帶硅鏈直流系統(tǒng)母線對地電阻的檢測裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于不接地直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測領(lǐng)域，具體設(shè)及一種用于帶娃鏈的不接地直 流系統(tǒng)的正負(fù)母線對地絕緣電阻檢測的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 發(fā)電廠和變電站的直流電源是主要電氣設(shè)備的操作電源及控制信號電源，它是一 個十分龐大的多分支供電網(wǎng)絡(luò)，其常見故障是一點(diǎn)接地故障。一般情況下，一點(diǎn)接地并不馬 上影響直流系統(tǒng)的運(yùn)行，但如果不能迅速找到接地故障點(diǎn)并予W修復(fù)，當(dāng)發(fā)生另一點(diǎn)接地 時，就可能引起信號回路、控制回路、繼電保護(hù)裝置等誤動或拒動，造成嚴(yán)重后果。因此電力 系統(tǒng)中必須有絕緣電阻檢測裝置長期監(jiān)測直流母線對地的絕緣狀況。
[0003] 電力系統(tǒng)直流電源是一個不接地直流系統(tǒng)，目前普遍采用平衡橋法和不平衡橋法 檢測正負(fù)直流母線對地絕緣電阻。平衡橋法是在檢測直流母線對地絕緣電阻時將兩個等大 的電阻接在正負(fù)母線和地之間，通過檢測正負(fù)直流母線對地電壓，列出一個方程，求解對地 電壓較低的直流母線的對地電阻，該方法檢測速度快，但僅適用于單極對地絕緣降低的情 況，不適用正負(fù)母線對地絕緣性能均降低的情況，無法分別檢測出正負(fù)母線對地電阻。不平 衡橋法是在檢測直流母線對地絕緣電阻時在正負(fù)母線和地之間分別接兩個不相等的電阻， 形成兩個不平衡橋狀態(tài)，可列出兩個方程，從而求解出正負(fù)母線對地絕緣電阻。當(dāng)正負(fù)母線 對地絕緣性能均發(fā)生下降時，該法能夠檢測出正負(fù)母線對地電阻。
[0004] 目前大部分中小型變電站直流系統(tǒng)都使用了娃鏈，娃鏈將正直流母線分成了合閩 母線和控制母線兩段。在沒有娃鏈的直流系統(tǒng)中，現(xiàn)有的平衡橋法和不平衡橋法可W準(zhǔn)確 地檢測出正負(fù)母線對地電阻。但在包含娃鏈的直流系統(tǒng)中，由于娃鏈兩端電壓的影響，合閩 母線或控制母線發(fā)生絕緣故障時，采用平衡橋法和不平衡橋法計算出的正負(fù)母線對地電 阻值都會產(chǎn)生很大的偏差，且娃鏈壓降越大，偏差越大。
[0005] 綜上，現(xiàn)有的平衡橋法和不平衡橋法應(yīng)用于帶娃鏈的直流系統(tǒng)時，由于娃鏈壓降 的影響，存在正負(fù)母線對地絕緣電阻檢測值偏差大的問題，甚至造成誤報、漏報等嚴(yán)重后 果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對上述問題，本發(fā)明提供一種帶娃鏈直流系統(tǒng)母線對地絕緣電阻的
[0007] 檢測裝置及方法，用W解決現(xiàn)有的絕緣電阻檢測方法應(yīng)用于帶娃 [000引鏈的直流系統(tǒng)時母線對地絕緣電阻檢測偏差大的問題。
[0009]為解決上述問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：帶娃鏈直流系統(tǒng)母線對地電阻的檢 測裝置，包括CPU、正負(fù)母線對地電壓測量電路、平衡橋不平衡橋切換電路、支路漏電流傳感 器信號檢測電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、RS485通訊電路、多路轉(zhuǎn)換開關(guān)電路、撥碼開關(guān)地址設(shè)置電 路、LED顯示電路、看口狗電路，所述的正負(fù)母線對地電壓測量電路為：娃鏈兩側(cè)的合閩母 線、控制母線分別經(jīng)在電氣上互鎖的第二切換開關(guān)和第Ξ切換開關(guān)接至第一檢測電阻一 端，第一檢測電阻另一端經(jīng)第一接地開關(guān)接地；負(fù)母線經(jīng)與第一檢測電阻等大的第二檢測 電阻后經(jīng)第一接地開關(guān)接地。
[0010] 本檢測裝置采用雙平衡橋法對合閩母線、控制母線及負(fù)母線的對地電阻進(jìn)行檢 巧。。在檢測開始時第一接地開關(guān)首先閉合;第一檢測電阻、第二檢測電阻為兩個等大的檢測 電阻，用于檢測正負(fù)母線對地電壓;第二切換開關(guān)和第Ξ切換開關(guān)為檢測電路接入合閩母 線、控制母線的切換開關(guān)，運(yùn)兩個切換開關(guān)在電氣上互鎖，即任何時刻最多只能投入一個。
[0011] CPU控制第一接地開關(guān)、第二切換開關(guān)、第Ξ切換開關(guān)動作，實現(xiàn)合閩母線、控制母 線對地電壓檢測電路切換，檢測電壓經(jīng)整形變換電路處理后送到A/D轉(zhuǎn)換電路；同時CPU控 制多路轉(zhuǎn)換開關(guān)，將各支路的漏電流傳感器信號切換到A/D轉(zhuǎn)換電路的相應(yīng)通道。CPU采集 經(jīng)AD轉(zhuǎn)換的正負(fù)母線對地電壓及所有支路漏電流信號的數(shù)字量，并對采集到的數(shù)字量進(jìn)行 濾波處理后，按一定的方法判斷、計算正負(fù)母線對地絕緣電阻。電壓整型變換的目的是將 母線對地的高電壓變換為A/D轉(zhuǎn)換電路能接受的低電壓，同時為了保證檢測精度通過運(yùn)算 放大器等器件進(jìn)行必要的阻抗變換。
[0012] 該檢測裝置針對帶娃鏈直流系統(tǒng)計算正負(fù)母線對地電阻所需要的檢測量，對正負(fù) 母線對地電壓測量電路進(jìn)行了改進(jìn)，形成了所謂的雙平衡橋檢測電路，采用該電路檢測出 電壓值，才能計算在各種絕緣故障情況下準(zhǔn)確計算出合閩母線、控制母線、負(fù)母線的對地電 阻。
[0013] 應(yīng)用所述的帶娃鏈直流系統(tǒng)母線對地電阻的檢測裝置進(jìn)行檢測的方法，包括如下 步驟：
[0014] 步驟一、在CPU控制下，應(yīng)用雙平衡橋法依次測得合閩母線、控制母線、負(fù)母線對地 電壓及所有支路直流漏電流傳感器的測值；
[0015] 步驟二、CP訴良據(jù)所有支路直流漏電流傳感器的測值確定正負(fù)母線絕緣接地情況， 采用相應(yīng)的公式計算正負(fù)母線的對地電阻；
[0016] 步驟S、CPU控制不平衡橋切換電路投切，按不平衡橋法對合閩母線、控制母線、負(fù) 母線對地電壓及各支路直流漏電流傳感器信號進(jìn)行檢測，用于計算各支路正負(fù)極對地電 阻。
[0017] 步驟一二用于計算帶娃鏈直流系統(tǒng)正負(fù)母線對地電阻，僅憑步驟一二測得的數(shù)據(jù) 不能計算出支路正負(fù)極絕緣均降低情況下該支路正負(fù)極對地電阻，因此按"不平衡橋法"再 次檢測，是為了計算各支路正負(fù)極對地電阻，"雙平衡橋法"是對"不平衡橋法"無法準(zhǔn)確計 算正負(fù)母線對地電阻問題的改進(jìn)。
[0018] 本方法通過雙平衡橋檢測出合閩母線、控制母線兩段正負(fù)母線對地電壓及支路漏 電流傳感器信號測值，通過對支路漏電流傳感器數(shù)據(jù)的分析，判斷出屬于哪種絕緣接地情 況，再采用相應(yīng)的計算公式。由于計算方法考慮了娃鏈壓降，解決了帶娃鏈直流系統(tǒng)母線對 地絕緣電阻應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)計算偏差太大的問題，達(dá)到無娃鏈直流系統(tǒng)母線對地絕緣電阻同 樣的檢測精度，從而避免了因計算偏差過大大造成的誤報、漏報等嚴(yán)重后果。
【附圖說明】
[0019] 圖1是帶娃鏈直流系統(tǒng)雙平衡橋檢測原理圖；
[0020] 圖2是帶娃鏈直流系統(tǒng)雙平衡橋檢測等效電路圖；
[0021 ]圖3是合閩母線絕緣降低時雙平衡橋檢測等效電路圖；
[0022] 圖4是控制母線絕緣降低時雙平衡橋檢測等效電路圖；
[0023] 圖5是負(fù)母線絕緣降低時雙平衡橋檢測等效電路圖；
[0024] 圖6是合閩母線、控制母線同時絕緣降低時雙平衡橋檢測等效電路圖；
[0025] 圖7是合閩母線、負(fù)母線同時絕緣降低時雙平衡橋檢測等效電路圖；
[0026] 圖8是控制母線、負(fù)母線同時絕緣降低時雙平衡橋檢測等效電路圖；
[0027] 圖9是本發(fā)明實施例提供的絕緣檢測裝置硬件示意圖；
[0028] 圖10是本發(fā)明實施例提供的絕緣電阻檢測方法流程圖。
【具體實施方式】
[0029] 帶娃鏈直流系統(tǒng)母線對地電阻的檢測裝置，如圖9所示，包括CPU、正負(fù)母線對地電 壓測量電路、平衡橋不平衡橋切換電路、支路漏電流傳感器信號檢測電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、 RS485通訊電路、多路轉(zhuǎn)換開關(guān)電路、撥碼開關(guān)地址設(shè)置電路、Lm)顯示電路、看口狗電路，如 圖1所示所述的正負(fù)母線對地電壓測量電路為:娃鏈兩側(cè)的合閩母線歷、控制母線KM分別經(jīng) 在電氣上互鎖的第二切換開關(guān)K2和第Ξ切換開關(guān)K3接至第一檢測電阻R1-端，第一檢測電 阻R1另一端經(jīng)第一接地開關(guān)K1接地;負(fù)母線FM經(jīng)與第一檢測電阻R1等大的第二檢測電阻后 經(jīng)第一接地開關(guān)K1接地。
[0030] 所謂雙平衡橋法是指在檢測開始時，先將第一接地開關(guān)K1閉合，再閉合第二切換 開關(guān)K2,接著將一對等大的第一檢測電阻R1、第二檢測電阻R2接入合閩母線歷和負(fù)母線FM 與地線PE之間，形成第一個平衡橋，測出合閩母線歷與地線PE之間的電壓VI及負(fù)母線FM與 地線PE之間的電壓V2,同時測出合閩母線HM所有支路直流漏電流傳感器的測值;然后斷開 第二切換開關(guān)K2，閉合第Ξ切換開關(guān)K3，再將第一檢測電阻R1、第二檢測電阻R2接入控制 母線KM和負(fù)母線FM與地線PE之間，形成第二個平衡橋，測出控制母線KM與地線陽之間的電 壓V3及負(fù)母線FM與地線PE之間的電壓V4,同時測出控制母線所有支路直流漏電流傳感器的 測值。至此，一個雙平衡橋檢測過程結(jié)束。
[0031] 為便于分析計算，根據(jù)雙平衡橋法工作原理，本檢測裝置的檢測電路采用圖2所示 的等效檢測電路表示。圖中檢測電路I是第二切換開關(guān)K2閉合對合閩母線HM段進(jìn)行檢測時 的情況，檢測電路II是第Ξ切換開關(guān)K3閉合對控制母線KM段進(jìn)行檢測時的情況，其中第Ξ、 第四檢測電阻R3、R4是第一、第二檢測電阻R1、R2的等效檢測電阻，實際是分時使用的第一、 第二檢測電阻R1、R2,因此R3 = R4=R1 = R2。對合閩母線歷段進(jìn)行檢測時第一接地開關(guān)K1閉 合，對控制母線KM段進(jìn)行檢測時等效接地開關(guān)ΚΓ，實際是分時使用的第一接地開關(guān)K1閉 厶 1=1 〇
[0032] 合閩母線電壓化是指合閩母線歷與負(fù)母線FM之間的電壓，控制母線電壓Vk是指控 制母線KM與負(fù)母線