CN112154585B - 用于识别并联布置的绕组中的匝间短路的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于监视电气装置(1)的方法，该电气装置具有以并联电路电气布置的多个线圈(L1，L2，L3)。在该方法中，对于并联电路的线圈(L1，L2，L3)，分别确定流过该线圈的电流(I1，I2，I3)与流过线圈的电流(I1，I2，I3)的平均值(Iav)之间的电流差(ΔI1，ΔI2，ΔI3)。在其中一个线圈中出现匝间短路时，根据电流差(ΔI1，ΔI2，ΔI3)进行识别。

Description

用于识别并联布置的绕组中的匝间短路的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于监视电气装置的方法，该电气装置具有以并联电路电气布置的多个线圈。此外，本发明还涉及一种这种类型的装置。

背景技术

这种以并联电路电气布置的线圈例如可能在变压器或在电扼流圈中(例如在空心扼流圈中或在油绝缘或气体绝缘的扼流圈中)出现。这种类型的线圈中，在极少数情况下会出现匝间短路(匝间短路连接)。为了使输入到通过匝间短路而短路的绕组的热能不会变得太大，期望快速识别到这种匝间短路。由此，例如可以快速断开该装置。否则，对于过大的热能输入可能会形成火灾。

然而，由于线圈的单个绕组的匝间短路，该装置的总电感仅在很小的程度上发生变化。电感的这种变化例如可能仅占为总电感的百分之一，或者总电感的很小的百分比，因此在现场以常规的测量技术几乎无法识别到。为了应对与之相关联的火灾危险，可以将这种具有线圈的电气装置在空间上与其他有价值的设备(例如，转换器)分开地安装。然而，由此需要附加的空间，并且可能由于壁和壁套管而需要额外的开销。然而，即使在这种在空间上分离地安装该装置的情况下，直到以间接方式识别到匝间短路时会形成高的延迟。然后，只有在所涉及的线圈的绝缘中已经开始闷燃，并且借助燃气识别、红外照相机或类似的常规火灾识别技术触发警报时，才能实现对匝间短路的识别。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种方法和装置，其中可以安全且可靠地识别单个绕组的匝间短路。

根据本发明，上述技术问题通过根据本发明的方法和装置来解决。在下面的描述中还给出了该方法和装置的有利的实施方式。

公开了一种用于监视电气装置的方法，该电气装置具有以并联电路布置的多个线圈，其中，在该方法中

-对于并联电路的线圈，分别确定流过该线圈的电流与流过线圈的电流的平均值之间的电流差，并且

-在其中一个线圈中出现匝间短路时，根据电流差进行识别。

在此特别有利的是，分别确定流过线圈的电流与流过线圈的电流的平均值之间的电流差。即使在恶劣的工业运行条件下，也可以借助这些电流差安全且可靠地探测到匝间短路。

该方法可以如下进行：

-确定线圈的电流差的平均值，

-针对线圈，分别形成电流差与电流差的平均值的比率，

-监视比率在时间上的变化，以及

-当该比率在时间上的变化超过预定的阈值时，识别出在相应的线圈中出现匝间短路。

在此特别有利的是，针对线圈，分别形成电流差与电流差的平均值的比率。在出现匝间短路时，该比率会明显发生变化，并且由此可以相对简单且可靠地进行监视。

该方法还可以如下进行：将(共同的)监视单元与并联电路的线圈相关联，向该监视单元传输描述流过线圈的电流的信号或者描述电流差的信号(差信号)，并且由该监视单元来评估信号，从而识别出在相应的线圈中出现匝间短路。有利地，利用该监视单元可以监视并联电路的所有线圈。还可以将描述线圈电流的信号称为电流信号，还可以将描述电流差的信号称为代表电流差的信号。

该方法还可以如下进行：在识别出在其中一个线圈中出现匝间短路时，监视单元将监视信号传输到监视接收器。然后，例如可以根据监视信号断开电气装置。

该方法可以如下进行：监视单元借助无线信号、特别是借助无线电信号和/或借助光波导将监视信号传输到监视接收器。有利地，通过这种方式的监视信号的传输实现了监视单元与监视接收器之间的电绝缘。

该方法还可以如下进行：该装置具有第一接头和第二接头，其中在该装置运行时，第二接头至少暂时(特别是瞬时地)具有比第一接头更大的电势，并且其中监视单元基本上在第二接头的电势下运行。这具有如下优点，即，不需要电流测量单元(尤其是电流互感器)与监视单元之间的电势隔离(当电流测量单元也布置在该第二接头上时)。然后，靠近绕组的热点的可选的温度监视器特别是在相同的电势下进行工作，使得也可以由同一监视单元执行温度测量，可选的温度监视器有利地布置在靠近绕组的热点的一个或多个线圈的上部区域中。

该方法还可以如下进行：监视接收器基本上在接地电势下运行。因为在此不需要考虑特别的绝缘要求，所以可以相对容易地实现基本上布置在接地电势下的监视接收器。这尤其适用于布置在高压电势(或中压电势)下的电气装置。

该方法还可以如下进行：该装置具有以并联电路电气布置的至少两个线圈、特别是至少三个线圈。特别地，这种具有以并联电路电气布置的至少两个、特别是至少三个线圈的装置出现在空心扼流圈中。这种空心扼流圈例如还可以具有二十个或更多个线圈(层)。这种空心扼流圈通常在能量传输设备中应用，例如用于无功功率补偿，或者在高压直流输电设备中用作直流路径中的转换器臂扼流圈或平滑扼流圈。

该方法可以如下进行：该装置是线圈装置、尤其是空心线圈装置。但是还可以想到，将该方法应用于油绝缘线圈、尤其是油绝缘变压器。

该方法还可以如下进行：流过其中一个线圈的电流与流过线圈的电流的平均值之间的电流差分别借助与相应线圈串联连接的电流互感器来确定，其中，电流互感器的次级绕组布置在串联电路中，并且串联电路形成封闭的网格。因此，每个线圈与自己的电流互感器相关联。该电流互感器布置在相应线圈的电流路径中。借助该电流互感器可以有利地在测量技术上采集电流差(这意味着，不必通过逻辑电路等来计算该电流差)。由此可以以相对简单且低成本的方式构建监视单元。这在高压技术领域中是特别有利的，在高压技术领域中，监视单元位于高压电势，因此高的测量精度要求是相对复杂且高成本的。

该方法还可以如下进行：将电阻(测量电阻)分别与次级绕组并联连接，其中，通过在电阻上出现的电压形成描述相关联的线圈(相对于线圈电流的平均值)的电流差的信号(电压信号)。有利地，可以将该信号馈送给监视单元。

该方法还可以如下进行：向监视单元提供从流过线圈的电流中的至少一个中耦合输出的电能。由此，有利地向监视单元提供电能，该电能从具有并联连接的线圈的装置中分流。由此避免了引导到监视单元的长的能量供应线。这尤其在高压技术领域中是有利的，在高压技术领域中，这种类型的能量供应线可能会在发生瞬态事件时导致绝缘问题或干扰的耦合。

该方法还可以如下进行：向监视单元提供从电流互感器中的至少一个中耦合输出的电能。特别地，电能可以从所有的电流互感器中耦合输出。然后，流过该装置的所有电流都用于监视单元的能量供应。然后，所有的电流互感器都会负担(承受)同等的负荷，并且不会影响对称性以及由此的测量结果。由此，电流互感器有利地具有双重功能：电流互感器用于进行测量并且用于对监视单元进行能量供应(能量收集)。

此外，还公开了一种装置，其具有

-以并联电路电气布置的多个线圈，

-测量装置，其用于针对并联电路的线圈，分别确定流过该线圈的电流(I1、I2、I3)，或者分别确定流过该线圈的电流与流过这些线圈的电流的平均值之间的电流差，以及

-与并联电路的线圈相关联的(共同的)监视单元，其接收描述所确定的电流(I1、I2、I3)或所确定电流差的信号(S1，S2，S3)，当在其中一个线圈中出现匝间短路时，根据电流或者电流差进行识别。

该装置可以以如下方式进行设计：

-监视单元被设计为，其确定线圈的电流差的平均值，

-针对线圈，分别形成电流差与电流差的平均值的比率，

-监视比率在时间上的变化，以及

-当该比率在时间上的变化超过预定的阈值时，识别出在相应的线圈中出现匝间短路。

有利地，由此可以独立于线圈的当前的运行电流来监视该装置。

该装置还可以被设计为，使得在识别到在其中一个线圈中出现匝间短路时，监视单元将监视信号传输到监视接收器。

该装置可以被设计为，使得监视单元借助无线信号、特别是借助无线电信号和/或借助光波导将监视信号传输到监视接收器。

该装置还可以被设计为，使得该装置具有第一接头和第二接头，其中在该装置运行时，第二接头至少暂时(特别是瞬时地)具有比第一接头更大的电势，并且其中监视单元基本上布置在第二接头的电势下。

该装置还可以被设计为，使得监视接收器基本上布置在接地电势下。

该装置可以被设计为，使得该装置具有以并联电路电气布置的至少2个、特别是至少3个线圈。

该装置还可以被设计为，使得该装置是线圈装置、尤其是空心线圈装置或者具有油绝缘线圈的装置。

该装置可以被设计为，使得测量装置对于每个线圈具有与相应的线圈串联连接的电流互感器，其中，电流互感器的次级绕组布置在串联电路中，并且串联电路形成封闭的网格。

该装置还可以被设计为，使得测量电阻分别与次级绕组并联连接，其中，在测量电阻上出现的电压表示描述相关联的线圈的电流差的信号(电压信号)。

该装置可以被设计为，使得该装置具有能量供应装置，该能量供应装置从流过线圈的电流中的至少一个中耦合输出用于向监视单元供电的电能。

该装置还可以被设计为，使得能量供应装置从电流互感器中的至少一个中耦合输出用于向监视单元供电的电能。

所描述的方法和所描述的装置具有相同或相似的优点。

附图说明

下面根据实施例来更详细地解释本发明。在此，相同的附图标记指示相同或相同作用的元件。附图中：

图1示出了具有以并联电路电气布置的三个线圈和监视单元的装置的实施例，以及

图2示出了具有用于确定电流差的测量装置的有利的实施例的装置。

具体实施方式

图1中示出了电气装置1的实施例。该电气装置1具有第一电气线圈L1、第二电气线圈L2和第三电气线圈L3。这三个线圈L1、L2和L3电气布置在并联电路中。每个线圈L1、L2和L3分别具有第一线圈接头和第二线圈接头。三个线圈的第一线圈接头与装置1的第一接头3电连接。三个线圈的第二线圈接头与装置1的第二接头6电连接。仅装置的第一接头3和第二接头6是从外部可够着的。因此，从外部来看，装置1看起来像具有第一接头3和第二接头6的线圈。

线圈L1、L2和L3例如可以被设计为同心的空心圆柱体形式的线圈L1、L2和L3。在此，第一线圈L1例如可以形成装置的第一(内)层，第二线圈L2形成第二(中间)层，第三线圈L3形成第三(外)层。然后，这些层是同心的空心圆柱体形式的层。该装置可以是空心圆柱体形式的，其中该装置的旋转轴线可以垂直取向。通过以这种方式建立装置，在空心圆柱体形式的装置的内部加热的空气可以上升，由此产生空气冷却。第一接头3例如可以布置在空心圆柱体形式的装置的其中一个圆形面(其也被称为支承星形，Tragstern)处，而第二接头6可以布置在该装置的另外的圆形面(支承星形)处。特别地，第一接头3可以布置在空心圆柱体形式的装置的下圆形面处(即下边缘处)，第二接头6可以布置在该装置的上圆形面处(即上边缘处)。

当该装置运行时，第一电流I1(第一线圈电流I1)流过第一线圈L1。第二电流I2(第二线圈电流I2)流过第二线圈L2，第三电流I3(第三线圈电流I3)流过第三线圈L3。电流I1、I2和I3之和形成流经第一接头3和第二接头6的、装置的总电流。

并联电路的电流分支分别与每个线圈相关联。第一电流传感器M1布置在第一线圈L1的电流分支处。因此，第一电流传感器M1与第一线圈相关联。第一电流传感器M1测量流过第一线圈L1的第一电流I1或者从该电流I1导出的参量。第一电流传感器M1将第一信号S1传输到监视单元9。以相同的方式，第二电流传感器M2布置在第二线圈L2的电流路径处，第三电流传感器M3布置在第三线圈L3的电流路径处。第二电流传感器M2将第二信号S2发送到监视单元9；第三电流传感器M3将第三信号S3发送到监视单元9。监视单元9评估第一信号S1、第二信号S2和第三信号S3，并且当在其中一个线圈L1、L2或L3中出现匝间短路时，根据信号S1、S2和S3进行识别。

在识别到这种匝间短路的发生时，监视单元9将监视信号11传输到监视接收器12。监视单元9可以借助无线电信号20和/或借助光波导23将监视信号11传输到监视接收器12。有利地，监视信号11可以既借助无线电信号20又借助光波导23被传输到监视接收器12。有利地，由此产生冗余的信号传输。代替无线电信号，还可以使用另外的无线信号(即另外的无线信号传输技术)。

监视接收器12布置在装置1的外部。监视接收器12基本上布置在接地电势15下。装置1可以布置在高电势下、例如布置在大于10kV的高压电势下。

第一电流传感器M1、第二电流传感器M2和第三电流传感器M3形成测量装置，该测量装置针对并联电路的三个线圈L1、L2、L3分别确定流过该线圈的电流I1、I2或I3与平均值Iav之间的电流差ΔIn。平均值Iav是流过线圈L1、L2和L3的电流I1、I2和I3的平均值。该平均值还可以被称为平均流过线圈L1、L2和L3的电流Iav。下面结合图2示出实现这种测量装置的特别有利的可能性。信号S1、S2和S3描述了相应的电流差ΔI1、ΔI2和ΔI3。监视单元9评估这些电流差ΔIn，并且当在其中一个线圈L1、L2或L3中出现匝间短路时，根据电流差ΔIn进行识别。

替换地，测量装置可以仅利用这三个电流传感器M1、M2和M3确定流过线圈的电流I1、I2和I3。信号S1、S2和S3然后描述相应的电流I1、I2和I3。监视单元9然后根据电流I1、I2、I3来确定电流差ΔI1、ΔI2、ΔI3。然后，当在其中一个线圈L1、L2或L3中出现匝间短路时，借助评估这些电流差ΔIn进行确定。

装置1是线圈装置。装置1尤其可以是空心线圈装置。在这种情况下，该装置具有无铁芯的线圈L1、L2和L3。但是，线圈L1、L2和L3也可以是油绝缘线圈，例如变压器的油绝缘线圈。在另外的实施例中，装置1还可以仅具有两个线圈(例如第一线圈L1和第二线圈L2)。替换地，装置1还可以具有三个以上的线圈。例如，可以在并联电路中布置四个线圈、五个线圈或者甚至五个以上的线圈，并且将其电气并联连接。

在该装置的运行中，第二接头6具有比第一接头3更大的电势。在该实施例中，监视单元9基本上布置在第二接头6的电势下。该电势至少瞬时地大于接地电势15。通过借助无线传输技术(例如作为无线电信号20)和/或借助光波导23对信号11的传输，确保了监视单元9与监视接收器12之间的足够的电绝缘。优选地，第一电流传感器M1、第二电流传感器M2和/或第三电流传感器M3分别可以被设计为测量互感器。例如，第一电流传感器M1、第二电流传感器M2和/或第三电流传感器M3分别被设计为电流互感器(例如市面上常见的穿芯平衡电流互感器，德文Kabelumbaustromwandler，英文Core Balance CurrentTransformer)。在此，电流互感器M1、M2和M3有利地在其变比方面可以适配于对于各个线圈分别期望的电流In。结果是，在每个电流互感器处出现近似相等的输出参量(尤其是相等的次级电流)。

可选地，可以向监视单元9供应从这些电流互感器中的一个M1，M2或M3中、从电流互感器M1、M2和M3的整体或者也从单独的电流互感器中耦合输出的能量。因此，监视单元9的能量供应可选地还可以经由三个电流互感器中的一个M1、M2或M3，经由所有三个电流互感器或者经由单独的电流互感器进行。有利地，在使用单独的电流互感器时可以将测量技术与能量供应彼此分离(并且分别将自己的电流互感器用于测量以及用于能量供应)。由此，(特别是在高压应用中)可以简单且低成本地向监视单元供应电能。特别地，不需要从接地电势到监视单元9的能量供应线，该能量供应线可能会引起绝缘问题。例如，从相应的电流互感器到监视单元9仅需要一个(短的)能量供应线。这种能量供应线26在图1中借助虚线表示；能量供应线26是能量供应装置26。

监视单元9是用于并联电路的所有线圈L1、L2和L3的共同的监视单元9。该监视单元9有利地是该装置的组成部分。监视单元9机械地集成到该装置中，并且因此可以相对靠近电流传感器M1、M2和M3地布置。由此避免了由干扰信号或感应的干扰电压引起的问题。

监视单元9可以直接安装在用于线圈的支承装置处(对于大的空心扼流圈，该支承装置也被称为支承星形)。监视单元9例如可以配备有由铝板制成的外罩以进行磁屏蔽。在该外罩中出现的涡流用于屏蔽监视单元。由此(并且可选地还与位于外罩中的变压器片结合)，可以将磁场限制在可接受的程度。进一步有利的是，具有监视单元的电子构件的电路板平行于磁场线取向，即平行于线圈轴线取向，从而在电路板上的导体回路中不形成感应电流。将电流传感器和监视单元布置在装置的下部中(例如布置在下支承星形处)可以是有利的，因为在那里通常存在较低的运行温度，并且由此可以将监视单元9与电流引起的扼流圈发热退耦。替换地，如果除了线圈电流之外还测量靠近扼流圈的热点的温度，则将监视单元布置在装置的上端部(支承星形)也可以是有利的。

图2中示出了装置1的实施例，装置1具有特别有利的测量装置ME，用于确定流过其中一个线圈L1、L2或L3的电流I1、I2或I3与流过线圈L1、L2和L3的电流I1、I2和I3的平均值Iav之间的电流差ΔIn。在此，第一电流传感器M1被设计为电流互感器。该电流互感器M1具有第一次级绕组205。该第一次级绕组205通过表示为垂直线的铁芯耦合到电导体，该电导体引导第一线圈L1的第一电流I1。第一欧姆电阻208(第一测量电阻208)与该第一次级绕组205并联连接。在第一电阻208上出现的电压形成第一信号S1(第一电压信号S1)，其描述相关联的线圈L1(相对于线圈电流的平均值)的电流差ΔI1。将该第一信号S1传输到监视单元9。

以相同的方式，第二电流传感器M2和第三电流传感器M3分别被设计为电流互感器。在此，第二电流互感器M2具有第二次级绕组215和第二测量电阻218。第三电流互感器M3具有第三次级绕组225和第三测量电阻228。在第二测量电阻215上出现的电压形成第二信号S2；在第三测量电阻225上出现的电压形成第三信号S3。

在此，第一电流互感器的第一次级绕组205、第二电流互感器的第二次级绕组215和第三电流互感器的第三次级绕组225布置在串联电路中，其中该串联电路形成封闭的网格。因此，第一次级绕组205、第二次级绕组215和第三次级绕组225形成封闭的网格。电流Iav*在该封闭的网格中流动，该电流与流过三个线圈L1、L2和L3的电流I1、I2和I3的平均值Iav成比例。如果有不同于平均值Iav的电流流过其中一个线圈L1、L2或L3，则与该电流差成比例的电流流过相关电流互感器的测量电阻。因此，在测量电阻处出现如下电压：该电压与在流过分别相关联的线圈的电流In与流过三个线圈L1、L2和L3的电流的平均值Iav之间的电流差ΔIn成比例。在此成立：ΔI1＝I1-Iav，ΔI2＝I2-Iav，ΔI3＝I3-Iav。因此，第一信号S1与在流过第一线圈L1的电流I1与平均值Iav之间的电流差ΔI1成比例。因此，第一信号S1描述了第一线圈L1的电流差ΔI1。这比照地适用于第二信号S2和第三信号S3。

对于流过线圈的电流的平均值Iav(即，对于平均流过线圈的电流Iav)，成立：

其中，x是并联电路中的线圈的数量。在此成立：

因此，有利地通过将电流互感器的次级绕组布置在封闭的网格中来确定电流差ΔIn，使得相同的电流Iav流过所有次级绕组。由此可以特别容易地(以类似的方式)确定电流差ΔIn。这可以以简单的测量技术以相对低的精度要求实现。由此避免了在监视单元9中必须以计算的方式来确定电流差ΔIn。这种对电流差ΔIn的计算的/计算技术的确定会在监视单元9中引起更大的开销，并且可能会在测量技术上要求更精确的技术。然而当然，这种确定电流差ΔIn的方式也是可以的(即，例如借助测量分别流过线圈L1、L2和L3的电流I1、I2和I3并且随后计算电流差ΔIn)。

监视单元9接收第一信号S1、第二信号S2和第三信号S3。因此，在监视单元9处存在关于线圈L1、L2和L3的当前出现的电流差ΔI1、ΔI2和ΔI3的信息。现在，在监视单元9中如下地评估这些电流差ΔIn。

首先，确定这些电流差ΔI1、ΔI2和ΔI3的平均值ΔIav：

其中，x是并联电路的线圈的数量。在实施例中，成立

因此，平均值ΔIav代表平均的电流差ΔIav。然后，针对每个线圈形成相应的电流差ΔIn与平均值ΔIav的比率。于是监视该比率ΔIn/ΔIav在时间上的变化，以查看该时间上的变化是否超过预定的阈值SW：

如果该比率ΔIn/ΔIav在时间上的变化超过阈值SW，则识别出在相应的线圈Ln处存在匝间短路。然后，监视单元9将具有关于所涉及的线圈Ln的数据的监视信号11发送到监视接收器12。监视信号11传输关于所涉及的线圈Ln的数据，例如发生匝间短路的线圈Ln的编号或标识符(ID)。

在此特别有利的是，关于出现超过阈值SW的在时间上的变化(即，关于出现大的在时间上的变化)，来监视比率ΔIn/ΔIav。通过使用该比率，电流差ΔIn涉及所有线圈的电流差的平均值ΔIav。由此，即使对于流过线圈Ln的电流In的小电流差也会导致比率ΔIn/ΔIav的明显变化。在此，比率ΔIn/ΔIav的这种变化特别大，使得其明显区别于噪声、线圈电流(层电流)中的温度漂移、所使用的测量技术的精度漂移和/或耦合输入的干扰信号。由此可以安全且可靠地识别出线圈Ln中的匝间短路。

已经提出了一种用于监视电气装置的方法和一种电气装置，其中可以安全并且可靠地识别出其中一个线圈中的仅单个绕组的匝间短路。匝间短路也被称为线圈间短路。因此可以实现对于装置的短路监视、尤其是对于具有至少两个线圈(至少两层)的扼流圈的短路监视。在此，可以将各个线圈设计为圆柱体形的线圈，圆柱体形的线圈分别形成装置的同心层。

所描述的方法通过应用差分测量实现了所谓的放大功能。由此消除了线圈电流I1、I2或I3的绝对值的影响。

在该方法和该装置中特别有利的是，甚至对于其中一个线圈中的匝间短路也可以立即识别出其形成，而不是在装置过热和因此出现诸如烟雾或发热的起火迹象时才间接地识别到。

每个线圈与自己的电流传感器相关联，该电流传感器耦合到线圈的电流路径上。电流传感器(例如，电流互感器)的变比相应于相应线圈的预计的电流进行粗略地调整，以获得一致的电流互感器的次级电流。电流互感器的次级绕组串联连接，其中串联电路连接成封闭的网格。在该网格中形成平均电流，该平均电流描述了流过线圈L1、L2和L3的线圈电流的平均电流Iav。在此，每个次级绕组均配备有并联连接的欧姆电阻(测量电阻)，以便针对每个线圈分别确定电流差ΔIn。在此，测量电阻的电阻值同样可以适配于不同的线圈电流I1、I2或I3，使得在该装置运行时，在各个电流互感器的测量电阻上出现大致相等的电压。由此实现了对三个并联连接的电流一致评估(标度)。

监视单元仅仅评估电流差ΔIn。流过线圈的电流I1、I2和I3的绝对值以及平均值Iav的绝对值由此可以说被隐去。在实际运行中，在正常运行时、即在不存在匝间短路时，通常也会发生各个电流差ΔIn之间的小而永久的偏差。

例如，第一电流差ΔI1可以相对于偏差ΔIav的平均值具有永久地4％的偏差，即ΔI1/ΔIav＝1.04。如果现在在第一线圈L1中形成匝间短路(短路)，则第一电流I1仅变化了很小的百分比，例如变化了2％。在测量技术上很难确定这种绝对变化。但是，由于该匝间短路，比率ΔI1/ΔIav发生明显的变化：第一电流差ΔI1也变化了大约2％。因此，出现比率ΔI1/ΔIav从4％到大约6％的突然变化；这对应于输出信号大小的50％的变化。即使在恶劣的工业环境中也可以安全且可靠地识别出比率ΔI1/ΔIav的50％的突然变化，从而可以安全且可靠地识别出匝间短路的发生。因此，比率ΔI1/ΔIav在时间上的变化超过预定的阈值SW，从而由此识别出在线圈L1中出现匝间短路。

监视单元尤其可以具有以下单元：具有电势隔离的输入端的测量单元、具有如上面描述的逻辑的评估单元、无线电数据传输单元和能量供应单元。监视单元还可以被称为传感器节点、特别是具有逻辑单元的传感器节点。能量供应单元尤其可以具有整流器和稳压器。

优选地，可以将用于传输信号的信号电缆实施为三轴电缆。这些信号电缆可以沿着该装置的等电势表面引导，即例如沿着用于各个线圈的支承装置引导。在此，三轴电缆的两个屏蔽层可以在一侧或两侧上放置在支承装置的电势上(即与其连接)，以便屏蔽电场和磁场。由于信号电缆安装在承受高电磁负荷的环境中(例如扼流圈场中)，因此使用电流信号(差电流)代替所提到的电压信号(测量电阻电压)可能是有利的。在这种情况下，监视单元9可以具有电势隔离的电流输入端。

Claims (27)

1.一种用于监视电气装置(1)的方法，所述电气装置具有以并联电路电气布置的多个线圈(L1，L2，L3)，其中，在所述方法中

-对于所述并联电路的线圈(L1，L2，L3)，分别确定流过所述线圈的电流(I1，I2，I3)与流过线圈的电流(I1，I2，I3)的平均值(Iav)之间的电流差(ΔI1，ΔI2，ΔI3)，并且

-在其中一个线圈中出现匝间短路时，根据所述电流差(ΔI1，ΔI2，ΔI3)进行识别，

其特征在于，

-确定线圈的电流差(ΔIn)的平均值(ΔIav)，

-针对线圈，分别形成所述电流差(ΔIn)与所述电流差(ΔIn)的平均值(ΔIav)的比率，

-监视所述比率(ΔIn/ΔIav)在时间上的变化，以及

-当所述比率(ΔIn/ΔIav)在时间上的变化超过预定的阈值(SW)时，识别出在相应的线圈(L1)中出现匝间短路。

2.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，

-将监视单元(9)与所述并联电路的线圈(L1，L2，L3)相关联，向所述监视单元传输描述流过线圈的电流(I1，I2，I3)的信号(S1，S2，S3)或者描述所述电流差(ΔI1，ΔI2，ΔI3)的信号(S1，S2，S3)，并且由所述监视单元来评估所述信号，从而识别出在相应的线圈(L1)中出现匝间短路。

3.根据权利要求2所述的方法，

其特征在于，

-在识别出在其中一个线圈(L1)中出现匝间短路时，所述监视单元(9)将监视信号(11)传输到监视接收器(12)。

4.根据权利要求3所述的方法，

其特征在于，

-所述监视单元(9)借助无线信号(20)和/或借助光波导(23)将所述监视信号(11)传输到所述监视接收器(12)。

5.根据权利要求2或3所述的方法，

其特征在于，

-所述电气装置具有第一接头(3)和第二接头(6)，其中在所述电气装置运行时，所述第二接头(6)至少暂时具有比所述第一接头(3)更大的电势，并且其中所述监视单元(9)在所述第二接头(6)的电势下运行。

6.根据权利要求3所述的方法，

其特征在于，

-所述监视接收器(12)在接地电势(15)下运行。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，

其特征在于，

-所述电气装置具有以并联电路电气布置的至少两个线圈(L1，L2，L3)。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，

其特征在于，

-所述电气装置具有以并联电路电气布置的至少三个线圈(L1，L2，L3)。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，

其特征在于，

-所述电气装置(1)是线圈装置。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，

其特征在于，

-所述电气装置(1)是空心线圈装置或者是具有油绝缘线圈的装置。

11.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，

其特征在于，

-流过其中一个线圈的电流(In)与流过线圈的电流(I1，I2，I3)的平均值(Iav)之间的电流差(ΔIn)分别借助与相应的线圈(L1，L2，L3)串联连接的电流互感器(M1，M2，M3)来确定，其中，所述电流互感器(M1，M2，M3)的次级绕组(205，215，225)布置在串联电路中，并且所述串联电路形成封闭的网格。

12.根据权利要求11所述的方法，

其特征在于，

-将测量电阻(208，218，228)分别与所述次级绕组(205，215，225)并联连接，其中，通过在所述测量电阻(208，218，228)上出现的电压形成描述相关联的线圈(Ln)的电流差(ΔIn)的信号。

13.根据权利要求2或3所述的方法，

其特征在于，

-向所述监视单元提供从流过线圈的电流中的至少一个中耦合输出的电能。

14.根据权利要求2或3所述的方法，

其特征在于，

-向所述监视单元(9)提供从电流互感器(M1，M2，M3)中的至少一个中耦合输出的电能。

15.一种电气装置(1)，其具有

-以并联电路电气布置的多个线圈(L1，L2，L3)，

-测量装置(ME)，其用于针对所述并联电路的线圈(L1，L2，L3)，分别确定流过所述线圈的电流(I1，I2，I3)与流过线圈的电流(I1，I2，I3)的平均值(Iav)之间的电流差(ΔI1，ΔI2，ΔI3)，以及

-与所述并联电路的线圈(L1，L2，L3)相关联的监视单元(9)，其接收描述所确定的电流差(ΔI1，ΔI2，ΔI3)的信号(S1，S2，S3)，并且当在其中一个线圈(L1)中出现匝间短路时，根据所述电流差(ΔI1，ΔI2，ΔI3)进行识别，

其特征在于，

-所述监视单元(9)被设计为，其确定线圈的电流差(ΔIn)的平均值(ΔIav)，

-针对线圈，分别形成所述电流差(ΔIn)与所述电流差(ΔIn)的平均值(ΔIav)的比率，

-监视所述比率(ΔIn/ΔIav)在时间上的变化，以及

-当所述比率(ΔIn/ΔIav)在时间上的变化超过预定的阈值(SW)时，识别出在相应的线圈(L1)中出现匝间短路。

16.根据权利要求15所述的电气装置，

其特征在于，

-在识别出在其中一个线圈(L1)中出现匝间短路时，所述监视单元(9)将监视信号(11)传输到监视接收器(12)。

17.根据权利要求16所述的电气装置，

其特征在于，

-所述监视单元(9)借助无线信号(20)和/或借助光波导(23)将所述监视信号(11)传输到所述监视接收器(12)。

18.根据权利要求15所述的电气装置，

其特征在于，

-所述电气装置(1)具有第一接头(3)和第二接头(6)，其中在所述电气装置运行时，所述第二接头(6)至少暂时具有比所述第一接头(3)更大的电势，并且其中所述监视单元(9)在所述第二接头(6)的电势下运行。

19.根据权利要求16至18中任一项所述的电气装置，

其特征在于，

-所述监视接收器(12)在接地电势(15)下运行。

20.根据权利要求15至18中任一项所述的电气装置，

其特征在于，

-所述电气装置具有以并联电路电气布置的至少两个线圈(L1，L2，L3)。

21.根据权利要求15至18中任一项所述的电气装置，

其特征在于，

-所述电气装置具有以并联电路电气布置的至少三个线圈(L1，L2，L3)。

22.根据权利要求15至18中任一项所述的电气装置，

其特征在于，

-所述电气装置(1)是线圈装置。

23.根据权利要求15至18中任一项所述的电气装置，

其特征在于，

-所述电气装置(1)是空心线圈装置或者是具有油绝缘线圈的装置。

24.根据权利要求15至18中任一项所述的电气装置，

其特征在于，

-测量装置(ME)对于每个线圈(L1，L2，L3)具有与相应的线圈(L1，L2，L3)串联连接的电流互感器(M1，M2，M3)，其中，所述电流互感器(M1，M2，M3)的次级绕组(205，215，225)布置在串联电路中，并且所述串联电路形成封闭的网格。

25.根据权利要求24所述的电气装置，

其特征在于，

-将测量电阻(208，218，228)分别与所述次级绕组(205，215，225)并联连接，其中，在所述测量电阻(208，218，228)上出现的电压表示描述相关联的线圈(Ln)的电流差(ΔIn)的信号。

26.根据权利要求15至18中任一项所述的电气装置，

其特征在于，

-所述电气装置具有能量供应装置(26)，所述能量供应装置从流过线圈的电流中的至少一个中耦合输出用于向所述监视单元(9)供应的电能。

27.根据权利要求24所述的电气装置，

其特征在于，

-所述电气装置具有能量供应装置(26)，所述能量供应装置从所述电流互感器(M1，M2，M3)中的至少一个中耦合输出用于向所述监视单元(9)供应的电能。

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