用于對(duì)電力設(shè)施中的信號(hào)進(jìn)行處理的處理器設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]概括而言，本發(fā)明涉及電力電子學(xué)，并且涉及對(duì)電力設(shè)施中的電力參數(shù)進(jìn)行測(cè)量和處理。
【背景技術(shù)】
[0002]諸如交流發(fā)電機(jī)或者變電所之類的電力設(shè)施是電力網(wǎng)絡(luò)的元件，其用于產(chǎn)生、傳輸或者配送電力。例如，變電所位于輸電線路或者配電線路的末端，即位于電力網(wǎng)絡(luò)的末端。
[0003]變電所包括多個(gè)電子轉(zhuǎn)換器級(jí)，多個(gè)電子轉(zhuǎn)換器級(jí)使得能夠?qū)碜愿邏弘娎|線路的高電壓降低變成標(biāo)準(zhǔn)電壓，以將其提供給消費(fèi)者。
[0004]電子轉(zhuǎn)換器級(jí)的輸入被稱作主總線，其自身連接到進(jìn)入電力設(shè)施的高壓線路，而級(jí)的輸出被稱作二級(jí)總線，其連接到離開變電所的二級(jí)電壓線路。
[0005]了解高壓電信號(hào)的值是必要的，便于對(duì)執(zhí)行的整流的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)并且便于實(shí)施調(diào)制技術(shù)以控制斬波。
[0006]出于該目的，將特定的電流傳感器并入變電所，在主總線上或者在二級(jí)總線上。
[0007]為了提供對(duì)電流的準(zhǔn)確的和可靠地測(cè)量，常見的是使用零磁通類型的傳感器，也稱作傳統(tǒng)傳感器，即帶有磁芯。
[0008]零磁通傳感器使用霍爾效應(yīng)原理，借助于與其中電流流動(dòng)的主總線隔離的二級(jí)測(cè)量環(huán)面來對(duì)與電流成正比的電壓進(jìn)行測(cè)量。磁通抵消電子學(xué)使得可以抵消連續(xù)的磁通量，從而避免了磁芯飽和。
[0009]這樣的傳感器能夠測(cè)量交流且復(fù)雜的電流波形，且同時(shí)保證了隔離。此外，這樣的傳感器呈現(xiàn)出下述優(yōu)勢(shì):具有從直流(DC)上至幾十千赫茲(kHz)的大帶寬。
[0010]然而，對(duì)于DC，用“零磁通”類型傳感器測(cè)量電流僅限于大約500千伏(kV)的電壓，因?yàn)樵诟叩碾妷禾帲峁┲鳝h(huán)面與二級(jí)環(huán)面之間的絕緣，從成本、重量和體積方面來說是不允許的，并且不受控制的磁性效應(yīng)可能會(huì)使傳感器熱不穩(wěn)定并且有潛在危險(xiǎn)。主環(huán)面與二級(jí)環(huán)面之間的絕緣使用壓力下的液體或氣體。
[0011]已經(jīng)出現(xiàn)了用于超過500kV的閾值的新穎的傳感器技術(shù)或者測(cè)量變壓器。它們不包含磁芯并且它們一般被稱作非傳統(tǒng)傳感器或者非傳統(tǒng)互感器(NCIT)。
[0012]在NCIT傳感器的使用領(lǐng)域中，來自主總線的高壓信號(hào)需要執(zhí)行特殊處理的測(cè)量系統(tǒng)。
[0013]由通過基于以太網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)連接的信號(hào)處理器設(shè)備來執(zhí)行處理，以便將值傳送給保護(hù)繼電器和電力設(shè)施的其他裝備。
[0014]在操作中的安全性方面，確認(rèn)連接是必要的，并且確認(rèn)信息通路是必不可少的。
[0015]然而，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的布線測(cè)試是不可能的，因?yàn)橹T如開關(guān)的電子元件可能位于以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)中。
[0016]目前，為了驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)的完整性，操作員通過使處理器設(shè)備變成測(cè)試模式來修改處理器設(shè)備的操作。操作員將測(cè)量電流和/或電壓的NCIT傳感器斷開，并且在其位置中引入用其來執(zhí)行不同測(cè)試的參考信號(hào)。
[0017]在該驗(yàn)證過程中，操作員可能會(huì)出錯(cuò)，例如錯(cuò)誤地觸發(fā)保護(hù)繼電器的激活，或者損壞傳感器，忘記將某些子元件重新連接在一起或者以不正確的方式重新連接它們。這樣的操作還需要在驗(yàn)證的整段時(shí)期內(nèi)中斷電力設(shè)施的操作，這是極其昂貴的。
[0018]此外，在高壓(HV)區(qū)域附近電子產(chǎn)品的使用是棘手的。
[0019]本發(fā)明的目的是通過提出一種處理器設(shè)備來修補(bǔ)上面提到的弊端，該處理器設(shè)備更安全，并且使得能夠尤其避免犯這樣的錯(cuò)誤。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0020]通過信號(hào)處理器設(shè)備來實(shí)現(xiàn)本目的，該信號(hào)處理器設(shè)備包括:第一輸入裝置，其經(jīng)由測(cè)量傳感器連接到電力設(shè)施的高壓信號(hào)；以及處理器裝置，其用于對(duì)由所述傳感器測(cè)量的信號(hào)進(jìn)行分析；設(shè)備還包括:
[0021].切換裝置，被配置成使設(shè)備的操作在測(cè)試模式與操作模式之間切換，其中，在測(cè)試模式中，設(shè)備從所述高壓信號(hào)斷開以便連接到測(cè)試信號(hào)，在操作模式中，設(shè)備從所述測(cè)試信號(hào)斷開以便重新連接到所述高壓信號(hào)；以及
[0022].第二輸入裝置，連接到所述處理器裝置，所述處理器裝置被配置成使所述切換裝置激活以使得設(shè)備取決于第二輸入裝置是被激活還是去激活而分別工作在測(cè)試模式中或者操作模式中。
[0023]這使得可以讓測(cè)試操作自動(dòng)化而同時(shí)保持整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)不被中斷，使得電力設(shè)施是安全的，并且防止由操作員產(chǎn)生的任何失誤。
[0024]在第一實(shí)施方式中，第二輸入裝置包括連接器，所述連接器連接到注入發(fā)生器以用于注入所述測(cè)試信號(hào)。連接到所述注入發(fā)生器使所述第二輸入裝置被激活以便觸發(fā)設(shè)備變成測(cè)試模式，并且從所述注入發(fā)生器斷開使所述第二輸入裝置被去激活。
[0025]有利地，設(shè)備包括連接到所述連接器的保護(hù)性輸入接口。
[0026]在第二實(shí)施方式中，設(shè)備包括存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)至少一個(gè)預(yù)先記錄的測(cè)試信號(hào)，并且第二輸入裝置的激活觸發(fā)設(shè)備變成測(cè)試模式，并且由所述預(yù)先記錄的測(cè)試信號(hào)來替換高壓信號(hào)。
[0027]有利地，所述切換裝置是在處理器裝置的控制下激活的電子裝置和/或軟件裝置。
[0028]有利地，所述測(cè)試信號(hào)是復(fù)制所述高壓信號(hào)的信號(hào)。
[0029]有利地，第一輸入裝置包括電源連接器和多個(gè)測(cè)量連接器，電源連接器連接到電源，多個(gè)測(cè)量連接器連接到多個(gè)測(cè)量傳感器。
[0030]有利地，設(shè)備還包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置和輸出裝置，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置用于將由所述傳感器所測(cè)量的高壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，輸出裝置用于傳遞所述信號(hào)的數(shù)字測(cè)量值。
[0031]本發(fā)明還提供一種用于測(cè)量高壓電信號(hào)的物理單位的測(cè)量系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括根據(jù)任意前述特征所述的處理器設(shè)備，和經(jīng)由光學(xué)連接來連接到所述處理器設(shè)備的至少一個(gè)非傳統(tǒng)NCIT傳感器。
[0032]本發(fā)明還提供一種電力設(shè)施，其包括根據(jù)上述特征所述的測(cè)量系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0033]在閱讀下面的經(jīng)由非限制性示例并且參照附圖給出的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的描述的過程中，本發(fā)明的其他特征以及優(yōu)點(diǎn)將變得明顯，其中:
[0034].圖1以圖解的方式示出了包括本發(fā)明的測(cè)量系統(tǒng)的電力設(shè)施；
[0035].圖2以圖解的方式示出了本發(fā)明的處理器設(shè)備；以及
[0036].圖3以圖解的方式示出了包括多個(gè)傳感器的本發(fā)明的測(cè)量系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0037]本發(fā)明基于下述理念:使處理器設(shè)備自動(dòng)地變成測(cè)試模式。
[0038]圖1以圖解的方式示出了包括本發(fā)明的測(cè)量系統(tǒng)的電力設(shè)施。
[0039]電力設(shè)施I (例如，交流發(fā)電機(jī)或者變電所)是電力網(wǎng)絡(luò)的元件，其位于輸電線路的末端。
[0040]變電所類型的設(shè)施包括一個(gè)或多個(gè)電子轉(zhuǎn)換器級(jí)3，其使得能夠?qū)⒔?jīng)由高壓電纜線路7從發(fā)電機(jī)元素5來的高壓(大約幾十千伏(kV)或者千安(kA))降低到標(biāo)準(zhǔn)電壓(1/5安(A)和110/220伏(V))，以便經(jīng)由二級(jí)電壓線路將其提供給消費(fèi)者。
[0041]電子轉(zhuǎn)換器級(jí)3的輸入被稱作主總線9，其自身連接到進(jìn)入電力設(shè)施I的高壓線路7，而轉(zhuǎn)換器級(jí)3的輸出被稱作二級(jí)總線11，其連接到離開電力設(shè)施I的二級(jí)電壓線路13。
[0042]在諸如空氣絕緣變電所(AIS)和氣體絕緣變電所(GIS)之類的現(xiàn)代電力設(shè)施中，用高切換頻率、快速的動(dòng)態(tài)范圍和大約800kV的電壓來對(duì)轉(zhuǎn)換器級(jí)3控制。
[0043]了解“完整的或者復(fù)合的”電流信號(hào)的值(即，從DC上至最高的AC頻率)使得能夠?qū)?zhí)行的整流的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)并且能夠?qū)嵤┱{(diào)制技術(shù)以便控制斬波。精確的了解電流值和/或電壓值，然后使得能夠以最佳方式來調(diào)整調(diào)制參數(shù)以在適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻使轉(zhuǎn)換器的半導(dǎo)體開關(guān)(MOSFET，IGBT或者晶閘管類型的)阻斷或者飽和。
[0044]此外，在變速交流發(fā)電機(jī)類型的電力設(shè)施中(未示出)，發(fā)電機(jī)通常配備有位于其轉(zhuǎn)子的上游的逆變器/整流器。逆變器/整流器用于通過給轉(zhuǎn)子發(fā)送變頻電流信號(hào)來控制轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。因此，應(yīng)當(dāng)理解的是，測(cè)量來自逆變器/整流器的電流信號(hào)對(duì)于管理由發(fā)電機(jī)提供的電力和對(duì)于實(shí)現(xiàn)保護(hù)系統(tǒng)來說是很重要的。
[0045]出于該目的，將測(cè)量系統(tǒng)15結(jié)合到電力設(shè)施I中以用于提供對(duì)主總線的高壓電信號(hào)的物理量值(電流或電壓)的準(zhǔn)確并且可靠的測(cè)量。將測(cè)量提供給保護(hù)和計(jì)量裝備17 (繼電器和自動(dòng)控制器)以及提供給儀表(能量計(jì)和質(zhì)量計(jì))。
[0046]因此，測(cè)量系統(tǒng)15包括安裝在電力設(shè)施I的總主線9上的一個(gè)或多個(gè)傳感器19，和經(jīng)由連接組件23連接到傳感器19的處理器設(shè)備21。
[0047]最好每個(gè)傳感器19是經(jīng)由光學(xué)連接來連接到處理器設(shè)備21的NCIT類型的傳感器。
[0048]NCIT傳感器不包含磁芯并且依據(jù)由于以下因素導(dǎo)致的改良精確度來調(diào)整其使用:沒有磁性飽，內(nèi)在安全、緊湊性提高、傳感器的永久性自監(jiān)測(cè)、免維護(hù)、在使用數(shù)字接口中的靈活性以及整體成本的降低。
[0049]在NCIT領(lǐng)域中，存在多種用于傳感器的技術(shù)解決方案，并且選擇取決于易于結(jié)合、適當(dāng)?shù)膫鞲衅鞯某杀疽约八鼈兊南嚓P(guān)性能之間的匹配。
[0050]因此，NCIT傳感器可以是法拉第傳感器或者羅氏傳感器或者其他類型的非磁性傳感器。
[0051]此外，測(cè)量系統(tǒng)15經(jīng)由連接或者通信網(wǎng)絡(luò)23 (例如，基于100MB以太網(wǎng))來進(jìn)行連接，連接或者通信網(wǎng)絡(luò)23其還用于將值傳送給電力設(shè)施I的保護(hù)、監(jiān)測(cè)和控制裝備17。
[0052]在通信網(wǎng)絡(luò)23中，優(yōu)選地經(jīng)由光纖來傳輸數(shù)據(jù)。光纖對(duì)惡劣環(huán)境不敏感并且表現(xiàn)出非常低的導(dǎo)熱性，由此有助于測(cè)量的精確度并且有助于安全性。
[0053]此外，光纖連接使得能夠在相對(duì)于高壓總主線9的一定的安全距離處放置處理器設(shè)備21。因此能夠定義靠近主總線9的高壓HV區(qū)域，以及靠近地的低壓LV區(qū)域，其中處理器設(shè)備21以及保護(hù)和監(jiān)測(cè)裝備17位于地上。因此，只有低壓LV區(qū)域包含有可能被故障影響的元件。
[0054]通過用樹脂和硅橡膠類型的復(fù)合絕緣體包裹工作光纖來實(shí)現(xiàn)高壓HV部分的絕緣和光纖的下降。這樣的絕緣是廉價(jià)的并且不易燃的。
[0055]圖2以圖解的方式示出了本發(fā)明的處理器設(shè)備。
[0056]根據(jù)本發(fā)明，處理器設(shè)備21包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置31、處理器裝置33、包括校準(zhǔn)參數(shù)的存儲(chǔ)器裝置35、第一輸入裝置37、第二輸入裝置39、切換裝置41和輸出裝置43。
[0057]第一輸入裝