DE102005022060A1 - Monitoring system for e.g. generator of electrical power supply, has evaluation and monitoring electronics providing signal indicating interruption during occurrence of temperature difference at temperature sensors and change of difference - Google Patents

Monitoring system for e.g. generator of electrical power supply, has evaluation and monitoring electronics providing signal indicating interruption during occurrence of temperature difference at temperature sensors and change of difference Download PDF

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Abstract

The system has two temperature sensors (8, 9) in which one of sensors is provided at a monitoring critical area. Another sensor is provided at an area of an equipment to be monitored in a spatial separated manner. An evaluation and monitoring electronics, which provides a signal indicating an interruption during occurrence of temperature difference at two temperature sensors and change of the temperature difference at sensors.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Überwachungssystem zur Überwachung wenigstens eines kritischen Bereichs einer Anlage der elektrischen Energieversorgung gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1.The The invention relates to monitoring system for monitoring at least one critical area of an installation of the electrical Energy supply according to the generic term Claim 1.

Zum Überwachen von Hochspannungs- oder Mittelspannungsschaltanlagen bzw. von Schaltfeldern solcher Anlagen sind Überwachungssysteme bekannt, die derartige Anlagen u.a. auf eventuell auftretende Störlichtbögen überwachen und ein Abschalten der jeweiligen Anlage beim Auftreten eines Störlichtbogens (z.B. Erdschlußlichtbogen) veranlassen, also bevor es z.B. zu einem ein- oder mehrpoligen Kurzschluß und zu einer hiermit verbundenen schwerwiegenderen Beschädigung oder Zerstörung der Anlage kommt. Diese bekannten Überwachungssysteme verwenden als Sensoren Lichtdedektoren bzw. Lichtsensoren.To monitor of high-voltage or medium-voltage switchgear or switchgear panels such systems are monitoring systems known, such facilities u.a. monitor for any arcing faults that may occur and a shutdown of the respective system in the event of an arc fault (e.g., earth fault arc) that is, before, e.g. to a single or multi-pole short circuit and to associated with more serious damage or damage Destruction of the Plant comes. These known monitoring systems use as sensors light detectors or light sensors.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Überwachungssystem aufzuzeigen, mit dem bereits vor dem Auftreten eines Störlichtbogens reagiert werden kann, beispielsweise durch Abschalten der Anlage bereits vor dem Auftreten eines Störlichtbogens oder aber durch "Scharfschalten" des Überwachungssystems, so daß dieses dann sofort und praktisch ohne Verzögerung ein Abschalten der überwachten Anlage und/oder ein Umschalten im Versorgungssystem auf eine andere, bereitstehende Anlage veranlassen kann.task the present invention is to show a monitoring system be reacted with the already before the occurrence of a fault arc can, for example, by switching off the system before the Occurrence of an arc fault or by "arming" the monitoring system, so that this then immediately and practically without delay switching off the monitored Plant and / or switching in the supply system to another, can arrange for a suitable investment.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Überwachungssystem entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet.to solution This task is a monitoring system formed according to claim 1.

Bei dem erfindungsgemäßen Überwachungssystem wird an dem jeweils kritischem, zu überwachenden Bereich, an dem erfahrungsgemäß die Gefahr von Störlichtbögen bzw. von Kurzschlüssen besteht, bereits eine einem Störlichtbogen vorausgehende Teilentladung bzw. die mit einer solchen Teilentladung einhergehende Erhöhung der Temperatur des überwachten Bereichs mit wenigstens einem Temperatursensor überwacht. Wenigstens ein zweiter Temperatursensor ist an einem von dem kritischen Bereich räumlich entfernten weiteren Bereich (z.B. Referenzbereich) der Anlage vorgesehen. Sind die von den Sensoren gemessenen Temperaturen und/oder deren zeitlicher Verlauf unterschiedlich, so wertet dies die Überwachungselektronik als Indiz für das Auftreten oder Vorhandensein einer Teilentladung an dem zu überwachenden kritischen Bereich und liefert ein entsprechendes Ausgangssignal, welches dann in unterschiedlicher Weise verwendet bzw. weiter verarbeitet werden kann, beispielsweise zur Veranlassung eines akustischen und/oder optischen Hinweises und/oder zur Veranlassung oder Vorbereitung des Abschaltens der betreffenden Anlage, beispielsweise auch des Umschaltens auf eine andere Anlage.at the monitoring system according to the invention is at the critical area to be monitored, at the experience shows the danger of arcs or of short circuits There is already one in an arc fault preliminary partial discharge or with such a partial discharge accompanying increase the temperature of the monitored Area monitored with at least one temperature sensor. At least a second Temperature sensor is located at one of the critical area spatially remote further area (e.g., reference area) of the facility. Are the Temperatures measured by the sensors and / or their temporal Course different, so this evaluates the monitoring electronics as an indication for the Occurrence or presence of a partial discharge at the monitored critical range and provides a corresponding output signal, which then used or further processed in different ways can be, for example, to cause an acoustic and / or visual notice and / or cause or preparation the shutdown of the relevant system, for example, the Switching to another system.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:further developments The invention are the subject of the dependent claims. The invention is in Explained in detail below with reference to the figures of an embodiment. It demonstrate:

1 in sehr vereinfachter schematischer Darstellung ein Schaltfeld einer Mittelspannungsschaltanlage; 1 in a very simplified schematic representation of a panel of a medium-voltage switchgear;

2 in schematischer Darstellung den zeitlichen Verlauf des Stromes vor dem Auftreten eines Stör- oder Erdschlußlichtbogens beispielsweise in dem Kabelraum des Schaltfeldes der 1. 2 in a schematic representation of the time course of the current before the occurrence of a fault or ground fault arc, for example in the cable compartment of the panel 1 ,

Das in den Figuren allgemein mit 1 bezeichnete Schaltfeld einer Mittelspannungsschaltanlage besteht in an sich bekannter Weise aus einem Gehäuse 2, welches intern in einen oberen, die Verteiler- oder Sammelschienen 3 aufnehmenden Sammelschienen-Raumes 4, einen darunterliegenden, beispielsweise einen Leistungsschalter aufnehmenden Schaltraum 5 und in einen unteren Kabelraum 6 unterteilt ist, in weichem das Erdkabel bzw. Erdleitung 7 hineinreicht und die Leiter dieser Leitung 7 mit den internen Leitern des Schaltfeldes 1 verbindenden Kabelendanschlüsse vorgesehen sind.This in the figures generally with 1 designated panel of a medium voltage switchgear consists in a conventional manner of a housing 2 which internally into an upper, the distribution or busbars 3 receiving busbar space 4 , an underlying, for example, a circuit breaker receiving switch room 5 and in a lower cable room 6 subdivided, in soft the earth cable or grounding 7 reaches in and the leaders of this line 7 with the internal conductors of the panel 1 connecting cable end connections are provided.

Bei der dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird davon ausgegangen, daß insbesondere im Kabelraum 6 die Gefahr der Ausbildung von Stör- oder Erdverschlußlichtbögen besteht, und zwar beispielsweise wegen möglicher Defekte in der Isolierung der Erdleitung 7. Um mögliche Störlichtbögen noch vor ihrer Entstehung zu erfassen und z.B. durch frühzeitiges Abschalten des Schaltfeldes 1 schwerwiegendere Schäden zu vermeiden, ist ein Überwachungssystem vorgesehen, welches bei der dargestellten Ausführungsform von zwei Temperatursensoren 8 und 9 und einer Überwachungs- und Auswertelektronik 10 gebildet ist. Der Temperatursensor 8 ist dabei in dem zu überwachenden Kabelraum 6 und der Temperatursensor 9 beispielsweise im Schaltraum 5 angeordnet.In the illustrated embodiment of the invention it is assumed that in particular in the cable space 6 There is a risk of the formation of fault or ground fault arcs, for example because of possible defects in the insulation of the ground line 7 , To detect possible arcing faults even before their formation and, for example, by premature switch-off of the control panel 1 To prevent more serious damage, a monitoring system is provided, which in the illustrated embodiment of two temperature sensors 8th and 9 and a monitoring and evaluation electronics 10 is formed. The temperature sensor 8th is in the cable room to be monitored 6 and the temperature sensor 9 for example in the control room 5 arranged.

Die von den Temperatursensoren 8 und 9 erzeugten, der jeweils gemessenen Temperatur entsprechenden Sensorsignale werden getrennten Eingängen der Auswert- und Überwachungselektronik 10 zugeführt, in der die Differenz ΔT der von den Sensoren 8 und 9 gemessenen Temperatur überwacht wird. Weicht diese Temperaturdifferenz ΔT zu einem bestimmten Zeitpunkt wegen einer höheren, vom Sensor 8 im Kabelraum 6 oder vom Sensor 9 im Schaltraum 5 gemessenen Temperatur von der vor diesem Zeitpunkt gemessenen Temperaturdifferenz signifikant ab, so liefert die Überwachungselektronik 10 an ihrem Ausgang 10.1 ein Signal, welches einen optischen und/oder akustischen Alarm und/oder ein Abschalten des Schaltfeldes 1 veranlaßt. Mit 11 und 12 sind zwei opto-elektrische Lichtsensoren bezeichnet, von denen der Sensor 11 im Schaltraum 5 und der Sensor 12 im Kabelraum 6 vorgesehen ist und die Teil eines Störlichtbogen erfassenden Überwachungssystems sind. Jeder Temperatursensor 8 bzw. 9 ist bevorzugt mit dem zugehörigen Sensor 11 bzw. 12 kombiniert, d.h. an einem gemeinsamen Sensorelement vorgesehen.The from the temperature sensors 8th and 9 generated, the respective measured temperature corresponding sensor signals are separate inputs of the evaluation and monitoring electronics 10 supplied, in which the difference .DELTA.T of the sensors 8th and 9 measured temperature is monitored. If this temperature difference ΔT deviates at a certain time because of a higher, from the sensor 8th in the cable room 6 or from the sensor 9 in the control room 5 measured temperature of the measured before this time temperature difference significantly, so provides the monitoring electronics 10 at their exit 10.1 a signal which is an optical and / or audible alarm and / or a shutdown of the panel 1 causes. With 11 and 12 are two opto-electric light sensors, of which the sensor 11 in the control room 5 and the sensor 12 in the cable room 6 is provided and are the part of a fault arc detecting monitoring system. Every temperature sensor 8th respectively. 9 is preferred with the associated sensor 11 respectively. 12 combined, that is provided on a common sensor element.

Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, daß vor der Ausbildung eines Stör- oder Erdschlußlichtbogens und damit deutlich vor der Ausbildung eines ein- oder mehrpoligen Kurzschlusses in der Schaltanlage zunächst über längere Zeit eine Teilentladung auftritt, die zu einer deutlichen Erwärmung der Umgebung des entsprechendes Störbereichs oder gestörten Bereichs führt. In der 2 ist der Stromverlauf bei Ausbildung eines Stör- oder Erdschlußlichtbogens und eines anschließenden Kurzschlusses schematisch dargestellt. Es kommt hierbei zunächst während der Zeit t1 zu einer Teilentladung im Störbereich, die (Teilentladung) zu einer Erwärmung dieses Bereiches und dessen Umgebung führt. Erst anschließend bildet sich dann ein Erdschlußlichtbogen aus, und zwar während der Zeit t2, der mit dem jeweiligen optischen Sensor 11 bzw. 12 erfaßt werden kann. Wenn nach dem Auftreten des Stör- bzw. Erdschlußlichtbogens kein Abschalten der Schaltanlage erfolgt, kommt es bei weiter bestehender Störung zu dem ein- oder mehrpoligen Kurzschluß mit extremem Stromanstieg und zu einer schwerwiegenden Schädigung der Schaltanlage.The invention is based on the finding that before the formation of a fault or Erdschlußlichtbogens and thus significantly before the formation of a single or multi-pole short circuit in the switchgear initially over a longer period of partial discharge occurs, leading to a significant warming of the environment of the corresponding Störbereichs or disturbed area leads. In the 2 is the current waveform when forming a fault or ground fault arc and a subsequent short circuit shown schematically. In this case, during the time t 1 , a partial discharge occurs in the interference region, which (partial discharge) leads to a heating of this region and its surroundings. Only then does a ground fault arc develop, specifically during the time t 2 , with the respective optical sensor 11 respectively. 12 can be detected. If after the occurrence of the fault or ground fault arc switching off the switchgear, it comes with continuing interference to the single or multi-pole short circuit with extreme increase in current and serious damage to the switchgear.

Die Erfindung bietet also den Vorteil, daß bereits während einer Teilentladung, die bei einer verhältnismäßig geringen Stromstärke und noch ohne Schädigungen der Schaltanlage 1 erfolgt, reagiert werden kann, und zwar bevor es zu einer von den Lichtsensoren 11 und 12 erfassbaren Ausbildung eines Stör- oder Erdschlußlichtbogens kommt.The invention thus offers the advantage that even during a partial discharge, at a relatively low amperage and still without damage to the switchgear 1 takes place, before it can be reacted to any of the light sensors 11 and 12 detectable training of a fault or ground fault arc comes.

Durch die Verwendung von wenigstens zwei Temperatursensoren 8 und 9 wirkt jeweils einer dieser Temperatursensoren als Referenzsensor, so daß Temperaturänderungen, die im Schaltraum 5 und Kabelraum 6 gleichsinnig bzw. in gleicher Größe auftreten, beispielsweise durch Änderung der Umgebungstemperatur und/oder durch Änderung der Betriebstemperatur der Schaltanlage, kompensiert werden bzw. nicht in die von der Überwachungselektronik 10 überwachte Temperaturdifferenz ΔT eingehen.By using at least two temperature sensors 8th and 9 acts in each case one of these temperature sensors as a reference sensor, so that temperature changes in the control room 5 and cable room 6 occur in the same direction or in the same size, for example by changing the ambient temperature and / or by changing the operating temperature of the switchgear, be compensated or not in the of the monitoring electronics 10 monitored temperature difference .DELTA.T go.

Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, mehr als zwei Temperatursensoren vorzusehen, beispielsweise einen weiteren Temperatursensor 13 an einem anderen Bereich der Schaltanlage 1, z.B. in dem Sammelschienenraum 4, wobei dann beispielsweise die Temperaturdifferenz der von diesem weiteren Temperatursensor oder den Temperatursensoren 8 und 9 gemessenen Temperaturen überwacht wird.In principle, it is also possible to provide more than two temperature sensors, for example a further temperature sensor 13 at another area of the switchgear 1 , eg in the busbar compartment 4 , in which case, for example, the temperature difference of the temperature sensor of this further or the temperature sensors 8th and 9 measured temperatures is monitored.

Um den Einfluß von Meßtoleranzen bei der Temperaturmessung auszuschließen, ist die Überwachungselektronik 10 beispielsweise so ausgebildet, daß sie erst dann an ihrem Ausgang 10.1 ein einen möglichen Störfall anzeigendes Signal liefert, wenn die Temperaturdifferenz ΔT einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt, der z.B. entweder fest vorgegeben oder einstellbar oder aber seinerseits eine Funktion der jeweils von einem oder mehreren Temperatursensoren gemessenen aktuellen Temperatur ist.To exclude the influence of measuring tolerances in the temperature measurement, the monitoring electronics 10 for example, designed so that they only at their output 10.1 indicates a signal indicative of a possible fault when the temperature difference .DELTA.T exceeds a predetermined threshold, for example, either fixed or adjustable or in turn is a function of each measured by one or more temperature sensors current temperature.

Weiterhin ist die Überwachungselektronik 70 bevorzugt so ausgebildet, daß bei der ersten Inbetriebnahme eine Kalibrierung erfolgt, und zwar in der Form, dass die von den Sensoren 8 und 9 gemessenen Temperaturen bzw. deren Differenz als Nennwert abgelegt und dann während des laufenden Betriebes bzw. während der laufenden Überwachung, dieser Nennwert mit der aktuell gemessenen Temperaturdifferenz ständig verglichen wird, oder aber in der Form, dass bei störungsfreien Betrieb die Temperaturdifferenz ΔT auf den Wert Null eingestellt wird.Furthermore, the monitoring electronics 70 Preferably designed so that at the first startup, a calibration takes place, in the form that the of the sensors 8th and 9 stored measured temperatures or their difference as a nominal value and then during operation or during the ongoing monitoring, this nominal value is constantly compared with the currently measured temperature difference, or in the form that during trouble-free operation, the temperature difference .DELTA.T to the value zero is set.

Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, daß zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne daß dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird. Es versteht sich weiterhin, daß die Erfindung nicht auf die Anwendung bei einer Mittelspannungs- oder Hochspannungsschaltanlage beschränkt ist, sondern in gleicher oder ähnlicher Form auch an anderen elektrischen Anlagen der elektrischen Energieversorgung Verwendung finden kann, beispielsweise bei Hochspannungsschaltanlagen, Generatoren, Transformatoren. Bei jeder Ausführung des Überwachungssystems sind wenigstens zwei Temperatursensoren vorgesehen, und zwar räumlich voneinander getrennt und jeweils wenigstens einer an einem kritischen, zu überwachenden Bereich.The The invention has been described above with reference to an exemplary embodiment. It is understood that many changes as well as modifications possible are without it the inventive idea underlying the invention is abandoned. It is further understood that the Invention not for use in a medium voltage or High voltage switchgear limited is, but in the same or similar Form also at other electrical power supply electrical systems Can be used, for example in high-voltage switchgear, Generators, transformers. At least every time the monitoring system is executed two temperature sensors provided, and spatially separated and at least one each at a critical, to be monitored Area.

11
SchaltfeldControl panel
22
Gehäusecasing
33
Sammelschienebus
44
SammelschienenraumBusbar compartment
55
Schaltraumcontrol room
66
Kabelraumcable space
77
Erdleitungground wire
8, 98th, 9
Temperatursensortemperature sensor
1010
Überwachungselektronikelectronic monitoring system
10.110.1
Ausgangoutput
11, 1211 12
Lichtsensorlight sensor

Claims (6)

Überwachungssystem zur Überwachung wenigstens eines kritischen Bereichs (5, 6) einer Anlage (1) der elektrischen Energieversorgung, gekennzeichnet durch wenigstens zwei Temperatursensoren (7, 8), von denen zumindest einer an dem überwachenden, kritischen Bereich und wenigstens ein weiterer räumlich getrennt an einem weiteren Bereich der zu überwachenden Anlage vorgesehen ist, sowie durch eine Überwachungselektronik (10), die bei Auftreten einer Temperaturdifferenz an den wenigstens zwei Temperatursensoren (8, 9) und/oder einer Änderung der Temperaturdifferenz an den wenigstens zwei Temperatursensoren (8, 9) ein eine Störung anzeigendes Signal liefert.Monitoring system for monitoring at least one critical area ( 5 . 6 ) of a plant ( 1 ) of the electrical power supply, characterized by at least two temperature sensors ( 7 . 8th ), of which at least one is provided at the monitoring, critical area and at least one further spatially separated at a further area of the system to be monitored, and by a monitoring electronics ( 10 ), which occurs when a temperature difference occurs at the at least two temperature sensors ( 8th . 9 ) and / or a change in the temperature difference at the at least two temperature sensors ( 8th . 9 ) provides a signal indicative of a fault. Überwachungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu überwachende Anlage eine Hochspannungs- oder Mittelspannungs-Schaltanlage, ein Generator oder ein Transformator oder ein Kabelanschluß oder Kabelendanschluß ist.monitoring system according to claim 1, characterized in that the system to be monitored has a high-voltage or medium voltage switchgear, a generator or a transformer or a cable connection or Cable termination is. Überwachungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungselektronik (10) ein eine Störung anzeigendes Signal dann liefert, wenn die Temperaturdifferenz einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt.Monitoring system according to Claim 1 or 2, characterized in that the monitoring electronics ( 10 ) provides a signal indicative of a fault when the temperature difference exceeds a predetermined threshold. Überwachungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der wenigstens zwei Temperatursensoren (8, 9) an jeweils einem zu überwachenden Bereich (5, 6) vorgesehen ist.Monitoring system according to one of the preceding claims, characterized in that each of the at least two temperature sensors ( 8th . 9 ) on each area to be monitored ( 5 . 6 ) is provided. Überwachungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbildung der zu überwachenden Anlage als Schaltanlage wenigstens ein Temperatursensor (9) in einem die Kabelendanschlüsse eines Kabels, beispielsweise eines Erdkabels (7) aufnehmenden Kabelraum (6) vorgesehen ist.Monitoring system according to one of the preceding claims, characterized in that, when the system to be monitored is designed as a switchgear, at least one temperature sensor ( 9 ) in one of the cable end terminals of a cable, such as a ground cable ( 7 ) receiving cable space ( 6 ) is provided. Überwachungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbildung der zu überwachenden Anlage als Schaltanlage wenigstens ein Temperatursensor (8) in einem Schaltraum für einen Trenn- und/oder Leistungsschalter und/oder in einem Raum (4) für Sammelschienen vorgesehen ist.Monitoring system according to one of the preceding claims, characterized in that, when the system to be monitored is designed as a switchgear, at least one temperature sensor ( 8th ) in a switch room for a disconnector and / or circuit breaker and / or in a room ( 4 ) is intended for busbars.
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