DE4226234A1

DE4226234A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Detektion von Teilentladungen in einer gekapselten Schaltanlage

Info

Publication number: DE4226234A1
Application number: DE19924226234
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl Ing Heuberger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1992-08-05
Filing date: 1992-08-05
Publication date: 1994-02-10

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Detektion von Teilent ladungen in einer gekapselten Schaltanlage.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Detektion von Teilentladungen in einer gekapselten Schaltanlage, bei dem mittels eines Schwingungssensors mechanische Schwin gungen an Teilen der Anlage detektiert und frequenzanaly siert werden und bei dem das Frequenzspektrum in bezug auf das Vorliegen einer Teilentladung untersucht wird.

Ein derartiges Verfahren ist bereits aus dem Fachartikel "Operation and Diagnosis Assisting System for Substations" (Hitachi Review Vol. 40 (1991) Nr. 5, Seiten 359 ff.) be kannt. Dort ist auf Seite 362 ein Verfahren und eine Vor richtung beschrieben, die dazu dienen, mechanische Schwingungen von einer Schaltanlage mittels eines Be schleunigungssensors abzunehmen, die Meßwerte einer Frequenzanalyse zu unterziehen und daß so erhaltene Frequenzspektrum für Aussagen über das Vorhandensein einer Teilentladung heranzuziehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß bei der Aussage über das Vorhandensein einer Teilentladung eine höhere Zuverlässigkeit erreicht wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nur dann eine Information über das Vorliegen einer Teil entladung ausgegeben wird, wenn während des Auftretens der mechanischen Schwingungen der Wert der in der Schaltanlage vorliegenden elektrischen Spannung oberhalb eines festge legten Schwellwertes liegt.

Dadurch, daß nur dann eine Information über das Vorliegen einer Teilentladung ausgegeben wird, wenn während des Auf tretens der mechanischen Schwingungen ein bestimmter Schwellwert für die Spannung überschritten wird, wird das Bedienungspersonal der Anlage nicht fehlinformiert, wenn durch eine Störung oder durch starkes Rauschen trotz einer geringen an der gekapselten Anlage anliegenden Spannung eine mechanische Schwingung auftritt. Durch das "Dunkel tasten" im Bereich um den Nulldurchgang einer an der ge kapselten Anlage anliegenden Wechselspannung wird das Signal/Rauschverhältnis erheblich verbessert. Dadurch können beim Nachweis von Teilentladungen wesentlich ge nauere Meßergebnisse erzielt werden.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Schwellwert derjenige Spannungswert ist, oberhalb dessen Teilentladungen auftreten können.

Unterhalb dieses Schwellwertes hat die Registrierung und Analyse von mechanischen Schwingungen an der Schaltanlage in Bezug auf den Nachweis von Teilentladungen keinen Sinn, da die Schwingungen nicht von Teilentladungen herrühren können.

Eine weitere vorteilhafte Gestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Schwingungssensor nur dann betrieben wird, wenn der Wert der in der Schaltanlage vorliegenden elektrischen Spannung oberhalb des Schwellwertes liegt.

Es wird dann bei Vorliegen einer zu geringen Spannung an der Schaltanlage der Schwingungssensor von dem Rest der Meßeinrichtung abgekoppelt.

Weiterhin ist auch möglich, in einer vorteilhaften Ausge staltung der Erfindung vorzusehen, daß das Frequenz spektrum nur dann auf das Vorliegen einer Teilentladung untersucht wird, wenn der Wert der in der Schaltanlage vorliegenden elektrischen Spannung oberhalb des Schwell wertes liegt.

In diesem Fall wird zwar der Schwingungssensor betrieben, die von ihm gelieferten Meßwerte werden allerdings nicht mehr frequenzanalysiert oder das Ergebnis der Frequenz analyse wird nicht weiterverarbeitet. Auch diese Maßnahme erlaubt es, Fehlinformationen über Teilentladungen in Zeiten geringer Spannung an der Schaltanlage zu vermeiden.

Die Erfindung bezieht sich außerdem auf eine Vorrichtung zur Detektion einer Teilentladung in einer Schaltanlage mit einem Schwingungssensor zur Aufnahme von mechanischen Schwingungen, einem Frequenzanalysator zur Erstellung eines Schwingungsspektrums, einer Einrichtung zum Ver gleich der Intensitäten der in dem Schwingungsspektrum bevorzugt auftretenden Frequenzen mit festgelegten Inten sitätswerten und zur Ausgabe der Informationen über das Vorliegen von Teilentladungen, falls bestimmte Intensi tätswerte überschritten werden.

Zur Lösung der obengenannten Aufgabe ist bei einer solchen Vorrichtung ein Sperrglied vorgesehen, das die Informa tionen über die mechanischen Schwingungen nur dann passieren läßt, wenn die in der Anlage vorliegende elektrische Spannung einen festgelegten Wert über schreitet. Das Sperrglied kann vorteilhaft zwischen dem Schwingungssensor und dem Frequenzanalysator angeordnet sein. In dieser Anordnung wird der rechenaufwendige Be trieb des Frequenzanalysators eingespart.

Es kann aber auch vorteilhaft vorgesehen sein, daß das Sperrglied zwischen den Frequenzanalysator und der Ein richtung zum Vergleich der Intensitäten und zur Ausgabe der Informationen über das Vorliegen von Teilentladungen angeordnet ist.

Es kann auch vorteilhaft vorgesehen sein, daß das Sperr glied innerhalb der Einrichtung zum Vergleich der Inten sitäten und zur Ausgabe von Informationen über das Vor liegen von Teilentladungen angeordnet ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispiels in einer Zeichnung gezeigt und anschließend beschrieben.

Dabei zeigt die Figur schematisch den Aufbau der er findungsgemäßen Vorrichtung.

Eine gekapselte Hochspannungsschaltanlage, von der in der Figur nur ein Teil gezeigt ist, weist eine Kapselung 1 und in deren Innerem einen Hochspannungsleiter 2 auf, der durch Isolatoren 3 aus einem Isolierstoff gestützt ist. An die Kapselung 1 ist ein Schwingungssensor 4 zur Aufnahme von mechanischen Schwingungen angekoppelt. Der Schwin gungssensor 4 wandelt mechanische Schwingungen in elektrische Impulse um, die einem Frequenzanalysator 5 zugeleitet werden. Der Frequenzanalysator 5 erstellt aus den elektrischen Impulsen des Schwingungssensors mittels einer Fouriertransformation ein Spektrum, d. h. den Frequenzen der verschiedenen Schwingungen werden bestimmte Intensitäten zugeordnet. Da in der gekapselten Schaltan lage beim Auftreten von Teilentladungen bestimmte Schwin gungsfrequenzen bevorzugt auftreten, ergibt sich im Falle einer Teilentladung ein für Teilentladungen typisches Spektrum mit einer charakteristischen Intensitätsver teilung.

Das jeweils gemessene Spektrum wird, bezüglich der Inten sitäten der bevorzugten Schwingungsfrequenzen, mit den Intensitäten eines für eine Teilentladung typischen Spek trums innerhalb einer Verarbeitungseinheit 6 verglichen und bei Vorliegen eines für eine Teilentladung typischen Spektrums wird über eine Anzeigeeinheit 7 die Information ausgegeben, daß eine Teilentladung aufgetreten ist.

Mittels eines Spannungsmeßgerätes 8 wird die jeweils an der Schaltanlage anliegende Hochspannung gemessen. Diese weist im normalen Wechselstrombetrieb einen sinusförmigen zeitlichen Verlauf auf. Der Meßwert der Spannung wird einer Triggereinheit 9 zugeleitet, die unterhalb eines bestimmten Spannungswertes an die Verarbeitungseinheit 6 die Information abgibt, daß keine Teilentladung vorliegen kann. Oberhalb des Schwellwertes für die Spannung, von der an Teilentladungen vorkommen können, gibt die Triggerein heit 9 an die Verarbeitungseinheit 6 die Information, daß das vorliegende Frequenzspektrum ohne weiteres weiterver arbeitet werden soll. In dieser Konstellation können Teil entladungen nachgewiesen werden.

Die Triggereinheit 9 könnte auch als Sperrglied zwischen dem Schwingungssensor 4 und dem Frequenzanalysator 5 ange ordnet sein und nur in dem Fall Impulse passsieren lassen, daß die durch das Spannungsmeßgerät 8 gemessene Spannung den Schwellwert für das mögliche Auftreten von Teilent ladungen überschreitet.

In beiden Fällen ist erreicht, daß beim Auftreten von Fehlfunktionen und Störimpulsen in dem Zeitintervall, in dem die Spannung an der Schaltanlage für Teilentladungen zu gering ist, keine Fehlinformationen ausgegeben werden, so daß sich solche Fehlinformationen nicht störend beim Betrieb der Anlage auswirken können.

Claims

1. Verfahren zur Detektion von Teilentladungen in einer gekapselten Schaltanlage, bei dem mittels eines Schwingungssensors mechanische Schwingungen an Teilen der Anlage detektiert und frequenzanalysiert werden und bei dem das Frequenzspektrum in bezug auf das Vorliegen einer Teilentladung untersucht wird, dadurch gekennzeichnet, daß nur dann eine Information über das Vorliegen einer Teil entladung ausgegeben wird, wenn während des Auftretens der mechanischen Schwingungen der Wert der in der Schaltanlage (1, 2) vorliegenden elektrischen Spannung oberhalb eines festgelegten Schwellwertes liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwert derjenige Spannungswert ist, oberhalb dessen Teilentladungen auftreten können.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungssensor (4) nur dann betrieben wird, wenn der Wert der in der Schaltanlage (1, 2) vorliegenden elektrischen Spannung oberhalb des Schwellwertes liegt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Frequenzspektrum nur dann auf das Vorliegen einer Teilentladung untersucht wird, wenn der Wert der in der Schaltanlage (1, 2) vorliegenden elektrischen Spannung oberhalb des Schwellwertes liegt.

5. Vorrichtung zur Detektion einer Teilentladung in einer Schaltanlage mit einem Schwingungssensor zur Aufnahme von mechanischen Schwingungen, einem Frequenzanalysator zur Erstellung einer Schwingungsspektrums, einer Einrichtung zum Vergleich der Intensitäten der in dem Schwingungs spektrum bevorzugt auftretenden Frequenzen mit festge legten Intensitätswerten und zur Ausgabe der Informationen über das Vorliegen von Teilentladungen, falls bestimmte Intensitätswerte überschritten werden, gekennzeichnet durch ein Sperrglied (9), das die Informationen über die mecha nischen Schwingungen nur dann passieren läßt, wenn die in der Schaltanlage (1, 2) vorliegende elektrische Spannung einen festgelegten Wert überschreitet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrglied (9) zwischen dem Schwingungssensor (4) und dem Frequenzanalysator (5) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrglied (9) zwischen dem Frequenzanalysator (5) und der Einrichtung (6) zum Vergleich der Intensitäten und zur Ausgabe der Informationen über das Vorliegen von Teilent ladungen angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrglied (9) innerhalb der Einrichtung (6) zum Ver gleich der Intensitäten und zur Ausgabe von Informationen über das Vorliegen von Teilentladungen angeordnet ist.