DE10037432A1 - Monitoring of a capacitor bushing to detect faults, by comparison of the quotient of electrical measurements with a characterizing value, with any deviation indicating a fault, the invention being independent of operating voltage - Google Patents
Monitoring of a capacitor bushing to detect faults, by comparison of the quotient of electrical measurements with a characterizing value, with any deviation indicating a fault, the invention being independent of operating voltageInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung einer mit einer elektrischen Betriebsspannung beaufschlagten Kon densatordurchführung, bei der mit einer elektrisch leitenden Einlage ein Spannungsteiler gebildet ist, wobei mit einem mit der Einlage verbundenen Messabgriff und mit Erdpotential min destens ein Messwert einer elektrischen Messgröße erfasst und gespeichert wird.The invention relates to a method for monitoring a with an electrical operating voltage con bushing with an electrically conductive Insert a voltage divider is formed, with a of the insert connected measuring tap and with earth potential min at least one measured value of an electrical measured variable is recorded and is saved.
Ein solches Verfahren ist aus der EP 0 829 015 B1 bekannt; es dient zur Erfassung von gefährlichen Änderungen der Durch schlagsfestigkeit der Isolation. Bei dem bekannten Verfahren wird lediglich die zwischen dem Messabgriff und Erdpotential anliegende Teilspannung eines kapazitiven Teilers als elek trische Messgröße erfasst und auf eine Änderung der Teilspan nung hin überwacht. Dabei werden offensichtlich mehrere Mess werte, beispielsweise jeweils die Amplitude der Teilspannung an aufeinanderfolgenden Zeitpunkten erfasst und gespeichert. Bei dem bekannten Verfahren wird der zeitliche Abstand zweier aufeinanderfolgender detektierter Änderungen der Teilspannung ermittelt und anhand der Häufigkeit der pro Zeiteinheit auf tretenden Änderungen auf den Isolationszustand der Kondensa tordurchführung geschlossen. Bei dem bekannten Verfahren muss der Zeitpunkt einer Änderung möglichst genau erfaßt werden. Dies erfordert einen hohen Meßaufwand, da dazu die Meßwerte in zeitlich sehr kurzen Abständen ermittelt werden müssen. Darüber hinaus wirkt sich eine Abweichung der Betriebsspan nung von einem Nennwert auf die Genauigkeit der Auswertung aus, da eine Abweichung der Betriebsspannung von ihrem Nenn wert auch eine Abweichung der entsprechenden Teilspannung zur Folge hat. Dies ist insbesondere während einer länger andau ernden Änderung der Betriebsspannung von Nachteil.Such a method is known from EP 0 829 015 B1; it is used to record dangerous changes in the through impact resistance of the insulation. In the known method is only that between the measuring tap and earth potential applied partial voltage of a capacitive divider as elec measured variable and on a change of the chip monitored. Obviously there will be several measurements values, for example the amplitude of the partial voltage recorded and stored at successive times. In the known method, the time interval between two successive detected changes in the partial voltage determined and based on the frequency of per unit of time changes occurring on the insulation condition of the condensate Gate opening closed. In the known method the time of a change can be recorded as precisely as possible. This requires a high level of measurement effort, since the measurement values are used for this must be determined at very short intervals. In addition, there is a deviation in the operating rate from a nominal value to the accuracy of the evaluation because there is a deviation of the operating voltage from its nominal is also worth a deviation of the corresponding partial voltage Consequence. This is especially during a longer period Changing the operating voltage is disadvantageous.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren der ein gangs genannten Art anzugeben, daß durch eine Änderung der Betriebsspannung vergleichsweise geringer beeinflußt ist.The object of the invention is therefore a method of Specify the type mentioned above that by changing the Operating voltage is influenced comparatively less.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Verfahren der ein gangs genannten Art erfindungsgemäß nach Erfassung nach Er fassung des mindestens einen Messwerts die Impedanz zwischen dem Messabgriff und dem Erdpotential verändert und mit dem Messabgriff und dem Erdpotential mindestens ein Signalwert eines sich dann bildenden Messsignals erfasst und gespei chert, wobei der zeitliche Abstand zwischen dem Zeitpunkt der Erfassung des einen Messwerts und dem Zeitpunkt der Erfassung des einen Signalwerts derart bemessen ist, dass mögliche Än derungen der Betriebsspannung zwischen den beiden Zeitpunkten vernachlässigbar sind; anhand des Messwerts und des Signal werts wird durch Quotientenbildung eine Kenngröße ermittelt, die mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen wird, und bei einem Abweichen der Kenngröße von dem vorgegebenen Sollwert ein einen Fehler der Kondensatordurchführung anzeigendes Mel designal gebildet.To solve this problem, one of the methods gangs mentioned type according to the invention after detection according to Er the at least one measured value, the impedance between the measuring tap and the earth potential changed and with the Measuring tap and the earth potential at least one signal value of a measurement signal then formed and recorded chert, the time interval between the time of the Acquisition of the one measured value and the time of the acquisition of the one signal value is dimensioned such that possible changes changes in the operating voltage between the two times are negligible; based on the measured value and the signal value is determined by forming the quotient, which is compared with a predetermined target value, and at a deviation of the parameter from the predetermined target value a Mel indicating a condenser lead failure designally formed.
Die durch Quotientenbildung ermittelte Kenngröße ist von der Höhe der Betriebsspannung und auch von Schwankungen der Be triebsspannung nahezu unabhängig. Daher ist es nicht erfor derlich, den genauen Wert der Betriebsspannung zu kennen. Wichtig ist nur, das die Betriebsspannung zu beiden Zeitpunk ten - also zum Zeitpunkt der Ermittlung des Messwerts und zum Zeitpunkt der Ermittlung des Signalwerts - nahezu den glei chen Wert hatte. Daher kann vorteilhaft auch bei einer von ihrem Nennwert abweichenden Betriebsspannung die Kenngröße ermittelt und zu einer Beurteilung der Isolation der Konden satordurchführung herangezogen werden. Als Sollwert kann hier die Kenngröße dienen, die für die noch unbeschädigte oder un beeinflusste Kondensatordurchführung ermittelt wurde oder es kann auch ein für diese Kondensatordurchführung abgeschätzte oder berechnete Kenngröße verwendet werden.The parameter determined by forming the quotient is from Amount of the operating voltage and also of fluctuations in the loading drive voltage almost independent. Therefore it is not needed necessary to know the exact value of the operating voltage. It is only important that the operating voltage at both times ten - i.e. at the time of determination of the measured value and at Time of determination of the signal value - almost the same value. Therefore, it can also be advantageous for one of the characteristic value deviating from its nominal value determined and an assessment of the insulation of the condensers satire implementation can be used. As a setpoint here the parameter serve that for the still undamaged or un influenced condenser bushing was determined or it can also be an estimated for this capacitor bushing or calculated parameter can be used.
Eine weitere Lösung der oben angegebenen Aufgabe besteht bei einem Verfahren der eingangs genannten Art darin, dass erfin dungsgemäß nach Erfassung des mindestens einen Messwerts die Impedanz zwischen dem Messabgriff und dem Erdpotential verän dert wird und mit dem Messabgriff und dem Erdpotential min destens ein Signalwert eines sich dann bildenden Messsignals erfasst und gespeichert wird, wobei der zeitliche Abstand zwischen dem Zeitpunkt der Erfassung des einen Meßwerts und dem Zeitpunkt der Erfassung des einen Signalwerts derart be messen ist, dass mögliche Änderungen der Betriebsspannung zwischen den beiden Zeitpunkten vernachlässigbar sind; mit dem Signalwert, dem Messwert, der unveränderten Impedanz und der veränderten Impedanz wird anhand der für den Messwert und der für den Signalwert jeweils geltenden Spannungsteilerglei chung die Impedanz zwischen der Einlage und dem mit der Be triebsspannung beaufschlagten Leiter der Kondensatordurchfüh rung ermittelt; diese wird mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen, und bei einem Abweichen der Impedanz von dem vor gegebenen Sollwert wird ein einen Fehler der Kondensator durchführung anzeigendes Meldesignal gebildet.Another solution to the above problem is with a method of the type mentioned at the beginning in that invent in accordance with the acquisition of the at least one measured value Change impedance between the measuring tap and the earth potential is changed and with the measuring tap and the earth potential min at least a signal value of a measurement signal then formed is recorded and stored, the time interval between the time of acquisition of the one measured value and the time of detection of the one signal value measure is that possible changes in operating voltage are negligible between the two times; With the signal value, the measured value, the unchanged impedance and The changed impedance is based on that for the measured value and the voltage divider applicable to the signal value the impedance between the insert and the one with the load drive voltage applied conductor of the capacitor bushing determination determined; this is with a predetermined setpoint compared, and if the impedance deviates from the previous one Given the setpoint, the capacitor will fail implementation signaling signal formed.
Die Impedanz zwischen der Einlage und dem mit der Betriebs spannung beaufschlagten Leiter der Kondensatordurchführung ist ebenfalls eine von der Höhe der Betriebsspannung unabhän gige Größe, anhand der auf den Isolationszustand der Konden satordurchführung geschlossen werden kann. Als Sollwert dient hierbei die entsprechende Impedanz bei einer noch unbeschä digten oder unveränderten Kondensatordurchführung.The impedance between the insert and that with the operating voltage applied conductor of the capacitor bushing is also independent of the level of the operating voltage size, based on the insulation status of the condensers sat implementation can be closed. Serves as setpoint the corresponding impedance for a modified or unchanged condenser bushing.
Vorzugsweise wird die Veränderung der Impedanz zwischen dem Messabgriff und dem Erdpotential bei einem möglichst geringen Betrag der Messgröße bzw. des Messsignals durchgeführt. Da durch erfolgte die Veränderung der Impedanz, so dass eine Be lastung einer dazu erforderlichen Schalteinrichtung aufgrund eines Messstroms möglichst gering ist.Preferably, the change in impedance between the Measuring tap and the earth potential at the lowest possible Amount of the measured variable or the measured signal. because through the change in impedance, so that a loading load of a switching device required for this of a measuring current is as low as possible.
Bevorzugt wird in einer ersten Halbperiode der Betriebsspan nung der Messwert erfasst und in der darauffolgenden zweiten Halbperiode der Betriebsspannung der Signalwert erfasst. Da durch werden der Messwert und der Signalwert in einem sehr kurzen zeitlichen Abstand erfasst, so dass eine Schwankung der Betriebsspannung die Überwachung weitestgehend un beeinflußt läßt.The operating chip is preferred in a first half-period the measured value is recorded and in the subsequent second Half period of the operating voltage the signal value is recorded. because through the measurement value and the signal value in a very short time interval, so that a fluctuation the operating voltage the monitoring largely un can be influenced.
Bevorzugtermassen werden nacheinander mehrere Kenngrößen er mittelt und ein Mittelwert der Kenngröße gebildet. Der Mit telwert der Kenngröße kann dann zusätzlich zum Vergleich mit dem Sollwert herangezogen werden, wobei der Mittelwert der Kenngröße vorteilhafterweise nahezu gänzlich unabhängig von einer Schwankung der Betriebsspannung ist.Preferably, several parameters are successively averaged and an average of the parameter was formed. The with The value of the parameter can then be compared to the target value can be used, the mean of the Characteristic advantageously almost completely independent of a fluctuation in the operating voltage.
Vorzugsweise wird die zwischen dem Messabgriff und dem Erdpo tential liegende Impedanz durch Zuschaltung bzw. Abtrennung einer bekannten Fest-Impedanz verändert. Dies ist eine einfa che Möglichkeit der Veränderung der Impedanz zwischen dem Messabgriff und dem Erdpotential. Preferably, that between the measuring tap and the earth po Potential impedance through connection or disconnection a known fixed impedance changed. This is an easy che possibility of changing the impedance between the Measuring tap and the earth potential.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Überwachung einer mit einer elektrischen Betriebsspannung beaufschlagten Kondensatordurchführung, bei der mit einer elektrisch leiten den Einlage ein Spannungsteiler gebildet ist, wobei ein mit der Einlage verbundener Messabgriff vorgesehen ist, der mit einer Messeinrichtung zur Erfassung einer elektrischen Mess größe verbunden ist.The invention also relates to a device for monitoring one charged with an electrical operating voltage Capacitor bushing, with an electrically conductive the insert a voltage divider is formed, with a the insert connected measuring tap is provided which with a measuring device for detecting an electrical measurement size is connected.
Aus der oben schon genannten EP 0 829 015 B1 ist auch eine solche Vorrichtung bekannt. Die bekannte Vorrichtung ist le diglich über eine Zuleitung mit dem Messabgriff der Kondensa tordurchführung verbunden. Als elektrische Messgröße wird die an dem Messabgriff gegen Erdpotential anliegende Teilspannung erfasst.One is also from EP 0 829 015 B1 already mentioned above such device known. The known device is le only via a supply line with the measuring tap of the condensate gate implementation connected. The electrical measured variable is the partial voltage present at the measuring tap against earth potential detected.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten anzugeben, mit der eine Kondensatordurchführung weitgehend unbeeinflusst durch Schwankungen der Betriebsspan nung überwachbar ist.The object of the invention is a device of the beginning specified with which a capacitor bushing largely unaffected by fluctuations in the operating rate is monitorable.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die zwischen dem Messabgriff und Erdpotential vorliegende Impe danz eine Impedanzanordnung enthält, der eine Schalteinrich tung zugeordnet ist.This object is achieved in that the Impe present between the measuring tap and earth potential Danz contains an impedance arrangement, the switching device device is assigned.
Vorzugsweise ist eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Schalteinrichtung vorgesehen. Mit Hilfe der Steuereinrichtung kann die Schalteinrichtung automatisch angesteuert werden, so dass die Impedanz automatisch verändert werden kann.A control device for controlling the Switching device provided. With the help of the control device the switching device can be controlled automatically, so that the impedance can be changed automatically.
Weiter bevorzugt weist die Messeinrichtung einen Quotienten bildner auf. Mit dem Quotientenbildner kann vorteilhaft der Quotient aus einem bei unveränderter Impedanz ermitteltem Meßwert und einem bei veränderter Impedanz ermitteltem Sig nalwert gebildet werden. Dieser Quotient kann dann als Kenn größe für den Zustand der Kondensatordurchführung herangezo gen werden.The measuring device further preferably has a quotient educator on. With the quotient, the Quotient from a determined with unchanged impedance Measured value and a Sig determined with a changed impedance are formed. This quotient can then be used as a characteristic Size for the condition of the condenser bushing be.
Weiter bevorzugt enthält die Impedanzanordnung einen Konden sator, der einerseits mit Erdpotential verbunden ist und an dererseits über die Schalteinrichtung an den Messabgriff an geschlossen ist. Über die Schalteinrichtung ist der Kondensa tor mit dem Messabgriff verbindbar bzw. von diesem trennbar.The impedance arrangement further preferably contains a condenser sator, which on the one hand is connected to earth potential and on on the other hand via the switching device to the measuring tap closed is. The condenser is above the switching device Gate can be connected to or separated from the measuring tap.
Die Impedanzanordnung weist bevorzugt eine weitere Fest-Impe danz auf, die zwischen dem Messabgriff und das Erdpotential geschaltet ist. Die weitere Fest-Impedanz kann so gewählt sein, das das Teilerverhältnis des Spannungsteilers so beeinflußt ist, dass die Messgröße bzw. das Messsignal in gut messbaren Größenordnungen liegen.The impedance arrangement preferably has a further fixed impedance danz on that between the measuring tap and the earth potential is switched. The further fixed impedance can be chosen in this way be the divider ratio of the voltage divider so is influenced that the measurement variable or the measurement signal in good measurable orders of magnitude.
Das Verfahren und die Vorrichtung werden anhand der Zeichnung mit der einzigen Figur erläutert.The method and the device are based on the drawing explained with the single figure.
In der Figur ist eine Kondensatordurchführung 1 mit einem zentralen Leiter 2, beispielsweise ein Hochspannungsleiter, dargestellt, der von einem Isolationskörper 3 umgeben ist. An dem Isolationskörper 3 ist ein metallischer Flansch 8 zur Halterung der Kondensatordurchführung in einer nicht dargestellten Gehäusewand angeordnet. In dem Isolationskörper 3 ist eine leitende Einlage 4 fixiert, die vom elektrischen Leiter 2 elektrisch isoliert ist und diesen umgibt. Die Kondensatordurchführung 1 kann auch mehrere solcher Einlagen aufweisen, der Übersichtlichkeit halber ist jedoch nur diese eine Einlage 4 dargestellt. Diese ist mit einem Messabgriff 7 elektrisch leitend verbunden. Der Leiter 2 ist mit einer Hochspannungsleitung 9 verbunden, an der eine Betriebsspannung UB anliegt. Der Flansch 8 liegt auf Erdpotential.The figure shows a capacitor bushing 1 with a central conductor 2 , for example a high-voltage conductor, which is surrounded by an insulation body 3 . A metallic flange 8 for holding the condenser bushing in a housing wall, not shown, is arranged on the insulating body 3 . In the insulation body 3 , a conductive insert 4 is fixed, which is electrically insulated from the electrical conductor 2 and surrounds it. The condenser bushing 1 can also have several such inserts, but for the sake of clarity only this one insert 4 is shown. This is connected to a measuring tap 7 in an electrically conductive manner. The conductor 2 is connected to a high-voltage line 9 , to which an operating voltage UB is present. The flange 8 is at ground potential.
Der Messabgriff 7 ist über eine Impedanzanordnung 10 mit einer Messeinrichtung 11 verbunden. Die Impedanzanordnung 10 weist eine Fest-Impedanz 12 auf, die über eine Schalteinrich tung 13 an den Messabgriff 7 anschließbar und von dem Messab griff 7 trennbar ist. Die Schalteinrichtung 13 ist mit einer Steuereinrichtung 14 verbunden. Die Schalteinrichtung 13 kann beispielsweise mit einem Halbleiterschalter ausgeführt sein. Die Fest-Impedanz 12 ist hier beispielhaft als Kondensator 12A ausgeführt. Die Impedanzanordnung 10, die Meßeinrichtung 11 und die Steuereinrichtung 14 bilden eine Vorrichtung 18 zur Überwachung der Kondensatordurchführung 1.The measuring tap 7 is connected to a measuring device 11 via an impedance arrangement 10 . The impedance arrangement 10 has a fixed impedance 12 , the device via a switching device 13 can be connected to the measuring tap 7 and can be separated from the measuring handle 7 . The switching device 13 is connected to a control device 14 . The switching device 13 can be designed, for example, with a semiconductor switch. The fixed impedance 12 is designed here as a capacitor 12 A, for example. The impedance arrangement 10 , the measuring device 11 and the control device 14 form a device 18 for monitoring the capacitor bushing 1 .
Mit der leitenden Einlage 4 ist ein Spannungsteiler gebildet. Die eine Impedanz des Spannungsteilers ist durch die zwischen der leitenden Einlage 4 und dem Leiter 2 liegende Impedanz ZH, die im wesentlichen eine Kapazität 5 (gestrichelt darge stellt) aufweist, gebildet. Die andere Impedanz des Span nungsteilers ist durch die zwischen der leitenden Einlage 4 und dem Erdpotential liegende Impedanz ZE gebildet. Diese Im pedanz ZE umfasst die innerhalb der Kondensatordurchführung 1 zwischen der Einlage 4 und dem Erdpotential liegende Kapazi tät 6 (gestrichelt dargestellt), die dazu parallel liegende Impedanzanordnung 10 und den nicht näher dargestellten Innen widerstand der Meßeinrichtung 11.A voltage divider is formed with the conductive insert 4 . The one impedance of the voltage divider is formed by the impedance ZH lying between the conductive insert 4 and the conductor 2 , which essentially has a capacitance 5 (represented by dashed lines). The other impedance of the voltage divider is formed by the impedance ZE lying between the conductive insert 4 and the ground potential. In the pedanz ZE comprises the capacitance 6 (shown in broken lines) within the capacitor bushing 1 between the insert 4 and the earth potential, the parallel impedance arrangement 10 and the internal resistance (not shown) of the measuring device 11 .
Die Kondensatordurchführung 1 wird mit der Vorrichtung 18 auf einen Fehler überwacht. Ein Fehler kann eine Veränderung der Kapazität 5 sein. In der Regel vergrößert sich durch einen solchen Fehler die Kapazität 5. Eine Zunahme der Kapazität 5 ist gleichbedeutend mit einer Verringerung der Isolationsfes tigkeit zwischen dem Leiter 2 und der Einlage 5.The condenser bushing 1 is monitored with the device 18 for a fault. An error can be a change in capacitance 5 . As a rule, the capacitance 5 increases as a result of such an error. An increase in capacitance 5 is synonymous with a reduction in Isolationsfes activity between the conductor 2 and the insert 5th
Zur Überwachung der Kondensatordurchführung 1 befindet sich die Impedanzanordnung 10 zunächst in einem ersten Messzu stand, bei dem die Schalteinrichtung 13 geöffnet und die Fest-Impedanz 12 nicht mit dem Messabgriff verbunden ist. In diesem ersten Messzustand wird zu einem ersten Zeitpunkt t1 ein Meßwert UM1 einer elektrischen Meßgröße UM erfaßt und in einem nicht näher dargestellten Speicher in der Meßeinrich tung 11 gespeichert. Diese Meßgröße UM ist hier die am Mess abgriff gegen Erdpotential anliegende elektrische Spannung. In diesem Messzustand der Impedanzanordnung 10 wird die Impe danz ZE durch die Parallelschaltung von der Kapazität 6 und dem nicht näher dargestellten Innenwiderstand des Messgeräts 11 gebildet. Die Impedanz in diesem Meßzustand wird als un veränderte Impedanz ZE1 bezeichnet.To monitor the capacitor bushing 1 , the impedance arrangement 10 is initially in a first measuring state, in which the switching device 13 is opened and the fixed impedance 12 is not connected to the measuring tap. In this first measurement state, a measured value UM1 of an electrical measured variable UM is detected at a first time t 1 and stored in a memory (not shown in detail) in the measuring device 11 . This measured variable UM is the electrical voltage present at the measuring tap against earth potential. In this measuring state of the impedance arrangement 10 , the impedance ZE is formed by the parallel connection of the capacitance 6 and the internal resistance of the measuring device 11 , which is not shown in detail. The impedance in this measurement state is referred to as unchanged impedance ZE1.
Nach Erfassung der Meßgröße UM1 wird die Impedanzanordnung 10 in einen zweiten Messzustand versetzt. Dazu wird die Steuer einrichtung 14 durch die Schalteinrichtung 13 gesteuert in den geschlossenen Zustand versetzt. Dadurch ist die Fest-Im pedanz 12 jetzt elektrisch leitend mit dem Messabgriff 7 ver bunden. Die Impedanz ZE wird nun aus der Parallelschaltung der Kapazität 6, des nicht näher dargestellten Innenwider stands der Messeinrichtung 11 und der Fest-Impedanz 12 gebil det. In diesem zweiten Messzustand wird nun zu einem zweiten Zeitpunkt t2 mit der Messeinrichtung 11 ein Signalwert US1 eines sich bildenden Messsignal US erfasst und ebenfalls ge speichert. Das Meßsignal US ist die am Messabgriff gegen Erd potential anliegende elektrische Spannung. Die Impedanz ZE in diesem zweiten Meßzustand wird als veränderte Impedanz ZE2 bezeichnet. After the measurement variable UM1 has been detected, the impedance arrangement 10 is set to a second measurement state. For this purpose, the control device 14 is controlled by the switching device 13 in the closed state. As a result, the fixed-Im pedanz 12 is now electrically conductive with the measuring tap 7 a related party. The impedance ZE is now gebil det from the parallel connection of the capacitance 6 , the internal resistance of the measuring device 11 ( not shown) and the fixed impedance 12 . In this second measurement state, a signal value US1 of a measurement signal US that is being formed is now detected with the measuring device 11 at a second point in time t 2 and also stored ge. The measurement signal US is the electrical voltage present at the measuring tap against earth potential. The impedance ZE in this second measurement state is referred to as the changed impedance ZE2.
Der zeitliche Abstand zwischen dem Zeitpunkt t1 und dem Zeit punkt t2 ist so gewählt, dass eine eventuell erfolgende Ände rung der Betriebsspannung UB zwischen den beiden Zeitpunkten t1 und t2 vernachlässigbar ist. Dies kann beispielsweise so schnell geschehen, dass die Änderung der Betriebsspannung aufgrund ihrer eigenen Periodizität (mit der Netzfrequenz) vernachlässigbar ist. Dann kann davon ausgegangen werden, dass die Amplitude der Betriebsspannung UB zwischen den bei den Zeitpunkten t1 und t2 konstant geblieben ist.The time interval between the point in time t 1 and the point in time t 2 is chosen such that a possible change in the operating voltage UB between the two points in time t 1 and t 2 is negligible. This can happen so quickly, for example, that the change in the operating voltage due to its own periodicity (with the mains frequency) is negligible. It can then be assumed that the amplitude of the operating voltage UB has remained constant between those at times t 1 and t 2 .
Für den Messwert UM1 gilt folgende Spannungsteilergleichung
G1:
The following voltage divider equation G1 applies to the measured value UM1:
Für den Signalwert US1 gilt folgende Spannungsteilergleichung
G2:
The following voltage divider equation G2 applies to the signal value US1:
Da wie oben schon erläutert vorausgesetzt werden kann, dass
die Betriebsspannung UB konstant geblieben ist, kann die Be
triebsspannung UB durch Gleichsetzen der entsprechend umge
formten Gleichungen G1 und G2 eliminiert werden und es gilt
folgende Gleichung G3:
Since it can be assumed, as already explained above, that the operating voltage UB has remained constant, the operating voltage UB can be eliminated by equating the correspondingly transformed equations G1 and G2 and the following equation G3 applies:
Wie oben erwähnt, ändert sich bei einem Fehler der Kondensa tordurchführung 1 lediglich die Impedanz ZH und die Kapazität 6 bleibt unverändert. Somit sind bis auf die Impedanz ZH sämtliche Größen in der Gleichung G3 bekannt, bzw. konstant; aus der Gleichung G3 kann eine Beziehung für eine allein von der Impedanz ZH abhängige Kenngröße K gewonnen werden. Diese Kenngröße K wird mit einem vorgegebenen Sollwert K0 vergli chen. Weicht die Kenngröße K von dem vorgegebenen Sollwert K0 ab, so wird ein einen Fehler der Kondensatordurchführung 1 anzeigendes Meldesignal 16 gebildet. Als Sollwert K0 kann eine Kenngröße, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bei einer unveränderten oder unbeschädigten Kondensatordurchfüh rung ermittelt wurde, verwendet werden; die Kenngröße kann aber auch bei Inbetriebnahme der Kompensatordurchführung 1 ermittelt oder durch Berechnung bestimmt werden.As mentioned above, in the event of an error in the capacitor bushing 1, only the impedance ZH changes and the capacitance 6 remains unchanged. Thus, apart from the impedance ZH, all quantities in equation G3 are known or constant; From the equation G3, a relationship can be obtained for a parameter K which is dependent solely on the impedance ZH. This parameter K is compared with a predetermined target value K0. If the characteristic variable K deviates from the predetermined target value K0, a signal 16 indicating an error in the capacitor bushing 1 is formed. As a setpoint K0, a parameter which was determined using the method according to the invention with an unchanged or undamaged capacitor implementation can be used; however, the parameter can also be determined when the compensator bushing 1 is put into operation or can be determined by calculation.
Als eine Kenngröße K1 kann beispielsweise der Quotient aus dem Messwert UM1 und dem Signalwert US2 gebildet werden. Dazu wird ein in der Messeinrichtung 11 vorgesehener Quotienten bildner 15 herangezogen. Ein Fehler der Kondensatordurchfüh rung 1, also eine Änderung der Kapazität 5 wirkt sich auf das Teilerverhältnis des Spannungsteilers und damit auf die Mess größe UM und das Messsignal US aus. Allerdings ändern sich die Messgröße UM und das Messsignal US prozentual unter schiedlich. Bei einer Änderung der Betriebsspannung UB hinge gen ändern sich die Messgröße UM und das Messsignal US pro zentual gleich. Durch die prozentual unterschiedliche Ände rung der Messgröße UM und des Messsignals US ergibt sich bei veränderter Kapazität 5 ein gegenüber dem Sollwert K0 anderer Quotient und damit eine davon abweichende Kenngröße K. Die Höhe der Betriebsspannung UB hingegen hat auf den Quotienten und damit auf die Kenngröße K nahezu keine Auswirkung. Insbe sondere kann auch die während einer länger andauernden Abwei chung der Betriebsspannung UB von ihrem Nennwert ermittelte Kenngröße K zu einem Vergleich mit dem Sollwert K0 herangezo gen werden. Die genaue Kenntnis der Betriebsspannung UB ist gerade nicht erforderlich. Sie muss also nicht aufwendig er fasst werden. Eine zeitlich genaue und aufwendige Erfassung des Zeitpunkts einer Änderung ist nicht ebenfalls nicht er forderlich.For example, the quotient of the measured value UM1 and the signal value US2 can be formed as a parameter K1. For this purpose, a quotient 15 provided in the measuring device 11 is used. An error in the capacitor implementation 1 , that is to say a change in the capacitance 5, has an effect on the divider ratio of the voltage divider and thus on the measurement variable UM and the measurement signal US. However, the measured variable UM and the measured signal US change in percentage differently. If the operating voltage UB changes, however, the measured variable UM and the measured signal US change in percentage terms the same. Due to the percentage change in the measurement variable UM and the measurement signal US, when the capacitance 5 changes, the quotient is different from the nominal value K0 and therefore a characteristic variable K which deviates therefrom. The operating voltage UB, on the other hand, has the quotient and thus the characteristic variable K. almost no impact. In particular, the parameter K determined during a longer period of deviation of the operating voltage UB from its nominal value can also be used for a comparison with the setpoint K0. Exact knowledge of the operating voltage UB is not required. So it does not have to be elaborately recorded. A precise and time-consuming recording of the time of a change is also not necessary.
Im allgemeinen ist die Kapazität 6 der Kondensatordurchfüh
rung 1, der nicht näher dargestellte Innenwiderstand des Meß
geräts und der Impedanzbaustein 12 und damit die Impedanzen
ZE1 und ZE2 bekannt. Mit den Impedanzen ZE1 und ZE2 sowie dem
Meßwert UM1 und dem Signalwert US1 kann mit Hilfe der Glei
chung G3 Impedanz ZH, bzw. die Kapazität 6 als Kenngröße KG
berechnet werden. Danach ergibt sich die Impedanz ZH gemäß
der folgenden Gleichung G4 zu
In general, the capacitance 6 of the capacitor bushing 1 , the internal resistance of the measuring device (not shown) and the impedance module 12 and thus the impedances ZE1 and ZE2 are known. With the impedances ZE1 and ZE2 as well as the measured value UM1 and the signal value US1, the equilibrium G3 can be used to calculate the impedance ZH or the capacitance 6 as a parameter KG. The impedance ZH then results according to the following equation G4
Ein besonders einfacher Fall ergibt sich, wenn die Impedanzen ZE1, ZE2 und ZH jeweils als reine Kapazitäten aufgefasst wer den können. Dann müssen der Messwert UM1 und der Signalwert US1 lediglich ihrem Betrag, nicht aber ihrer Phase nach er mittelt werden. Es ergibt sich dadurch eine besonders einfa che Berechnung der Kenngröße K bzw. KC.A particularly simple case arises if the impedances ZE1, ZE2 and ZH are each understood as pure capacities that can. Then the measured value UM1 and the signal value US1 only in amount but not in phase be averaged. This results in a particularly simple che calculation of the parameter K or KC.
Um die Größenordnungen der Meßgröße UM und des Meßsignals US jeweils auf eine zur Messung gut geeignete Größenordnung ein zustellen, kann die Impedanzanordnung 10 eine weitere Fest- Impedanz 17 aufweisen (gestrichelt dargestellt). Durch die entsprechende Wahl des Werts der weiteren Fest-Impedanz 17 wird das Teilerverhältnis des Spannungsteilers entsprechend beeinflusst. Die Fest-Impedanz 17 kann beispielsweise als Ka pazität gewählt werden. Die Fest-Impedanz 17 muss dann in den obigen Gleichungen in den Impedanzen ZE1 und ZE2 berücksich tigt werden.In order to set the orders of magnitude of the measured variable UM and the measurement signal US to an order of magnitude that is well suited for the measurement, the impedance arrangement 10 can have a further fixed impedance 17 (shown in dashed lines). The divider ratio of the voltage divider is influenced accordingly by the appropriate choice of the value of the further fixed impedance 17 . The fixed impedance 17 can, for example, be selected as a capacitance. The fixed impedance 17 must then be taken into account in the above equations in the impedances ZE1 and ZE2.
Da die Betriebsspannung UB in der Regel periodisch ist, sind auch die Meßgröße UM und das Meßsignal US periodisch. Das Verändern der Impedanz ZE erfolgt dann, wenn die Messgröße UM bzw. das Messsignal US einen geringen Betrag. Dies ist in der Nähe eines Nulldurchgangs der Messgröße UM bzw. des Messsig nals als US Der Fall. Dadurch wird die Schalteinrichtung 13 in einem weitgehend unbelasteten Zustand geschaltet. Als Messwert UM1 kann der Maximalwert der Messgröße UM in einer ersten Halbperiode der Betriebsspannung UB und als Signalwert US1 der Maximalwert des Messsignals US in der darauffolgenden zweiten Halbperiode der Betriebsspannung UB erfasst werden. Es können auch mehrere Maximalwerte in einem Messzustand er fasst und mit diesen ein gemittelter Maximalwert bestimmt werden, der zur eigentlichen Berechnung der Kenngröße heran gezogen wird. Durch die Mittelung können Rauscheinflüsse ver ringert werden.Since the operating voltage UB is generally periodic, the measurement variable UM and the measurement signal US are also periodic. The impedance ZE is changed when the measurement variable UM or the measurement signal US has a small amount. This is in the vicinity of a zero crossing of the measurement variable UM or the measurement signal as the US case. As a result, the switching device 13 is switched in a largely unloaded state. The maximum value of the measured variable UM in a first half period of the operating voltage UB can be detected as the measured value UM1 and the maximum value of the measured signal US in the subsequent second half period of the operating voltage UB as the signal value US1. It is also possible to record several maximum values in one measurement state and use them to determine an average maximum value which is used for the actual calculation of the parameter. Noise influences can be reduced by averaging.
Mit der Messeinrichtung 11 und der Steuereinrichtung 14 kön nen auch nacheinander und durch entsprechende Steuerung der Impedanzanordnung 10 mehrere Kenngrößen ermittelt werden. Die Messeinrichtung 11 kann einen nicht näher dargestellten Mit telwertbildner enthalten, mit dem ein Mittelwert MK dieser Kenngrößen gebildet wird. Der Mittelwert MK weist eine sehr geringere Abhängigkeit von Schwankungen der Betriebsspannung UB auf.With the measuring device 11 and the control device 14, several parameters can also be determined in succession and by appropriate control of the impedance arrangement 10 . The measuring device 11 can contain a mean value generator, not shown, with which an average MK of these parameters is formed. The mean value MK has a very low dependency on fluctuations in the operating voltage UB.
Als Meßgröße UM bzw. als Meßsignal US kann auch der sich sich im ersten Messzustand bzw. im zweiten Messzustand ergebende Strom zwischen dem Messabgriff 7 und der Impedanzanordnung 10 herangezogen werden.The current between the measuring tap 7 and the impedance arrangement 10 which results in the first measuring state or in the second measuring state can also be used as the measured variable UM or as the measured signal US.
Claims (11)
nach Erfassung des mindestens einen Messwerts (UM1) die Impedanz (ZE) zwischen dem Messabgriff (7) und dem Erdpo tential verändert wird und mit dem Messabgriff (7) und dem Erdpotential mindestens ein Signalwert (US1) eines sich dann bildenden Messsignals (US) erfasst und gespeichert wird, wobei der zeitliche Abstand zwischen dem Zeitpunkt der Erfassung des einen Messwerts (UM1) und dem Zeitpunkt der Erfassung des einen Signalwerts (US1) derart bemessen ist, dass mögliche Änderungen der Betriebsspannung (UB) zwischen den beiden Zeitpunkten vernachlässigbar sind,
anhand des Messwerts (UM1) und des Signalwerts (US) durch Quotientenbildung eine Kenngröße (K) ermittelt wird, die mit einem vorgegebenen Sollwert (K0) verglichen wird, und
bei einem Abweichen der Kenngröße (K) von dem vorgegebenen Sollwert (K0) ein einen Fehler der Kondensatordurchführung anzeigendes Meldesignal (16) gebildet wird.1. A method for monitoring an electrical operating voltage (UB) charged capacitor bushing ( 1 ), in which a voltage divider is formed with an electrically conductive insert ( 4 ), with a measuring tap ( 7 ) connected to the insert ( 4 ) and With earth potential, at least one measured value (UM1) of an electrical measured variable (UM) is recorded and stored, characterized in that
after detection of the at least one measured value (UM1), the impedance (ZE) between the measuring tap ( 7 ) and the earth potential is changed and with the measuring tap ( 7 ) and the earth potential at least one signal value (US1) of a measuring signal (US) then formed is recorded and stored, the time interval between the time of detection of the one measured value (UM1) and the time of detection of the one signal value (US1) being dimensioned such that possible changes in the operating voltage (UB) between the two times are negligible,
on the basis of the measured value (UM1) and the signal value (US), a characteristic variable (K) is determined by forming the quotient, which is compared with a predetermined target value (K0), and
in the event of a deviation of the characteristic variable (K) from the predetermined target value (K0), a signal ( 16 ) indicating an error in the capacitor implementation is formed.
nach Erfassung des mindestens einen Messwerts (UM1) die Impedanz (ZE) zwischen dem Messabgriff (7) und dem Erdpo tential verändert wird und mit dem Messabgriff (7) und dem Erdpotential mindestens ein Signalwert (US1) eines sich dann bildenden Messsignals (US) erfasst und gespeichert wird, wobei der zeitliche Abstand zwischen dem Zeitpunkt der Erfassung des einen Meßwerts (UM1) und dem Zeitpunkt der Erfassung des einen Signalwerts (US1) derart bemessen ist, dass mögliche Änderungen der Betriebsspannung (UB) zwischen den beiden Zeitpunkten vernachlässigbar sind,
mit dem Signalwert (US), dem Messwert (UM1), der unverän derten Impedanz (ZE1) und der veränderten Impedanz (ZE2) anhand der für den Messwert (UM) und der für den Signal wert (US) jeweils geltenden Spannungsteilergleichung (G1, G2) die Impedanz (ZN) zwischen der Einlage (4) und dem mit der Betriebsspannung beaufschlagten Leiter (2) der Kondensatordurchführung (1) ermittelt wird, die mit einem vorgegebenen Sollwert (K0) verglichen wird, und
bei einem Abweichen der Impedanz (ZH) von dem vorgegebenen Sollwert (K0) ein einen Fehler der Kondensatordurchführung (1) anzeigendes Meldesignal (16) gebildet wird.2. Method for monitoring an electrical operating voltage (UB) charged capacitor bushing ( 1 ), in which a voltage divider is formed with an electrically conductive insert ( 4 ), with a measuring tap ( 7 ) connected to the insert ( 4 ) and with earth potential, at least one measured value (UM1) of an electrical measured variable (UM) is recorded and stored, characterized in that
after detection of the at least one measured value (UM1), the impedance (ZE) between the measuring tap ( 7 ) and the earth potential is changed and with the measuring tap ( 7 ) and the earth potential at least one signal value (US1) of a measuring signal (US) then formed is recorded and stored, the time interval between the time of detection of the one measured value (UM1) and the time of detection of the one signal value (US1) being dimensioned such that possible changes in the operating voltage (UB) between the two times are negligible,
with the signal value (US), the measured value (UM1), the unchanged impedance (ZE1) and the changed impedance (ZE2) on the basis of the voltage divider equation (G1) applicable to the measured value (UM) and the signal value (US) G2) the impedance (ZN) between the insert ( 4 ) and the conductor ( 2 ) of the capacitor bushing ( 1 ) to which the operating voltage is applied is determined, which is compared with a predetermined target value (K0), and
if the impedance (ZH) deviates from the predetermined target value (K0), a signal ( 16 ) indicating an error in the capacitor bushing ( 1 ) is formed.
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