行时，在特定条件下可能形成铁磁共振振荡。在此，可以说，电能在电气设备的零序电容C₀和由电压转换器14形成的零序阻抗R₀之间振荡。在此，铁磁共振振荡特别是在其中电压转换器具有饱和并且此外发生突发事件、例如开关装置13a断开或者闭合的运行状态下形成。由于铁磁共振振荡而在电气设备中产生的大电流和电压包含高潜在危险；因此可能由于过电流出现电气设备10的热负荷，并且由于过电压出现电负荷，并且在那里造成损坏或者对工作人员产生危险。因此，必须能够尽可能及时并且可靠地识别在电气设备10中铁磁共振振荡的存在。但是使这变得困难的是，在存在铁磁共振振荡时，电气设备中的电流和电压的走向没有明确的模式，有时甚至具有杂乱无章的特性。此外，必须能够可靠地将铁磁共振振荡与其它故障状态、例如瞬时的接地故障区分开。

为了识别铁磁共振振荡的存在，向装置15、例如监视电气设备的保护设备的测量装置传输借助电压转换器14接收到的测量电压信号U_d，并且在那里借助模拟-数字变换将其变换为数字电压测量值u_d的序列。替换地，模拟-数字变换也可以已经在装置15外部、例如在电压转换器本身或者连接到其的测量装置(例如远程终端单元或者合并单元)中进行。

装置15针对数字电压测量值u_d的序列，对于铁磁共振振荡的存在进行检查，并且在识别出铁磁共振振荡时产生共振信号S_R。该共振信号例如可以用于在装置15本身中或者在其它保护设备中阻止运行的用于监视电气设备10的保护算法，由此其不根据电气设备中的受到干扰的电流和电压的走向识别出实际上不存在的故障和不必要地断开电气设备的部分(或者整个设备)。替换地或者附加地，共振信号S_R还可以用于向电气设备的操作者传输警报消息。为此，例如可以向控制和监视电气设备的集控站16传输共振信号S_R或者由其导出的信号。此外，替换地或者附加地，共振信号S_R还可以用于激活电气设备10中的衰减装置17，以便主动地衰减铁磁共振振荡。该衰减装置例如可以由可临时经由开关装置18与测量电阻R_d并联连接的衰减电阻R*形成，其使在铁磁共振振荡期间流动的电流衰减。

下面，根据一个实施例，描述用于识别电气设备中的铁磁共振振荡的存在的方法。所描述的方法例如可以借助存在于装置15中的分析装置来执行。在此，方法步骤本身可以借助软件或者硬件或者两者的组合在装置15中实现。

对此，图2示出了该方法的实施例的流程图。首先，在第一步骤21中，由数字滤波器对由测量电压信号u_d形成的数字测量电压值u_d(n)的序列进行滤波。数字滤波器优选是具有低通特性的一阶滤波器。在数字滤波器的设计合适的情况下，在数字滤波器的输出端处输出的滤波后的数字电压测量值f(n)的序列，呈现与在电压转换器14(参见图1)中出现的磁通成比例的大小。数字滤波器可以借助下面的、在上面已经详细说明的等式(2)在时域中实现：

$f\left(n\right)=\frac{T_a}{T_a+T_s}\left(f\right(n-1)+T_s{u}_d(n\left)\right)$

在接下来的步骤22中，向带通滤波器馈送滤波后的数字电压测量值f(n)，带通滤波器优选将滤波后的数字电压测量值的序列的频带限制到大约0Hz(直流电压部分)和大约电气设备运行的标称频率(例如50Hz或者60Hz)之间的范围。进行这，特别是因为对铁磁共振振荡的检查表明，铁磁共振振荡在该范围中特别是通过主要频率部分突出。例如可以使用具有正弦窗口的FIR滤波器，作为带通滤波器，如对于50Hz的标称频率示例性地在图3中示出的带通滤波器的频率响应所示出的。在此，在采样频率f_s＝1000Hz的情况下，窗口长度例如可以取N＝40。滤波器系数例如可以根据上面已经详细说明的等式(3)来选择：

$h_s\left(k\right)=\frac{\sin \[(k+0,5)\·{\mathrm{\Ω}}_0\]}{\frac{1}{2}N}$

离开带通滤波器的带宽受限的滤波后的电压测量值f_F(n)的序列能够根据同样在上面已经详细说明的等式(5)来描述：

$f_F\left(n\right)=\underset{j=0}{\overset{N-1}{\Σ}}f(n-j)\·h_s\left(j\right)$

在接下来的步骤23中，确定指示带宽受限的滤波后的电压测量值f_F(n)的序列的幅度的幅值。针对序列的每个半波确定该幅值，也就是说，针对在振荡持续时间的一半期间由各个滤波后的电压测量值描述的曲线确定该幅值。

在所检查的滤波后的电压测量值f_F(n)的序列的振荡持续时间T_x恒定的情况下，通常可以与上面已经说明的等式(6)对应地确定指示幅度的序列的幅值A(n)：

$A\left(n\right)=\mathrm{\π}\·\frac{f_{nenn}}{2}\·T_s\·\underset{k=0}{\overset{\frac{f_s\·T_x}{2}-1}{\Σ}}\left|f_F(n-k)\right|$

如在图4中示例性地示出的，在存在铁磁共振振荡或者其它干扰的情况下，对于所检查的带宽受限的滤波后的电压测量值f_F(n)的序列，通常不能假定固定的振荡持续时间T_x。相反，可能每个半波都与自己的振荡持续时间T_x1至T_x5相关联；在图4中相应地示例性地示出了得到的振荡持续时间的一半。因此，为了确定幅值A(n)，必须相应地确定振荡持续时间的一半的持续时间。这例如可以通过在带宽受限的滤波后的电压测量值的序列中找到过零点40来进行。

以这种方式，可以根据上面提及的等式，通过当前相应地新确定T_x的变化的值，针对带宽受限的滤波后的电压测量值f_F(n)的序列的不恒定的振荡持续时间T_x，进行幅值A(n)的确定。为此，在滤波后的电压测量值的序列中寻找过零点40，并且将振荡持续时间的一半T_x/2确定为位于两个过零点40之间的持续时间。

图5示例性地示出了根据带宽受限的滤波后的电压测量值f_F(n)(为了简单起见，下面也简称为“值”)的序列确定幅值A(n)的实施例的流程图。确定幅值A(n)的过程原则上分为5个阶段，其在图5中由虚线框示出：在第一阶段50a中，检查当前带宽受限的滤波后的电压测量值f_F(n)的符号，在第二阶段50b中，计算由到目前为止的带宽受限的滤波后的电压测量值的序列描述的、自从最后的过零点直至当前的值的曲线和时间轴之间的面积(例如参见图4中的面积41)，在接下来的阶段50c中，检查是否存在过零点，以及在阶段50d中，确定两个过零点之间的曲线和时间轴之间的完整的面积。最后，在最终的阶段50e中，计算幅值A(n)，以包含在前面的步骤50d中确定的面积。

下面，详细说明确定幅值A(n)的方法。

在第一阶段50a期间，在第一步骤51中，检查当前的值f_F(n)的符号。在第二阶段50b中，在符号为负的情况下，该方法继续进行到步骤52a，在符号为正的情况下，该方法继续进行到步骤52b。在步骤52a和52b中，对于直至当前的值f_F(n)的值的曲线的各个负半波和正半波，确定由该序列描述的曲线和时间轴围成的面积AR(n)。对于正半波，这例如根据下面的等式来进行：

AR(n)＝AR(n-1)+T_s·|f_F(n)| (7a)

或者借助利用下面的等式的梯形近似法来进行：

AR(n)＝AR(n-1)+0，5·T_s·(|f_F(n)|+|f_F(n-1)|). (7b)

在此，等式(7a)是在等式(6)中给出的计算公式的直接变换，而根据等式(7b)选择的方法在幅度计算中具有更高的精度。

在此，T_s代表对电压测量值进行数字化时的采样间隔。也对应地对于负半波执行该方法。

在随后的步骤53a和53b中，在阶段50c中，检查是否在当前的值f_F(n)和前面的值f_F(n-l)之间发生了过零。这通过两个值具有不同的符号来识别。如果没有识别出过零点，则该方法以紧接着的当前的值继续进行。然而，如果识别出了符号变化，则在阶段50d中的步骤54a和54b中，将至此计算的面积AR(n)确定为最后的半波和时间轴之间的总面积AR，并且向阶段50e中的步骤55传送。通过检查符号变化以及递增地计算由曲线包围的面积AR(n)，就像隐含地确定振荡持续时间的一半T_x/2。

在步骤55中，使用所获得的面积值AR来确定幅值。为此，可以使用等式(6)的简化形式，因为与采样间隔相乘的总和项已经由面积值AR给出。由此，幅值A(n)可以根据下面的等式来确定：

$A\left(n\right)=\mathrm{\π}\·\frac{f_{nenn}}{2}\·AR.---\left(8\right)$

现在，根据图2中的流程图，将例如以所描述的方式确定的幅值A(n)传送至步骤24，其中，将幅值与阈值SW_A进行比较。如果幅值A(n)的绝对值超过阈值SW_A，则这意味着与铁磁共振振荡的存在有关，并且该方法继续进行到步骤25。相反，如果未超过阈值SW_A，则该方法继续进行到步骤26。

在步骤25中，检查阈值超过的数量是否超过了第一预定数量N₁。第一预定数量N₁可以调节，例如可以具有值100。如果未超过第一预定数量N₁，则该方法重新在步骤21以读入下一个数字电压测量值u_d继续进行。相反，如果超过了第一预定数量N₁，则该方法继续进行到步骤27，其中，确定存在铁磁共振振荡，并且产生对应的共振信号S_R。如果仅超过一次或者几次阈值SW_A，则步骤25中的检查特别是用于相对于提早的消除使该方法稳定化。

当在步骤24中的检查中确定未超过阈值SW_A时，在步骤26中，将后续的阈值超过的数量与第二预定数量N₂进行比较。该第二预定数量N₂同样可以调节，并且例如可以具有值160。如果超过了第二预定数量N₂，也就是说多次低于阈值SW_A，则经由步骤27的撤回输入28撤回或者结束共振信号S_R的输出。如果在步骤26中未超过第二预定数量N₂，则该方法在步骤21以读入下一个数字电压测量值u_d继续进行。步骤26中的检查特别地用于防止一次产生的共振信号S_R的闪烁行为，因为在其产生之后，至少数量N₂持续长时间的后续的值。这例如在通过共振信号S_R控制下游的装置、例如衰减装置时具有优点。

在图2中结合图3至5描述的方法仅仅是根据本发明的用于识别铁磁共振振荡的存在的方法的一个可能的实施例，并且不应当理解为局限性的。在该方法的实际使用中，例如特定方法步骤可以缺少或者以其它顺序执行。

下面的图6至17示例性地示出了电压测量值u_d的特定曲线和其对于铁磁共振振荡的存在的分析。

在此，图6至9示出了第一种示例情况。在这种情况下，由于接地故障而触发了铁磁共振。图6示出了接收到的数字电压测量值u_d的时间上的序列。在t＝0.45s可以清楚地看到出现了铁磁共振。图7示出了通过利用数字滤波器进行滤波并且进行带宽限制而产生的滤波后的数字电压测量值f_F(n)的曲线，并且图8示出了由此确定的幅值A(n)的曲线。对于与幅值的比较考虑的阈值SW_A对于这种情况和所有下面的示例情况都处于0.025处。在图8中可以容易地看到，在一定程度上紧接在出现铁磁共振振荡之后持续地超过该阈值SW_A，从而在等待由第一预定数量N₁给出的数量的阈值超过过去之后，产生共振信号S_R。这在图9中在从0到1的共振信号的二进制信号状态的变化处可以看到。

图10至13示出了第二种示例情况。在这种情况下，由于瞬时的接地故障而触发了杂乱无章的铁磁共振，其特点是大的过电压和非周期性的行为。图10示出了接收到的数字电压测量值u_d的时间上的序列。图11示出了通过利用数字滤波器进行滤波并且进行带宽限制而产生的滤波后的数字电压测量值f_F(n)的曲线，并且图12示出了由此确定的幅值A(n)的曲线。如在图12中可以容易地看到的，又在一定程度上紧接在出现铁磁共振振荡之后持续地超过阈值SW_A，从而在等待由第一预定数量N₁给出的数量的阈值超过过去之后，产生共振信号S_R。这在图13中在从0到1的共振信号S_R的二进制信号状态的变化处可以看到。

最后，图14至17示出了第三种示例情况，对此参考与前面的附图相比缩短的关注时间段。在这种情况下，以开关柜中的所谓的电弧故障为基础，也就是说以例如由于导体缺少绝缘而产生的周期性的电压火花放电为基础。相反，不存在铁磁共振振荡。图14示出了接收到的数字电压测量值u_d的时间上的序列。图15示出了通过利用数字滤波器进行滤波并且进行带宽限制而产生的滤波后的数字电压测量值f_F(n)的曲线，可以看到，在振荡过程之后，信号恒定地位于零周围的值处。图16示出了所属的由此确定的幅值A(n)的曲线。如在图16中可以容易地看到的，虽然超过阈值SW_A的持续时间短，但是阈值超过的数量处于确定铁磁共振振荡的存在所需的阈值超过的第一预定数量N₁以下。由此，于是根据图17也不产生共振信号S_R。在该示例中，能够看到将阈值超过的数量与第一预定数量进行比较的稳定作用。

Claims (15)

1.一种用于产生指示电气设备(10)中电磁共振振荡的存在的共振信号的方法，其中，

-采集指示存在于电气设备(10)的测量位置(19)处的电压的数字电压测量值；以及

-针对电气设备(10)中铁磁共振振荡的存在，检查数字电压测量值的序列，并且在存在铁磁共振振荡时产生共振信号；

其特征在于，

-利用数字滤波器对数字电压测量值进行滤波，以形成滤波后的电压测量值；

-对于描述电压的一半振荡持续时间的该滤波后的电压测量值，确定在该一半振荡持续时间期间指示电压的幅度的幅值；

-将幅值与阈值进行比较；以及

-当幅值超过阈值时，产生振荡信号。

2.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，

-使用具有低通特性的滤波器作为数字滤波器。

3.根据权利要求2所述的方法，

其特征在于，

-数字滤波器具有一阶低通特性。

4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，

-数字电压测量值由在电压转换器(14)的次级侧量取的测量电压信号形成。

5.根据权利要求4所述的方法，

其特征在于，

-使用具有作为开放的三角形连接构造的次级侧的电压转换器(14)。

6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，

-在确定相应的幅值之前，利用数字带通滤波器限制滤波后的电压测量值的序列的频率带宽。

7.根据权利要求6所述的方法，

其特征在于，

-带通滤波器将带宽限制到大约0Hz和大约电气设备的电压的标称频率之间的频带。

8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，

-当第一预定数量的连续的幅值超过阈值时，才产生共振信号。

9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，

-当第二预定数量的连续的幅值低于阈值时，才撤回存在的共振信号。

10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，

-相应地确定幅值，以包含由一半振荡持续时间的滤波后的数字电压测量值表征的面积(41)。

11.根据权利要求10所述的方法，

其特征在于，

-为了确定幅值，相应地通过在滤波后的电压测量值的序列中寻找过零点(40)，来确定一半振荡持续时间的持续时间。

12.根据上述权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，

-在存在共振信号期间，阻止监视电气设备(10)的电气保护设备的保护功能。

13.根据上述权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，

-在存在共振信号时，向电气设备(10)的操作者传输警报消息。

14.根据上述权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，

-在存在共振信号时，激活设置在电气设备(10)中的衰减装置(17)，其使铁磁共振振荡衰减。

15.一种用于产生指示电气设备(10)中电磁共振振荡的存在的共振信号的装置(15)，具有

-测量装置，用于采集指示存在于电气设备的测量位置处的电压的数字电压测量值；以及

-分析装置，用于针对电气设备中铁磁共振振荡的存在，检查数字电压测量值的序列，并且在存在铁磁共振振荡时产生共振信号；

其特征在于，

-分析装置被构造用于执行根据权利要求1至14中任一项所述的方法。