專利名稱：用于檢測(cè)電氣故障的故障檢測(cè)裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)內(nèi)容大體而言涉及對(duì)電氣裝置中的電氣故障的檢測(cè)，且更特定而言涉及用于檢測(cè)在風(fēng)力渦輪的電氣和/或電子構(gòu)件中的電氣故障的方法。而且，本公開(kāi)內(nèi)容涉及適于檢測(cè)電氣或電子構(gòu)件中的故障的故障檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
風(fēng)力渦輪作為環(huán)保且可靠的能源變得越來(lái)越重要。風(fēng)力渦輪通常包括轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子具有至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片和輪轂用于將來(lái)臨的風(fēng)能轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)機(jī)械能。風(fēng)力渦輪的輪轂的旋轉(zhuǎn)被傳輸?shù)街鬓D(zhuǎn)子軸桿，主轉(zhuǎn)子軸桿驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)(在它們之間可有齒輪箱或無(wú)齒輪箱)。發(fā)電機(jī)適于將機(jī)械旋轉(zhuǎn)能轉(zhuǎn)變成電能。連接到發(fā)電機(jī)的電氣構(gòu)件可包括電流互感器(current transformers)、功率變換器、開(kāi)關(guān)設(shè)備或其它電氣分配系統(tǒng)。在風(fēng)力渦輪的電氣和/或電子部件內(nèi)出現(xiàn)例如短路、開(kāi)路、接地故障等的情況下， 可產(chǎn)生關(guān)于風(fēng)力渦輪維護(hù)和風(fēng)力渦輪可靠性的問(wèn)題。對(duì)于僅少數(shù)特定電氣故障而言，安裝于風(fēng)力渦輪上的電氣/電子構(gòu)件可受到熔斷器保護(hù)。但是，存在可使風(fēng)力渦輪的操作性能降級(jí)的多種故障，其中這些故障中的某些不能通過(guò)安裝適當(dāng)熔斷器來(lái)排除。然而，可在風(fēng)力渦輪操作期間監(jiān)視電氣/電子構(gòu)件。風(fēng)力渦輪的電子構(gòu)件可包括用于電力分配的開(kāi)關(guān)設(shè)備，該開(kāi)關(guān)設(shè)備包括多個(gè)功率模塊(power modules)。這些功率模塊包括對(duì)過(guò)壓敏感的半導(dǎo)體構(gòu)件(例如IGBT，“絕緣柵雙極晶體管”)。在這些裝置內(nèi)可能會(huì)出現(xiàn)的電氣故障通?？砂ㄩ_(kāi)路、短路、接地故障、絕緣故 β章、-^^￠^1111^] 的電^禾0 (low-arc flash-based current and electrical arcs)。 為了關(guān)于其電氣和/或電子構(gòu)件可靠地操作風(fēng)力渦輪，關(guān)于上文所提到的電氣故障持續(xù)地監(jiān)視這些構(gòu)件是一個(gè)重要問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上文所述，提供一種適于檢測(cè)中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備(medium voltage switchgear) 的電氣故障的故障檢測(cè)裝置，該中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備具有至少一個(gè)功率模塊，該故障檢測(cè)裝置包括至少一個(gè)輸入電流傳感器，其適于測(cè)量中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的至少一個(gè)功率模塊的至少一個(gè)輸入電流；至少一個(gè)輸出電流傳感器，其適于測(cè)量中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的至少一個(gè)功率模塊的至少一個(gè)輸出電流；比較器，其適于比較至少一個(gè)輸出電流與至少一個(gè)輸入電流；以及，控制單元，其適于基于比較來(lái)確定在中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的至少一個(gè)功率模塊處的電氣故障。根據(jù)另一方面，提供一種風(fēng)力渦輪，該風(fēng)力渦輪具有適于將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能的發(fā)電機(jī)、中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和故障檢測(cè)裝置，該故障檢測(cè)裝置適于檢測(cè)在中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備處的電氣故障，該故障檢測(cè)裝置包括至少一個(gè)輸入電流傳感器，其適于測(cè)量中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的功率模塊的至少一個(gè)輸入電流；至少一個(gè)輸出電流傳感器，其適于測(cè)量中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的至少一個(gè)功率模塊的至少一個(gè)輸出電流；比較器，其適于比較至少一個(gè)輸出電流與至少一個(gè)輸入電流；以及，控制單元，其適于基于比較來(lái)確定在中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的至少一個(gè)功率模塊處的電
氣故障。根據(jù)又一方面，提供一種用于檢測(cè)具有至少一個(gè)功率模塊的中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的電氣故障的方法，該方法包括以下步驟測(cè)量中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的至少一個(gè)功率模塊的至少一個(gè)輸入電流；測(cè)量中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的至少一個(gè)功率模塊的至少一個(gè)輸出電流；比較至少一個(gè)輸出電流與至少一個(gè)輸入電流；以及，基于該比較來(lái)確定在中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備處的電氣故障。另外的示范性實(shí)施例對(duì)應(yīng)于從屬權(quán)利要求、描述和附圖。


在說(shuō)明書的其余部分中并參考附圖，向本領(lǐng)域技術(shù)人員更具體描述了全面并可實(shí)施的公開(kāi)內(nèi)容(包括其最佳模式)，在附圖中圖1示出根據(jù)典型實(shí)施例的風(fēng)力渦輪的側(cè)視圖，該風(fēng)力渦輪具有發(fā)電機(jī)用于將機(jī)械旋轉(zhuǎn)能轉(zhuǎn)變成電能；圖2示出風(fēng)力渦輪的機(jī)艙，其中機(jī)艙包括齒輪箱、發(fā)電機(jī)和中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備；圖3示出根據(jù)典型實(shí)施例的經(jīng)由中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備在風(fēng)力渦輪的發(fā)電機(jī)到風(fēng)力渦輪的主變壓器(main transformer)之間的電氣連接；圖4示出圖3所示的電氣布置，其中分配面板單元連接于中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備與主變壓器之間；圖5詳細(xì)描繪了根據(jù)典型實(shí)施例的中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的內(nèi)部設(shè)置，其具有三個(gè)功率模塊和相應(yīng)輸入傳感器和輸出傳感器；圖6是示出根據(jù)典型實(shí)施例的基于所測(cè)量的中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的各個(gè)功率模塊的輸入電流和輸出電流而生成控制信號(hào)的的方塊圖；圖7是根據(jù)另一典型實(shí)施例的故障檢測(cè)裝置的構(gòu)件的方塊圖，該故障檢測(cè)裝置用于檢測(cè)在風(fēng)力渦輪的電氣和/或電子構(gòu)件內(nèi)的故障且用于生成控制信號(hào)；以及圖8是示出根據(jù)再一典型實(shí)施例的用于檢測(cè)具有至少一個(gè)功率模塊的中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備內(nèi)的電氣故障的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)將詳細(xì)地參考各個(gè)示范性實(shí)施例，其一個(gè)或多個(gè)實(shí)例在附圖中示出。每個(gè)實(shí)例以舉例說(shuō)明的方式給出且并不意味著限制。舉例而言，說(shuō)明或描述為一個(gè)實(shí)施例部分的特點(diǎn)可用于其它實(shí)施例或者結(jié)合其它實(shí)施例使用以得到又一實(shí)施例。預(yù)期本公開(kāi)內(nèi)容內(nèi)容包括這些修改和變化。將在下文中解釋多個(gè)實(shí)施例。在此情況下，相同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)由附圖中相同的附圖標(biāo)記來(lái)標(biāo)注。附圖所示的結(jié)構(gòu)未必按照比例繪制而是僅用于更好地理解實(shí)施例。圖1是根據(jù)典型實(shí)施例的風(fēng)力渦輪100的側(cè)視圖。該風(fēng)力渦輪包括機(jī)艙103，機(jī)艙103可旋轉(zhuǎn)地安裝于塔架102頂部。該機(jī)艙103可繞豎直塔架軸線107(虛線)旋轉(zhuǎn)使得該機(jī)艙103可朝向來(lái)臨的風(fēng)向105。通常，風(fēng)力渦輪100的轉(zhuǎn)子的主軸桿112與來(lái)臨的風(fēng)向105符合。為此，可由偏轉(zhuǎn)角調(diào)整單元(在圖1中未示出)來(lái)調(diào)整偏轉(zhuǎn)角106。風(fēng)力渦輪100的轉(zhuǎn)子包括至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片101，用于將來(lái)臨的風(fēng)105的風(fēng)能轉(zhuǎn)變成機(jī)械旋轉(zhuǎn)能。為了使主軸桿112的旋轉(zhuǎn)頻率適應(yīng)來(lái)臨的風(fēng)105的速度或強(qiáng)度，可調(diào)整個(gè)別轉(zhuǎn)子葉片101的俯仰角108。至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片連接到轉(zhuǎn)子的輪轂104且可繞其縱向軸線旋轉(zhuǎn)。主軸桿112將風(fēng)力渦輪100的輪轂104連接到齒輪箱109，齒輪箱109用于使主軸桿112的旋轉(zhuǎn)速度適應(yīng)齒輪箱109后面的發(fā)電機(jī)100的旋轉(zhuǎn)速度。發(fā)電機(jī)110將自齒輪箱109輸出的機(jī)械旋轉(zhuǎn)能轉(zhuǎn)變成電能。在發(fā)電機(jī)110后面的構(gòu)件主要為電氣和/或電子構(gòu)件，其在圖1中未示出，但將在下文中描述。圖2是風(fēng)力渦輪100的機(jī)艙103的示意圖，其中示出沿著風(fēng)力渦輪100轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子軸線117布置的構(gòu)件。轉(zhuǎn)子軸線117在來(lái)臨的風(fēng)向105中定向。轉(zhuǎn)子葉片101驅(qū)動(dòng)輪轂 104，而輪轂104使主軸桿112旋轉(zhuǎn)。主軸桿112連接到齒輪箱109的齒輪箱輸入軸桿。齒輪箱109的齒輪箱輸出軸桿113連接到發(fā)電機(jī)110，發(fā)電機(jī)110將機(jī)械旋轉(zhuǎn)能轉(zhuǎn)變成電能。在發(fā)電機(jī)110的輸出處，提供電氣連接114，電氣連接114將發(fā)電機(jī)110連接到中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備200。盡管開(kāi)關(guān)設(shè)備200被示出布置于機(jī)艙103內(nèi)，但開(kāi)關(guān)設(shè)備200可布置于風(fēng)力渦輪100內(nèi)或附近的任何其它位置。通常，中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備與電力系統(tǒng)或電網(wǎng)相關(guān)聯(lián)地使用。電氣開(kāi)關(guān)設(shè)備是指電氣斷開(kāi)器(disconnect)、熔斷器和/或斷路器的組合。開(kāi)關(guān)設(shè)備可手動(dòng)地或自動(dòng)地操作。圖3示出在風(fēng)力渦輪的發(fā)電機(jī)110與風(fēng)力渦輪的主變壓器115之間的典型電氣連接布置。如圖3所示，中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備200連接于發(fā)電機(jī)110與主變壓器115之間。在圖3 中示出的發(fā)電機(jī)110提供三個(gè)電相位，使得中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備200被設(shè)計(jì)成具有用于第一相位的第一功率模塊201，用于第二相位的第二功率模塊202和用于第三相位的第三功率模塊 203。三個(gè)輸入電流(即，第一功率模塊201的第一輸入電流501，第二功率模塊202的第二輸入電流502和第三功率模塊203的第三輸入電流50 由發(fā)電機(jī)100提供。中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備200的輸出電流包括第一功率模塊201的第一輸出電流601，第二功率模塊202的第二輸出電流602和第三功率模塊203的第三輸出電流603。輸出電流被饋送到風(fēng)力渦輪 100的主變壓器115以便提供向各種電氣負(fù)載提供輸出能量。圖4是示出發(fā)電機(jī)100的方塊圖，發(fā)電機(jī)100經(jīng)由中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備200連接到分配面板單元116。中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備200包括第一功率模塊201、第二功率模塊202和第三功率模塊203，即，由發(fā)電機(jī)110提供的電力的三個(gè)相位可在中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備內(nèi)處理。在電力被傳輸?shù)街髯儔浩?15之前，接收三個(gè)相位的分配面板單元116用于將電力的至少一部分分配到中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備200內(nèi)或中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備200外的其它電氣構(gòu)件。由附圖標(biāo)記501、502、503和 601、602、603分別標(biāo)注的帶箭頭的線表示電流路徑，其運(yùn)送自風(fēng)力渦輪100的發(fā)電機(jī)110的相應(yīng)供電電流到分配面板單元116。由于中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備200包括三個(gè)個(gè)別功率模塊(即，第一功率模塊201、第二功率模塊202和第三功率模塊20 ，三個(gè)輸入電流(即第一輸入電流501、第二輸入電流502和第三輸入電流50 由風(fēng)力渦輪100的發(fā)電機(jī)100提供。而且，三個(gè)輸出電流由中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備200的三個(gè)個(gè)別功率模塊201、202和203提供，S卩，第一輸出電流601由第一功率模塊 201提供，第二輸出電流602由第二功率模塊202提供，且第三輸出電流603由第三功率模塊203提供。
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如果中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備200的初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)在相同電壓水平，那么第一輸入電流 501、第二輸入電流502和第三輸入電流503的總和通常對(duì)應(yīng)于第一輸出電流601、第二輸出電流602和第三輸出電流603的總和。如果(例如)在總是在功率模塊201、202和203的電子器件中的功率模塊201、202和203之間出現(xiàn)短路，那么這種情形可改變。如果例如接地故障出現(xiàn)于第三功率模塊203，那么干擾電流平衡。根據(jù)在下文中關(guān)于圖5所示的典型實(shí)施例，分別測(cè)量輸入電流的總和與輸出電流的總和且相互比較。如果輸入電流的總和并不對(duì)應(yīng)于輸出電流的總和，那么可得到結(jié)論可能發(fā)生了諸如開(kāi)路、短路、接地故障、絕緣故障、基于低弧閃光的電流和電弧這樣的電氣故障。圖5是根據(jù)典型實(shí)施例的中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備200的更詳細(xì)方塊圖。如之前那樣，該中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備200包括第一功率模塊201、第二功率模塊202和第三功率模塊203，例如，用于向負(fù)載(在圖5中未示出)提供三相電流。而且，為了易于詳細(xì)地描述其它構(gòu)件，風(fēng)力渦輪 100的發(fā)電機(jī)100在圖5中未示出。如圖5所示，第一功率模塊201、第二功率模塊202和第三功率模塊203中的每一個(gè)包括輸入電流傳感器和輸出電流傳感器。即，第一功率模塊201具有第一輸入電流傳感器301和第一輸出電流傳感器401，第二功率模塊202具有第二輸入電流傳感器302和第二輸出電流傳感器402，且第三功率模塊203具有第三輸入電流傳感器303和第三輸出電流傳感器403。提供第一輸入電流傳感器301、第二電流傳感器302和第三電流傳感器303以分別確定第一輸入電流501、第二輸入電流502和第三輸入電流503。另一方面，第一輸出電流傳感器401、第二輸出電流傳感器402和第三輸出電流傳感器403提供分別指示對(duì)第一輸出電流601、第二輸出電流602和第三輸出電流603測(cè)量的測(cè)量信號(hào)。在功率模塊201、202、203的輸入側(cè)或輸出側(cè)的一個(gè)電流傳感器，多于一個(gè)電流傳感器或所有電流傳感器可提供為下列中的至少一種霍爾電流傳感器、法拉第旋轉(zhuǎn)傳感器、分路器、感應(yīng)傳感器和電流互感器。如果提供霍爾電流傳感器，那么基于相應(yīng)輸入或輸出電流所生成的磁場(chǎng)來(lái)確定相應(yīng)輸入或輸出電流。本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知霍爾傳感器的操作原理，這種電流傳感并不在此處詳細(xì)地描述以便提供簡(jiǎn)潔描述。如果提供法拉第旋轉(zhuǎn)電流傳感器，那么基于在光波導(dǎo)中傳播的偏振光束的旋轉(zhuǎn)來(lái)確定相應(yīng)輸入或輸出電流。然后基于相應(yīng)輸入或輸出電流來(lái)測(cè)量所檢測(cè)的偏振旋轉(zhuǎn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知法拉第旋轉(zhuǎn)電流傳感器的操作原理，這種電流傳感并不在此處詳細(xì)地描述以便提供簡(jiǎn)潔描述。此外，分路器或分路電阻器可用于輸入/輸出電流傳感，其中待測(cè)量的電流穿過(guò)分路器，導(dǎo)致在分路器上可測(cè)量的壓降。相應(yīng)電流傳感器輸出指示相應(yīng)輸入電流501、502和503或相應(yīng)輸出電流601、602 和603的信號(hào)。如在圖5中可看出的那樣，電流傳感器301、302、303、401、402和403可分別從中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備200和第一功率模塊201、第二功率模塊202和第三功率模塊203外部接近，使得可個(gè)別地確定輸入電流和輸出電流?；谠谥袎洪_(kāi)關(guān)設(shè)備200和/或在個(gè)別功率模塊201、202和203的輸入電流和輸出電流的傳感，可設(shè)計(jì)一種故障檢測(cè)裝置，其典型實(shí)施例在圖6中示出。
同樣，由虛線橢圓指示具有第一功率模塊201、第二功率模塊202和第三功率模塊 203的中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備200。在此處應(yīng)當(dāng)指出的是為了簡(jiǎn)化描述，在圖6中未示出自發(fā)電機(jī)110 至中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備200的個(gè)別功率模塊201、202和203的電流路徑和從中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備200的個(gè)別功率模塊201、202和203到負(fù)載(例如，到主變壓器115)的電流路徑。始于個(gè)別功率模塊的輸入傳感器和輸出傳感器的實(shí)線表示信號(hào)線，其被提供用于將指示由相應(yīng)輸入或輸出電流傳感器所測(cè)量電流的電流信號(hào)傳輸?shù)教幚碓O(shè)備。圖6是根據(jù)典型實(shí)施例的故障檢測(cè)裝置的方塊圖。如圖6所示，指示輸入電流的信號(hào)在輸入電流總和確定單元304中求和，而指示各個(gè)功率模塊的輸出電流的信號(hào)在輸出電流總和確定單元404中求和。若不出現(xiàn)故障(例如，開(kāi)路、短路、接地故障、絕緣故障、基于低弧閃光的電流和電弧)，則輸入電流501、502和503的總和(在圖6中未示出，參看圖 5)應(yīng)對(duì)應(yīng)于輸出電流601、602和603的總和(在圖6中未示出，參看圖5)。指示到各個(gè)功率模塊內(nèi)的輸入電流總和的信號(hào)由輸入電流總和確定單元304輸出，而指示各個(gè)功率模塊201、202和203的輸出電流總和的信號(hào)由輸出電流總和確定單元 404輸出。兩個(gè)信號(hào)都被饋送到比較器405，比較器405提供輸入電流總和與輸出電流總和的比較。比較器405連接到控制單元406，控制單元406基于比較器405中的比較來(lái)輸出控制信號(hào)407以控制功率模塊201、202和203中的至少一個(gè)或者整個(gè)中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備200。控制信號(hào)407可控制在風(fēng)力渦輪的電氣部分中的其它電氣/電子構(gòu)件，使得一旦檢測(cè)到電氣故障，構(gòu)件可(例如)被斷開(kāi)以避免出現(xiàn)另外的電氣故障?？刂茊卧蛇m于提供控制信號(hào)以在此相應(yīng)功率模塊處檢測(cè)到電氣故障之后斷開(kāi)有故障的功率模塊。如果在比較器405內(nèi)比較輸入電流和輸出電流的絕對(duì)值，那么根據(jù)圖6所示的典型實(shí)施例的故障檢測(cè)裝置可包括下列中的至少一個(gè)輸入電流總和確定單元 304，其適于確定中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的功率模塊201、202和203的輸入電流的電流總和；以及，輸出電流總和確定單元404，其適于確定中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備200的功率模塊201、202和203的輸出電流601、602和603的電流總和。在比較器405中所執(zhí)行的比較還可包括比較至少一個(gè)輸出電流與至少一個(gè)輸入電流的幅值、電流上升時(shí)間、電流下降時(shí)間和頻率。而且，能關(guān)于個(gè)別功率模塊201、202和 203和/或整個(gè)中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備200的相應(yīng)輸入電流分析相應(yīng)輸出電流的時(shí)間行為。而且，對(duì)于個(gè)別功率模塊201、202和203或者對(duì)于整個(gè)中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備200能確定限定至少一個(gè)輸出電流601、602和603與相應(yīng)至少一個(gè)輸入電流501、502和503的最大容許偏差的幅度(margin)。根據(jù)幅度的提供，如果超過(guò)了此相應(yīng)功率模塊的最大可容許偏差幅度，則可斷開(kāi)相應(yīng)功率模塊201、202和203。除此之外，僅在分別超過(guò)此功率模塊201、 202和203的最大可容許偏差幅度持續(xù)預(yù)定時(shí)間的情況下，可斷開(kāi)相應(yīng)功率模塊201、202和 203。圖7是根據(jù)再一典型實(shí)施例的故障檢測(cè)裝置的方塊圖。如圖7所示，同樣提供三個(gè)功率模塊201、202和203，其中每個(gè)功率模塊具有相應(yīng)輸入電流傳感器，即，第一功率模塊201具有第一輸入電流傳感器301，第二功率模塊202具有第二輸入電流傳感器302且第三功率模塊203具有第三輸入電流傳感器303。但與圖6所示的方塊圖不同，利用共同的輸出電流傳感器400來(lái)測(cè)量所有三個(gè)個(gè)別功率模塊201、202和203的輸出電流。如果個(gè)別功率模塊201、202和203的輸出連接到彼此使得輸出電流601、602和603添加到供應(yīng)到負(fù)載的共同輸出電流600 (在圖7中未示出)，將會(huì)發(fā)生這種情況。此處應(yīng)當(dāng)指出的是虛粗線對(duì)應(yīng)于電流路徑(輸出電流路徑)，其中細(xì)實(shí)線對(duì)應(yīng)于分別運(yùn)送輸入電流和輸出電流的信號(hào)線。因此，共同輸出電流傳感器400測(cè)量輸出電流 601、602和603的總和，其中輸入電流的總和(電流路徑在圖7中未示出)由輸入電流總和確定單元304確定，如在上文中關(guān)于圖6所述的那樣。輸出電流的總和同樣由比較器405與輸入電流總和相比較，比較器405的輸出連接到控制單元406以便提供控制信號(hào)407。一旦由故障檢測(cè)裝置根據(jù)典型實(shí)施例之一檢測(cè)到電氣故障，控制信號(hào)407然后可用于提供額外措施以便保護(hù)風(fēng)力渦輪101的電子/電氣構(gòu)件。如圖7所示，用于所有功率模塊201、202和203的單個(gè)共同輸出電流傳感器400與用于個(gè)別功率模塊201、202和203的個(gè)別輸入電流傳感器301、302和303組合，以便由比較器405執(zhí)行比較。另一方面，盡管在圖7中未示出，但能提供用于所有功率模塊的單個(gè)共同輸入電流傳感器且組合此共同輸入電流傳感器與分別用于個(gè)別功率模塊201、202和203 的個(gè)別輸出電流傳感器601、602和603。除此之外，能組合用于所有功率模塊的單個(gè)共同輸出傳感器400與用于所有功率模塊201、202和203的單個(gè)共同輸入傳感器來(lái)執(zhí)行比較。此外，根據(jù)典型實(shí)施例的故障檢測(cè)裝置可包括相移確定單元，其適于確定中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備200的至少一個(gè)功率模塊201、202和203的至少一個(gè)輸出電流601、602和603與中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備200的所述至少一個(gè)功率模塊201、202和203的至少一個(gè)輸入電流501、502和 503之間的相應(yīng)相移。圖8是示出用于檢測(cè)具有至少一個(gè)功率模塊的中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的電氣故障的方法的流程圖。該方法始于步驟Si。在步驟S2，測(cè)量中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備200的至少一個(gè)功率模塊的至少一個(gè)輸入電流。然后，方法前進(jìn)至步驟S3，其中測(cè)量中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備200的至少一個(gè)功率模塊的至少一個(gè)輸出電流。然后，在后面的步驟S4，比較至少一個(gè)輸出電流與至少一個(gè)輸入電流。至少一個(gè)輸出電流與至少一個(gè)輸入電流的比較可包括下列中的至少一種電流幅值(current amplitude)比較、電流上升時(shí)間比較、電流下降時(shí)間比較以及頻率比較。而且，可關(guān)于輸入電流確定輸出電流的時(shí)間行為(time behaviour) 0基于所確定的時(shí)間行為，能確定中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備200的至少一個(gè)功率模塊201、202和203內(nèi)的電氣故障。除此之外，該比較可包括生成至少一個(gè)輸入電流和輸出電流的至少一個(gè)時(shí)間導(dǎo)數(shù)。此外，將確定幅度，其限定至少一個(gè)輸出電流與至少一個(gè)輸入電流的最大可容許偏差。該程序前進(jìn)至步驟S5，其中從上文所述的步驟S4執(zhí)行的比較來(lái)確定中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備200和/或中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備200的個(gè)別功率模塊201、202和203的電氣故障，例如，如果超過(guò)此功率模塊的最大可容許偏差幅度，那么可斷開(kāi)相應(yīng)功率模塊201、202和203。除此之外，僅在分別超過(guò)此功率模塊201、202和203的最大可容許偏差幅度持續(xù)預(yù)定時(shí)間的情況下，可斷開(kāi)相應(yīng)功率模塊201、202和203。本書面描述使用實(shí)例來(lái)公開(kāi)本發(fā)明(包括最佳實(shí)施方式)，且也能使本領(lǐng)域技術(shù)人員實(shí)踐本所描述的主題(包括做出和使用任何裝置或系統(tǒng)和執(zhí)行任何合并的方法)。雖然在前文中公開(kāi)了各種具體實(shí)施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到權(quán)利要求的精神和范圍允許同樣有效的修改。特別地，上文所述實(shí)施例的相互非排它性的特點(diǎn)可彼此組合。專利保護(hù)范圍由權(quán)利要求限定，且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的這些修改和其它實(shí)例。如果其它實(shí)例具有與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言并無(wú)不同的結(jié)構(gòu)元件或者如果其它實(shí)例包括與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言并無(wú)實(shí)質(zhì)不同的等效結(jié)構(gòu)元件，那么其它實(shí)例預(yù)期在權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種故障檢測(cè)裝置，其適于檢測(cè)在具有至少一個(gè)功率模塊O01，202，203)的中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備(200)處的電氣故障，所述故障檢測(cè)裝置包括至少一個(gè)輸入電流傳感器(301，302，303)，其適于測(cè)量所述中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備Q00)的至少一個(gè)功率模塊(201,202,203)的至少一個(gè)輸入電流(501，502，503)；至少一個(gè)輸出電流傳感器^)0，401，402，403)，其適于測(cè)量所述中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備(200) 的至少一個(gè)功率模塊(201,202,203)的至少一個(gè)輸出電流(600，601，602，603)；比較器005)，其適于比較所述至少一個(gè)輸出電流(600，601，602，603)與所述至少一個(gè)輸入電流(501，502，503)；以及控制單元006)，其適于基于所述比較來(lái)確定在所述中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備000)的至少一個(gè)功率模塊(201，202，203)處的電氣故障。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的故障檢測(cè)裝置，其特征在于，所述至少一個(gè)輸入電流傳感器 (301,302,303)和/或所述至少一個(gè)輸出電流傳感器(400，401，402，403)被提供為下列中的至少一種霍爾電流傳感器、法拉第旋轉(zhuǎn)傳感器、分路器、感應(yīng)傳感器和電流互感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的故障檢測(cè)裝置，其特征在于還包括相移確定單元，所述相移確定單元適于確定在所述中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備(200)的至少一個(gè)功率模塊(201，202，203)的至少一個(gè)輸出電流(600，601，602，603)與所述中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備(200)的所述至少一個(gè)功率模塊 (201,202,203)的至少一個(gè)輸入電流(501，502，503)之間的相應(yīng)相移。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的故障檢測(cè)裝置，其特征在于，所述中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備 (200)包括多個(gè)功率模塊(201，202，203)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的故障檢測(cè)裝置，其特征在于，所述控制單元 (406)適于在相應(yīng)功率模塊(201，202，203)處檢測(cè)到電氣故障時(shí)提供控制信號(hào)來(lái)斷開(kāi)此功率模塊(201，202，203)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的故障檢測(cè)裝置，其特征在于還包括下列中的至少一個(gè)輸入電流總和確定單元(304)，其適于確定所述中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備000)的功率模塊(201,202,203)的輸入電流(501，502，503)的電流總和；以及，輸出電流總和確定單元 004)，其適于確定所述中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備(200)的功率模塊(201，202，203)的輸出電流的電流總禾口。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的故障檢測(cè)裝置，其特征在于，用于所有功率模塊 (201,202,203)的單個(gè)的共同輸入電流傳感器(301，302，303)與用于各個(gè)功率模塊(201， 202,203)的各個(gè)輸出電流傳感器相組合來(lái)執(zhí)行所述比較，和/或用于所有功率模塊(201， 202,203)的單個(gè)的共同輸出電流傳感器000，401，402，403)與用于所有功率模塊(201， 202,203)的單個(gè)的共同輸入電流傳感器(301，302，30 相組合來(lái)執(zhí)行所述比較，和/或用于所有功率模塊(201，202，203)的單個(gè)的共同輸出電流傳感器(400，401，402，403)與用于各個(gè)功率模塊001，202，203)的各個(gè)輸入電流傳感器相組合來(lái)執(zhí)行所述比較。
8.一種用于檢測(cè)在中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備(200)處的電氣故障的方法，所述中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備具有至少一個(gè)功率模塊001，202，203)，所述方法包括測(cè)量所述中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備(200)的至少一個(gè)功率模塊(201，202，203)的至少一個(gè)輸入電流(501，502，503)；測(cè)量所述中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備O00)的至少一個(gè)功率模塊001，202，203的至少一個(gè)輸出電流(600，601，602，603)；比較所述至少一個(gè)輸出電流(600，601，602，603)與所述至少一個(gè)輸入電流(501，502， 503)；以及通過(guò)所述比較來(lái)確定在所述中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備(200)處的電氣故障。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)輸出電流(600，601，602， 603)與所述至少一個(gè)輸入電流(501，502，503)的比較選自電流幅值比較、電流上升時(shí)間比較、電流下降時(shí)間比較、頻率比較、關(guān)于輸入電流(501,502,503)的輸出電流(600,601, 602,603)的時(shí)間行為以及其任何組合。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，確定幅度，所述幅度限定所述至少一個(gè)輸出電流(600，601，602，60 與所述至少一個(gè)輸入電流(501，502，50 的最大可容許偏差，且如果超過(guò)相應(yīng)功率模塊001，202，203)的最大可容許偏差幅度或者超過(guò)此功率模塊 (201,202,203)的最大可容許偏差幅度持續(xù)預(yù)定時(shí)間，則斷開(kāi)此功率模塊(201，202，203)。
全文摘要
本申請(qǐng)涉及用于檢測(cè)電氣故障的故障檢測(cè)裝置和方法。其中，提供一種適于檢測(cè)在具有至少一個(gè)功率模塊(201，202，203)的中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備(200)處的電氣故障的故障檢測(cè)。該故障檢測(cè)裝置包括至少一個(gè)輸入電流傳感器(301，302，303)，其適于測(cè)量該中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備(200)的至少一個(gè)功率模塊(201，202，203)的至少一個(gè)輸入電流(501，502，503)；以及，至少一個(gè)輸出電流傳感器(400，401，402，403)，其適于測(cè)量該中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備(200)的至少一個(gè)功率模塊(201，202，203)的至少一個(gè)輸出電流(600，601，602，603)。提供比較器(405)，其適于比較至少一個(gè)輸出電流(600，601，602，603)與至少一個(gè)輸入電流(501，502，503)?？刂茊卧?406)適于基于比較來(lái)確定在該中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備(200)的至少一個(gè)功率模塊(201，202，203)處的電氣故障。
文檔編號(hào)G01R31/02GK102236060SQ20111011836
公開(kāi)日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2011年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月30日
發(fā)明者W·巴頓 申請(qǐng)人:通用電氣公司