帶硅鏈直流系統(tǒng)母線對地電阻的檢測裝置及方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于不接地直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測領域，具體設及一種用于帶娃鏈的不接地直 流系統(tǒng)的正負母線對地絕緣電阻檢測的裝置及方法。
【背景技術】
[0002] 發(fā)電廠和變電站的直流電源是主要電氣設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，其常見故障是一點接地故障。一般情況下，一點接地并不馬 上影響直流系統(tǒng)的運行，但如果不能迅速找到接地故障點并予W修復，當發(fā)生另一點接地 時，就可能引起信號回路、控制回路、繼電保護裝置等誤動或拒動，造成嚴重后果。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 的電阻接在正負母線和地之間，通過檢測正負直流母線對地電壓，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，不適用正負母線對地絕緣性能均降低的情況，無法分別檢測出正負母線對地電阻。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，從而求解出正負母線對地絕緣電阻。當正負母線 對地絕緣性能均發(fā)生下降時，該法能夠檢測出正負母線對地電阻。
[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準確 地檢測出正負母線對地電阻。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轉換電路、RS485通訊電路、多路轉換開關電路、撥碼開關地址設置電 路、LED顯示電路、看口狗電路，所述的正負母線對地電壓測量電路為：娃鏈兩側的合閩母 線、控制母線分別經(jīng)在電氣上互鎖的第二切換開關和第Ξ切換開關接至第一檢測電阻一 端，第一檢測電阻另一端經(jīng)第一接地開關接地；負母線經(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、控制母線及負母線的對地電阻進行檢 巧。。在檢測開始時第一接地開關首先閉合;第一檢測電阻、第二檢測電阻為兩個等大的檢測 電阻，用于檢測正負母線對地電壓;第二切換開關和第Ξ切換開關為檢測電路接入合閩母 線、控制母線的切換開關，運兩個切換開關在電氣上互鎖，即任何時刻最多只能投入一個。
[0011] CPU控制第一接地開關、第二切換開關、第Ξ切換開關動作，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轉換電路；同時CPU控 制多路轉換開關，將各支路的漏電流傳感器信號切換到A/D轉換電路的相應通道。CPU采集 經(jīng)AD轉換的正負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)字量進行 濾波處理后，按一定的方法判斷、計算正負母線對地絕緣電阻。電壓整型變換的目的是將 母線對地的高電壓變換為A/D轉換電路能接受的低電壓，同時為了保證檢測精度通過運算 放大器等器件進行必要的阻抗變換。
[0012] 該檢測裝置針對帶娃鏈直流系統(tǒng)計算正負母線對地電阻所需要的檢測量，對正負 母線對地電壓測量電路進行了改進，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確計算出合閩母線、控制母線、負母線的對地電 阻。
[0013] 應用所述的帶娃鏈直流系統(tǒng)母線對地電阻的檢測裝置進行檢測的方法，包括如下 步驟：
[0014] 步驟一、在CPU控制下，應用雙平衡橋法依次測得合閩母線、控制母線、負母線對地 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母線絕緣接地情況， 采用相應的公式計算正負母線的對地電阻；
[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 母線對地電壓及各支路直流漏電流傳感器信號進行檢測，用于計算各支路正負極對地電 阻。
[0017] 步驟一二用于計算帶娃鏈直流系統(tǒng)正負母線對地電阻，僅憑步驟一二測得的數(shù)據(jù) 不能計算出支路正負極絕緣均降低情況下該支路正負極對地電阻，因此按"不平衡橋法"再 次檢測，是為了計算各支路正負極對地電阻，"雙平衡橋法"是對"不平衡橋法"無法準確計 算正負母線對地電阻問題的改進。
[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 地絕緣電阻應用現(xiàn)有技術計算偏差太大的問題，達到無娃鏈直流系統(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轉換電路、 RS485通訊電路、多路轉換開關電路、撥碼開關地址設置電路、Lm)顯示電路、看口狗電路，如 圖1所示所述的正負母線對地電壓測量電路為:娃鏈兩側的合閩母線歷、控制母線KM分別經(jīng) 在電氣上互鎖的第二切換開關K2和第Ξ切換開關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K1接地;負母線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K1閉合，再閉合第二切換 開關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K2，閉合第Ξ切換開關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K2閉合對合閩母線HM段進行檢測時 的情況，檢測電路II是第Ξ切換開關K3閉合對控制母線KM段進行檢測時的情況，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。對合閩母線歷段進行檢測時第一接地開關K1閉 合，對控制母線KM段進行檢測時等效接地開關ΚΓ，實際是分時使用的第一接地開關K1閉 厶 1=1 〇
[0032] 合閩母線電壓化是指合閩母線歷與負母線FM之間的電壓，控制母線電壓Vk是指控 制母線KM與負母線