针对封闭在容器中的挥发性流体的监测方法和电能传输设备

文档序号:1926781 发布日期:2021-12-03 浏览:20次 >En<

阅读说明:本技术 针对封闭在容器中的挥发性流体的监测方法和电能传输设备 (Monitoring method for volatile fluid enclosed in container and electric energy transmission device ) 是由 R.克努特 S.吉雷 M.海内克 于 2020-03-03 设计创作,主要内容包括:在针对封闭在容器(1a,1b,1c)中的流体的监测方法中,收集第一数据(11),第一数据反映容器(1a,1b,1c)中存在的流体量。将反映引入容器(1a,1b,1c)中或从容器中取出的流体量的第二数据(12)与第一数据(11)进行比较,并且确定第一数据(11)与第二数据(12)之间的偏差(13)。(In a monitoring method for a fluid enclosed in a container (1a, 1b, 1c), first data (11) are collected, which first data reflect the amount of fluid present in the container (1a, 1b, 1 c). Second data (12) reflecting the amount of fluid introduced into or removed from the container (1a, 1b, 1c) are compared with the first data (11), and a deviation (13) between the first data (11) and the second data (12) is determined.)

针对封闭在容器中的挥发性流体的监测方法和电能传输设备

技术领域

本发明涉及一种针对封闭在容器中的流体、特别是电绝缘流体的监测方法。

背景技术

例如,从专利文献DE 103 02 857 B3中已知一种监测方法。在那里提出,采集馈送给容器或从容器中取出的绝缘气体的量并进行结算。尽管这是采集已填充和取出的绝缘气体的简单方法,但该信息相对较晚地呈现。在该已知的方法中不可能获得关于趋势的信息,其可以实现预先采取行动的可能。

发明内容

因此,本发明要解决的技术问题是,提供一种监测方法,该监测方法可以实现更早地评估流体的状态。

根据本发明,上述技术问题在开头提到的类型的方法中通过如下方式来解决,即,将反映容器中存在的流体量的第一数据与反映引入容器中/从容器中取出的流体量的第二数据进行比较,并且确定第一数据与第二数据之间的偏差。

流体被封闭在容器中以防止不期望的挥发。流体例如是液体或气体,其可以用于相导体的电绝缘。为此,特别是使用电绝缘流体。必要时,也可以在容器内对所述流体加压。在这种情况下,该容器被称为加压容器。通过使用超压可以进一步提高电绝缘流体的绝缘强度。特别是在使用加压流体的情况下,由于所形成的压差,附加地促进了流体的挥发。但即使在使用没有压差的流体的情况下,也存在流体从容器中挥发的风险。

例如,流体可以在相导体周围流动,从而实现对相导体的电绝缘。因此,例如相导体与容器或其他相导体之间的线段,由于存在电绝缘流体而起到电绝缘的效果。特别地,在存在加压流体绝缘的情况下,足够的绝缘强度是必要的,因为在这种情况下,用于建立足够的电绝缘的距离通常可以随着压力的增加而减少。在此,流体损失相对较快地导致了绝缘强度的限制。

特别是必须通过相应的密封件来密封以防止流体泄漏的接合处,在运行过程中会受到老化的影响,从而可能会发生不期望的流体从容器内部泄漏到例如环境中的情况。这些损失是不期望的,并且应该尽可能早地诊断出。为此,收集第一数据,其反映容器中存在的流体量。优选地,可以通过测量包含在容器中的流体的密度来进行对存在的流体量的反映。在此,密度是反映击穿强度的合适的量度。流体量可以通过由容器预先给定的体积和位于体积内的流体的密度来确定。流体量例如可以以质量形式说明。因此,第一数据可以直接或间接地反映包含在容器中的流体的质量。随着另外的物质进入流体,例如通过引入外来气体或外来液体,流体的密度会增加。封闭在容器内的流体的泄漏通常会导致密度的下降。此外,密度还可以受到填充另外的流体的影响。由此例如,流体的损失可以通过再填充来补偿。优选地提供一种可能性,即连续地采集包含在容器内部的流体的量/质量,并且以第一数据的形式反映该信息。

在向容器中填充流体或从容器中取出流体的情况下,可以对加入或取出的流体的量进行结算。例如,这种测量可以通过流量测量设备来确定,流量测量设备例如在填充线的走向上特别是布置在填充喷嘴。相应地,流体量的结算可以根据流体的输入或输出进行。流量设备例如可以使用体积测量法。优选地,这应该温度补偿地进行。

输入或输出的量也可以通过称重来确定。

这些流体量或者引入和取出的流体量的结余(Saldo)可以在第二数据中得到反映。存在的第一数据和存在的第二数据例如可以在计算机云(分布式计算机系统)中结合,并在那里进行处理。特别地,在处理中可以确定第一数据与第二数据之间的偏差。在此,在理想化的观点中,如果容器的流体密封性足够,则第一数据和第二数据应该包含相同的关于流体量的信息。在容器不密封的情况下,可以确定第一数据与第二数据之间的差异,这例如是流体从容器中损失的反映。反之,容器内出现过量的流体表明流体受到污染。

在此,第一数据的采集可以连续进行,例如在电能传输设备上以可自由定义的间隔补偿进行。通常,可以以时间点之间相对较长的间隔向容器内填充流体或从容器取出流体。在将流体填充到容器中或从容器取出流体的规定的时间点之间的间隔中,通常要执行多次测量以确定第一数据。因此,包含在第一数据中的数据点的数量可能大于包含在第二数据中的数据点的数量。根据需要,可以使用无量纲参量的数据,但也可以例如对质量、密度、击穿强度、压力等进行相互比较。根据需要,可以在处理之前或之后对第一或第二数据进行相应的标准化。例如,第一和第二数据可以参考标准环境,以消除外部影响。

该方法的另外的有利的实施方式可以规定,为第一和/或第二数据分配测量装置的标识符。

为了收集第一和第二数据可以使用相应的测量装置。测量装置例如是密度计、流量计、温度补偿压力计、天平等。为了确保数据或数据比较的质量,为测量装置分配了标识符,这些标识符可以与由测量装置确定的数据一起传送或与这些数据相联系。这些标识符例如可以是序列号、注册号或其他代码等。此外,标准协议或校准协议也可以作为标识符,借助其可以确保收集的数据的足够的质量。由此,例如避免了,由于使用不同质量的测量装置要相互补充或补偿测量误差,由此可能会限制监测方法的可靠性。

特别地,第二数据的收集可以在不同的时间点由不同的人用不同的测量装置在不同的地点进行。因此,例如针对运输目的的容器可能仅获得预填充,其中在成功交付和安装后进行容器的完全填充。在这种情况下,还通过结算馈送的流体量或可能的取出的流体量来记录在容器内剩余的流体量。其又可以与以第一数据形式存在的流体量的测量值进行比较,从而提供容器的密度的质量证明。

另外的有利的实施方式可以规定,为第一和/或第二数据分配关于收集数据的时间点的时间标记。

规定具有时间标记的数据使得可以提供数据的时间分辨。由此可以跟踪变化,或创建趋势或预测。根据已经测量并且在第一数据中反映的存在的流体量以及流体在一个或多个间隔期间的特性,可以创建预测。此外,在这种预测中,例如还可以通过第二数据与测量的第一数据的比较考虑到向容器填充流体以及从容器取出流体的时间分类。此外,借助时间标记还可以根据需要考虑不同的时间间隔。例如可以规定几小时、几天、几周、几个月或几年的间隔,以证明容器关于其相对于封闭流体的密封性的质量。此外,这也产生了如下优点,例如,以图形表示显示填充和排空的时间走向和/或测量值的走向。

例如,时间标记可以由中继装置提供或者将其与数据相联系,中继装置具有不同的接口,以便例如采集或转发测量值,这些测量值变为第一(和/或第二)数据,或者是第一(和/或第二)数据。这种中继装置例如可以是“物联网(IOT)网关”,其具有不同的接口有并且可以与传感器、测量装置或类似装置连接。通过使用中继装置可以使用低成本的传感器(测量探头、测量装置),并通过与中继装置的连接将其信号格式化为标准化的数据格式。因此,例如可以使用模拟测量探头,其提供的信息在中继装置上例如被传输到一个标准化的数据协议。数据协议可以具有时间标记。时间标记可以添加到数据协议中。

例如,可以为第一数据中反映的流体量分配时间标记作为附加信息。此外,还可以借助中继装置将另外的参量添加到第一数据中。由此例如,可以为第一数据添加位置坐标、温度信息等。然后,由此在容器中的流体量的原始信息上丰富的第一数据例如可以由中继装置例如传输给计算机云,在计算机云中,反映容器中的流体量的第一数据被处理或与反映引入容器中或从容器中取出的流体量的第二数据进行比较。计算机云的一部分例如也可以是便携式设备,借助便携式设备尤其可以通过无线耦合实现第一或第二数据的信息以及由此产生的比较的显示。例如,该便携式设备还可以实现第一数据或第二数据的信息或所产生的比较的图形表示的可能性。

此外,借助使用位置坐标的关联,还可以在评估容器的状态时考虑多个在空间上处于相邻的容器。因此,例如,在共同的电能传输设备内可以相互比较类似的走向,并且例如归因于外部影响、例如雷击等。

此外,有利地可以规定,关于公差值对所确定的偏差和/或第一数据进行校正。

容器通常具有泄漏率,根据经验,这会在多年的运行过程中出现。这种泄漏可以被理解为是公差值,因为这通常和典型地发生在容器中。可以使用公差值来执行对所确定的偏差或第一数据的校正。因此,例如可以依据容器的推进的运行,例如可以将所确定的偏差归因于容器的老化。因此,对于在公差带内的偏差不需要任何行动。因此,公差值的使用可以防止不必要的行为,例如维护措施等。可以动态变化地设计公差值。随着利用流体填充容器的时间段的增加,该公差值也可以增加(例如,每时间单位的损失%*时间段)。随着流体的再填充,可以将公差值重置。

另外的有利的实施方式可以规定,第一数据和/或第二数据和/或所确定的第一与第二数据之间的偏差是以防篡改的方式记录的。

第一数据或第二数据或所确定的偏差可以在计算设备内进行处理。例如,计算设备可以分布地位于计算机云中,或者也可以位于本地计算机上。特别地,在使用关键流体的情况下,向第三方提供这些流体的记录或证明是有利的。数据或偏差的防篡改的记录可以实现以建立信任的方式向第三方提供这些数据或者可以实现通过第三方调用这些数据。防篡改的数据例如可以存储在单独的系统中、例如受托人的系统中,从而可以实现对流体去向的记录。必要时,也可以通过第三方触发直接访问或直接触发对第一数据和/或第二数据的确定,以及对他们的比较。特别地,因此可以向环保部门或类似机构证明流体的去向,从而使篡改的嫌疑无效。例如可以规定,使用“区块链”来防篡改地记录,由此几乎排除了对数据或信息的篡改。必要时,可以自动将数据提供给第三方。这例如可以按照时间间隔和/或在出现特定事件的情况下进行。

另外的有利的实施方式可以规定,将第一数据和/或第二数据和/或所确定的第一与第二数据之间的偏差提供给第三方。

第三方例如可以是检查组织,借助检查组织来监测容器的状态。第三方例如也可以是要求证明流体去向的机关。在此,提供可以通过以下方式进行,即第三方获得对第一或第二数据以及比较的直接访问和/或对测量协议的访问。为此可以规定,使用单独的存储区域,以便将监测方法的结果尽可能防篡改地暂时存放在中立的地方。然而,这种信息也可以本地地存在。优选地,并行使用不同的位置来存储相同的信息,从而进一步减少篡改的可能性。为此,例如可以使用“区块链”。

另外的有利的实施方式可以规定,第一数据和/或第二数据和/或所确定的第一与第二数据之间的偏差根据站和/或场和/或容器和/或填充量和/或时间标记和/或流体量来显示。

流体或容器可以是电能传输设备的一部分,电能传输设备具有不同的容器。不同的容器又可以是上级设置的场的一部分,其中,该场又可以是上级设置的站的一部分。因此,根据层级,可以在第一或第二数据或所确定的偏差的显示中设置不同的颗粒度。此外,还可以显示关于填充量和当前测量的在容器内的流体量的信息。这种显示例如可以以图形形式进行。第一或第二数据或所确定的偏差可以以时间走向的方式图形地显示。如有必要,时间轴可以表示较短或较长的时间间隔,例如小时、天、周、月、年等。如有必要,第一数据和第二数据以及所确定的偏差可以被用于预测,以便从测量的数据中确定趋势,基于该趋势必要时可能可以触发要进行的维护工作等。

本发明要解决的另外的技术问题是,提供一种合适的设备,其可以有效地使用前面提到的方法。本发明在具有填充了电绝缘流体的容器的电能传输设备中通过以下方式来解决上述技术问题,即,通过电绝缘流体的密度测量来采集反映容器中存在的流体量的第一数据,并且至少第一数据通过中继装置来提供。

电能传输设备用于传输电能。为此,在电势差的驱动下,在相导体中引导电流。该相导体以其相应的电势差与其周围环境电绝缘。为此,相导体例如可以至少逐段的布置在容器内,并且在那里被电绝缘流体包围。可以将容器所包围的体积假定为是恒定的,由此存在如下可能性:通过容器的恒定体积内所包围的流体的密度可以实现对(例如以质量参量测量的)流体量的增加或减少的说明。通过密度可以推断容器内当前存在的流体的质量,由此可以反映第一数据。第一数据可以通过电能传输设备的中继装置以标准化的形式提供。例如,在中继装置处还可以为第一数据补充位置信息、温度信息等,由此第一数据例如可以以标准化的形式、例如以特定数据协议的形式存在,由此例如还对该第一数据进行传输并且相应地进行评估。例如,第一和第二数据的比较可以在计算机云中进行。

此外,有利地可以规定,借助流量测量设备来收集第二数据,第二数据反映引入容器中/从容器中取出的流体量。

例如,可以借助流量测量设备来采集引入容器中或从容器中取出的流体量。通过所测量的体积可以推断出质量,即引入容器中或从容器中取出的流体量。为此,流量测量设备可以例如与中继装置连接,从而也可以通过中继装置提供第二数据。在此,第一数据和第二数据优选地可以具有相同的格式。此外,还可以使用相同的中继装置来转换和转发第一和第二数据,以便能够对第一和第二数据进行必要的评估,例如在计算机云中进行。

为了控制该方法可以规定计算机程序产品,当在数据处理系统中运行程序时,该计算机程序产品被设计为执行具有上面描述的步骤的方法。

附图说明

下面在附图中示意性示出了本发明的实施例,并且下面对此进行详细的描述。在此,附图中:

图1示出了电能传输设备的截面图,并且

图2示出了数据的图形表示。

具体实施方式

图1中示出了电能传输设备的截面图。电能传输设备具有多个容器1a、1b、1c。这些容器分别与相导体2a、2b、2c的一个相相关联。相导体2a、2b、2c示意性地显示为一条线,并且分别电绝缘地布置在容器1a、1b、1c内。为了电绝缘,容器1a、1b、1c分别填充有电绝缘流体。容器1a、1b、1c的电绝缘流体分别相互分离,从而只有与相应的容器1a、1b、1c相关联的相导体2a、2b、2c分别被在相应的容器1a、1b、1c中分别包围的电绝缘流体所包围。容器1a、1b、1c分别具有类似的结构。容器1a、1b、1c被设计为基本上旋转对称的管状,并且由多个管段组成。为了连接管段以形成容器1a、1b、1c,这些管段分别相互法兰连接。相应地,每个容器1a、1b、1c中都有相应的结合处,其需要用相应的密封装置进行密封。在通常情况下,结合处或密封装置是流体密封屏障的特殊部分,其除了别的之外由相应的容器1a、1b、1c提供。

在相导体2a、2b、2c的延伸中分别布置了断路器的开关极3a、3b、3c。开关极3a、3b、3c中的一个分别用于中断相导体2a、2b、2c中的一个。开关极3a、3b、3c也被容器1a、1b、1c内的电绝缘流体包围。必要时,电绝缘流体也可以流经开关极3a、3b、3c,并且必要时也可用作灭弧介质。

为了将电绝缘流体,例如六氟化硫、氟腈、氟酮、二氧化碳、氟烯烃或基于氮或氧的绝缘介质引入容器1a、1b、1c的内部,或将其从容器1a、1b、1c中取出,设置了连接管4a、4b、4c。连接管4a、4b、4c分别在外罩侧布置在容器1a、1b、1c上并且可以通过阀门5a、5b、5c进行关闭。流体存储器6可以与阀门5a、5b、5c连接。在优选情况下,高压缩地将电绝缘流体封闭在流体存储器6中。通过插入测量装置7,可以测量从流体存储器6通过相应的阀门5a、5b、5c分别流入所连接的容器1a、1b、1c的流体的量。在此,这是流量测量设备,其用于采集通过相应的阀门5a、5b、5c转移到相应的容器1a、1b、1c中的流体量。流体量例如可以表示为质量,由此可以将特定质量的流体引入到相应的容器1a、1b、1c的内部。在此,给相应的测量装置7分配至少一个标识符。标准协议或校准协议可以用作标识符或者通过标识符进行关联,从而在必要时,可以针对通过测量装置7收集的第二数据,校正测量装置7固有的公差。例如,标准协议或校准协议也可以用作标识符。在填充或排空时确定的第二数据被直接或间接地提供给处理设备8,例如计算机云,并且在那里进行进一步处理。如有必要,测量装置7和中继装置10可以通过无线接口相互通信,由此在处理设备8中存在关于注入或取出的流体的信息(第二数据)。然而,这些信息的传输也可以手动进行。关于由测量装置7收集的第二数据的信息可以容器准确地分别直接或间接地提供给中继装置10或处理设备。

此外,每个容器1a、1b、1c与密度测量设备9a、9b、9c相关联。通过密度测量设备9a、9b、9c分别可以确定相应容器1a、1b、1c内的流体的密度。由于将容器1a、1b、1c分别提供的体积假定为是恒定的,所以密度测量适用于确定实际上位于容器中的绝缘气体量。密度测量是有利的,因为它与温度影响无关地提供了关于击穿强度的信息。因此,可以通过密度测量设备9a、9b、9c收集信息(第一数据),其分别反映在相应的容器1a、1b、1c中存在的流体量。密度测量设备9a、9b、9c分别与中继装置10连接。中继装置10用于合并由密度测量设备9a、9b、9c(以及可能的测量装置7)提供的信息。例如,可以在中继装置10中进行对由密度测量设备9a、9b、9c提供的信息的格式化,从而得到第一数据。此外,中继装置还可以为第一数据分配时间标记,从而可以确定采集位于相应容器1a、1b、1c中的流体的相应密度的时间点。附加地,还可以为第一数据分配位置坐标,其例如通过中继装置10进行分配。如果要通过中继装置10采集测量装置7的信息(第二数据),则可以对该信息进行类似地处理。

根据实施方式或需要可以规定,由测量装置7收集的信息(第二数据)也可以提供给中继装置10。在那里,也可以对该第二数据进行格式化和标准化,从而第二数据以类似于第一数据的形式存在于中继装置10中。例如,中继装置10可以对由测量装置7提供的、关于引入或取出的流体量的信息进行结算,从而产生结余。此外,中继装置可以类似于由密度测量设备9a、9b、9c提供的信息、由测量装置7提供的信息具有时间标记并且也可以具有位置坐标。然而,必要时也可以规定,由测量装置7提供的信息以协议形式存在,并且该信息被直接馈送给中继装置10。中继装置10将在那里存在的第一数据和可能存在的第二数据馈送到处理设备8。

处理设备8可以是本地计算机或计算机云(分布式计算机系统),在其中例如进行第一数据和第二数据的比较。此外,处理设备8还可以用于显示第一或第二数据,以及确定/显示第一数据与第二数据之间的偏差。这种显示例如可以以图形形式进行。因此,例如可以使用移动显示设备作为处理设备8的一部分,在该移动显示设备上以图形形式显示第一数据、第二数据或第一数据与第二数据之间的偏差或基于此的预测。

图2中示出了不同数据的图形表示的可能性。例如,在时间轴上显示以千克为单位的流体量的图像。然而,这种标准化也可以以其他方式进行,例如,必要时也可以对密度、标准温度下的压力、击穿强度等进行标准化。因此,可以根据需要选择优选的显示。在图形表示中,可以在时间走向上显示第一数据11和第二数据12的测量值。根据第一数据11和第二数据12之间的差形成偏差13,相应地可以描绘该偏差。针对流体量描绘了第一阈值14和第二阈值15。第一阈值14指示在相应的容器1a、1b、1c内必须提供的最小的流体质量。在阈值14以下就达到了临界范围。在低于第一阈值14时可以发出警告。第二阈值15反映了如下的流体的状态,在该状态下,开关装置不再能够运行或者指示不能容忍的流体损失。

在图2的图形表示的走向中,首先在时间点t1示出了如下状态,在该状态中,第一数据11以及第二数据12几乎相互覆盖。第一数据11与第二数据12之间不存在偏差13。例如,当第一次填充容器,或者可能地分阶段用绝缘流体填充容器时,就会达到这种状态,其中,由测量装置7提供的数据的结余相应于所确定的关于容器内的流体量的信息。在达到时间点t1后,对容器1a、1b、1c进行新的填充或再填充,因此反映容器1a、1b、1c中的填充量的第二数据12也跟随第一数据11的移动。在一段时间内,几乎不能确定第一数据11与第二数据12之间的偏差13(或者可以确定公差值范围内的偏差)。随着到达时间点t2产生第一数据11与第二数据12的分歧。现在显示出明显的偏差13。在进一步的走向中,尽管没有通过测量装置7填充或取出流体,但第一数据11与第二数据12的偏差13仍然增加。在进一步的时间点t3,然后通过测量装置7取出流体量,由此记录流体的取出,并且馈送的或导出的流体量的结余减小。此外,针对未来的走向预测:尽管没有通过测量装置7取出流体,但还是会发生流体的损失。第一数据11与第二数据12之间的差增加。最后,预测预计(从时间点t3开始)在时间点t4出现低于第一阈值14。相应地,可以早期地识别和预测从容器1a、1b、1c中的一个中的流体损失的发生,从而采取防止实际发生第一数据11与第二数据12之间的更大偏差13的措施。在图2的预测中,象征性地在时间点t5示出了低于第二阈值15,在该时间点诊断出从容器1a、1b、1c中的一个中的不能容忍的流体损失。

数据,诸如第一数据11和第二数据12以及偏差13,可以以绝对值或标准化的形式显示。第一数据11、第二数据12和偏差13优选地可以存储在安全的存储器中,并且在那里防止被篡改地保持可被调用。例如,还可以将对存储区域的访问授予第三方,方式是例如自动向第三方发送这些协议或通过第三方主动从存储器中请求来发送这些协议。必要时,第三方也可以直接访问原始形式或处理过的形式的数据,从而在此给出不间断的、流体从容器1a、1b、1c中的一个的去向的证明链。

必要时,也可以通过将来自多个容器1a、1b、1c的信息合并到整个开关场、开关站的多个开关场来进行监测。选择例如在使用位置坐标的情况下进行,可以将位置坐标分配给第一数据11和第二数据12。相应地,可以将在位置上彼此接近的情况下产生的数据合并和补充为整体结论。

附图标记列表

1a,1b,1c 容器

2a,2b,2c 相导体

3a,3b,3c 断路器的开关极

4a,4b,4c 连接管

5a,5b,5c 阀门

6 流体储存器

7 测量装置

8 处理设备

9a,9b,9c 密度测量设备

10 中继装置

11 第一数据

12 第二数据

13 偏差

14 第一阈值

15 第二阈值

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