[发明专利]用于检测供电电缆内的接地故障的方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于检测传输交流电的多股供电电缆的接地故障的方法，利用该方法确定供电电缆的中点电位，将根据中点电位导出的量或者中点电位本身传输到分析单元，而该分析单元将该中点电位或该由中点电位导出的量与阈值相比较。

本发明还涉及一种用于为负载提供能量的设备，该设备具有通过多股式供电电缆与负载相连的供电逆变器；本发明还涉及与分析单元相连、用于确定供电电缆中点电位的装置。

背景技术

一般的现有技术中，这样一种方法以及这样一种设备业已公知。因此，例如在高压放电器的范围内普遍的是，分别测量流过多相供电导线的各个相的电流并将各个相电流累加成一个总电流。在无故障的状态下，以这种方式计算出的总电流为零。而在故障情况下，一部分电流通过地线流出，因此各个相电流之和不再为零。如果总电流因此超出预定阈值，那么用来探测故障状态的分析单元就会触发必要的保护措施。

在ZEVrail Glaser年度报告的选印本中Blank、Engel、Hellinger、Hoke和Nothaft的标题为“Antrieb und Energieversorgung des Transrapid，Transrapid的驱动及供电”的特刊“Transrapid 2003”的第17页、图23公开了一种测量多股式交流传输供电电缆的电压的方法，其中，采用零电压准则来探测接地故障。

不过，在Transrapid的情况下，必须可靠地检测尤其是在定子的马达段的馈电电缆中以及在马达绕组本身中的接地故障。在此，必须在规定的时间窗口内断开接地故障，从而避免由于供电系统的过高的跨距电压或电压过载而可能扩展成短路或人身危害。接地故障扩展成两相接地故障会引起短路，由此可能会使机动车短时间地丧失其悬浮状态。

对于Transrapid的马达段中接地故障的检测来说，在系统星形连接中性点附近进行接地故障的检测是有问题的。而该范围却被赋予了重要的意义。这种接地故障检测的缺点还在于，供给能量的变流器在故障电压频率上产生了宽且可变的频谱。该故障电压频率阻碍了对接地故障的可靠检测。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种本文开头部分所述类型的方法及设备，利用所述方法及设备可以可靠地且成本低廉地测定接地故障。

本发明从本文开头部分所述类型的方法出发这样解决上述技术问题，即，在低于阈值时推断出接地故障。

本发明从本文开头部分所述类型的设备出发这样解决上述技术问题，即，建立用于根据直流电压偏移来识别接地故障的分析单元。

根据本发明，利用一个所施加的或者本来存在的中点电位来可靠地推断出接地故障。在此，根据如下来推断，即这样的中点电位在接地故障的情况下会抵消。因此根据本发明，并不是象在已知方法和设备中那样监测多相供电导线的对称负载。相反，在根据本发明的故障识别的情况下，根据直接或间接检测到的中点电位的消除来推断接地故障。

根据本发明的一种有利的扩展，通过对称的中性点补偿器来确定中点电位。中性点补偿器例如由三个电阻构成，这三个电阻的一侧分别与供电电缆的一相相连，其中所述电阻在远离供电电缆的一侧相互电连接，以便在该处构成一个星形连接中性点。

根据与此相关的另一扩展，通过检测在中性点补偿器的星形连接中性点与地电位之间连接的负载上的电压降以获取电压值，并把该电压值传递给分析单元。以这种方式，将中点电位作为这种、即将中点电位直接地用于对接地故障进行探测。如果中点电位(即在所提及的电阻上的电压降)低于事先在分析单元里确定的例如作为参数存储的阈值，那么就判定出现了接地故障。

根据与此不同的一种设计，通过测量在中性点补偿器的星形连接中性点和地电位之间流过的电流而获取电流值，并将该电流值传递给分析单元。例如借助校准的电流互感器对星形连接中性点处的电流进行检测。如果存在中点电位，那么可以在星形连接中性点和地之间探测到电流。在常规运行时是这种情况。在接地故障的情况下，中点电位崩溃，随后由中点电位驱动的电流趋于零。如果电流低于设在分析单元内的阈值，那么可以因此判定接地故障。

根据本发明的设备的另外一种有利扩展，逆变器通过变压器与供电电缆相连，其中设置有用于在供电电缆中产生直流电压偏移的附加装置。由于供电电缆通过变压器与逆变器连接而使由于逆变器造成的直流电压偏移消失。因此，需要有产生这种直流电压偏移的附加装置。用于直流电压偏移的附加装置原则上可以任意地设计。