NO301201B1 - Elektrisk kraftfordelingsinnretning med isolasjonsovervåking - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en elektrisk kraftfordelingsinnretning med isolasjons-overvåking.

Publikasjonen FR-A-2 647 220 beskriver en elektrisk kraftfordelings-installasjon som omfatter et enkelt trefase vekselstrøm-kraftforsyningssystem med isolert nøytral leder. Kraftforsyningssystemet er utstyrt med en digital total isolasjonsmonitor som leverer en hjelpevekselspenning kalt inngangsspenningen på en frekvens som generelt ligger mellom 4 og 10 Hz, til kraftforsyningssystemet.

I tilfelle av at det finner sted en isolasj onsfeil, måler den totale isolasj onsmonitor ved hjelp av en konvensjonell synkron demodulasjonsprosess verdien av lekkasjemotstanden og lekkasjekapasitansen som skyldes feilen. Bestemmelsen oppnås ved forutgående måling av inngangs spenningen og av lekkasjestrømmen i lekkasjeimpedansen forårsaket av feilen.

En forbedring av innretningen består i på hver grenledning eller mateledning i trefase-kraftforsyningssystemet å anordne en strømmålende toroid som er forbundet med en lokal isolasj onsmonitor kalt lokator. Lokatoren arbeider på samme måte som den totale isolasj onsmonitor, dvs. ved synkron-demodulasjon, men verdien av inngangsspenningen Ui som den benytter, overføres til den direkte av den totale isolasj onsmonitor, mens verdien av den lokale lekkasjestrøm måles naturlig av måletoroiden eller toroidene som finnes i grenen eller grenene av mateledningen. Den totale isolasj onsmonitor overfører også til hver lokator synkroniseringspulser av referansesinusbølger som benyttes ved den synkrone demodulasjon.

I det tilfelle som angår den foreliggende oppfinnelse, hvor den elektrotekniske installasjon omfatter en rekke distinkte kraftfordelingssystemer, hvert med en total isolasj onsmonitor, er det nødvendig å unngå en konfigurasjon slik at de mange totale isolasjonsmonitorer arbeider samtidig på de samme mateledninger, hvilket ville gjøre det umulig å bruke monitorene. Den konvensjonelle fremgangsmåte som kan benyttes til å overvinne dette problem består i å anordne et sett av releer med ekstremt komplekst kretsopplegg for å frakoble visse av de totale isolasj onsmonitorer når dette viser seg å være nødvendig på grunn av de benyttede konfigurasjoner. Denne løsning har den ulempe at den er særdeles komplisert og kostbar.

Hensikten med den foreliggende oppfinnelse er å overvinne denne ulempe. Den angår en elektrisk kraftfordelingsinnretning som omfatter: en rekke kraftforsyningskilder, hver forbundet med en total isolasj onsmonitor, hvor hver kilde ved hjelp av en samleskinne mater en rekke mateledninger via minst en kretsbryter, hvor den totale isolasjonsmonitor er innrettet til å måle lekkasjemotstanden ved synkron demodulasjon av inngangsspenningen og lekkasjestrømmen,

en lokal innretning anordnet i hver mateledning, for å måle lekkasje-strømintensiteten, hvor innretningen spesielt omfatter en jordfeiltoroide,

en lokal isolasjonsmotor eller lokator koblet til måleinnretningene til mateledningene forbundet med hver kraftforsyningskilde, hvor hver lokator mottar en lokal måling av lekkasjestrømmen i hver mateledning,

en datalinje som forbinder hver total isolasjonsmonitor med hver tilordnet lokator,

en rekke koblende kretsbrytere som er anordnet mellom strømfor-syningskildene for å oppnå en forhåndsbestemt elektroteknisk konfigurasjon, hvor kraftfordelingsinnretningen i henhold til den foreliggende oppfinnelse er kjennetegnet ved at settet av datalinjer danner et enkelt lokalt overførings-nettverk og at anordninger for måling, beregning og pådrag er anordnet for å generere og innsamle data som er representative for den åpne eller sluttede tilstand av hver av kretsbryterne, og via det lokale nettverk å overføre utelukkelseskommandoer til de totale isolasj onsmonitorer som, avhengig av den elektrotekniske konfigurasjon av hvert parti av den forsynte installasjon, befinner seg på den samme konfigurasjon, med unntak av en enkelt av dem som arbeider som en pilotmonitor på partiet etter overføring av informasjon til samtlige lokatorer i partiet via det lokale nettverk.

Uansett vil oppfinnelsen helt bli forstått og dens fordeler og andre trekk vil fremgå klarere av den følgende beskrivelse av to illustrerende utførelser som utelukkende er gitt som ikke-begrensende eksempler, og med henvisning til den ledsagende skjematiske tegning.

Fig. 1 viser et blokkdiagram av installasjonen i et generelt tilfelle.

Fig. 2 viser en graf benyttet for styringen av installasjonen i henhold til fig. 1.

Fig. 3 viser på samme måte som fig. 1 en installasjon av samme type, men i en meget forenklet konfigurasjon.

På fig. 1 er det vist en elektroteknisk installasjon for forsyning av trefase

vekselstrøm med isolert nøytral leder. I dette eksempel omfatter den elektrotekniske installasjon tre distinkte kraftforsyningskilder 1,2,3 som hver mater en samleskinne, henholdsvis 4,5,6 og en elektrisitetsgenerator 4a som mater en samleskinne 7. Hver samleskinne 4-7 er normalt utført for via en respektive kretsbryter D1-D4 å forsyne sin egen elektrotekniske konfigurasjon som i dette relativt enkle eksempel dannes av en rekke gren-ledninger eller mateledninger: mateledningene 8-11 for samleskinne 4;

mateledningene 12-14 for samleskinne 5;

mateledningene 15-17 for samleskinne 6; og

mateledningene 18-20 for samleskinne 7.

I tillegg kan de fire elementære konfigurasjoner etter behov være sammenkoblet via koblende kretsbrytere D5,D6, og D7.

Endelig er hver av de fire elementære konfigurasjoner utstyrt med en digital isolasjonsovervåkingsinnretning, den samme for hver av dem, og omfatter f.eks. for den første elementære konfigurasjon (1,4,8-11): en total isolasjonsmonitor CPU, f.eks. lik den som er beskrevet i det ovennevnte dokument FR-A-2 647 220 og som er forbundet til samleskinnen 4 mellom kraftforsyningssystemet 1 og kretsbryteren Dl. Monitoren CPU måler lekkasjemotstanden ved synkron demodulasjon av en inngangs-spenning Ui og lekkasjestrøm If, og

en lokal isolasjonsmonitor LOC1 eller lokator som mottar en lokal måling av lekkasjestrømmen i hver av mateledningene 8-11 ved hjelp av en jordfeilmålende toroider 21-24 og som beregner, igjen ved synkron demodulasjon, den lokale impedans ved bruk av både den lokale måling og

målingen av inngangsspenningen Ui som overføres til den av den totale isolasjonsmonitor CPU via en datalinje 32.

Det samme er tilfelle for de andre tre ovennevnte elementære konfigurasjoner (se toroidene 23-31 og lokatorene LOC2-LOC4) og det faktum at datalinjen 32 utgjør et lokalt nettverk som forbinder alle de totale isolasj onsmonitorer CPI1-CPI4 og alle lokatorer LOC1-LOC4.1 tillegg forbinder det lokale nettverk 32 de åtte innretninger med en sentral styringsenhet 33.

I tillegg er hver kretsbryter D1-D7 utstyrt med en testanordning som f.eks. er dannet av en vanlig hjelpemikrokontakt og som via en respektiv elektrisk ledning 34-40 er i stand til å overføre informasjonen som er representativ for sin egen åpne eller sluttede tilstand til en av isolasjonsmotorene CPI1-CPI4, slik at denne tilstand via det lokale nettverk 32 kan overføres til styringsenheten 33.

Så lenge som de fire ovennevnte elementære konfigurasjoner arbeider separat, dvs. hvis alle koblende kretsbrytere D5-D7 er åpne, oppstår det ingen spesielle vansker. Isolasjonsovervåkingssystemet kan på den annen side ikke lenger arbeide hvis en rekke av de elementære konfigurasjoner er sammenkoblet, f.eks. de første tre hvis kretsbryterne D5 og D6 er sluttet, på grunn av det faktum at de totale isolasj onsmonitorer, CPI1-CPI3 i dette eksempel, da elektrisk sammenkoblet, ville mate hverandre.

For å overvinne denne ulempe svitsjer da styreenheten 33 de totale isolasj onsmonitorer CPI2 og CPI3 via det lokale nettverk 32 til å koble den utelukkede mode, dvs. at de ikke lenger gir noe inngangssignal. Den eneste resterende totale isolasjonsmonitor er monitoren CPU som arbeider som pilot ved å levere spenningene Ui til samtlige tre elementære konfigurasjoner og ved overføring av demodulerte spenningsdata til samtlige lokatorer LOC1-LOC3 i systemet.

Naturligvis fortsetter den resterende konfigurasjon 4,7,18-20 som forblir uavhengig på grunn av det faktum at den koblende kretsbryter D7 er åpen, å arbeide alene med sine to monitorer CPI4 og LOC4.

Styringsenheten 33 arbeider ved hjelp av grafer, et eksempel på hvilke er vist på fig. 2 for den elektriske konfigurasjon som er omtalt ovenfor (kretsbryterne D1-D6 sluttet, kretsbryteren D7 åpen).

På denne graf er innretningene CPI1-CPI4, LOC1-LOC4 topper, mens kretsbryterne D1-D7 er buer. En bue foreligger hvis en tilsvarende kretsbryter er sluttet og foreligger ikke i det motsatte tilfelle.

Den ovennevnte elektriske konfigurasjon gir deretter grafen vist på fig. 2 som tydelig viser enheten 33 at de tre monitorene CPU og CPI3 befinner seg på en og samme konfigurasjon, slik at to av dem bør svitsjes til den utelukkede mode, og den siste utgjør piloten. Valget av piloten gjøres av enheten 33 i henhold til et forhåndsgitt programm og enheten 33 leverer inngangskommandoen eller utelukkelsesordrene til samtlige CPI og for hver lokator, adressen til pilotmonitoren.

I tilfellet av meget enkle konfigurasjoner, så som f.eks. den som er vist på fig. 3 og f.eks. består av fire totale isolasj onsmonitorer CPI1-CPI4 og fire kretsbrytere D1-D4, er styringsenheten ikke nødvendig.

Arbeidsmoden til hver monitor CPI1,CPI2,CPI3,CPI4 blir bestemt av monitoren selv i henhold til kontakttilstanden av kretsbryteren D1,D2,D3,D4. Hvis kontakten er åpen, gir den tilsvarende monitor CPI ikke noe inngangssignal, men sender spenningen Ui til lokatorene. Hvis kontakten er sluttet, og avhengig av adressekoden som er egen for hver innretning og nødvendig for god kommunikasjon for datalinjen 32, avgjør hver monitor hvorvidt den skal utgjøre en pilot eller utelukkes. Innretningen som har den minste adresse blir pilot og de andre blir utelukket.

Claims (5)

1. Elektrisk kraftfordelingsinnretning omfattende en rekke kraftforsyningskilder (1,2,3,4a) hver forbundet med en total isolasjonsmonitor (CPI1,CPI2,CPI3,CPI4), hvor hver kilde ved hjelp av en samleskinne (4,5,6,7) mater en rekke mateledninger (8,9,10,11; 12,13,14;

15,16,17; 18,19,20) via minst en kretsbryter (D1,D2,D3,D4), hvor den totale isolasjonsmonitor er innrettet til å måle lekkasjemotstanden ved synkron demodulasjon av inngangsspenningen (Ui) og lekkasjestrømmen (If), en lokal innretning anordnet i hver mateledning for å måle lekkasje-strømintensiteten, hvor innretningen spesielt omfatter en jordfeiltoroide (21-31), en lokal isolasjonsmonitor eller lokator (LOCl,LOC2,LOC3, LOC4) koblet til måleinnretningene til mateledningen er forbundet med hver kraftforsyningskilde (1,2,3,4), hvor hver lokator mottar en lokal måling av lekkasjestrømmen i hver mateledning, en datalinje som forbinder hver total isolasjonsmonitor (CPI1,CPI2,CPI3,CPI4) med hver tilordnet lokator (LOCl,LOC2, LOC3,LOC4) og en rekke koblende kretsbrytere (D5,D6,D7) som er anordnet mellom strømforsyningskildene (1,2,3,4a) for å oppnå en forhåndsbestemt elektroteknisk konfigurasjon, karakterisert ved at settet av datalinjer danner et enkelt lokalt overføringsnettverk (32), og at anordninger (34,40) for måling, beregning og pådrag er anordnet for å generere og innsamle data som er representative for den åpne eller sluttede tilstand av hver av kretsbryterne (D1-D7), og via det lokale nettverk (32) å overføre utelukkelseskommandoer til de totale isolasj onsmonitorer (CPI2 og CPI3) som avhengig av den elektrotekniske konfigurasjon av hvert parti av den forsynte installasjon, befinner seg på den samme konfigurasjon, med unntak av en enkelt av dem (CPU) som arbeider som en pilotmonitor på partiet etter overføring av informasjon til samtlige lokatorer (LOCl,LOC2,LOC3,LOC4) i partier via det lokale nettverk (32).

2. Fordelingsinnretning i henhold til krav 1, karakterisert ved at en styringsenhet (33) er forbundet med det lokale nettverk (32) for å motta statusinformasjon om kretsbryterne (D1-D7) og overføre utelukkelses- eller driftsinformasjon til samtlige totale isolasj onsmonitorer (CPI1-CPI4) og angivelse av pilotmonitoren til samtlige lokatorer (LOCl,LOC2,LOC3,LOC4).

3. Fordelingsinnretning i henhold til krav 2, karakterisert ved at styringsenheten (33) benytter grafer med topper dannet ved isolasjonsovervåkingsinnretningene (CPI1-CPI4, LOC1-LOC4) og buer som forbinder eller ikke forbinder disse toppene i henhold til den åpne eller sluttede tilstand av kretsbryterne (D1-D7), idet hver kretsbryte er representert av en bue.

4. Fordelingsinnretning i henhold til krav 1, karakterisert ved at hver total isolasjonsmonitor virker som en styringsenhet som er i stand til å avgjøre sin egen drift eller sin utelukkelse fra de andre, totale isolasjonsmonitorer (CPI2-CPI4).

5. Fordelingsinnretning i henhold til krav 1, karakterisert ved at hver kretsbryter (D1-D7) omfatter test-anordninger (34-40) for å detektere den åpne eller sluttede tilstand og en anordning for å overføre tilstanden til en forbundet totalisolasjonsmonitor (CPI1-CPI4).