CN1204407C - 双极高压直流(hvdc)输电设备的一个电极导线的电监测方法及装置 - Google Patents

双极高压直流(hvdc)输电设备的一个电极导线的电监测方法及装置 Download PDF

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Abstract

为了监测双极HGü设备中由两个导线(20，22)组成的一个电极导线(4)，由一个对地不对称的电脉冲信号(u(t))产生出一个推挽方式的对地对称的脉冲信号并使其输入到导线(20，22)中，及由回波信号记录一个实际回波曲线(EK)，它与动态给定回波曲线相比较，其中当超出一个位于回波差值曲线(EDK)周围的容许幅带时产生一个故障信号。由此获得了一种监测方法，它几乎与强烈摆动的地导电率无关，它在较小的回波偏移的同时具有大的有效范围，并辐射很小的电磁能量，且不需要附加去耦元件。

Description

双极高压直流(HVDC)输电 设备的一个电极导线的 电监测方法及装置
本发明涉及一种双极高压直流输电设备的一个电极导线的电监测方法及装置，其中电极导线从一个分支点分为两个导线。
借助高压直流传输电力的设备包括两个变流器站，它们通过一根直流导线彼此相连接。在所谓单极直流输电情况下，这两个变流器站通过单个直流导线彼此相连接，其中返回电流通过大地传导。在每个站中一个直流电极将借助良好的接地端子接地。通常该接地端子被设置在离变流器站一定距离处及通过一个电导线连接到该站，它被称为电极导线。通常则希望或必需使接地端子设置在离该站直至百公里的远距离处。
在所谓双极直流输电情况下这两个站通过两个直流导线彼此相连接，以致在正常运行时直流电流不需要通过地返回。出于不同的原因，主要是为了在一个变流器故障时能使设备以单极运行，在双极直流输电情况下变流器站也设有一个接地端子，它通过一个电极导线连接到站。
电极导线对地绝缘并通常由多芯的绞合导线组成，它被挂在绝缘子上。尽管通常与设备中其它电压相比电极导线及地之间的电压小，但电极导线的接地故障将会产生伤害人员或其它设备部件损坏、如电腐蚀损坏的危险。因此需要能尽可能快及可靠地发现接地故障及导线破裂，包括高欧姆接地故障在内。
为了确定一个电极导线的接地故障，有人已建议使用一种差分保护装置。在这种保护装置中将检测电极导线两端的电流，及在两个检测电流之间具有差值就意味着：存在接地故障。但是这种保护装置具有各种缺点。它需要在电极导线两个端部之间的通信联系，因此成本昂贵，尤其是与长的电极导线连接的情况。这种保护装置也不能对在电极导线中不引起电流的这种接地故障起反应，通常两极传输的非故障运行就是这种情况。同样在这种情况下，即当在电极导线中不流过直流电流的情况下，不对称的电流可能引起在导线中形成危险电压。
有人还建议，这样地确定电极导线的接地故障，即在变流器站中对导线供给确定频率的交流电流信号或交流电压信号。在此情况下在导线两端设置抑制滤波器，其中该滤波器被调整在输入信号的频率上。一个阻抗测量机构用于测量输入点上供电频率下电极导线对地的阻抗。这样检测的阻抗变化是接地故障的标志。该方法在较短的电极导线的情况下能很好地工作，但在长电极导线情况下显示出缺点。为了识别导线故障必需这样选择测量频率，即导线长度小于波长的四分之一。由于该原因，在较长电极导线的情况下将会选择这样低的频率，即该频率存在着危险：它会便测量受电网频率或电网频率低次谐波的干扰。此外，在低频的情况下，设在电极导线两端且必需测量电极导线中最大电流的抑制滤波器将很大及昂贵。
在EP 0360109 B1中描述了一种开头所述类型的电极导线的保护装置，其中在长电极导线的情况下也使用高的测量频率，由此使抑制滤波器的尺寸及成本以及受电网频率和其谐波干扰的危险可显著地减小。为了避免电极导线上的静止波，抑制滤波器在相对供入点的电极导线另一端上设有电阻元件，它们具有这样的电阻值，即该滤波器应与电极导线的波阻抗相适配。以此方式可避免电极导线另一端部上的磁路信号被反射。
由US-PS 5,083,086公知了一种对一个电缆中故障点定位的方法。在该方法中为了确定故障点维修技术人员将这样实施该方法，其中首先使故障电缆断电，即电缆不处于工作。其次，在断电的电缆一端连接一个装置，用它来执行确定故障点的该方法。该装置向电缆输入第一电脉冲并记录接收的反射信号。然后升高连接在断电的电缆上的电压，向电缆输入第二脉冲及记录接收的反射信号。通过供给电压的升高将改变电缆中故障点处的阻抗，以致可接收到反射信号，它能明确地给出故障点。记录的回波信号被彼此相比较，借助该差值及检测的传送时间可计算出电缆中的故障点。
为了检测双极高压直流输电设备(HG设备)中电极导线的状态已提出了一种方法(专利局案号为196 50 974.2的专利申请)，其中将第一脉冲输入电极导线的第一端部及检测该导线的回波信号。然后在导线的第一端部输入第二脉冲及检测它的回波信号。接着将这两个回波信号彼此相比较。当这两个回波信号相偏移和/或相一致时产生一个相应的报警信号。这些方法步骤被继续重复，直至产生一个故障信号。通过该报警信号将停止该状态检测方法。借助记录的回波信号可求得故障点。对于不同工作状态的故障回波信号与储存的回波信号的比较能够很快地确定故障(接地，导线断开...)。
用于实施该建议方法的装置具有一个脉冲发生器，一个求值装置及一个耦合单元。通过该耦合单元使脉冲发生器的脉冲输入电极导线及使其回波信号传送到求值装置之中。该实施所述建议方法的装置被连接到电极导线的第一端部。该电极导线的第二端部与地电位相连接。为了使电脉冲不进入HG设备而仅进入电极导线的待监测区段，在电极导线的端侧设有阻尼机构。求值装置包括一个比较器，一个存储器及一个释放装置。脉冲发生器与一时钟同步地产生具有直流分量的矩形脉冲，它持续地被输入到电极导线中直到出现一个故障信号为止。
该建议的方法允许在HG设备工作时简单地识别故障，而不必需使用现有的测量信号。因此该方法能自足地工作。因为在无故障的情况下，地参与传导脉冲，回波信号影响起伏的地导电性能及由此影响可靠地识别故障。此外，在直流脉冲方式中由脉冲引起的电磁能量的辐射相当大。另一缺点在于，在电极导线两端，衰减器必需串联连接到电极导线中。由此在现有的HG设备中用于补充安装的费用相当高。
本发明的目的在于提供一种用于监测双极HG设备的电极导线的方法，它不再具有上述的缺点，及给出一种适于实施该方法的装置。
根据本发明该目的将用权利要求1及11中的特征来解决。
在该新方法中，通过由一个不对称脉冲信号产生出一个推挽方式的对称脉冲信号并使其输入到电极导线的两个导线中，地将不参与该脉冲的传送，因此，根据本发明的方法几乎与强烈摆动的地导电率无关。另一优点在于，相对同相方式电磁能量形式的辐射明显地减小，此外，推挽方式引起很小的导电衰减，因此在较小的回波信号偏移的同时具有大的系统有效范围。
但推挽方式的重要优点是相对同相方式具有完全的去耦。来自HG设备的干扰信号仅能在同相方式中传播，因为在分支点的该侧上电极导线结合成一个导线，因此电磁场仅可存在于该导线及地之间。来自HG设备的干扰信号约以光速在电极导线上传播，在分支点上几乎幅值及相位相同地分配，然后在两个波导、即导线-地和地-导线上传播到电极导线远离设备的端部。但在离分支点相同距离的输入端子之间该干扰信号不能产生出任何电压，因此由该监测HG设备中电极导线的方法获得了一种理想的、与频率无关的去耦。另一方面由于电极导线的互换性，以推挽方式输入到输入端子的信号不会到达HG设备，因此该方法与HG设备的偶然电路状态无关。为使推挽方式的信号能输入到由两个导线组成的电极导线中，对于该方式必需使分支点上的短路变得不起作用。这例如可这样地实现，即输入端子及分支点之间总有一个大电感的线圈串联在电极导线中。因为在单极工作中大数量级kA的电流将流过电极导线，对此所需的两个线圈必需对于该电流来设计。
因此在该新方法的一个有利构型中考虑：输入推挽方式的脉冲信号，而不需要用如所述线圈这类元件来实施。当输入点处于离分支点一个确定距离上，且该距离约相应于产生的不对称脉冲的中间频率的自由空间波长的四分之一时，这便可实现。在该频率上分支点处的短路被变换成输入端子上的空载，及在相邻频率上该短路被变换成高欧姆电抗，它被看成在输入端子上与导线的波阻并联连接。
该方法的另一优点在于，该监测方法能独立地适应不同的工作条件。它是这样实现的，即根据一个被记录的实际回波曲线及一个被记录的、被构成的动态给定回波曲线来产生回波差值曲线。通过使用动态的、在时间上变化的给定回波曲线便可在该监测方法中结合考虑譬如季节对电极导线的影响，以致可明确地求得故障。
如果产生了一个故障信号，则可结束该监测方法。为此将中止或关断脉冲的发生。
在该新方法的一个有利构型中，还附加地产生一个预定的静态给定回波曲线，及该静态回波曲线被一个在其上方及下方跟随的边界曲线所确定的容许幅带覆盖。现在则可借助该交替给定回波曲线来检验所构成的动态给定回波曲线，看是否该动态给定回波曲线有至少一个幅值位于静态给定回波曲线的容许幅带的外面。如果在一个预定时间间隔内这至少出现了一次，则产生一个故障信号，及结束该监测方法。通过使用预定的静态给定回波曲线可以测出电极导线监测装置中的故障，当它缓慢出现时，则将归入随时间变化的工作条件中。
该新方法的另一有利构型考虑：动态给定回波曲线由至少两个时间上相继的实际回波曲线的中值来构成，即持续地由预定数目的时间上相继的实际回波曲线构成一个中值被作为动态给定回波曲线被存储。由此在有每个新的实际回波曲线时将一个新的中值作为动态给定回波曲线存储。但仅当回波差值曲线求值时未产生任何报警信号的情况下才是这样的。
该双极HG设备中一个电极导线的监测方法的其它有利构型被描述在权利要求4及5和7至10中。
在为实施该新的监测方法所设置的装置中，除具有一个脉冲发生器及一个接收装置的脉冲回波监测装置外还设有一个输入装置，该装置的输出侧与电极导线的两个导线的一个输入端子相连接，由此，将使一个由脉冲发生器产生的不对称脉冲信号形成一个推挽方式的对称脉冲信号。脉冲回波监测装置与输入装置的输入端相连接。该输入电路在输入侧具有一个脉冲变换装置及在输出侧具有两个耦合电容器，每个电容器使脉冲变换装置的输出端与一个输入端子相连接。
通过输入装置的该构型，一方面将由脉冲发生器的对地不对称的脉冲信号产生出一个对称的脉冲信号，由此形成了上述推挽方式相对同相方式的优点，另一方面使来自HG设备的干扰经过极强的衰减后才传输到接收装置。
在输入装置的一个有利构型中，脉冲变换装置设有具有一个低压线圈及两个高压线圈的一个隔离变压器，两个线圈及两个放电器，其中每个线圈及每个放电器与一个高压线圈并联。两个高压线圈的连接点与电位相连接。这两个耦合电容器与两个线圈构成两个高通滤波器，它们各被调整在发生的脉冲的中心频率上。在瞬时干扰(雷击)时放电器将保护隔离变压器免于过电压。
根据该新装置的另一有利构型，脉冲发生器具有两个电压源，两个电容器，两个开关，两个电阻及一个用于开关的操作装置，其中每个电容器借助一个电阻与一个电压源形成导电连接。这两个电容器的连接点与两个电压源的连接点均与地电位相连接。这两个电容器各通过一个开关与脉冲发生器的输出端相连接，其中操作装置与脉冲发生器的控制输出端相连接。-借助这种脉冲发生器可用简单方式产生出在其中心频率上具有高频谱分量的、无直流的窄带方波脉冲。
原则上对于该新的监测方法也可使用另外的、具有所述频谱特性的脉冲形状。例如也可使用相对时间轴对称分布的锯齿波脉冲。但这种脉冲的产生成本较高。
根据该新装置的另一有利构型，接收装置具有：一个回波信号实时记录装置，一个计算单元，一个主存储器及输入接口和输出接口，其中接收装置的控制输入端与回波信号实时记录装置的控制输入端相连接。计算单元与主存储器，实时记录装置及接口相连接。实时记录装置的信号输入端与接收装置的输入端相连接，其中一个上级设备控制装置在输入侧及输出侧与输入接口及输出接口相连接。
通过脉冲发生器的控制输出端与实时记录装置的控制输入端的连接将使该装置在脉冲发生器发送脉冲时被触发。因此回波信号可在预定的时间中被记录，即接收装置的该部分可在线地工作。被记录回波信号的其它处理可离线地进行，其中这些其它的处理可集中在计算单元中展开。
在该新装置中，电极导线的各导线的输入端子将合乎目的地分别布置在离电极导线的分支点的一段距离上，其中该距离等于脉冲中心频率上一个自由空间波长的四分之一。通过输入端子与分支点的距离的选择将不需要在电极导线中串联任何电路元件。
对于输入脉冲的该中心频率，电极导线分支点处的短路通过λ/4波长导线被变换成输入端子上的空载。对于该频率，该λ/4波长导线与整个HG设备一起将不存在导电。在该频率上，输入脉冲仅遇到向地电极及向分支点传导的电极导线的两个导线的波阻。在其它频率上该分支点上的短路通过不再为λ/4波长的导线被变换成一个电抗，它被看成在输入点上与导线的波阻并联连接。
通过设备侧现有装置的充分利用及通过推挽方式的效用对于各站测量装置的去耦将不需要任何附加的电路措施。因此可取消昂贵的衰减机构。
该双极HG设备中一个电极导线的监测装置的其它有利构型可由从属权利要求13至24中得到。
以下将参照附图来详细解释本发明，在附图中概要地表示了根据本发明装置的实施例。
图1表示根据本发明的装置及一个双极HG设备的电极导线，
图2表示根据图1的装置中的脉冲发生器的原理电路图，
图3以相对时间t的波形图表示一个发生的脉冲，
图4表示根据图1的装置中接收装置的原理电路图，
图5以相对时间t的波形图表示一个记录的无故障电极导线的实际回波曲线，
图6以相对时间t的波形图表示在导线接地故障情况下在电极导线上的回波差值曲线，及
图7以相对时间t的波形图表示具有所属容许幅带的一个静态给定回波曲线。
图1表示根据本发明的用于监测双极高压直流输电设备的一个电极导线4的装置2，其中为了清楚起见仅表示出一个变流器站6。在一个亦称为双极直流输电的双极HG设备中，两个变流器站通过两个直流导线8及10相互连接，及每个站具有两个变流器12及14，它们通过一个连接母线16串联地电连接。在正常工作中该双极HG设备的直流电流不通过地返回。出于各种原因，主要为了使该设备在一个变流器故障的情况下也可进行单极运行，故在双极直流输电中变流器站也设有一个接地端子，它借助站6中的电极导线4连接到连接母线16上。该电极导线4对地绝缘并通常由一个挂在绝缘子上的导体组成。这里所示的电极导线4在一个分支点18、即所谓分裂点上被分成两个导线20及22，它们在端部与地电位相连接。电极导线4的这些导线20及22有时可能长达100km。这里未表示的双极HG设备的第二变流器站同样设有一个电极导线，即HG设备的结构是镜面对称的。
在无故障运行(即对称工作)时在电极导线4中几乎不流过电流。虽然电极导线4及地之间的电压与设备中的其它电压相比很小，但电极导线4的接地故障将会构成人员受伤害或其它设备单元损坏的危险。由于该原因需要能既快又可靠地发现接地故障、包括高欧姆接地故障在内。此外，对于该双极HG设备的可靠运行重要的是，要识别该电极导线4的状态。在导线损坏及HG设备的故障运行时，该双极HG设备不再能进行不对称运行。
为了监测由两个导线20及22组成的该电极导线4，根据本发明设置了装置2。该装置2具有一个脉冲回波监测装置24及一个输入装置26。该脉冲回波监测装置24由一个脉冲发生器28及一个接收装置30组成。脉冲发生器28借助一个同轴电缆32与输入装置26的输入端子相连接，该脉冲发生器28的一个有利实施形式被详细表示在图2中。输入装置26的该端子另外还与接收装置30的输入端子相连接。为了保证信号尽可能无干扰，该同轴电缆32将被双重地屏蔽。此外脉冲发生器28的控制输出端与接收装置30的控制输入端借助一个控制导线34相连接。输入装置26的输出侧与电极导线4的导线20及22的输入端子36及38相连接。这些输入端子36及38与分支点18隔有距离，该距离a约相应λ/4，其中λ表示脉冲发生器28产生的脉冲u(t)中心频率时的自由空间波长。此外输入端子36及38各通过一个放电器40及42与地电位相连接。这两个放电器40及42在高压侧保护输入装置26使其免于瞬间干扰(雷击)。
输入装置26在输入侧具有一个用于脉冲变换的装置25及在输出侧具有两个耦合电容器50及52。脉冲变换装置25具有一个隔离变压器44，两个线圈46及48及两个放电器54及56。该隔离变压器44由两个高压线圈58及60及一个低压线圈62组成。两个高压线圈58及60的连接点64与地电位相连接。低压线圈62的两个端子构成输入装置26的连接同轴电缆32的端子。线圈46及48与高压线圈58及60并联连接。此外，放电器54及56与隔离变压器44的高压线圈58及60并联连接。耦合电容器50及52使输入点36及38与高压线圈58及60的一个端子相连接。这两个耦合电容器50及52用于使输入装置26耦合到电极导线4的高压电位上。由此这些耦合电容器50及52必须对于电极导线4相应的高压电位来设计。两个对地电位对称布置的线圈46及48与两个耦合电容器50及52各构成一个高通滤波器。这些高通滤波器阻塞来自电极导线4的低频干拢、亦即由HG设备产生并在该HG设备不对称工作时流过电极导线4的特性电流谐波。放电器54及56在瞬时干扰(雷击，开关冲击)时保护隔离变压器44的高压线圈58及60免于过电压。这些放电器54及56对于比放电器40及42小得多的电压定尺寸。隔离变压器44用来使同轴电缆32的波阻与电极导线的导线20及22的波阻相匹配。此外，该隔离变压器44表现为一个对称变压器，它以推挽方式由被脉冲发生器发生的不对称脉冲信号产生出对称的脉冲信号。
图2表示根据图1的脉冲回波监测装置24的脉冲发生器28的原理电路图。该脉冲发生器28具有两个电压源66及68，两个电容器70及72，两个开关74及76，两个电阻78及80以及用于开关74及76的一个操作装置82。电容器70或72通过电阻78或80与电压源66或68电连接。两个电容器70及72的连接点84与两个电压源66及68的连接点84相连接，另外它还与地电位相连接。电容器70及72的充电电流将通过电阻78及80来调整。这些电容器70及72各通过开关74及76与脉冲发生器28的输出端相连接，在该输出端上连接同轴电缆32。将使用电子开关，例如晶体管来作开关74及76。操作装置82的构型与电子开关的选择有关。此外，开关74及76的开关频率与充电周期彼此相关。当电容器70及72被充电时，首先开关74在时刻t1闭合一预定时间间隔t2-t1。在该时间间隔t2-t1期满时该开关74被断开并同时闭合开关76。在另一预定时间间隔t3-t2后该开关76也被断开。然后这两个电容器70及74借助电压源66及68再被充电，以便产生下一脉冲u(t)，如图3中以相对时间t的波形图所表示的。通过第一开关74在时刻t1的闭合，操作装置80经过控制导线34向接收装置30的控制输入端发送一个触发信号ST，该控制装置被详细表示在图4中。
根据图3所产生的脉冲u(t)相对于时间轴呈对称，即它不具有直流分量。此外，该脉冲u(t)在其中心频率上具有一个特有的频谱分量。该中心频率的幅值与譬如电极导线4是否在传输数据或是否设在还附加地进行数据传输的馈电线的附近有关。该数据传输通常在譬如30kHz至500kHz的频率范围中进行。当产生的脉冲u(t)的脉冲宽度被选择得相当窄时，其中心频率将超过500kHz。当在一个脉冲宽度时，与脉冲持续时间t3-t1如2μs的倒数相应地，其中心频率为500kHz，即所产生的脉冲u(t)的脉冲宽度应小于2μs。因为该脉冲仅具有低于其中心频率的较小频谱分量，故受数据传输装置的干扰几乎为零。原则上也可使用另外的脉冲形状。但在选择另外的脉冲形状时应注意：尽可能不具有直流分量及在中心频率时存在一个特有的频谱分量。根据该条件，图3中所示的脉冲u(t)尤其能低成本、高效率地被产生。提出脉冲应尽可能不具有直流分量这样要求的原因在于：输入装置26的隔离变压器44不能传送脉冲u(t)的频谱中的直流分量。
图4表示图1中所示接收装置30的电路原理图。该接收装置30具有：一个用于实时记录回波信号的装置88，一个计算单元90，一个主存储器92及输入和输出接口94和96。此外，该接收装置30还具有一个文件存储器98及一个显示屏100。回波信号实时记录装置88的输入端与接收装置30的输入端子相连接，在该输入端子上连接同轴电缆32。此外该装置88的控制端子与接收装置30的控制输入端相连接，并在其上连接控制导线34。该回波信号实时记录装置88的输出侧与计算单元90相连接，该计算单元另外这样地与主存储器92及文件存储器98相连接，即它们可以交换数据。该计算单元90的输入侧还与输入接口94、尤其一个二进制输入接口相连接，及其输出侧与显示屏100及输出接口96、尤其一个二进制输出接口相连接。接收装置30借助这两个接口94及96与未示出的一个上级设备控制装置相连接。接收装置30从作为HG设备主导技术部门一部分的该设备控制装置获得工作及调整参数。借助输出接口96使产生的报警信号或状态信号到达主导技术部门。
该回波信号实时记录装置88由一个模数转换器(A/D转换器)及一个接在该模数转换器后的存储器，尤其是写读存储器组成。该A/D转换器将借助脉冲发送器28的触发脉冲ST控制，即该A/D转换器开始使模拟输入信号-输入的回波信号数字化。在数字化后该数字采样值被存储。装置88的这两个单元在线地工作，即到来的回波信号被实时地处理。A/D转换器的采样频率值及数字采样值存储的速率取决于电极导线4有多长。这意味着，通过电极电线4的长度来确定回波行进时间及由此确定对求值有用的时域。此外采样频率值还取决于存储容量。该被存储的采样值作为时间函数构成如图5所示的实际回波曲线EK。
该实时求得的实际回波曲线的其它处理这时可离线地进行。为此该数字化采样值被复制到主存储器92中。此外该采样值能以图形显示在显示屏100上，即图5中所示的实际回波曲线EK被显示在显示屏100上。该实际回波曲线EK将借助计算单元90与存储在主存储器92中的一动态给定回波曲线相比较，即将计算回波差值曲线EDK，例如在图6中以相对时间t的波形图所表示的。该回波差值曲线EDK设有在该回波差值曲线EDK上方及下方的边界曲线GKO及GKU。这两个GKO及GKU由此构成一个容许幅带，用于找到故障点。
根据图5的实际回波曲线EK表示：在无故障状态下在电极电线4的端部被确定地反射的脉冲。该回波被反射及在接收器上以时域表示或求值。例如它形成了该图示的实际回波曲线EK，它表示整个系统(同轴电缆32，输入装置26及无故障的电极导线4)的脉冲响应。该实际回波曲线EK类似地象征无故障系统的“指纹”。图5表示一个约7.4km长的无故障电极导线4的典型实际回波曲线EK。该波形的所属时间轴t可用距离的公里数作参量。在该实际回波曲线EK中可区分几个区域。这些区域被标号，它们被列举如下：
a)输入脉冲(1)
b)在隔离变压器44上的反射(2)
c)输入装置上的振荡及衰减过程(3)
d)电极导线端部的确定反射(4)
如果现在电极导线4上出现了一个故障(导体接地故障或导线断开)，则由故障点形成一个附加回波。这导致实际回波曲线EK的改变。图6所示的波形表示离输入点36，38约4.5km处发生接地故障并产生了一个明显的回波或脉冲LEF。同时，电极导线4端部确定的实际回波曲线EK也发生畸变，它在差值曲线上表示为第二脉冲FZ。时间上较近的第一脉冲LEF总是起源于故障点及可用于故障点的确定，如果它作为数据是所希望的话。由从故障点反射的回波的形状及强度通常也可用于推断故障类型(导体接地故障或导线断开)。对于电极导线4的故障持续监测，通常只需监测回波差值曲线EDK上容许幅带以外的脉冲LEF就足够了。
如上所述，为了求出回波差值曲线EDK使用一种动态给定回波曲线。该给定回波曲线至少由两个在时间上被相继记录的实际回波曲线EK1及EK2构成，其方式是由这两个曲线EK1及EK2构成一个中值回波曲线，然后将它作为给定回波曲线储存。该计算将动态地持续进行，即一个新的实际回波曲线EK3被用来计算一个新的给定回波曲线，其中不再使用第一实际回波曲线EK1。这种计算可借助一个移位寄存器来执行，其中总是读入新的曲线及读出时间上最早的曲线。由读入移位寄存器的曲线来计算中值回波曲线。因此将在每个触发脉冲ST后计算一个新的动态给定回波曲线。当一个现时的实际回波曲线与一个现时的给定回波曲线相比较发出一个无故障状态信号时，才开始该计算。借助调整参数可确定：为计算一个动态曲线应使用多少个实际回波曲线。
在该监测方法中通过使用动态地随时间变化的给定回波曲线可结合考虑譬如季节对电极导线4的影响，以便可明确地求得故障。
除了动态求值外还进行静态的求值。在静态求值时将使用确定的随时间不发生变化的给定的回波曲线EK*，它对应于电极导线4的一个确定的工作状态。该静态回波曲线EK*借助如图7所示的一个在上及下方跟随的边界曲线GKOd及GKUd构成的容许幅带来包络。在静态求值时将一个构成的动态给定回波曲线与静态回波曲线EK*相比较，以便由此得出该动态给定回波曲线是否在构成的容许幅带以内。如果在一个给定的时间间隔中至少有一次未符合该情况，则产生一个故障信号。一旦产生了故障信号，该监测电极导线4的装置2即被关断，直到它被手动复位为止。随着故障信号的产生便将该瞬时的动态给定回波曲线及多个在先的实际回波曲线中间地存储到文件存储器98中，用于存档目的。
静态给定回波线EK*的容许幅带的调整及回波差值曲线的容许幅带的调整将借助调整参数来进行。对属于电极导线4的一个确定工作状态的静态回波曲线EK*的调用将借助调节参数来实现，其前提是在主存储器92中存储了多个静态给定回波曲线EK*。

Claims (24)

1.一种对双极高压直流输电设备的一个电极导线(4)进行监测的电监测方法，其中电极导线(4)从一个分支点(18)分为两个导线(20，22)，该方法具有以下方法步骤：
a)产生一个相对地电位不对称的电脉冲信号(u(t))及发送所产生的脉冲信号，以及在发送脉冲信号时发送一个触发信号(ST)，
b)以推挽方式将发送的不对称的脉冲信号(u(t))转换成一个相对地电位对称的脉冲信号，
c)使推挽方式的脉冲信号耦合到电极导线(4)的两个导线(20，22)中，
d)通过记录一个根据耦合的推挽方式的脉冲信号得到的实际回波曲线来构成一个动态给定回波曲线，
e)通过在一个预定时间中实时地记录一个根据耦合的另一推挽方式的脉冲信号得到的回波信号来构成一个实际回波曲线(EK)，
f)通过由记录的实际回波曲线(EK)及动态给定回波曲线形成的差值来构成回波差值曲线(EDK)，
g)检验从一个容许幅带中伸出的回波差值曲线(EDK)的幅值，
该容许幅带由两个预定的对称于时间轴分布的恒定边界曲线(GKO，GKU)构成，
h)当出现至少一个幅值超出容许幅带时产生一个故障信号，及
i)一旦出现了故障信号就关断脉冲发生装置。
2.根据权利要求1所述的方法，其中为了产生动态给定回波曲线，持续地由至少两个时间上相继的电极导线(4)无故障工作的实际回波曲线(EK1，EK2，EK3)构成一个中值回波曲线，该中值回波曲线作为给定回波曲线被存储。
3.根据权利要求2所述的方法，其中除动态给定回波曲线外还构成一个预定的静态给定回波曲线(EK*)，该静态给定回波曲线被一个在上方及下方跟随的边界曲线(GKOd，GKUd)构成的容许幅带所包络，
其中根据该容许幅带来检验：所构成的动态给定回波曲线是否延伸在静态给定回波曲线(EK*)的容许幅带内，
其中一旦在一个预定时间间隔内至少出现一次被检验的动态给定回波曲线的一个幅值在容许幅带的外部，就产生一个故障信号，及
其中由于故障信号使脉冲发生装置关断。
4.根据权利要求3所述的方法，其中根据电极导线(4)的预定工作参数来产生静态给定回波曲线(EK*)的容许幅带。
5.根据权利要求4所述的方法，其中对于不同的工作条件总是产生及存储一个具有所属容许幅带的静态给定回波曲线(EK*)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中在相应于产生的不对称脉冲信号(u(t))中间频率的约1/4自由空间波长(λ)的距离(a)上将推挽方式的对称脉冲信号从电极导线(4)的分支点(18)输入到两个导线(20，22)中。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中周期性地产生不对称的脉冲信号(u(t))。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中产生一个无直流分量的脉冲信号作为不对称脉冲信号(u(t))。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中随着一个故障信号的产生，将瞬时动态给定回波曲线及瞬时记录的实际回波曲线(EK)存储起来，用于存档目的。
10.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中持续地存储预定数目的记录的实际回波曲线(EK1，EK2，EK3)，用于存档的目的。
11.一种用于对双极高压直流输电设备的从一个分支点(18)分为两个导线(20，22)的一个电极导线(4)进行监测的电监测装置(2)，其中使用权利要求1至10中任一项所述的方法，
该装置具有一个脉冲回波监测装置(24)及一个输入装置(26)，
其中脉冲回波监测装置(24)具有一个脉冲发生器(28)及一个接收装置(30)及在输出侧与输入装置(26)的输入端子相连接；
其中输入装置(26)的输出侧分别与电极导线(4)的导线(20，22)的输入端子(36，38)相连接，及输入装置(26)具有一个脉冲变换装置(25)及两个耦合电容器(50，52)，后者使脉冲变换装置(25)的输出端与输入装置(26)的输出端相连接。
12.根据权利要求11所述的装置(2)，其中脉冲变换装置(25)具有一个隔离变压器(44)，该变压器具有一个低压线圈及两个高压线圈(62，58，60)，后者的连接点(64)与地电位相连接。
13.根据权利要求11所述的装置(2)，其中脉冲变换装置(25)具有一个隔离变压器(44)，两个线圈(46，48)及两个放电器(54，56)，其中每一个线圈(46，48)及每一个放电器(54，56)与一个高压线圈(58，60)并联地电连接。
14.根据权利要求11所述的装置(2)，其中脉冲发生器(28)具有两个电压源(66，68)，两个电容器(70，72)，两个开关(74，76)，两个电阻(78，80)及一个用于开关(74，76)的操作装置(82)，
其中每个电容器(70，72)借助一个电阻(78，80)与一个电压源(66，68)电连接，
其中每个电容器(70，72)的连接点(84)与两个电压源(66，68)的连接点(86)均与地电位相连接，
其中电容器(70，72)分别通过一个开关(74，76)与脉冲发生器(28)的输出端相连接，
及其中操作装置(82)与脉冲发生器(28)的一控制输出端相连接。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的装置(2)，其中接收装置(30)具有：一个回波信号实时记录装置(88)，一个计算单元(90)，一个主存储器(92)及输入接口和输出接口(94，96)，及其中接收装置(30)的控制输入端与回波信号实时记录装置(88)的控制输入端相连接，
其中计算单元(90)与主存储器(92)、实时记录装置(88)及接口(94，96)相连接，
其中实时记录装置(88)的信号输入端与接收装置(30)的输入端相连接，及其中一个上级设备控制装置在输入侧及输出侧与输入接口及输出接口(96，94)相连接。
16.根据权利要求11至14中任一项所述的装置(2)，其中电极导线(4)的导线(20，22)的输入端子(36，38)分别布置在离电极导线(4)的分支点(18)的一段距离(a)上。
17.根据权利要求16所述的装置(2)，其中距离(a)等于脉冲(u(t))的中心频率上一个自由空间波长(λ)的四分之一。
18.根据权利要求11至14中任一项所述的装置(2)，其中输入端子(36，38)分别通过一个放电器(40，42)与地电位相连接。
19.根据权利要求11至14中任一项所述的装置(2)，其中脉冲发生器(28)及接收装置(30)构成一个脉冲回波监测装置(24)。
20.根据权利要求11至14中任一项所述的装置(2)，其中设置同轴电缆(32)作为脉冲发生器(28)及输入装置(26)之间的连接导线和输入装置(26)及接收装置(30)之间的连接导线。
21.根据权利要求20所述的装置(2)，其中同轴电缆(32)被双重屏蔽。
22.根据权利要求15所述的装置(2)，其中实时记录装置(88)具有一个模数转换器及后级存储器。
23.根据权利要求15所述的装置(2)，其中接收装置(30)具有一个文件存储器(98)，该文件存储器与计算单元(90)相连接。
24.根据权利要求23所述的装置(2)，其中接收装置具有一个显示屏(100)，该显示屏的输入侧与计算单元(90)相连接。
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