[发明专利]用于同时监控未接地电源系统的网络部分的绝缘监控装置

说明书

本发明涉及一种绝缘监控装置，用于同时监控包括可以经由耦合开关互相连接的网络部分的未接地电源系统，该绝缘监控装置包括用于产生测量信号的信号发生器和用于将测量信号耦合到电源系统的耦合电路。根据本发明，绝缘监控装置包括用于每个待监控的可互连网络部分的耦合电路，可开关的电连接元件被布置用于连接相邻的耦合电路。

技术领域

本发明涉及一种绝缘监控装置，用于同时监控包括可以经由耦合开关互相连接的网络部分的未接地电源系统，该绝缘监控装置包括用于产生测量信号的信号发生器和用于将测量信号耦合到电源系统的耦合电路。

背景技术

为了确保电力供应的高可用性和操作安全性以及保证在电设施的操作区域中的人员安全，越来越多地使用有源组件与地电势分离的电源网络。在这类被称作IT系统的电源网络中，有效导体(active conductor)可以在不必中断设施的正在进行的操作的情况下表现出绝缘故障，这是因为，由于在导体和地之间的理想的无限高阻抗值而使得在这第一故障的情况下没有闭合电路可以形成。在这种情况下，绝缘故障是引起绝缘电阻降至容许的绝缘水平以下的IT系统的故障状态。从这种考虑变得清楚的是，待监控网络中的对地电阻(绝缘电阻)必须被持续监控，因为另一有效导体中的潜在的其他故障(第二故障)将引起故障回路并且与过电流保护装置有关的流动的故障电流将导致设施关闭和操作停顿。

根据现有技术已知的主动测量的绝缘监控装置经由耦合电路而连接在IT系统的主要分支中的网络导体和地之间，以及在网络上叠加由信号发生器产生的并且导致与绝缘电阻成比例的电流的测量电压。这个测量电流在绝缘监控装置的测量电阻处引起电压降，所述电压降被评估，并且在超过可预设的极限值的情况下导致警告消息。然而，借助以开关方式被动工作的绝缘监控装置和主动绝缘监控装置的绝缘监控伴随有如下限制：每个IT系统，即实际上的每个馈电点，仅可以使用单个这种类型的绝缘监控装置。如果每个IT系统使用多个这种类型的绝缘监控装置，则测量值登记会混乱，因为这些装置互相干扰。另一方面，如果使用纯粹被动工作的绝缘监控装置，则不是所有的绝缘故障星座(constellations)都可以被登记，特别是非对称绝缘损失；因此，这些装置仅可以在有限范围内使用。

时常地存在如下问题：电源系统的网络部分应该被单独监控，即处于分离状态，但是网络部分还可以电互连。

针对该问题存在若干已知解决方案：

a：关闭绝缘监控装置

每个网络部分在分离状态中通过其自身的绝缘监控装置来监控。如果网络部分互相连接，则关闭各自冗余的绝缘监控装置以使得仅单个装置保持在线。

这个策略被证明和测试，但这是复杂的，因为对于每个网络部分需要成熟的绝缘监控装置，当绝缘监控装置关闭时，必须能够完全将其自身从网络分离，以使得绝缘监控装置不会因为其内部电阻而干扰其余绝缘监控装置的测量。这种类型的装置的构建是复杂的，尤其是在高额定电压的情况下，这使得获得它们是昂贵的。

b：绝缘监控装置的自动交替操作

每个网络部分通过其自身的绝缘监控装置来监控。装置互相通信并且以交替操作方式工作，以使得在任意给定时间仅单个装置主动耦合到网络。这个方法也被证明和测试，但其同样伴随着高的获得成本以及伴随如下事实：在不改变配置的情况下对分离的网络部分同时进行监控是不可能的，因为无论网络的开关状况如何，装置持续处于交替操作。

c：扫描系统

借助多路复用器电路，绝缘监控装置接连耦合到网络的不同点。这类扫描系统难以控制，因为为了最佳功能，扫描系统应当适于各个绝缘监控装置的测量方法。此外，在高额定电压的情况下，由于必要的电压差，需要越来越复杂的开关元件，使得与先前考虑的解决方案相比成本效益下降。

d.额外使用被动绝缘监控装置

在中央网络部分中使用主动的主绝缘监控装置。在所有其他网络部分中，使用具有被动测量方法的绝缘监控装置。