CN113795738A - 高压设备和用于确定这种高压设备中的机柜内的冷凝风险的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定高压设备(20)的机柜(6)中的冷凝风险的方法，其中‑借助布置在机柜(6)中的内部温度传感器(10)确定机柜(6)中存在着的机柜内部温度，以获得内部温度值T_I；‑借助布置在机柜外部的外部温度传感器(15)确定机柜的外部温度，以获得外部温度值T_A；‑内部温度值T_I和外部温度值T_A被传送到数据处理单元(16)；‑数据处理单元(16)通过计算内部温度值T_I与外部温度值T_A之间的差，根据T_D＝T_I‑T_A确定温度差值T_D，其中，数据处理单元(16)在温度差值T_D小于3摄氏度时生成警告信号(18)。本发明还涉及一种高压设备(20)，其被配置为用于执行根据本发明的方法。

Description

高压设备和用于确定这种高压设备中的机柜内的冷凝风险的 方法

技术领域

本发明涉及一种高压设备和一种用于确定这种高压设备的机柜中的冷凝风险的方法。

背景技术

在高压设备、例如气体绝缘的开关设备或断路器的开关柜和驱动柜中，集成了加热器，以保护布置在机柜中的电子器件和机电构件防止冷凝水和低于-30℃的低温。在加热器发生故障的情况下存在如下危险，即空气中所含的气态水冷凝并导致电子器件和/或控制装置发生故障。

通常不会对这种机柜的加热器的功能性进行检查。已知的是，检查加热电流以由此识别冷凝风险。此外，市场上可以获得昂贵的监视设备作为改造解决方案，该监视设备尤其采集机柜内部温度。这些先前已知的解决方案中的缺点在于，监视设备必须在现场安装并以复杂的方式读取。

从DE 20 220 204U1已知一种用于高压断路器的控制柜的加热装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，在开头提到的高压设备和开头提到的方法中简化对冷凝风险的确定。

本发明通过开头提到的类型的方法来解决上述技术问题，在该方法中，借助布置在机柜中的内部温度传感器确定机柜内部温度，以获得内部温度值T_I；借助布置在机柜外部的外部温度传感器确定外部温度，以获得外部温度值T_A；内部温度值T_I和外部温度值T_A被传送到数据处理单元；数据处理单元通过计算内部温度值T_I与外部温度值T_A之间的差，根据

T_D＝T_I-T_A

确定温度差值T_D，其中，数据处理单元在温度差值T_D小于3摄氏度时生成警告信号。

本发明还通过开头提到的类型的高压设备来解决上述技术问题，其中高压设备具有机柜，在该机柜中设置有加热装置；布置在机柜中的内部温度传感器；布置在机柜外部并靠近该机柜的外部温度传感器；经由短距离通信连接与内部温度传感器和外部温度传感器连接的通信单元；以及数据处理单元，其可以与通信单元连接并且被配置为用于执行上述方法。

在本发明的范围内提供一种方法和一种高压设备，其能够实现方便地监视高压设备的机柜内的冷凝风险。根据本发明，机柜内部温度由内部温度传感器采集，该内部温度传感器有利地布置在所述机柜中。在此，内部温度传感器应当被布置得尽可能远离机柜中可能存在的热源。

除了内部温度传感器之外，在本发明的范围内，还设置了另外的温度传感器，该温度传感器布置在机柜外部并且确定外部温度，其中在此产生的外部温度值同样被传输到数据处理单元。数据处理单元形成内部温度值T_I与同时间采集的外部温度值T_A之间的差，并由此计算温度差值T_D。在先前已知的方法中没有设置这种温度差确定。

根据温度差可以快速并且以高的安全性推断机柜内出现冷凝水的风险。特别地，如果温度差T_D低于3摄氏度或3开氏度，则数据处理单元产生警告信号。借助警告信号，在现场以复杂的方式读取传感器会变得多余。在本发明的范围内，警告信号的方式以及该警告信号如何发送原则上是任意的。因此，例如可以生成文本消息，例如SMS或电子邮件，并将其发送到能量供应网的监视站或发送到用户的移动电话。

此外，在在线应用的范围内，还可以在对高压设备的运行状态的可视化中通过高压设备的特定的着色来配置警告信号。因此，例如，如果内部温度与外部温度之间的温度差大于3开氏度，则可以用绿色表示没有冷凝风险的高压设备。换言之，如果内部温度至少比外部温度高3开氏度，则不存在冷凝风险。暖空气可以比更冷的空气容纳更多的水。换言之，从外部进入机柜的空气具有较低的相对空气湿度。但是，如果未超过3K或3℃的阈值，则存在空气中所含的气态水冷凝的危险。具有这种机柜的高压设备例如将被显示为红色。

合适地，数据处理单元确定温度差T_D取决于时间的变化。在此有利的是，数据处理单元具有存储单元，在该存储单元上可以连续地存储所测量的数据，即外部温度值T_A以及内部温度值T_I。每个所存储的温度值与时间值相关联。换言之，在本发明的范围内，温度测量取决于时间地进行。

按照根据本发明的方法的一个有利的实施方案，如果温度差值T_D在1分钟至3分钟内下降到3摄氏度，则数据处理单元确定柜门打开的状态。基于取决于时间的对温度差值T_D的采集，可以确定机柜的门是否例如在维护范围内所执行的对电子器件的检查中打开了，或者仅仅是由于柜门意外弹开而打开了。在此，假定打开的柜门会导致温度差值T_D快速下降。如果确定到温度差的这种快速减小，则在本发明的范围内得出柜门打开的结论。该事件等同于柜门打开的状态。正常情况下，即在加热装置运转并且柜门关闭时，温度差值T_D位于5摄氏度到20摄氏度之间的范围内。

按照根据本发明的方法的有利的进一步扩展，确定时间区间内的柜门打开的状态的数量。根据本发明的该有利的进一步扩展，可以确定门打开的频度。这在高压设备运行的安全性方面是有利的。

反之，如果温度差值T_D下降缓慢，即3分钟内下降慢于5度，则在本发明的范围内得出柜的加热器发生故障的结论，并发出对应的警告信号。警告信号例如以文本消息的形式发送给用户，然后用户识别加热器发生故障并且随后可以采取对应的措施。

有利地，内部温度传感器布置得远离机柜通风口的气流。气流能够歪曲内部温度测量的结果。

根据本发明的另外的有利的变形，如果在外部温度值T_A低于-33摄氏度时内部温度值T_I低于-30摄氏度，则数据处理单元生成机柜的附加加热装置发生故障的警告信号。高压设备的机柜中的附加加热装置发生故障在低温下是很严重的，因为之前的暖空气比更冷的空气可以容纳更多的空气湿度。因此，如果暖空气冷却得很快，则很可能会出现冷凝水，从而必须在此快速作出反应。

根据在这方面有利的进一步扩展，内部温度传感器和外部温度传感器经由短距离通信连接与通信单元连接，其中，通信单元通过远距离通信连接与数据处理单元连接，并且数据处理单元是数据处理云。通信单元布置在高压设备上或在其附近，即最多距其不超过100米。根据该有利的进一步扩展，设置了通信单元、例如通信盒，其具有至少一个模拟输入端和至少一个数字输入端。当然，也可以设置更多个模拟输入端和/或数字输入端。在任何情况下，通信单元经由短距离通信连接既与内部温度传感器又与外部温度传感器连接。以该方式，两个传感器可以将其测量值和/或从测量值推导出的值发送到通信单元。

通信单元例如具有处理器，例如主处理器和可能的辅助处理器，以及可以用于存储预处理后的测量值和/或预处理后的从测量值推导出的值的存储单元。因此，例如可以对输入的值求平均并将取平均的值本地地存储在通信单元的存储单元上。通信单元又经由远距离通信连接与数据处理云连接。

对于数据处理云在此应当理解为具有一个或多个数据存储装置和一个或多个数据处理装置的模块，其能够被构建为通过合适的编程来执行任意的数据处理过程。数据处理装置在此通常表示通用的数据处理装置、例如服务器，其最初在其构造和其编程方面没有任何特定设计。只有通过执行编程才使通用的数据处理装置能够执行特定的功能。

如果数据处理云具有多个单独的组件，则这些组件以合适的方式、例如通过通信网络彼此连接以进行数据通信。任何用于数据存储和/或处理的数据都可以在数据处理云中进行。数据处理云本身使所存储的数据和/或所存储的数据处理的事件又可用于另外的设备，例如与数据处理云连接的计算机站、笔记本电脑或智能电话。例如，数据处理云可以由计算机中心或多个联网的计算机中心来提供。通常，数据处理云布置得在空间上远离能量供应网的组件，特别是远离安装在其中的高压设备。

通信单元与数据处理云的连接经由所谓的远距离通信连接来实现。为了建立该连接，通信单元具有远距离通信装置，例如按照GPRS或UMTS标准的移动无线电装置。利用该通信装置，建立了与数据处理云的远距离通信连接、优选地基于IP的数据连接。在此，例如可以插入移动无线电服务的供应商或电信供应商，并且可以至少部分地经由该供应商的通信网络和/或至少部分地经由因特网建立远距离通信连接。然后只需要很少的配置开销或参数化开销来建立连接。除了为构建远距离通信连接所需的信息，例如关于电信供应商的SIM卡的安装的信息，不必为各个通信单元花费进一步的开销。

在本发明的范围内，温度传感器经由短距离通信连接与通信单元连接。短距离通信连接例如可以是简单的缆线。与之不同的是，短距离通信连接例如是ZigBee、蓝牙、无线通信连接、Ambus通信连接或WiFi通信连接。短距离通信连接最多在100米的连接路线上延伸。

本发明的范围内的高压设备被设计用于高压电网、例如能量供应网的运行，即，用于1kV与1000kV之间、特别是50kV与800kV之间的运行电压。高压电网优选地是交流电网。然而，在本发明的范围内，直流电网和/或由交流和直流电网构成的组合也是可能的。

在本发明的范围内，任何温度传感器都可以被视为传感器；当然，在本发明的范围内，也可以使用专门适配的温度传感器。

有利地，通信单元具有本地存储单元以及处理器，其中，从温度传感器传输的内部温度值或者外部温度值被本地地存储在存储单元上。

在本发明的范围内，高压设备例如是断路器、负载隔离开关、变压器、变流器、矩阵开关、直流电压开关等。

有利地，通信单元具有用于位置确定的天线。借助天线，能够确定相应通信单元和与其连接的高压设备的地理位置。用于位置确定的方法是本领域技术人员已知的。为此，参考所谓的全球定位系统、伽利略等。

根据在这方面有利的进一步扩展，通信单元具有远距离通信装置，并且可以经由远距离通信连接与数据处理单元连接。

附图说明

本发明的进一步有利的设计方案和优点是以下参考所绘的附图对本发明的实施例的描述的内容，其中，相同的附图标记指示相同作用的构件，并且其中

图1示意性地示出了根据本发明的高压设备的实施例；

图2示意性地示出了根据图1的高压设备的开关柜；以及

图3示意性地示出了与数据处理云相连接的根据图1的高压设备，以说明根据本发明的方法。

具体实施方式

图1示出了实施为高压断路器的高压设备20。高压断路器具有三个开关极1、2、3。每个开关极1、2、3均设有上部露天接头、中部露天接头，其分别用于连接空气绝缘的连接线4。露天接头通过细长的中空绝缘柱彼此间隔开，其中绝缘柱的内部布置有位置固定的固定触点，该固定触点在纵向方向上与运动触点对置。通过在运动触点中引入提升运动，可以使彼此接触的接触件彼此分开，反之亦然。如果开关极1、2、3的接触件彼此接触，则电流可以经由相应的开关极1、2、3流动。在接触件彼此分开时，即在开关极1、2、3断开时，经由开关极1、2、3的电流路径中断。

所有的绝缘柱都安装在共同的支撑架5上，该支撑架经由适合的支脚牢固地支撑在地面上。在支撑架5之下可以看到开关柜6，其柜门在图1中是关闭的。

图2示出了具有打开的柜门的开关柜6。可以看出，在开关柜6中布置有驱动装置7。驱动单元7在其内部具有接通弹簧和关断弹簧，其在图2中示意性地示出。如果开关被接通并且张紧的关断弹簧的锁定被释放，则关断弹簧松弛。由此产生的驱动运动经由运动链8被引入到相应的开关极1、2、3的运动触点中。开关20现在被关断，使得经由开关极1、2、3的触点的电流流动被阻止。为了接通开关20，驱动柜7中的张紧的接通弹簧被松弛并且该驱动运动被引入到运动触点中，使得每个运动触点与相应的固定触点接触。布置在开关柜6中的控制装置9用于触发相应的开关过程，该控制装置9与驱动装置7连接并且被配置为用于释放相应的锁定，使得接通弹簧或关断弹簧被释放并松弛。

在开关柜6中还可以看到内部温度传感器10，该内部温度传感器经由短距离通信连接11与通信单元12连接。通信单元12经由仅示意性示出的远距离通信连接13与图2中未示出的数据处理云连接。为了避免开关柜6中的冷凝水，在机柜6中设置有加热装置14，其负责提高机柜6中的内部温度，使得内部温度高于外部温度。

再次参考图1，可以看到，高压断路器20具有外部温度传感器15，其同样经由短距离通信连接11与开关柜6上的通信单元12连接。图1中示意性地示出了机柜6内部的内部温度传感器(在那里未图形地示出)与通信单元12之间的短距离通信连接11。

内部温度传感器10采集取决于时间的内部温度，其中，内部温度传感器10的模拟测量信号被采样并且采样值被数字化，以获得内部温度测量值T_I。数字化的时间上分辨的内部温度测量值T_I经由短距离通信连接11被发送到通信单元12。通信单元12具有至少一个处理器和存储单元，其中，输入的内部温度值T_I以及输入的时间分辨的外部温度值T_A可以适宜地进行平均。

图3示出了高压断路器20和数据处理云16，该数据处理云经由所述远距离通信连接13与通信单元12连接。

在图3中还可以看到用户平板电脑17，该用户平板电脑同样经由远距离通信连接13与数据处理云16连接。数据处理云16从通信单元12接收内部温度值T_I和外部温度值T_A，其中，测量值分别固定地与时间值相关联。数据处理云16通过从内部温度值T_I减去外部温度值T_A来形成温度差值T_D，该内部温度值由于加热装置而更高。如果由此所形成的温度差值T_D减少至低于3摄氏度或3开氏度的阈值，则出现冷凝风险。数据处理云16然后产生警告信号18，在该情况下，该警告信号被发送到用户平板电脑17。在接收到警告信号17之后，例如用户借助其平板电脑17经由远距离通信连接13与数据处理云16连接。这通过输入所谓的用户数据或登录数据来实现，在所示的实施例中，该用户数据或登录数据包括用户名以及与用户名相关联的密码。在输入用户数据之后，建立数据处理云16与用户平板17之间的连接，其中，数据处理云16例如生成可视化，利用该可视化，能量供应网或具体为根据图1的高压断路器20的运行状态可以被图形地示出。

因此，借助温度差值T_D可以指示冷凝风险。此外，时间上分辨地测量的温度差值T_D还能够实现对特定事件或状态的确定。因此，在本发明的范围内，如果温度差值T_D迅速下降并在2分钟内从时间上几乎恒定的值(例如10摄氏度)下降到3摄氏度，则推断出柜门打开。这种快速冷却表明柜门处于打开。

如果温度差值T_D较慢地从10摄氏度下降到2摄氏度并且例如持续10分钟，则可以排除柜门处于打开。在该情况下，加热装置14的功能性反而值得怀疑，因此向用户平板电脑17发送对应的警告信号18。

低于-33度的低的外部温度需要附加加热装置来支持机柜6中的加热装置14。在本发明的范围内，可以确定该附加加热装置是否发生故障。如果外部温度低于-33摄氏度，内部温度值低于-30摄氏度，就会出现这种情况。如果数据处理云16确定内部温度值T_I的这种下降，则发出对应的警告信号。

Claims (12)

1.一种用于确定高压设备(20)的机柜(6)中的冷凝风险的方法，在所述方法中

-借助布置在所述机柜(6)中的内部温度传感器(10)确定机柜(6)中存在着的机柜内部温度，以获得内部温度值T_I；

-借助布置在所述机柜外部的外部温度传感器(15)确定机柜的外部温度，以获得外部温度值T_A；

-所述内部温度值T_I和所述外部温度值T_A被传送到数据处理单元(16)；

-所述数据处理单元(16)通过计算所述内部温度值T_I与所述外部温度值T_A之间的差，根据

T_D＝T_I-T_A

确定温度差值T_D，其中，所述数据处理单元(16)在温度差值T_D小于3摄氏度时生成警告信号(18)。

2.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，

所述数据处理单元(16)确定温度差值T_D取决于时间的变化。

3.根据权利要求2所述的方法，

其特征在于，

如果温度差值T_D在1分钟至3分钟内下降到3摄氏度以下，则所述数据处理单元(16)确定柜门打开的状态。

4.根据权利要求3所述的方法，

其特征在于，

确定预先给定的时间区间内的柜门打开的状态的数量。

5.根据权利要求2所述的方法，

其特征在于，

如果温度差值T_D在大于三分钟的时间区间内下降到3摄氏度以下，则所述数据处理单元(16)确定布置在机柜(6)中的加热装置(14)发生故障。

6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，

在外部温度值T_A低于-33摄氏度并且内部温度值T_I低于-30摄氏度的情况下，所述数据处理单元(16)得出机柜(6)的附加加热装置发生故障的结论，并且发出对应的警告信号(18)。

7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，

所述内部温度传感器(10)和所述外部温度传感器(15)经由短距离通信连接(11)与通信单元(12)连接，其中，所述通信单元(12)经由远距离通信连接(13)与所述数据处理单元连接，并且所述数据处理单元是数据处理云(16)。

8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，

所述通信单元(12)具有本地存储单元以及处理器，其中，从温度传感器(10，15)传输的内部温度值T_I或者外部温度值T_A被本地地存储在所述存储单元上。

9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，

所述通信单元(12)具有用于位置确定的天线。

10.一种高压设备(20)，所述高压设备具有

-机柜(6)，

-布置在所述机柜(6)中的内部温度传感器(10)，

-布置在所述机柜(6)外部并靠近所述机柜的外部温度传感器(15)，

-通信单元(12)，所述通信单元经由短距离通信连接(11)与所述内部温度传感器(10)和所述外部温度传感器(15)连接，以及

-数据处理单元(16)，所述数据处理单元能够与所述通信单元(12)连接，所述数据处理单元被配置为用于执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法。

11.一种用于计算设备的计算机程序，

其特征在于，

所述计算机程序适用于实施根据权利要求1至9中任一项所述的方法。

12.一种存储介质，

其特征在于，

在所述存储介质上存储有根据权利要求11所述的计算机程序。

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