專利名稱：直流系統(tǒng)漏電流在線巡回監(jiān)測方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于直流系統(tǒng)漏電流在線巡回監(jiān)測的方法及其裝置。
發(fā)電廠和變電站的直流系統(tǒng)為其控制，保護(hù)，信號(hào)和自動(dòng)裝置提供電源，直流系統(tǒng)的安全連續(xù)運(yùn)行對(duì)保證發(fā)電、供電有著極大的重要性。直流系統(tǒng)為浮空的不接地系統(tǒng)，如果發(fā)生兩點(diǎn)同時(shí)接地可能引起上述裝置誤動(dòng)作，造成事故。長期實(shí)時(shí)監(jiān)測直流系統(tǒng)的對(duì)地漏電流狀況，將接地(兩點(diǎn)接點(diǎn))故障隱患提前消除，避免因兩點(diǎn)接地所能帶來的危害。以及如何及時(shí)準(zhǔn)確地排除直流系統(tǒng)接地故障，是長期以來人們急需解決的問題。
近年來，國內(nèi)外對(duì)直流系統(tǒng)接地故障的檢測進(jìn)行了很多研究，并相繼研制了一些實(shí)用裝置。例如在直流母線上加一低頻信號(hào)源，然后用帶有放大電路的鉗形電流表檢測母線上各支路的低頻電流，當(dāng)某一支路的電流增加，大于設(shè)定值時(shí)即認(rèn)為該支路發(fā)生接地故障。與此相似的還有在直流母線與地之間交替地加入二個(gè)不同頻率的低頻電壓信號(hào)、通過便攜式電流探頭探測各支路電流，利用微機(jī)對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行采樣、處理、計(jì)算，指示出二種不同頻率的電流幅值和比值，決定故障線路。
由于在大型發(fā)電廠，變電站直流系統(tǒng)支路數(shù)很多，有的多達(dá)數(shù)千條以上，因此使得上述檢測方法受到限制，而且向直流系統(tǒng)疊加信號(hào)源，同樣給直流系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來了一個(gè)不穩(wěn)定因素，一般發(fā)電廠，變電站不敢隨便選用該類裝置，盡管一些裝置分別采用不同的措施力圖解決多支路和長期穩(wěn)定性問題，例如將便攜式電流表改用交流互感器安裝到每條支路，另外在疊加信號(hào)源時(shí)附加很多保護(hù)電路，但上述裝置需要在檢測過程中反復(fù)調(diào)整，只有在發(fā)生接點(diǎn)信號(hào)后，才可投入，而且操作復(fù)雜，影響檢測速度，而且還是很難滿足方便、安全、準(zhǔn)確及長期運(yùn)行的要求。
本發(fā)明的目的是，主要解決上述裝置的不足，提出一種能實(shí)時(shí)在線監(jiān)測直流系統(tǒng)各支路對(duì)地漏電流的方法和實(shí)用裝置。
本方法由專用的直流傳感器安裝到直流系統(tǒng)各支路入口，該直流傳感器是利用磁飽和法的諧波型磁調(diào)制器，通過磁調(diào)制原理將直流系統(tǒng)支路對(duì)地漏電流，即支路差流信號(hào)調(diào)制為交流信號(hào)，再由微機(jī)判別儀根據(jù)各傳感器的輸出信號(hào)反映出各支路的對(duì)地漏電流。通過信號(hào)處理電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行拾取，處理，最后由微機(jī)作出判別。
該發(fā)明的原理是設(shè)正負(fù)母線對(duì)地電壓為U+，U-，支路n的對(duì)地電阻為Rk，支路負(fù)載為LDn，C1、C2為兩個(gè)結(jié)構(gòu)尺寸相同，磁特性一致的鐵芯，其上分別繞有交流澈磁繞組We。兩繞線鐵芯構(gòu)成直流傳感器，澈磁信號(hào)由PT提供。將直流傳感器套在直流支路的入口處，正、負(fù)支路同時(shí)穿入直流傳感器的磁芯中。鐵芯C1、C2兩個(gè)澈磁繞組的接法應(yīng)使其中一個(gè)鐵芯上直流信號(hào)(差流信號(hào))和交流澈磁繞組產(chǎn)生的磁通方向一致(如鐵芯C1)，而在另一個(gè)鐵芯上直流信號(hào)與交流澈磁繞組產(chǎn)生的磁通方向恰好相反(如鐵芯C2)。在該電路中，交流激磁電壓為對(duì)稱方波，而由o、b兩端引出信號(hào)電壓，用以檢測鐵芯中的恒定磁通。
由于方波對(duì)稱Uao＝Uoc，所以Uob=Uab-Uao=Uab-12Uao]]>或Uob=Uab-12(Uab+Ubc)=12(Uab+Ubo)=12d(φ1-φ2)dt]]>由此可知，由o、b兩端引出的電壓，可以反映兩個(gè)磁芯中磁通的差別。
上述結(jié)構(gòu)中，當(dāng)直流信號(hào)Io＝i1－i2＝0時(shí)，即支路無接地時(shí)，兩個(gè)鐵芯上的磁通完全相等，這時(shí)φ1＝φ2，Uob=12d(φ1-φ2)dt=0]]>當(dāng)直流電流I0＝i1－i2＝is時(shí)即支路對(duì)地漏直流為is時(shí)，在恒定磁勢作用下，鐵芯C1中的恒定磁勢與交流激勵(lì)磁勢方向一致，而在鐵芯C2中方向恰恰相反，因此φ≠φ2，于是Uob=12d(φ1-φ2)dt]]>≠0。Uob中二次諧波分量與I0＝i1－i2＝is成正比。即支路接地時(shí)或絕緣變差時(shí)，支路兩根線出現(xiàn)差流，傳感器檢測出這個(gè)電流差值，從而探測出支路對(duì)地漏電流，解決漏電流的無接觸檢測問題。
將多個(gè)探頭分別安裝在各支路的入口處，由開關(guān)信號(hào)控制巡回檢測每一個(gè)探頭的輸出信號(hào)，經(jīng)計(jì)算機(jī)采樣、處理、判斷，即可檢測出每一條直流支路的漏電流情況。該裝置既可用于故障定位(支路定位)，也可用于長期監(jiān)測，將故障防止于發(fā)生之前。
本發(fā)明有如下特點(diǎn)(1)對(duì)直流系統(tǒng)各支路直流漏電流實(shí)現(xiàn)無接觸檢測，從而可判斷各支路接地或絕緣狀況；(2)實(shí)現(xiàn)多支路巡回監(jiān)測，避免操作的復(fù)雜性；(3)對(duì)直流系統(tǒng)各支路對(duì)地漏電流實(shí)現(xiàn)不間斷實(shí)時(shí)監(jiān)測，并根據(jù)電流監(jiān)測值，在漏電流值超過設(shè)立值時(shí)，給出報(bào)警，指出接地或絕緣情況差的支路。本發(fā)明不受直流系統(tǒng)母線電壓的影響，不需一條一條支路依次查找，能夠準(zhǔn)確探測出接地或絕緣差的線路，并反映其絕緣程度。
本發(fā)明和裝置的優(yōu)點(diǎn)在于不向直流系統(tǒng)疊加信號(hào)源，消除了直流系統(tǒng)引入誤動(dòng)作的不安全因素，直接對(duì)直流以系統(tǒng)漏電流進(jìn)行無接觸檢測。另外此裝置可以長期不間斷運(yùn)行，實(shí)時(shí)監(jiān)測直流系統(tǒng)漏電流情況，防止兩點(diǎn)接地故障的發(fā)生，也可以在接地故障發(fā)生后，應(yīng)用本裝置直接查找接地支路，并檢測其漏電流大小。傳感器及裝置體積小，安裝方便，準(zhǔn)確，靈敏度高，一次安裝可一勞永逸。
圖一裝置傳感器，及傳感器安裝原理圖二裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖三微機(jī)判別儀方框圖；圖四專用激磁信號(hào)源方框圖；圖五專用激磁信號(hào)源原理圖；以下結(jié)合附圖
對(duì)本裝置實(shí)施例作詳細(xì)說明。
根據(jù)本方法制成的巡回監(jiān)測裝置由三部分組成、分別是直流傳感器1，專用交流激磁信號(hào)源2及微機(jī)監(jiān)測儀3。直流傳感器由兩個(gè)環(huán)形磁芯C1、C2及繞組We組成。其信號(hào)由17輸出端輸出，激磁信號(hào)由28、29輸入端輸入。在直流系統(tǒng)的支路入口處，安裝有專用的直流傳感器1，直流傳感器1的輸入端28、29與交流激磁信號(hào)源2的輸出端26、27相聯(lián)接，其輸出端17與微機(jī)監(jiān)測儀3相聯(lián)接。
所說的專用直流傳感器1為兩個(gè)結(jié)構(gòu)尺寸相同，磁特性一致的鐵芯C1、C2，在其鐵芯C1、C2上分別繞有交流澈磁繞組We，兩個(gè)交流澈磁繞組串聯(lián)聯(lián)接，其聯(lián)接點(diǎn)b為信號(hào)輸出端17，兩個(gè)端點(diǎn)為信號(hào)輸入端28、29，直流支路的正負(fù)支路同時(shí)穿入直流傳感器的鐵芯中。
專用交流激磁信號(hào)源由振蕩電路23，分頻30，開關(guān)控制電路24，功放電路25組成，其中，振蕩電路產(chǎn)生高頻信號(hào)經(jīng)216分頻得一低頻方波信號(hào)，由D觸發(fā)器平衡輸出，經(jīng)跟隨器進(jìn)入功放電路25，功率放大后的信號(hào)由輸出端26、27輸出。功放電路25由晶體管Q1、Q2、Q3、Q4組成達(dá)林頓式結(jié)構(gòu)，R3、R4為限流電阻，C5、R5組成吸收回路，T為脈沖變壓器，提供平衡功率輸出。
所說的振蕩電路的組成形式為放大器A1、電容器C、放大器A2、晶體振蕩器J依次串聯(lián)成一個(gè)回路，在電容器C與晶體振蕩器J的兩端分別接有兩個(gè)電阻R1和R2；所說的分頻電路由216分頻電路與D觸發(fā)器串聯(lián)組成；所說的功放電路由4個(gè)三極晶體管Q1、Q2、Q3、Q4組成達(dá)林頓式結(jié)構(gòu)，在三極管Q1、Q2的發(fā)射極與Q3、Q4的基極之間分別串有限流電阻R3、R4，三極管Q3、Q4的集電極分別與脈沖變壓器T的輸入端相聯(lián)接，脈沖變壓器T的輸出端構(gòu)成交流激磁信號(hào)源的輸出端26、27。
微機(jī)監(jiān)測儀3由多路選擇器4，模擬信號(hào)處理，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及電源部分組成。由直流傳感器1輸出的信號(hào)送到多路選擇器4選擇，經(jīng)前置放大器5放大及阻抗變換，經(jīng)帶通濾波器6濾波，經(jīng)相敏解調(diào)電路7解調(diào)，再經(jīng)低通濾器和直流放大器8后進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換器9。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由單片機(jī)10，程序存貯器11，帶掉電保護(hù)的數(shù)據(jù)存貯器12，并行接口13，數(shù)碼顯示器14，小鍵盤15，開關(guān)量輸入、輸出電路16組成，并行輸出19與多路選擇器4和激磁信號(hào)源中的開關(guān)控制電路24相聯(lián)接，并對(duì)其進(jìn)行控制。電源部分由電源變壓器20，整流器21及穩(wěn)壓器22組成。
整個(gè)系統(tǒng)的工作過程是由微機(jī)監(jiān)測儀控制依次巡回檢測每條支路對(duì)應(yīng)的直流傳感器的輸出信號(hào)，經(jīng)計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，指示出對(duì)應(yīng)支路的漏電流值，如果某支路(或某些支路)接地漏電流超過設(shè)定值，則計(jì)算機(jī)監(jiān)測儀給出聲光報(bào)警，并顯示故障支路號(hào)，及漏電流值，由數(shù)碼管15顯示。
權(quán)利要求
1.一種直流系統(tǒng)漏電流在線巡回監(jiān)測方法為，在直流系統(tǒng)各支路入口處，安裝專用的直流傳感器，利用磁飽和法的諧波型磁調(diào)制器，通過磁調(diào)制原理將直流支路對(duì)地漏電流，即直流支路差流信號(hào)調(diào)制為交流信號(hào)，由微機(jī)監(jiān)測儀根據(jù)直流傳感器的輸出信號(hào)反映出直流支路的對(duì)地漏電流信號(hào)，然后通過信號(hào)處理電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行拾取、處理，最后由微機(jī)作出判別。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說的監(jiān)測方法，其特征在于，所說的專用直流傳感器為兩個(gè)結(jié)構(gòu)尺寸相同，磁特性一致的鐵芯C1、C2，在其鐵芯上分別繞有交流激磁繞組We，兩個(gè)繞線鐵芯構(gòu)成直流傳感器，直流支路的正負(fù)支路同時(shí)穿入直流傳感器的鐵芯中，所說的直流傳感器的澈磁信號(hào)由交流澈磁信號(hào)源提供，鐵芯C1、C2上兩個(gè)澈磁繞組的接法為，其中一個(gè)鐵芯上直流信號(hào)和交流澈磁繞組產(chǎn)生的磁通方向一致(如鐵芯C1)，而在另一個(gè)鐵芯上直流信號(hào)與交流激磁繞組產(chǎn)生的磁通方向相反(如鐵芯C2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所說的監(jiān)測方法，其特征在于，加在直流傳感器上的交流澈磁電壓為對(duì)稱方波，當(dāng)直流支路對(duì)地漏電流is＝0時(shí)，兩個(gè)鐵芯C1、C2上的磁通完全相等即φ1＝φ2；當(dāng)直流支路對(duì)地漏電流is≠0時(shí)，兩個(gè)鐵芯C1、C2上的磁通φ1≠φ2，則直流傳感器檢測到該電流差值信號(hào)Uob=12d(φ1-φ2)dt≠0,]]>且Uob與is成正比。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所說的監(jiān)測方法，其特征在于，當(dāng)直流系統(tǒng)有多個(gè)支路時(shí)，在各支路入口處，各裝一個(gè)直流傳感器，微機(jī)監(jiān)測儀根據(jù)各直流支路的對(duì)地漏電流信號(hào)，依次進(jìn)行巡回檢測。
5.一種直流系統(tǒng)漏電流在線巡回監(jiān)測裝置，其特征在于，在直流系統(tǒng)的支路入口處，安裝有專用的直流傳感器，直流傳感器的輸入端與交流澈磁信號(hào)源相聯(lián)接，其輸出端與微機(jī)監(jiān)測儀相聯(lián)接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所說的監(jiān)測裝置，其特征在于，所說的專用直流傳感器為兩個(gè)結(jié)構(gòu)尺寸相同，磁特性一致的鐵芯C1，C2，在其鐵芯上分別繞有交流激磁繞組We，兩個(gè)交流激磁繞組串聯(lián)聯(lián)接，其聯(lián)接點(diǎn)為信號(hào)輸出端，兩個(gè)端點(diǎn)為信號(hào)輸入端，直流支路的正負(fù)支路同時(shí)穿入直流傳感器的鐵芯中。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所說的監(jiān)測裝置，其特征在于，所說的交流澈磁信號(hào)源由振蕩電路、分頻電路、開關(guān)控制電路、功放電路依次聯(lián)接組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求書7所說的監(jiān)測裝置，其特征在于，所說的振蕩電路的組成形式為放大器A1、電容器C、放大器A2、晶體振蕩器依次串聯(lián)成一個(gè)回路，在電容器C與晶體振蕩器的兩端分別接有兩個(gè)電阻R1和R2；所說的分頻電路由216分頻電路與D觸發(fā)器串聯(lián)組成；所說的功放電路由三極晶體管Q1、Q2、Q3、Q4組成達(dá)林頓式結(jié)構(gòu)，在三極管Q1、Q2的發(fā)射極與Q3、Q4的基極之間分別串有限流電阻R3、R4，三極管Q3、Q4的集電極分別與脈沖變壓器T的輸入端相聯(lián)接，脈沖變壓器T的輸出端構(gòu)成交流激磁信號(hào)源的輸出端。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所說的監(jiān)測裝置，其特征在于，所說的微機(jī)監(jiān)測儀的組成形式為多路開關(guān)選擇器與前置放大器聯(lián)接，前置放大器與帶通濾波器、相敏解調(diào)電路、低通濾波器和直流放大器、A/D轉(zhuǎn)換器依次串聯(lián)后與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)聯(lián)接；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括單片機(jī)、程序存貯器、掉電保護(hù)的數(shù)字存貯器、并行接口、數(shù)碼顯示器、小鍵盤和開關(guān)量輸入、輸出電路，并行接口的輸出與多路選擇器相聯(lián)接，來自直流傳感器輸出端的信號(hào)線與微機(jī)監(jiān)測儀中多路選擇器相聯(lián)接。
10.按照權(quán)利要求5、8、9所說的監(jiān)測裝置，其特征在于，當(dāng)直流系統(tǒng)支路數(shù)大于1時(shí)，在每條直流系統(tǒng)支路入口各裝有一個(gè)直流傳感器，每條支路中的直流傳感器輸出端都與微機(jī)監(jiān)測儀中的多路選擇器相聯(lián)接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種直流系統(tǒng)對(duì)地漏電流的監(jiān)測方法及監(jiān)測裝置，利用直流傳感器安裝在直流支路入口，直接對(duì)直流系統(tǒng)各支路漏電流進(jìn)行無接觸檢測，對(duì)各支路漏電狀況進(jìn)行長期不間斷監(jiān)測。本裝置由直流傳感器，微機(jī)監(jiān)測儀和激磁功率源三部分組成，監(jiān)測支路可多達(dá)128路，裝置體積小，安裝方便，對(duì)漏電流的檢測準(zhǔn)確、靈敏度高、分辨率可達(dá)0.1mA。
文檔編號(hào)C09G1/00GK1120671SQ95106128
公開日1996年4月17日 申請(qǐng)日期1995年5月31日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月31日
發(fā)明者游大海, 馮卓明 申請(qǐng)人:華中理工大學(xué)