本實用新型涉及用于直接接地或電阻接地的供電系統(tǒng)的接地連接的功能監(jiān)測的裝置。

背景技術(shù)：

為滿足供電系統(tǒng)關(guān)于操作、防火和安全標(biāo)準(zhǔn)的要求，在直接(無電阻)接地供電系統(tǒng)中使用電氣保護裝置諸如剩余電流裝置(RCD)，而在非接地供電系統(tǒng)中使用絕緣監(jiān)測裝置，或者在電阻接地系統(tǒng)(高電阻接地——HRG，低電阻接地——LRG)中使用受監(jiān)控的接地電阻(中性點接地電阻器——NGR)。絕大多數(shù)保護裝置只有在提供的供電系統(tǒng)的所有接地連接的工作狀態(tài)也與安裝的供電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)配置對應(yīng)時，才能最大限度地實現(xiàn)其保護功能。

特別是對于電阻接地供電系統(tǒng)，其中，一旦發(fā)生接地故障則故障電流將受到(中性點)接地電阻的限制，當(dāng)涉及到電氣安全，可靠地遵循指定的電阻值極端重要；不遵循所需的電阻值會導(dǎo)致重大的人身和物質(zhì)上的風(fēng)險。

在無電阻接地的供電系統(tǒng)中(這里，忽略接地電極的部分電阻，下文亦同)，遵循零歐姆的電阻值也是同樣重要的。無電阻接地連接的缺陷，例如由斷路或者接觸電阻的增大所引起的缺陷，同樣也會導(dǎo)致危險的系統(tǒng)環(huán)境。

因此，只有在也保證接地連接的質(zhì)量時，才能保證供電系統(tǒng)的電氣安全。因此，對接地連接的監(jiān)測變得尤為重要，并且已經(jīng)成為某些特定應(yīng)用的先決條件。

根據(jù)有關(guān)的事故防范規(guī)章對電氣設(shè)施進行定期檢測，但是，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，由于檢測所有的接地連接所需的技術(shù)工作量是相當(dāng)大的，因此通常不監(jiān)測供電系統(tǒng)的對地接觸。再者，過長的檢測間隔也會產(chǎn)生監(jiān)測缺口。

此外，為了能夠在檢測接地連接時識別出故障連接的位置，根據(jù)應(yīng)用的類型測試電流可以達到25A的事實也被證明對網(wǎng)絡(luò)運行是破壞性的。

然而，在具有特定要求的個別設(shè)施中，可以使用專門的監(jiān)測裝置，其測量對地電流并由此導(dǎo)出對地電阻。由于允許的電流一般很小，這種情況下，只有相對的高電阻故障才能被識別。

這樣的檢測表明，涉及到電氣安全時，對供電系統(tǒng)的接地連接的持續(xù)監(jiān)測似乎已經(jīng)極度必要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，本實用新型的當(dāng)前目的是提供一種能夠以經(jīng)濟的方式實現(xiàn)對供電系統(tǒng)的接地連接的功能監(jiān)測的裝置。

該目的由一種用于對直接接地或電阻接地的供電系統(tǒng)的接地連接的功能監(jiān)測的裝置實現(xiàn)，該裝置包括執(zhí)行時域反射技術(shù)方法的時域反射技術(shù)測量裝置，所述時域反射技術(shù)測量裝置被配置為用于通過評估反射測量信號的時間發(fā)展而監(jiān)測接地連接的電阻值。

本實用新型的主要思想有利地基于在時域反射技術(shù)測量裝置中通過時域反射技術(shù)方法監(jiān)測在接地連接處反射的測量信號關(guān)于幅值的變化。電阻的每個連接位置——假設(shè)接地連接不是以對應(yīng)于此位置的特性阻抗的總電阻結(jié)束——以及接地連接上的每處缺陷代表特性阻抗的不連續(xù)性，稱之為阻抗失配，因此，在連接的位置或者阻抗失配的位置會反射提供的測量脈沖。根據(jù)接收到的反射測量信號可以得出關(guān)于阻抗失配程度的判定，從而得出關(guān)于(接地)電阻的阻值以及關(guān)于接地連接的電氣狀態(tài)的判定。

如果接地連接的接地電阻的阻值由于例如老化跡象而變差，或者如果接地連接發(fā)生缺陷，則可以在接收的反射測量信號的發(fā)展和反射剖面(reflection profile)的變化中觀察到。可以對幅值發(fā)展中的這些變化進行評估，以用于直接接地或電阻接地的供電系統(tǒng)中的接地連接的功能監(jiān)測。

根據(jù)本實用新型的裝置允許同時監(jiān)測互相連接的多個接地連接，接收到的反射剖面代表發(fā)生在連接位置和接地連接的可能故障位置的所有阻抗失配的圖像。

因此，安裝根據(jù)本實用新型的裝置代表一種具有非常好的成本效率，低能耗和精確的用于增強供電系統(tǒng)的電氣安全性的手段。

在優(yōu)選實施例中，用于監(jiān)測接地連接的電阻值的時域反射技術(shù)測量單元包括如下部分：用于生成時域反射技術(shù)測量脈沖并將時域反射技術(shù)測量脈沖提供給待監(jiān)測的接地連接的裝置；用于接收由反射測量脈沖序列組成的反射測量信號的裝置；用于在反射測量信號的時間發(fā)展的評估結(jié)果得出有新的反射測量脈沖被加入，和/或在已知反射位置處的幅值相對于先前接收的反射測量信號的序列有變化時，用信號表示接地的電阻值發(fā)生變化的裝置。

起始時，將根據(jù)時域反射技術(shù)方法生成的測量信號提供給待監(jiān)測的供電系統(tǒng)的接地連接，如果有必要，考慮到潛在發(fā)生的干擾信號，確定適當(dāng)?shù)奶峁┪恢谩Ｓ捎诮拥剡B接上發(fā)生的阻抗失配，接收到表示待監(jiān)測的接地連接上所有已知的和未知的反射位置(反射剖面)的時序圖像的反射信號序列。

由于已知供電系統(tǒng)的系統(tǒng)參數(shù)——關(guān)于描述電纜特性和電纜長度的物理特性的數(shù)據(jù)是已知的——測量信號的運行時間是已知的，因此可以實現(xiàn)將接收的反射測量脈沖分配給已知的反射位置。這些測量脈沖的分配可以通過顯示裝置(顯示器)手動進行，或者通過觸發(fā)事件(例如在某些運行時間時間幀(time frame)內(nèi)超過預(yù)定幅值閾值)自動進行。同樣也可以基于標(biāo)定過程和電氣設(shè)施未發(fā)現(xiàn)故障時的預(yù)定的容許幅值以及運行時間時間幀來自動地分配測量脈沖。

如果對時間發(fā)展的評估得出相比于先前接收的反射測量脈沖的序列，有新的反射測量脈沖被加入的結(jié)論時，則這對應(yīng)于接地連接上特性阻抗的(進一步的)不連續(xù)性，在直接(無電阻)接地供電系統(tǒng)中，所述不連續(xù)性表示與接地連接的電纜損壞有關(guān)的缺陷。

如果比較評估得出在已知的反射位置處有幅值變化的結(jié)論，可以假定原因是設(shè)置在該位置處的接地電阻發(fā)生變化。

根據(jù)進一步的實施例，生成和提供測量信號以及處理反射測量信號可以通過時域反射技術(shù)測量裝置實現(xiàn)，每個裝置執(zhí)行不同的時域反射技術(shù)原理。

在最簡單的情況下，時域反射技術(shù)測量裝置被配置為用于生成和提供單個脈沖作為測量脈沖。該單個脈沖優(yōu)選地是矩形脈沖形狀的方邊脈沖，反射測量脈沖被直接地或者利用相關(guān)性計算間接地用于進一步的處理。關(guān)于通過運行時間測量的方式定位干擾信號，這種時域反射技術(shù)的變形被稱為TDR方法(time-domain reflectometry，時域反射法)。

已經(jīng)證實，如果時域反射技術(shù)測量裝置被配置為用于生成和提供擴頻碼作為具有譜擴展的測量信號，且包括用于通過對已知擴頻碼與接收到的反射測量脈沖進行的相關(guān)性計算來處理反射測量信號的相關(guān)性計算單元(STDR—序列時域反射法)，或者如果時域反射技術(shù)測量裝置被配置為用于生成、提供以及處理作為具有譜擴展的測量信號的擴頻碼，所述擴頻碼調(diào)制正弦形狀的載波信號，且在相關(guān)性計算單元通過接收到的反射測量脈沖和已知擴頻碼的相關(guān)性計算實現(xiàn)處理反射測量信號(SSTDR-擴展頻譜時域反射法)，不易受到干擾的影響。

最后提到的兩種實施方式均使用被稱為擴頻碼的具有頻率擴展的信號作為測量脈沖，并與相關(guān)性計算相結(jié)合，以便能夠更好地對抗接地連接上的干擾影響。此外，與TDR方法相比，這些方法的能量需求更少。

在SSTDR方法中，通過正弦形狀的載波信號的倍增(載波信號的調(diào)制)，額外發(fā)生朝向適于傳輸測量信號的頻率范圍的擴展頻譜的頻率偏移。

在進一步的實施例中，時域反射技術(shù)測量單元被配置為用于生成時序交替發(fā)送的補碼的兩個序列作為擴頻碼。

因此，優(yōu)選地，使用偽隨機序列或者時序交替發(fā)送的補碼的兩個序列作為擴頻碼。

這些序列由于其良好的相關(guān)特性而顯著，補碼的序列特別具有自相關(guān)函數(shù)，其在中心值(零位移)之外的取值剛好為零。

附圖說明

進一步的較佳的實施例可以從下面的說明和附圖中得到，其中附圖以示例的方式示出了本實用新型的優(yōu)選實施例。

圖1是根據(jù)本實用新型的裝置的實施例的示意圖。

具體實施方式

在示意圖中，圖1使用對電阻接地供電系統(tǒng)6中的接地連接4的功能監(jiān)控的示例，示出根據(jù)本實用新型的裝置2的使用。供電系統(tǒng)6包括用戶連接至其的有效導(dǎo)體8，用戶10的本體分別接地。電阻接地供電系統(tǒng)6在其供應(yīng)位置12處通過接地電阻14接地到單獨的接地連接4。

用于對接地連接4進行功能監(jiān)測的裝置2向供電系統(tǒng)6的接地連接4提供測量脈沖。由于接地連接4通過接地電阻14的阻抗失配，在接地連接14的位置處產(chǎn)生測量脈沖的反射。因此，該反射位置是已知的，這使得在反射剖面中對反射測量脈沖進行檢測和分配成為可能。

若對反射測量信號的時間發(fā)展的評估得出相關(guān)的反射測量脈沖的幅值有變化，則可以因此假定其原因為接地電阻14的改變。

如果該幅值的變化超過了預(yù)定的閾值，則發(fā)送警報通知和/或關(guān)閉供電系統(tǒng)的相關(guān)子系統(tǒng)。從而，通過發(fā)送警報通知或通過關(guān)閉系統(tǒng)，可以將從檢測幅值的變化接收到的信息集成到電氣設(shè)施的電氣安全概念中。

此外，基于新增加的反射，也代表接地電阻的特性阻抗的不連續(xù)性的干擾源，例如電纜斷裂，可以被定位在直接(無電阻)接地供電系統(tǒng)中的接地連接上的未知位置。