DE102017200125B3

DE102017200125B3 - Arrangement and method for condition monitoring of a surge arrester

Info

Publication number: DE102017200125B3
Application number: DE102017200125.9A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Lang; Matthias Schubert; Thomas Schüppler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Priority date: 2016-12-20
Filing date: 2017-01-05
Publication date: 2018-03-01
Anticipated expiration: 2037-01-06
Also published as: WO2018114202A1

Abstract

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Anordnung (4) für eine Zustandsüberwachung eines Überspannungsableiters (2), aufweisend einen zur elektrischen Verbindung mit dem Überspannungsableiter ausgebildeten elektrischen Widerstand (3), gekennzeichnet durch eine Widerstandstemperaturmesseinrichtung (5) zur Messung der Temperatur des elektrischen Widerstands (3), und durch eine Auswerteeinrichtung (7), die ausgebildet ist, aus der Änderung der Temperatur eine Energieaufnahme durch den Überspannungsableiter (2) zu schätzen. Ferner ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Verfahren für eine Zustandsüberwachung eines Überspannungsableiters.The present invention relates to an arrangement (4) for condition monitoring of a surge arrester (2), comprising an electrical resistance (3) designed for electrical connection to the surge arrester, characterized by a resistance temperature measuring device (5) for measuring the temperature of the electrical resistance (3 ), and by an evaluation device (7), which is designed to estimate from the change in temperature, an energy consumption by the surge arrester (2). Furthermore, the subject of the present invention is a method for condition monitoring of a surge arrester.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung für eine Zustandsüberwachung eines Überspannungsableiters gemäß dem Oberbegriff des Anspruch 1 sowie ein entsprechendes Verfahren gemäß Anspruch 10.The invention relates to an arrangement for condition monitoring of a surge arrester according to the preamble of claim 1 and to a corresponding method according to claim 10.

Moderne Überspannungsableiter mit Metalloxidhalbleiterwiderständen weisen eine sehr hohe Zuverlässigkeit über ihre gesamte Lebensdauer auf. Dennoch wünschen Anwender dieser Betriebsmittel in bestimmten Fällen, z. B. bei kritischer elektrischer Auslegung mit nur geringen Reserven oder bei Installation an strategisch wichtiger Position im Netz, eine Zustandsüberwachung ihrer Ableiter, um Informationen über den aktuellen Zustand zu erhalten. Bisher gibt es noch kein allgemein akzeptiertes oder in einer Norm festgelegtes Verfahren zur Diagnostik von Überspannungsableitern, lediglich in der nicht verbindlichen Norm IEC 60099-5, Amendement 1, sind Diagnoseverfahren beschrieben und es werden Empfehlungen gegeben.Modern surge arresters with metal oxide semiconductor resistors have a very high reliability over their entire service life. Nevertheless, users of these resources want in certain cases, eg. For example, in critical electrical design with little reserve or installation at a strategic location in the network, a condition monitoring their arresters to obtain information about the current state. So far, there is still no generally accepted or standardized method for the diagnosis of surge arresters, only in the non-binding standard IEC 60099-5, Amendement 1, diagnostic methods are described and recommendations are given.

Klassische Gerate wie Ansprechzähler oder Kontrollfunkenstrecken erfassen lediglich Ableitvorgänge aus der Vergangenheit, geben aber keinen aktuellen Zustand wieder. Messungen der Aktivteiltemperatur des Ableiters und des Leckstromes sind geeignete Alternativen. die jedoch z. T. einen erheblichen messtechnischen Aufwand erfordern, um verlässliche Aussagen über einen aktuellen Betriebszustand zu ermöglichen. Beispielsweise muss für eine zuverlässige elektrische Isolierung der Messeinrichtungen gesorgt werden.Classical devices such as response counters or control spark gaps only record derivations from the past, but do not reflect a current state. Measurements of the active part temperature of the arrester and of the leakage current are suitable alternatives. but z. T. require a considerable metrological effort to allow reliable information about a current operating condition. For example, care must be taken to ensure reliable electrical insulation of the measuring devices.

Aus der Produktbroschüre „Monitoring für Überspannungsableiter” der Siemens AG, 2012, Bestell-Nr. E50001-E630-A141-V2 fb 5025 WS 2012, sind verschiedene Anordnungen für eine Zustandsüberwachung eines Überspannungsableiters bekannt. In einer vergleichsweise einfachen Ausführung ist eine Sensoreinheit aus einem Widerstand mit parallel geschalteter Funkenstrecke und einem in Reihe geschalten Ringkernübertrager, dessen Primärwicklung nur eine Windung aufweist, vorgesehen. Über den Widerstand wird ein Leckstrom einer Ableitersäule mit Varistorblöcken und über den Ringkernübertrager ein Ableitstrom gemessen bzw. registriert, der über den Überspannungsableiter abfließt. Mit Hilfe von sogenannten Kontroll-Funkenstrecken lassen sich die stattgefundenen Ableitvorgänge und zusätzlich aufgetretene Ableitströme abschätzen. Ein anderes Monitoringsystem bietet die Möglichkeit einer dauerhaften Anzeige des Leckstromes und einen Zähler zur Ermittlung der Anzahl von Ableitvorgängen. Ein weiteres Monitoringsystem weist eine aktive Sensoreinheit auf Mikroprozessorbasis auf, die über eine drahtlose Kommunikationsverbindung ausgelesen werden kann. Das Messprinzip ist auch in diesem Fall eine Ermittlung eines resistiven Leckstroms i. V. m. einer Ermittlung der Anzahl, Höhe und Dauer des Arbeitsstroms bzw. Ableitstromes.From the product brochure "Monitoring for surge arresters" by Siemens AG, 2012, order no. E50001-E630-A141-V2 fb 5025 WS 2012, various arrangements for a condition monitoring of a surge arrester are known. In a comparatively simple embodiment, a sensor unit of a resistor with parallel-connected spark gap and a series-connected toroidal transformer whose primary winding has only one turn, is provided. A leakage current of a arrester column with varistor blocks is measured via the resistor and a leakage current is measured or registered via the toroidal transformer, which flows off via the surge arrester. With the aid of so-called control spark gaps, it is possible to estimate the conducted discharge processes and additionally occurring leakage currents. Another monitoring system offers the possibility of a permanent indication of the leakage current and a counter for determining the number of leakage processes. Another monitoring system has an active microprocessor-based sensor unit that can be read via a wireless communication link. The measuring principle is also in this case a determination of a resistive leakage current i. V. m. a determination of the number, height and duration of the working current or leakage current.

Es ist aus der Druckschrift WO 2016/180 461 A1 ein gattungsgemäßer Überspannungsableiter bekannt. Ferner sind die Druckschriften DE 10 2015 014 468 A1 und CN 205 753 394 U bekannt.It is from the publication WO 2016/180 461 A1 a generic surge arrester known. Furthermore, the publications DE 10 2015 014 468 A1 and CN 205 753 394 U known.

Ausgehend von bekannten Anordnungen für eine Zustandsüberwachung eines Überspannungsableiters stellt sich an die Erfindung die Aufgabe, eine Anordnung anzugeben, mit der vergleichsweise einfach und kostengünstig bei gleichzeitig hoher Genauigkeit eine vom Ableiter aufgenommene Energiemenge bestimmt werden kann. Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Anordnung gemäß Anspruch 1.Starting from known arrangements for condition monitoring of a surge arrester, the object of the invention is to specify an arrangement with which a quantity of energy taken up by the arrester can be determined comparatively easily and inexpensively with simultaneously high accuracy. The invention solves this problem by an arrangement according to claim 1.

Ein Überspannungsableiter ist nicht Teil der Anordnung, vielmehr dient die Anordnung der Überwachung des Ableiters.A surge arrester is not part of the arrangement, but rather the arrangement serves to monitor the arrester.

Es ist ein wesentlicher Vorteil der erfindungsmäßen Anordnung, dass die Temperaturmessung unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Feldern ist. Erfahrungen bei Messungen von Leckströmen im μA-Bereich in Schaltanlagen zeigen eine erhöhte Störanfälligkeit bisheriger Messmethoden.It is a significant advantage of the arrangement according to the invention that the temperature measurement is insensitive to electromagnetic fields. Experience with measurements of leakage currents in the μA range in switchgear shows an increased susceptibility to interference of previous measurement methods.

Dabei ist i. d. R. für die Schätzung einer Energieaufnahme des Ableiters bei einem Ableitvorgang nur ein sehr kurzer Zeitraum zu betrachten, nämlich die Zeitspanne, in der eine Überspannung durch den Ableiter abgebaut wird und eine Erwärmung des Messwiderstands auftritt. Ggf. kann eine etwas längere Zeitspanne von einigen Sekunden betrachtet werden, in der sich Temperaturunterschiede im Messwiderstand aufgrund des Energieeintrag des Ableitstromes noch ausgleichen. Typisch ist jedoch, dass während der vergleichsweise kurzen Zeitspanne der Erwärmung des Messwiderstands mit keiner oder einer vernachlässigbaren Änderung der Umgebungstemperatur zu rechnen ist. Aus diesem Grund kann u. U. auf eine Betrachtung der Umgebungstemperatur zur Ermittelung der Energieaufnahme verzichtet werden.I is. d. R. for the estimation of an energy absorption of the arrester in a discharge only a very short period to consider, namely the time period in which an overvoltage is reduced by the arrester and a heating of the measuring resistor occurs. Possibly. A slightly longer period of a few seconds can be considered in which temperature differences in the measuring resistor due to the energy input of the leakage current still compensate. However, it is typical that during the comparatively short period of time of the heating of the measuring resistor with no or a negligible change in the ambient temperature is expected. For this reason, u. U. to dispense with a consideration of the ambient temperature to determine the energy consumption.

Die erfindungsgemäße Anordnung hat weiterhin den Vorteil, vergleichsweise einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar zu sein. Sie ist außerdem leicht bei bestehenden Überspannungsableitern nachrüstbar und kostengünstig zu warten und auszutauschen. Es ist im Vergleich zu bisherigen Anordnungen für eine Zustandsüberwachung keine komplexe Elektronikeinheit erforderlich. Als Temperaturmesseinrichtungen können übliche Temperatursensoren eingesetzt werden. Für die Messung der Umgebungstemperatur kann beispielsweise eine Lufttemperatur an der Oberfläche eines Gehäuses gemessen werden, das den elektrischen Widerstand enthält. Alternativ kann eine Lufttemperatur im Inneren des Gehäuses gemessen werden.The arrangement according to the invention also has the advantage of being comparatively simple in construction and inexpensive to produce. It is also easy to retrofit with existing surge arresters and cost-effective to maintain and replace. There is no need for a complex electronic unit in comparison to previous arrangements for condition monitoring. As temperature measuring devices conventional temperature sensors can be used. For the measurement of the ambient temperature, for example, an air temperature at the surface of a housing be measured, which contains the electrical resistance. Alternatively, an air temperature inside the housing can be measured.

Die Auswerteeinrichtung kann mit üblichen Rechnerkomponenten ausgebildet werden. Sie kann beispielsweise als ein Mikroprozessor mit Datenspeicher ausgebildet sein.The evaluation device can be formed with conventional computer components. It can be designed, for example, as a microprocessor with data memory.

Die Auswerteeinrichtung ist in einer bevorzugten Ausführung der Erfindung bereits in einer dem zu überwachenden Überspannungsableiter nachgeschalteten Einrichtung vorhanden. Dabei kann es sich beispielsweise um ein Sekundärtechniksystem wie z. B. Stationsleittechnik, Schutztechnik o. PowerQuality-Messgeräte handeln.The evaluation device is already present in a preferred embodiment of the invention in a downstream of the surge arrester to be monitored device. This may for example be a secondary technology system such. B. Station control, protection technology o. PowerQuality measuring devices act.

Der elektrische Widerstand kann beispielsweise in Reihe zur sog. Ableitersäule aus Widerstandselemente des Überspannungsableiters geschaltet sein, so dass Leckströme und Ableitströme direkt auf den zur Messung der Temperatur vorgesehenen elektrischen Widerstand einwirken.The electrical resistance can, for example, be connected in series with the so-called arrester column of resistance elements of the surge arrester, so that leakage currents and leakage currents act directly on the electrical resistance provided for measuring the temperature.

Erfindungsgemäß werden aufgrund der erfassten Temperaturwerte Kenngrößen für die Ableitvorgänge ermittelt. Die gewonnenen Temperaturwerte können beispielsweise als Temperaturverläufe, ggf. mit entsprechender Vor- und Nachlaufzeit, während eines Ableitvorganges gespeichert und angezeigt werden. Da die Änderung der Temperaturdifferenz eine Aussage zur abgeleiteten Energiemenge erlaubt, kann diese beispielsweise als Einzelenergiewert oder Summenwert über alle Ableitvorgänge eines Ableiters gespeichert und angezeigt werden. Die ermittelte Gesamtenergiemenge eines Ableitvorganges dient dazu, eine mögliche Überlastung des Ableiters frühzeitig zu erkennen und ggf. zu reagieren, indem vor einem Totalausfall des Ableiters (mit Störlichtbogen) eine Abschaltung erfolgt. Es können in Abhängigkeit von dem ermittelten Betriebszustand auch eine Instandsetzung oder ein Austausch im Rahmen eines Wartungstermins zu veranlasst werden. Dies verbessert die Verfügbarkeit des Ableiters, spart Kosten durch Ausfälle ein und stellt sicher, dass eine Wartung erst dann erfolgt, wenn sie tatsächlich erforderlich ist.According to the invention, characteristic values for the discharge processes are determined on the basis of the detected temperature values. The temperature values obtained can be stored and displayed, for example, as temperature profiles, possibly with appropriate lead time and lag time, during a discharge process. Since the change in the temperature difference allows a statement about the amount of energy derived, it can be stored and displayed, for example, as a single energy value or as a summation value for all the discharge processes of a surge arrester. The determined total amount of energy of a discharge process serves to detect a possible overload of the arrester early and possibly react by a shutdown takes place before a total failure of the arrester (with arc fault). Depending on the determined operating state, a repair or replacement can also be initiated within the scope of a maintenance appointment. This improves the availability of the arrester, saves costs due to breakdowns and ensures that maintenance is not performed until it is actually required.

Der geschilderte Ansatz kann bei Ableitvorgängen nicht ohne Weiteres für eine Bestimmung eines Ableitstromes eingesetzt werden, weil die Impuls-Stromform bzw. Dauer nicht bekannt sind. Erfindungsgemäß kann entsprechend nur die Energieaufnahme des Ableiters während eines Ableitvorgangs geschätzt werden. Diese Energieaufnahme erlaubt u. A. Rückschlüsse auf die thermische Stabilität des Ableiters. Steigt die Temperatur bzw. eine Temperaturdifferenz zur Umgebung über einen vorher festgelegten Zeitraum stetig an, so ist der Ableiter thermisch instabil. Bei Überschreitung eines oberen Schwellenwertes der Temperatur kann eine Abschaltempfehlung übermittelt werden. Diese verhindert bei Umsetzung der Empfehlung eine Zerstörung des Ableiters mit Störlichtbogen. Es können beispielsweise aus Typprüfungen gewonnenen Erfahrungswerte bzw. Kalibrierkurven genutzt werden, um die Energieaufnahme zu bestimmen und beispielsweise einen Wartungstermin festzulegen.The described approach can not readily be used for a determination of a leakage current in leakage, because the pulse current or duration are not known. According to the invention, only the energy consumption of the arrester during a discharge process can be estimated accordingly. This energy absorption allows u. A. Conclusions on the thermal stability of the arrester. If the temperature or a temperature difference to the environment increases steadily over a predetermined period, the arrester is thermally unstable. If an upper threshold value of the temperature is exceeded, a switch-off recommendation can be transmitted. This prevents the implementation of the recommendation destruction of the arrester with arc fault. For example, empirical values or calibration curves obtained from type tests can be used to determine the energy consumption and, for example, to specify a maintenance date.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist eine Umgebungstemperaturmesseinrichtung zur Messung einer Umgebungstemperatur der Anordnung vorgesehen, und die Auswerteeinrichtung ist ausgebildet, eine Änderung einer Temperaturdifferenz aus der gemessenen Temperatur des elektrischen Widerstands und der gemessenen Umgebungstemperatur zu bestimmen, und aus der Änderung der Temperaturdifferenz eine Energieaufnahme durch den Überspannungsableiter zu schätzen. Die Betrachtung der Temperaturdifferenz zur Umgebung hat den Vorteil, dass längere Zeiträume der Erwärmung des Widerstands untersucht werden können, ohne dass eine Veränderung der Umgebungstemperatur das Ergebnis verfälscht.In a preferred embodiment of the arrangement according to the invention, an ambient temperature measuring device is provided for measuring an ambient temperature of the arrangement, and the evaluation device is designed to determine a change in a temperature difference from the measured temperature of the electrical resistance and the measured ambient temperature, and from the change in the temperature difference, an energy consumption to be estimated by the surge arrester. The consideration of the temperature difference from the environment has the advantage that longer periods of heating of the resistor can be investigated without a change in the ambient temperature distorts the result.

I. d. R. führt ein kleiner Leckstrom durch den Überspannungsableiter und auch den Messwiderstand der Anordnung dazu, dass die Temperatur des Messwiderstandes langfristig oberhalb der Umgebungstemperatur liegt; dies wird auch als sog. Übertemperatur bezeichnet. Es stellt sich ein thermisches Gleichgewicht ein, so dass aus der Übertemperatur auf den Energieeintrag geschlossen werden kann. Aus dem Energieeintrag kann der Leckstrom geschätzt werden. Da bei einem Leckstrom typischerweise die Eigenschaften des Energienetzes wie etwa eine Frequenz von 50 Hz oder 60 Hz sowie die vorgesehene Systemspannung des Energienetzes bekannt sind, kann auf den vermutlich fließenden Leckstrom geschlossen werden.I. d. R. causes a small leakage current through the surge arrester and also the measuring resistor of the arrangement to the fact that the temperature of the measuring resistor is in the long term above the ambient temperature; This is also referred to as so-called. Overtemperature. It sets a thermal equilibrium, so that it can be concluded from the overtemperature on the energy input. From the energy input, the leakage current can be estimated. Since a leakage current typically the properties of the power network such as a frequency of 50 Hz or 60 Hz and the intended system voltage of the power network are known, the presumably flowing leakage current can be concluded.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist die Auswerteeinrichtung ausgebildet, anhand einer Langzeitaufzeichnung der Temperaturdifferenz im Ruhezustand, d. h. zu Betriebszeiten des Ableiters ohne Ableitung eines Ableitstromes infolge einer Überspannung, einen Alterungszustand zu schätzen. Dies ist möglich, weil im Ruhezustand ein Leckstrom feststellbar ist, der durch Alterung des Überspannungsableiters größer wird, was sich durch eine Erhöhung der Temperaturdifferenz bemerkbar macht. Es können beispielsweise aus Typprüfungen gewonnenen Erfahrungswerte bzw. Kalibrierkurven genutzt werden, um den Alterungszustand zu bestimmen und beispielsweise einen Wartungstermin für einen Austausch des Überspannungsableiters festzulegen.In a preferred embodiment of the arrangement according to the invention, the evaluation device is formed, based on a long-term recording of the temperature difference in the idle state, d. H. during periods of operation of the arrester without deriving a leakage current due to an overvoltage, to estimate an aging condition. This is possible because at rest, a leakage current is detected, which is larger by aging of the surge arrester, which is noticeable by an increase in the temperature difference. For example, empirical values or calibration curves obtained from type tests can be used to determine the state of aging and, for example, to specify a maintenance date for replacement of the surge arrester.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist eine Anzeigeeinrichtung vorgesehen, die die Anzahl der Ableitvorgänge anzeigt. Zusätzlich können auch Temperaturwerte und/oder Temperaturverläufe angezeigt werden. Auch die bei einem Ableitvorgang abgeleitete Energiemenge kann angezeigt werden. In einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Ausführungsform wird ein Wartungstermin und/oder ein Austauschtermin angezeigt.In a further preferred embodiment of the arrangement according to the invention is a Display device provided, which indicates the number of Ableitvorgänge. In addition, temperature values and / or temperature profiles can also be displayed. The amount of energy derived during a discharge process can also be displayed. In an advantageous development of this embodiment, a maintenance date and / or an exchange date is displayed.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist eine Kommunikationseinrichtung zur Übermittelung von Daten an ein Leitsystem vorgesehen. Beispielsweise kann das Leitsystem ein Zustandsüberwachungssystem eines Energienetzbetreibers sein oder eine zentrale Leitstellenanordnung wie z. B. ein Supervisory Control And Data Acquisition (SCADA) System. Die Kommunikationseinrichtung kann z. B. zur Kommunikation über ein Funknetz, Mobilfunk, WLAN, oder Powerline Communication eingerichtet sein.In a further preferred embodiment of the arrangement according to the invention, a communication device is provided for the transmission of data to a control system. For example, the control system may be a condition monitoring system of an energy network operator or a central control center arrangement such. For example, a Supervisory Control And Data Acquisition (SCADA) system. The communication device can, for. B. be set up for communication via a wireless network, mobile, WLAN, or Powerline Communication.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist die Auswerteeinrichtung ausgebildet, aus der Temperaturdifferenz einen Leckstrom zu schätzen, der durch den Überspannungsableiter abfließt.In a further preferred embodiment of the arrangement according to the invention, the evaluation device is designed to estimate from the temperature difference a leakage current that flows through the surge arrester.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist die Anordnung ausgebildet, regelmäßig die Änderung der Temperaturdifferenz zu bestimmen und anhand der Temperaturdifferenz Ableitvorgänge zu erkennen.In a further preferred embodiment of the arrangement according to the invention, the arrangement is designed to regularly determine the change in the temperature difference and to detect derivation processes on the basis of the temperature difference.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist die Auswerteeinrichtung ausgebildet, erkannte Ableitvorgänge zu zählen.In a further preferred embodiment of the arrangement according to the invention, the evaluation device is designed to count detected discharge processes.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist ein Datenspeicher zur Speicherung der Zahl der Ableitvorgänge und/oder geschätzter Energieaufnahmen bei Ableitvorgängen und/oder erfasster Temperaturen vorgesehen.In a further preferred embodiment of the arrangement according to the invention, a data memory is provided for storing the number of diversion processes and / or estimated energy consumption during discharge processes and / or detected temperatures.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist der Datenspeicher als eine Cloud-Anwendung ausgebildet und eine Kommunikationseinrichtung ist zur Übermittelung von Daten an den Datenspeicher vorgesehen. Dabei kann in einer Variante auch die Auswerteanordnung als Cloud-Applikation ausgebildet sein, so dass die Kommunikationseinrichtung die Temperaturmesswerte in die Cloud überträgt, wo diese ausgewertet werden. Die Auswertung erfolgt dann über handelsübliche webbasierte Anzeigesysteme.In a further preferred embodiment of the arrangement according to the invention, the data memory is designed as a cloud application and a communication device is provided for the transmission of data to the data memory. In one variant, the evaluation arrangement can also be designed as a cloud application, so that the communication device transmits the temperature measured values to the cloud, where they are evaluated. The evaluation then takes place via commercially available web-based display systems.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist die Auswerteeinrichtung dafür ausgebildet, bei der Schätzung einer Energieaufnahme und/oder eines Leckstromes elektrische Eigenschaften und Wärmeleitungseigenschaften des elektrischen Widerstands zu berücksichtigen. Dies ist ein Vorteil, weil unter Kenntnis der spezifischen elektrischen Leitfähigkeitswerte des Widerstands sowie seiner Wärmeleitungseigenschaften eine genauere Schätzung der Energieaufnahme und/oder des Leckstromes möglich ist.In a further preferred embodiment of the arrangement according to the invention, the evaluation device is designed to take into account electrical properties and heat conduction properties of the electrical resistance when estimating an energy intake and / or a leakage current. This is an advantage because, knowing the specific electrical conductivity values of the resistor and its thermal conduction properties, a more accurate estimate of the energy input and / or leakage current is possible.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist der elektrische Widerstand spannungsabhängig ausgebildet. Der spannungsabhängige Widerstand, auch variable resistor oder varistor genannt, ist z. B. in Serie zum Überspannungsableiter geschaltet und wird im Falle einer Überspannungsableitung gleichwertig mit einem Ableitstrom belastet. Es kann beispielsweise eine einzelne Varistorscheibe aus einem üblichen Metalloxid (MOV genannt) verwendet werden. Höhe und Dauer des Lecks-/Arbeitsstromes führen zu einem Temperaturanstieg des spannungsabhängigen Widerstands. Dieser Temperaturanstieg (gemessen wird die Temperaturdifferenz zur Umgebung) dient zur Ermittlung der im Widerstand aufgenommenen Energie.In a further preferred embodiment of the arrangement according to the invention, the electrical resistance is voltage-dependent. The voltage-dependent resistor, also called variable resistor or varistor, z. B. connected in series with the surge arrester and is charged in the case of overvoltage dissipation equivalent to a leakage current. For example, a single varistor disk made of a common metal oxide (called MOV) can be used. The amount and duration of the leakage / operating current lead to a rise in the temperature of the voltage-dependent resistor. This temperature increase (the temperature difference to the environment is measured) serves to determine the energy absorbed in the resistor.

Ferner stellt sich an die Erfindung die Aufgabe, ein Verfahren anzugeben, mit dem vergleichsweise einfach und kostengünstig bei gleichzeitig hoher Genauigkeit eine vom Ableiter aufgenommene Energiemenge bestimmt werden kann.Furthermore, the object of the invention is to specify a method with which a quantity of energy taken up by the arrester can be determined comparatively easily and inexpensively with simultaneously high accuracy.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Anspruch 10 und dessen bevorzugte Ausführungsformen gemäß den Ansprüchen 11 bis 17. Es ergeben sich jeweils sinngemäß die gleichen Vorteile wie eingangs für die erfindungsgemäße Anordnung erläutert.The invention solves this problem by a method according to claim 10 and its preferred embodiments according to claims 11 to 17. It mutatis mutandis, the same advantages as explained above for the inventive arrangement.

Zur besseren Erläuterung der Erfindung zeigt die 1 eine Anordnung für eine Zustandsüberwachung eines Überspannungsableiters.For a better explanation of the invention shows the 1 an arrangement for condition monitoring of a surge arrester.

Eine Hochspannungsleitung 1 ist mit einem Überspannungsableiter 2 verbunden, der eine Ableitersäule mit Metalloxidwiderständen 3 als spannungsabhängige elektrische Widerstände 3 aufweist. In Reihe mit dem Überspannungsableiter 2 ist eine Anordnung 4 für eine Zustandsüberwachung des Überspannungsableiters 2 angeschlossen, die den Überspannungsableiters 2 mit dem Erdpotential verbindet.A high voltage line 1 is with a surge arrester 2 connected, the a discharge column with metal oxide resistors 3 as voltage-dependent electrical resistors 3 having. In series with the surge arrester 2 is an arrangement 4 for condition monitoring of the surge arrester 2 connected to the surge arrester 2 connects to the earth potential.

Die Anordnung weist einen elektrischen Widerstand 3 auf, der z. B. baugleich mit einem in der Ableitersäule eingesetzten spannungsabhängigen Widerstand ausgebildet sein kann. Die Anordnung weist eine Umgebungstemperaturmesseinrichtung 6 zur Messung einer Umgebungstemperatur der Anordnung auf. Eine Widerstandstemperaturmesseinrichtung 5 dient zur Messung der Temperatur des elektrischen Widerstands 3. Die Temperaturmesseinrichtungen können alle bekannten Prinzipien einer Temperaturmessung nutzen. Für die Widerstandstemperaturmesseinrichtung 5 ist es jedoch besonders bevorzugt, wenn die Temperatur auf der Oberfläche des Widerstands 3 durch eine Messung eines Lichtimpulses in einem Lichtwellenleiter erfolgt. Dies hat neben einer hohen Genauigkeit den Vorteil, dass keine Probleme mit einer elektrischen Isolierung entstehen, da diese entfallen kann.The arrangement has an electrical resistance 3 on, the z. B. can be configured identical with a voltage-dependent resistor used in the arrester column. The arrangement has an ambient temperature measuring device 6 for measuring an ambient temperature of the arrangement. A resistance temperature measuring device 5 used to measure the temperature of the electrical resistance 3 , The temperature measuring devices can use all known principles of temperature measurement. For the resistance temperature measuring device 5 However, it is particularly preferred if the temperature on the surface of the resistor 3 by a measurement of a light pulse in an optical waveguide. This has in addition to a high accuracy the advantage that no problems with an electrical insulation, since this can be omitted.

Es ist eine Auswerteeinrichtung 7 vorgesehen, die ausgebildet ist, eine Temperaturdifferenz aus der gemessenen Temperatur des elektrischen Widerstands 3 und der gemessenen Umgebungstemperatur zu bestimmen. Aus der Temperaturdifferenz schätzt die Auswerteeinrichtung 7 einen Leckstrom durch den Überspannungsableiter 2. Außerdem wird die Änderung der Temperaturdifferenz analysiert und die bei einem Ableitvorgang aufgenommene Energiemenge im Ableiter abgeschätzt.It is an evaluation device 7 provided, which is formed, a temperature difference from the measured temperature of the electrical resistance 3 and the measured ambient temperature. From the temperature difference estimates the evaluation 7 a leakage current through the surge arrester 2 , In addition, the change in the temperature difference is analyzed and estimated the amount of energy absorbed in a discharge process in the trap.

Claims

Arrangement ( 4 ) for condition monitoring of a surge arrester ( 2 ), comprising a formed for electrical connection to the surge arrester electrical resistance ( 3 ), characterized by a resistance temperature measuring device ( 5 ) for measuring the temperature of the electrical resistance ( 3 ), and by an evaluation device ( 7 ), which is formed from the change in temperature energy consumption by the surge arrester ( 2 ), the electrical resistance ( 3 ) in series with the surge arrester ( 2 ) is switched.

Arrangement according to claim 1, characterized in that an ambient temperature measuring device ( 6 ) is provided for measuring an ambient temperature of the arrangement, and the evaluation device ( 7 ), a change in a temperature difference from the measured temperature of the electrical resistance ( 3 ) and the measured ambient temperature, and from the change in the temperature difference, an energy absorption by the surge arrester ( 2 ) appreciate.

Arrangement ( 4 ) according to claim 2, characterized in that the evaluation device ( 7 ) is adapted to estimate from the temperature difference a leakage current, which by the surge arrester ( 2 ) drains off.

Arrangement ( 4 ) according to claim 2 or 3, characterized in that the arrangement ( 4 ) is designed to regularly determine the temperature difference and to detect by means of the change in the temperature difference Ableitvorgänge.

Arrangement ( 4 ) according to claim 4, characterized in that the evaluation device ( 7 ) is designed to count detected discharges.

Arrangement ( 4 ) according to one of claims 2 to 5, characterized in that a data memory for storing the number of Ableitvorgänge and / or estimated energy consumption and / or detected temperatures and / or estimated leakage currents is provided.

Arrangement ( 4 ) according to claim 6, characterized in that the data memory is designed as a cloud application and that a communication device is provided for the transmission of data to the data memory.

Arrangement ( 4 ) According to one of claims 2 or 3, characterized in that the evaluation device ( 7 ) is adapted, in the estimation of the energy consumption and / or a leakage current electrical properties and heat conduction properties of the electrical resistance ( 3 ).

Arrangement ( 4 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical resistance ( 3 ) is formed voltage-dependent.

Method for condition monitoring of a surge arrester ( 2 characterized by measuring a temperature of an electrical resistance formed for electrical connection to the surge arrester ( 3 ) by means of a resistance temperature measuring device ( 5 ), the electrical resistance ( 3 ) in series with the surge arrester ( 2 ), and estimating an energy consumption by the surge arrester ( 2 ) from the change in temperature by means of an evaluation device ( 7 ).

Method according to claim 10, characterized in that by means of an ambient temperature measuring device ( 6 ) an ambient temperature of the arrangement is measured, and by means of the evaluation device a change in a temperature difference from the measured temperature of the electrical resistance ( 3 ) and the measured ambient temperature, and from the change in the temperature difference, an energy absorption by the surge arrester ( 2 ) is estimated.

Method according to claim 11, characterized in that by means of the evaluation device ( 7 ) is estimated from the temperature difference, a leakage current through the surge arrester ( 2 ) drains off.

A method according to claim 11 or 12, characterized in that the temperature difference is determined regularly in order to detect derivations on the basis of the change in the temperature difference.

A method according to claim 13, characterized in that detected Ableitvorgänge means of the evaluation device ( 7 ) are counted.

Method according to one of claims 11 to 14, characterized in that the number of Ableitvorgänge and / or estimated energy consumption and / or detected temperatures and / or estimated leakage currents are stored in a data memory.

A method according to claim 15, characterized in that a cloud application is used as a data memory and that is transmitted to the data storage means of a data communication device.

Method according to one of claims 11 or 12, characterized in that in the estimation of an energy intake and / or a leakage current electrical properties and heat conduction properties of the electrical resistance ( 3 ).