CN106574947A - 用于检查用于能量传递设备的开关设备的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于检查用于能量传递设备的开关设备(30)的方法和系统(9)。在此，开关设备(30)包括：开关(2)，该开关选择性地连接或断开开关(2)的第一侧(6)与开关(2)的第二侧(7)；以及两个接地隔离开关(10、11)。两个接地隔离开关(10、11)中的每一个设定为，选择性地将第一侧(6)或第二侧(7)与地(1)连接或与地(1)断开。为了检查开关设备(30)，产生通过开关(2)的电流，且确定通过开关(2)的电流的大小。在此，两个接地隔离开关(10、11)在产生电流和确定电流大小期间被闭合。

Description

用于检查用于能量传递设备的开关设备的方法和系统
技术领域
本发明涉及一种用于检查用于能量传递设备或能量传递网络的开关设备的方法和系统。
背景技术
在特别用于能量传递设备的电气的气体隔绝开关设备中，使用电气开关，特别使用负荷开关或功率开关。在此，负荷开关或功率开关理解成特定的开关，其被设计成用于大电流(>1kA)。功率开关不仅可以开关运行电流和小的过载电流，也可在缺少大过载电流和短路电流(至800kA)的情况下可靠地断开。负荷开关或功率开关可被构建成单极的或三极的。在测试该开关设备时，特别在测试必须均匀间隔的、该开关设备的开关时，执行不同的测试或测量，如开关时间测量或电阻测量。
因为在气体隔绝的开关设备中通常不可接触真实导体或接头，根据现有技术通过所谓的接地隔离开关产生与待检查的开关的电气连接。通常，在检查时接地隔离开关连接开关的导体或接头与地或接地，例如与开关设备的接地的外壁连接，从而排出危险的电流或电压。当然出于安全性原因，根据现有技术对于检查开关设备所必要的对接地隔离开关的操纵是有缺点的。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种在不操纵接地隔离开关的情况下对用于能量传递设备的开关设备的检查。
根据本发明，该目的通过根据权利要求1的用于检查用于能量传递设备的开关设备的方法，通过根据权利要求15的用于检查用于能量传递设备的开关设备的系统，以及通过根据权利要求19的用于能量传递设备的开关设备实现。从属权利要求限定本发明的优选和有利的实施方式。
在本发明的框架下，提供用于检查能量传递设备或能量传递网络的开关设备(特别是气体隔绝的开关设备)的方法。在此，开关设备包括：开关(特别包括负荷开关或功率开关)，该开关选择性地连接或断开开关的第一侧或第一接头与开关的第二侧或第二接头；以及两个接地隔离开关。在此，两个接地隔离开关的每个设定为，将两个接头中的一个(两侧中的一个)根据接地隔离开关的状态与接地或地连接或与接地或地断开。根据本发明的方法包括下述步骤：·产生通过开关的电流，·确定通过开关的电流的大小。在此，在检查期间，即，在产生和确定步骤期间，两个接地隔离开关持续闭合且不被打开。
因为根据本发明的既不用于产生通过开关的电流也不用于确定通过开关的电流的大小的检查方法不必仅改变，即，打开两个接地隔离开关中的一个，有利地避免操纵两个接地隔离开关用于检查开关设备。因此，可有利地比现有技术中的可行情况更可靠地执行根据本发明的对开关设备的检查。
根据本发明的检查方法在此可包括：开关时间测量，即，测量开关的开关时间；和/或确定闭合开关的电阻，这也已知作为微欧姆测量。在开关时间测量时，通过电信号将断开和接通指令发送给开关。然后，开关从发出各电信号的时间点开始所需要的用于打开或闭合的时间间隔根据通过开关的电流的大小被测量。根据该时间间隔可判断，开关或开关设备是否处于足够好的状态，或是否需要保养开关设备或甚至是否损坏。换而言之，可通过根据本发明的检查，可特别可靠地和简单地检查开关在打开和闭合时的时间性能。以四端点测量技术的方式借助于测量在开关上的电压可实现确定电阻，在其中，电压表的接头直接连接接地隔离开关。
对于确定通过开关的电流的大小存在两种可能性。
·在第一可能性中，产生电流，该电流从开关的第一接头流至开关的第二接头。因为两个接地隔离开关闭合，该电流在闭合的开关的情况下分成通过开关的电流和地连接上的电流。通过测量开关设备的地或接地上流出的电流，可在知道总电流的情况下大致间接确定通过开关的电流的大小，特别通过确定总电流与在接地上流出的电流的差。
换而言之，根据第一可能性产生通过开关的电流例如包括将用于产生通过开关的电流的装置连接在分支点上，在该分支点上连接接地隔离开关的端部和开关设备的接地。确定电流的大小可包括测量另一电流，该电流在分支点与接地之间流动。在知道总电流的情况下，可根据所测量的另一电流确定通过开关的电流的大小。
在第二可能性中，直接测量流动通过开关的电流，使得不需要计算，从而确定流动通过开关的电流的大小。
也在第二可能性中，产生通过开关的电流可包括将用于产生通过开关的电流的装置连接在分支点上，在该分支点上连接接地隔离开关的端部和开关设备的接地。确定通过开关的电流的大小也可包括测量另一电流，该电流在第二可能性中当然在分支点与接地隔离开关的端部之间且由此(在闭合的开关的情况下)在开关上流动。由此，该另一电流对应于通过开关的电流(当开关闭合时)，使得另一电流的所测量的大小对应于通过开关的电流的大小。
在这两个可能性中可在每个时间点确定通过开关的电流。
通过开关的电流可借助于电流源或借助于电压源产生。
当通过开关的电流借助于电压源产生时，电压源特别与开关并联连接。
在此，通过开关的电流可被产生作为直流电流、作为交流电流或作为既包括直流电流也包括交流电流的混合电流。此外，通过开关的电流也可以瞬间，即，快速(例如，阶跃地)升高和/或下降。
有利地，为测量该(另一)电流，可使用具有分体式铁芯(“split core”)的电流转换器，该分体式铁芯围绕相应的线路被安置，在该线路中可测量电流。由此电流转换器可有利地之后被连接在开关设备中，而对此例如不必操纵接地隔离开关。在此，电流转换器被理解成一种测量转换器，其如一种变压器被构建或工作。
此外，可有利地安置分裂铁氧体(Klappferrit)，从而提高电流通路相对于开关设备的接地或地的电感，由此所产生的电流的更多部分流动通过(闭合的)开关。在此，分裂铁氧体或铁磁材料可被布置围绕接地隔离开关朝向接地的连接或围绕各接地隔离开关朝向接地的两个连接
类似于电流转换器的分体式铁芯，分裂铁氧体是分体式分裂铁氧体，该分体式分裂铁氧体可事后围绕在开关设备内的线路被安置。铁磁材料的效果在此随着所产生的电流的频率升高而提高，使得所产生的交流电流的频率越高，所产生的通过(闭合的)开关的电流的越多的部分被限制。
若所产生的通过开关的电流是直流电流，则可使用测量装置从而确定通过开关的电流的大小，该测量装置利用尼尔效应工作。在此根据由直流电流感应的电压测量待测量的直流电流，其中，根据所测量的电压确定通过开关的电流的大小。
为了实现尼尔效应，在线圈中布置超顺磁性的材料。由于超顺磁性的材料的非线性，在线圈上下降的电压包括多个频率分量。根据所述频率分量的频率偏移，也可获取直流电流的大小。也可借助于霍尔效应传感器实现对直流电流的测量。
因为在该实施方式中可借助于尼尔效应直接确定或测量通过开关的电流，当在开关上下降的直流电压是已知的或被测量时，也可有利地计算或确定闭合开关的电阻。
根据对通过(闭合的)开关的电流的大小的确定，也可获取通过开关的电流中的突然变化的时间点，从而根据该时间点确定下述时间点，即，开关在该时间点被接通和/或被断开。.
通过确定开关的相应开关时间点，即，通过确定开关被接通和/或被断开的时间点，可有利地实现前述的开关时间测量。
根据本发明的一个优选实施方式，开关设备包括多个开关，其中，所述开关中的每个选择性地连接或断开各开关的两个接头。这样的开关设备被设计成用于开关多相(例如，三相)电流。在此，开关的每个接头分别配设有接地隔离开关，各接头通过接地隔离开关通常在检查时与接地或地连接，且在开关设备正常运行时与地断开。通过各开关的电流的大小可直接被测量或根据测量流入开关设备的地中的电流在知道总电流的情况下被确定，该总电流由通过开关的电流和流入接地中的电流的和构成。
该实施方式此外使得可以确定下述各时间点，即，在所述时间点各开关被打开和/或被闭合，且使得可以确定各闭合的开关的电阻。在此，可同时或相继地并且在每个时间点测量或确定电流。
在本发明的框架下，也提供用于检查用于能量传递设备的开关设备的系统。如在根据本发明的方法中的，开关设备包括：开关，该开关选择性地连接或断开开关的第一侧与开关的第二侧；以及两个接地隔离开关。该系统包括：产生电流的第一装置，测量开关设备的测量参量(例如，电流或电压)的第二装置，以及控制器。该系统被设计成，在始终闭合的接地隔离开关的情况下借助于第一装置产生通过开关的电流，且借助于控制器基于借助于第二装置获取的测量参量确定通过开关的电流的大小，而在此不用打开两个接地隔离开关中的一个。
根据本发明的系统的优点基本对应于根据本发明的方法的优点，所述优点已在上文中详细描述，使得在此不再重复。
根据一个优选的根据本发明的实施方式，第二装置包括具有罗氏线圈的电流表。
原则上，罗氏线圈被设计成仅用于测量交流电流。当然，借助于罗氏线圈也可获取电流中的变化，如其在打开和/或闭合开关时出现。电压在罗氏线圈上下降，该电压基本对应于流动通过罗氏线圈的电流的一阶导数。
因此，根据本发明的系统特别被设计成，借助于罗氏线圈获取电流峰值，该电流峰值在接通或断开开关时在流动通过开关的电流中出现。
由此借助于罗氏线圈产生电压峰值，根据该电压峰值可相对精确地确定打开和/或闭合开关时的时间点，由此实现前文中已经提及的开关时间测量。在此，在闭合开关时在确定的方向上出现电压峰值(即，具有确定的极性)，且在打开开关时在相反的方向上出现电压峰值(即，具有相反的极性)，这可用于决定在哪个时间点接通或断开开关。
最后，在本发明的框架下，提供用于能量传递设备或能量传递网络的开关设备。在此，根据本发明的开关设备包括：至少一个开关，其选择性地连接或断开开关的第一侧与开关的第二侧；以及至少两个前述的接地隔离开关。此外，开关设备包括前述的根据本发明的系统。
特别地，本发明可用于测试用于能量传递设备的开关设备。当然，本发明不限制于该优选的应用范围，因为本发明例如也可用在被用在能量传递设备之外的其他开关设备中。
附图说明
下文中参考附图结合根据本发明的实施方式详细描述本发明。附图中：
图1示意性地示出气体隔绝的开关设备；
图2示意性地示出根据本发明利用电流产生装置和电流表检查气体隔绝的开关设备；
图3示意性示出根据本发明的开关设备，该开关设备包括根据本发明的系统；
图4示意性地示出根据本发明检查根据第一实施方式的三相开关设备；以及
图5示意性地示出根据本发明检查根据第二实施方式的三相开关设备。
具体实施方式
在图1中示意性地示出气体隔绝的开关设备30，该开关设备包括气体管1，在该气体管中布置开关设备30的负荷开关或功率开关2。气体管1优选填充有处于高压下的SF6气体5，从而也在相对小的尺寸的情况下实现高的隔绝能力。开关设备30的接地隔离开关10、11分别连接开关2的接头6、7，从而在检查开关设备30时将各接头6,7接地。对此，接地隔离开关10、11通常借助于螺栓连接12、13可拆卸地与开关设备30的气体管1连接，且由此与接地或地连接。
在图2中示意性地示出如何实现根据本发明的对在图1中的开关设备30的检查。
对此，在分支点14上借助于电流源22馈入信号或电流。在闭合的接地隔离开关10、11的情况下且在闭合的开关2的情况下，被电流源22馈入的电流部分地从分支点14通过接地隔离开关10和开关2以及接地隔离开关11流至第二分支点15，且该电流从分支点14通过电流表20部分流至接地1，且在此同样流至第二分支点15。当由电流源22产生的总电流已知时，流动通过开关2的电流可根据由电流表20测量的电流通过形成总电流减去所测量的电流的差而被确定。
此外可任选地借助于电压表21借助于四端点测量技术(即，电压表21直接与分支点14、15连接)测量在分支点14、15之间产生的电压。在已知通过开关2的电流和在开关2上下降的电压的情况下，可确定开关连同两个接地隔离开关的电阻。
在图3中示出用于检查在图1中所示的开关设备30的另一根据本发明的实施方式。
相反于在图2中所示的实施方式，在图3中所示的实施方式的情况下，测量下述电流，该电流从分支点14通过接地隔离开关10流至开关2。换而言之，在图3所示的实施方式的情况下，直接测量通过(闭合的)开关2的电流，而该电流在图2所示的实施方式中间接被测量，且然后通过根据总电流的计算而被计算或确定。
此外，在图3中示意性地示出用于检查开关设备30的根据本发明的系统9。根据本发明的系统9除了电流源22和电流表20外包括控制装置8，从而匹配或控制对开关设备30的检查。
如在图2中所示的实施方式的情况下的，在图3所示的实施方式的情况下，可任选地借助于电压表21特别借助于四端点测量技术测量在分支点14、15之间所产生的电压，由此可再次确定开关2的电阻。
在图4中示出开关设备30，通过该开关设备可开关三相电流。因此，在图4中所示的开关设备30包括三个开关2、3、4代替仅一个开关2。每个开关2、3、4的接头6、7通过自身的接地隔离开关10、11选择性与接地1连接，使得针对每个开关2、3、4分别存在两个接地隔离开关10、11，由此针对图4中所示的开关设备30总共存在六个接地隔离开关10、11。
借助于至少一个电流源22在分支点14上提供电流，该电流通过分别由接地隔离开关10、然后的开关2、3、4以及另一接地隔离开关11构成的三个串联电路中的一个流至分支点15，或通过三个电流表20流向接地1。通过借助于电流表20测量从分支点14流至分支点16的电流、从分支点16流至分支点17的电流、以及从分支点17流向接地的电流，在已知由电流源22产生的总电流的情况下也可计算分别流动通过(闭合的)开关2、3或4的各电流。
任选地可再次通过电压表21特别借助于四端点测量技术测量在分支点14、15之间产生的电压。
在图5中所示的另一个根据本发明的实施方式以类似的方式不同于在图4中所示的实施方式，如在图3中所示的实施方式不同于在图2中所示的实施方式的情况。在图5中所示的实施方式中，根据电流表20直接测量分别流动通过(闭合的)开关2、3或4的电流。在图5中所示的实施方式的其他特征对应于在图4中所示的实施方式。
在图2至图5中所示的电流表20可特别借助于包括分体式铁芯的电流转换器或尼尔效应传感器或罗氏线圈实现。电流表20在图2至图5所示的位置上围绕各线路部分被布置，从而分别获取流动通过线路部分的电流。由此可有利地测量流动通过该线路部分的电流，而对此不需要以任何方式操纵(例如，解除)接地隔离开关10、11中的一个或螺栓连接12、13，如这在现有技术中通常是这样的情况。
参考标记列表
1 气体管
2 开关
3 开关
4 开关
5 气体
6、7 接头
8 控制装置
9 系统
10、11 接地隔离开关
12、 13 螺栓连接
14-17 分支点
20 测量装置
21 电压表
22 电流源
30 开关设备

Claims (19)

1.一种用于检查用于能量传递设备的开关设备(30)的方法，其中，开关设备(30)包括：开关(2)，该开关选择性地连接或断开开关(2)的第一侧(6)与开关(2)的第二侧(7)；以及两个接地隔离开关(10、11)，其中，两个接地隔离开关(10、11)中的每一个设定为，选择性地将第一侧(6)或第二侧(7)与地(1)连接或与地(1)断开，其中，该方法包括下述步骤：
-产生通过开关(2)的电流，以及
-确定通过开关(2)的电流的大小，
其中，两个接地隔离开关(10、11)在产生和确定步骤期间被闭合。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定通过开关(2)的电流的大小包括：测量流入开关设备(30)的地(1)中的电流，以及确定由通过开关(2)的电流和流入地(1)中的电流组成的总电流。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，直接测量通过开关(2)的电流，从而确定通过开关(2)的电流的大小。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，借助于电流源(22)或电压源产生通过开关(2)的电流。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过开关(2)的电流是直流电流、交流电流、或由直流电流和交流电流构成的混合电流。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，确定通过开关(2)的电流的大小包括：安置电流转换器的分体式铁芯，从而借助于电流转换器测量另一电流，以及根据所测得的另一电流确定通过开关(2)的电流的大小。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，借助于罗氏线圈实现对通过开关(2)的电流的大小的确定。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，该方法包括安置分裂铁氧体，从而提高至开关设备(30)的地(1)的电流通路的电感，从而由此迫使所产生的电流的更大部分通过开关(2)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过开关(2)的电流是直流电流，确定通过开关(2)的电流的大小包括布置测量装置，该测量装置利用尼尔效应工作，从而测量另一电流，且根据该另一电流确定通过开关(2)的电流。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，确定通过开关(2)下降的电压，且根据电流的大小和通过开关(2)下降的电压确定开关(2)的电阻。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，确定通过开关(2)的电流的大小包括获取电流大小突然改变的时间点，从而由此推导开关(2)的开关时间点。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，开关设备(30)包括多个开关(2-4)，所述多个开关分别选择性地连接或断开各开关(2-4)的相应第一侧(6)与各开关(2-4)的第二侧(7)，且被设计成用于接通多相电流，
每侧(6；7)分别配设有接地隔离开关(10；11)，从而将各侧(6；7)选择性地与地(1)连接或与地(1)断开，以及
直接测量通过每个开关(2-4)的电流的大小，或通过测量流入开关设备(30)的地(1)中的电流而确定通过每个开关(2-4)的电流的大小，以及确定总电流，该总电流由通过开关(2-4)的电流和流入地(1)中的电流组成。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，开关设备是气体隔绝的开关设备(30)。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，开关是负荷开关或功率开关(2)。
15.一种用于检查用于能量传递设备的开关设备(30)的系统，其中，开关设备(30)包括：开关(2)，该开关选择性地连接或断开开关(2)的第一侧(6)与开关(2)的第二侧(7)；以及两个接地隔离开关(10、11)，其中，两个接地隔离开关(10、11)的每个设定为，选择性地将第一侧(6)或第二侧(7)与地(1)连接或与地(1)断开，其中，该系统(9)包括：用于产生电流的第一装置(22)；用于测量开关设备(30)的测量参量的第二装置(20)；以及控制器(8)，其中，该系统(9)被设计成，在闭合接地隔离开关(10、11)的情况下借助于第一装置(22)产生通过开关(2)的电流，且从而借助于控制器(8)根据借助于第二装置(20)测得的测量参量确定通过开关(2)的电流的大小，而对此不需要打开两个接地隔离开关(10、11)中的一个。
16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，第二装置(20)包括具有罗氏线圈的电流表。
17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，该系统(9)被设计成，通过罗氏线圈获取电流峰值，该电流峰值在连通或断开开关(2)时出现。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的系统，其特征在于，该系统(9)被设计成用于实施根据权利要求1至14中任一项所述的方法。
19.一种用于能量传递设备的开关设备，其中，开关设备(30)包括：开关(2)，该开关选择性地连接或断开开关(2)的第一侧(6)与开关(2)的第二侧(7)；以及两个接地隔离开关(10、11)，其中，两个接地隔离开关(10、11)的每个设定为，选择性地将第一侧(6)或第二侧(7)与地(1)连接或与地(1)断开，且其中，开关设备(30)包括根据权利要求15至18中任一项所述的系统(9)。
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