[發(fā)明專(zhuān)利]用于測(cè)量電網(wǎng)中的共模電壓的構(gòu)件以及使用這種構(gòu)件檢測(cè)故障的裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202080093390.5
• 申請(qǐng)日: 2020-12-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114981665A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 利昂內(nèi)爾·?，?/a>
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 賽峰電氣與電源公司;利昂內(nèi)爾·希瑪
• 主分類(lèi)號(hào): G01R15/06
• 分類(lèi)號(hào): G01R15/06;G01R15/16;H02H1/00;H02H3/42
• 代理公司: 北京派特恩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11270
• 代理人: 江海;姚開(kāi)麗

本發(fā)明涉及一種用于測(cè)量表示共模電壓(Vres)的變量的構(gòu)件(O1)，構(gòu)件(O1)位于電網(wǎng)(1)或設(shè)備(E)中，電網(wǎng)(1)或設(shè)備(E)至少包括第一電力導(dǎo)體(C1)和第二電力導(dǎo)體(C2)，測(cè)量構(gòu)件(O1)包括兩個(gè)電容元件(EC1，EC2)，兩個(gè)電容元件(EC1，EC2)旨在布置在兩個(gè)電力導(dǎo)體(C1，C2)之間的電橋中且具有彼此相同的電容值，其中，兩個(gè)電容元件(EC1，EC2)連接在中點(diǎn)(M)處。測(cè)量構(gòu)件(O1)還包括雙端子測(cè)量電路(SH)，雙端子測(cè)量電路(SH)一方面連接到中點(diǎn)(M)，另一方面連接到連接端子，連接端子旨在電連接到設(shè)置在電網(wǎng)(1)或設(shè)備(E)中的公共導(dǎo)體(Cc)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于檢測(cè)電能分配網(wǎng)絡(luò)中的故障的裝置和方法。本發(fā)明還涉及一種配備有這種檢測(cè)裝置的電能分配網(wǎng)絡(luò)或設(shè)備。

背景技術(shù)

對(duì)減少人類(lèi)活動(dòng)的碳足跡的需求以及對(duì)優(yōu)化能量效率的需求，引起對(duì)電能的使用。這項(xiàng)工作要求通過(guò)配電線路、保護(hù)系統(tǒng)(斷路器、阻斷開(kāi)關(guān)和其它切斷構(gòu)件)，在一個(gè)或多個(gè)源(例如電池、發(fā)電機(jī)、光伏板)和一個(gè)或多個(gè)負(fù)載(電動(dòng)機(jī)、逆變器等)之間以直流電(DC)或交流電(AC)的形式傳輸電能。源、負(fù)載、線路和保護(hù)系統(tǒng)的集合組成電網(wǎng)。

有時(shí)，需要電網(wǎng)傳輸可能超過(guò)幾十千瓦，甚至幾百千瓦，或者甚至兆瓦的大量電力。例如，電網(wǎng)可裝載在諸如陸地車(chē)輛(汽車(chē)或坦克)或鐵路、水面艦艇或潛艇或飛行器等交通工具中。因此，電網(wǎng)可能在惡劣環(huán)境中工作，惡劣環(huán)境即可能出現(xiàn)大幅度的溫度、壓力、振動(dòng)、電磁場(chǎng)或濕度的環(huán)境。在這些應(yīng)用中，電網(wǎng)的故障可產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，因此必須對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行安全保護(hù)。

更通常而言，獨(dú)立于應(yīng)用領(lǐng)域，重要的是能夠檢測(cè)并有利地定位電網(wǎng)中發(fā)生的故障。通常通過(guò)保護(hù)裝置來(lái)保護(hù)電網(wǎng)，對(duì)故障的檢測(cè)使得這些保護(hù)裝置發(fā)生切換，以電隔離電網(wǎng)的至少一部分。例如，這些保護(hù)裝置可以是斷路器、接觸器、固態(tài)開(kāi)關(guān)、保險(xiǎn)絲或限流器，當(dāng)過(guò)度電流發(fā)生時(shí)，開(kāi)啟這些保護(hù)裝置。故障的定位使得可以?xún)H隔離電網(wǎng)的故障部分，該功能的優(yōu)點(diǎn)在于其使得可以維持電網(wǎng)的最低運(yùn)行水平，以及由維修團(tuán)隊(duì)進(jìn)行針對(duì)性的干預(yù)。

在電網(wǎng)中可能發(fā)生的故障具有各種特性：絕緣缺陷、在負(fù)載級(jí)別下過(guò)度切換造成的損失、過(guò)度能量消耗、短路等。故障還可能是在組成配電線路的導(dǎo)體和電子裝置中形成電弧，或者在組成配電線路的導(dǎo)體和電子裝置之間形成電弧。電弧對(duì)應(yīng)于在電網(wǎng)的兩個(gè)導(dǎo)電段之間的氣體(空氣)中傳播的無(wú)意放電。當(dāng)在包住導(dǎo)體的電絕緣體中發(fā)生這種放電，但沒(méi)有完全損壞導(dǎo)體時(shí)，這種放電被稱(chēng)為“局部放電”。這些放電可由許多因素引起，例如導(dǎo)體連接不當(dāng)、這些導(dǎo)體周?chē)碾娊^緣體退化、存在異物或絕緣體的質(zhì)量差。這些因素是電網(wǎng)中的常見(jiàn)現(xiàn)象，可能導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸、局部溫度顯著升高超過(guò)10,000℃、高超壓和發(fā)射大量紫外線輻射。環(huán)境的濕度、低氣壓和溫度有助于這些電弧的出現(xiàn)，因此當(dāng)電網(wǎng)在如上文所述的惡劣環(huán)境中運(yùn)行時(shí)，電弧的早期檢測(cè)尤為重要。

通常的保護(hù)裝置(例如斷路器)基于過(guò)大的電流消耗或功率消耗而觸發(fā)，通常不能足夠早地檢測(cè)電弧。有些電弧經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)一段時(shí)間才形成，不會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)中出現(xiàn)過(guò)電流或過(guò)功率，從而無(wú)法通過(guò)通常的方式實(shí)現(xiàn)電弧的早檢測(cè)。這尤其適用于可能在電力導(dǎo)體或連接器中形成的“串聯(lián)”電弧的情況。在串聯(lián)電弧啟動(dòng)期間消耗的功率遠(yuǎn)低于并聯(lián)電弧消耗的功率或電網(wǎng)的標(biāo)稱(chēng)功率。

對(duì)電網(wǎng)中的電弧的檢測(cè)通常通過(guò)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)信號(hào)(電流和/或電壓)的時(shí)間和/或頻率演變來(lái)進(jìn)行，了解到這種現(xiàn)象的發(fā)生會(huì)導(dǎo)致形成具有強(qiáng)頻譜成分的信號(hào)，即使在直流電網(wǎng)的情況下也是如此。尤其在文獻(xiàn)US10078105中介紹了這種檢測(cè)解決方案的示例。然而，基于信號(hào)(電流和/或電壓)的時(shí)間或頻譜分析的這些方法尤其難以實(shí)施且導(dǎo)致許多誤報(bào)，這些誤報(bào)可由電網(wǎng)上存在的負(fù)載或有源的源(即，已切換)導(dǎo)致。尤其，這些方法不能有效地檢測(cè)直流電網(wǎng)(DC)中串聯(lián)電弧的發(fā)生。

發(fā)明目的

本發(fā)明的目的在于彌補(bǔ)上述缺點(diǎn)。本發(fā)明的一個(gè)目的尤其在于提出一種用于檢測(cè)電網(wǎng)中的故障的裝置和方法，該裝置和方法特別可靠且適用于檢測(cè)各種故障的發(fā)生，有利地定位各種故障，此類(lèi)故障包括尤其是直流電網(wǎng)中的電弧，特別是串聯(lián)電弧。

發(fā)明內(nèi)容