[发明专利]具有有源测量电压用于确定未接地供电系统中相对于接地电势的绝缘电阻的电路布置

说明书

本发明涉及一种具有有源测量电压(U_G)用于确定未接地供电系统(12)相对于接地电势(PE)的绝缘电阻(R_F)或复值绝缘阻抗(Z_F)的电路布置(20)，所述电路布置(20)具有测量路径(24)，所述测量路径在供电系统(12)的有源导体(L1，L2)以及接地电势(PE)之间延伸，并包括用于产生测量电压(U_G)的测量电压发生器(V_G)、用于捕获所测量的电压(U_M)的测量电阻(R_M)、以及耦合电阻(R_A)，电路布置(20)包括信号评估电路(26)，所述信号评估电路包括用于评估所测量的电压(U_M)的信号输入端和接地连接(GND)，所述接地连接(GND)连接到接地电势(PE)。

技术领域

本发明涉及一种具有有源测量电压用于确定未接地供电系统相对于接地电势的绝缘电阻或复值绝缘阻抗的电路布置，所述电路布置具有测量路径，所述测量路径在供电系统的有源导体以及接地电势之间延伸，并包括用于产生测量电压的测量电压发生器、用于捕获所测量的电压的测量电阻、以及耦合电阻，电路布置包括信号评估电路，所述信号评估电路包括用于评估所测量的电压的信号输入端和接地连接。

背景技术

当需要满足运行、火灾和接触安全的更高要求时，应用未接地供电系统的网络配置，其也被称为绝缘网络或IT供电系统(IT：法语isoléterre)。对于这种类型的供电系统，有源部分与接地电势(相对于“地”)分开。这些网络的优点在于，在发生绝缘故障(第一故障)，例如，因为在网络的有源导体与地之间的理想地无限大的阻抗值不能形成闭合电路，所以发生供电系统的有源导体的接地故障时，所连接的电气用户的功能不被阻碍。网络泄漏电容-其在具有绝缘电阻的并联连接中形成供电系统的复值绝缘阻抗-将从该讨论中省略。在本发明的框架内讨论的非接地供电系统可以是交流或直流系统或这两种系统的混合形式。

未接地供电系统相对于接地电势的电阻(绝缘电阻；在发生故障的情况下，也称为绝缘故障电阻或故障电阻)，还必须由标准绝缘监测装置(IMD)根据标准规范来监测，因为故障回路可能会通过在不同有源导体上发生的进一步故障而产生(第二故障)，这会导致流动的故障电流连同过电流保护装置一起关断设备，从而导致运行停止。

除了利用供电系统的网络电压作为测量电流的驱动源来检测绝缘故障的无源绝缘监测装置外，有源绝缘监测装置也是本领域的公知常识。这些有源绝缘监测装置具有测量路径，测量路径在供电系统的一个或多个有源导体与接地电势之间延伸并且包括内部测量电压发生器。由测量电压发生器产生的测量电压经由有源导体和绝缘电阻将测量电压有源驱动回测量路径，测量路径具有串联连接到测量电压发生器用于捕获测量电压的测量电阻和串联连接用于耦合到供电系统的耦合电阻。将通过测量电阻获得的电压降经由信号输入提供给信号评估电路进行评估，以便确定绝缘电阻。

在最简单的情况下，仅在一个有源导体处具有正好一个测量路径的单极耦合就足够了。在多极非接地供电系统中，到至少两个测量路径的耦合可以是敏感的，以便还测量网络电压或位移电压并监测耦合。

在其配置是可变的非接地供电系统中，诸如在船上的耦合式非接地供电系统中(其中取决于负载条件连接或断开供应不同IT网络的发电机)，绝缘监测装置还必须彼此耦合。在这种情况下，证明不利的是，绝缘监测装置的这种耦合是经由电可隔离路径建立的，因为绝缘监测装置之间的交点并未直接接地并且因此可能发生信号回路。

利用迄今已知的绝缘监测装置，测量路径的串联连接被配置成使得信号评估电路的接地连接不被连接到接地电势。绝缘监测装置的所有交点信号因此通过相对于地的(共模)测量电压叠加，并且当集成在非接地供电系统中时必须以电隔离的方式传输。绝缘监测装置或其他接地装置之间不存在电连接。然而，这些电隔离的交点产生了显著的成本，因为它们必须在每个绝缘监测装置中实施。因此，需要用于转发告警消息的中继器或用于数字交点的数据耦合器用于电隔离。

发明内容