[发明专利]直流系统绝缘在线监测装置

说明书

技术领域

本发明涉及直流系统绝缘在线监测装置，属于电力系统领域。

背景技术

应用于发电厂、变电站、换流站的直流系统，是电力系统中保障监控装置正常运行的电源系统。直流系统主要为信号装置、控制装置和继电保护装置等直流负载提供不间断供电电源，因此电力系统的安全、可靠、高效运行直接受制于直流系统工作状况的好坏。直流接地是直流系统的常见故障，直流接地可能造成负载装置的误操作，进而引发更为严重的事故，所以在线监测直流系统的故障状态具有重要的意义。同时完备的直流系统故障监测机制减少了25～50%的年维修费用，因直流系统故障而停电的时间减少了75%。由此可见，对直流系统故障进行在线监测可带来巨大的社会效益和经济效益。

图1所示的是电压等级为500kV的变电站内的DC220V直流系统的模型图，正常工作状态下，由高频开关充电装置将380V三相交流电整流成220V直流电，直接给直流母线上的各馈线支路提供工作电源，同时对处于浮充状态的蓄电池组进行补充充电，弥补蓄电池组因为浮充状态损失的电能。但是如果高频开关充电装置发生供电故障时，蓄电池组转换为正常放电状态，给直流负载供电，以保障直流系统的不间断供电。

在该直流系统中，母线由两段母线组成，两段母线可通过母线联合器连接成一段母线。每段母线上都挂载了一个充电机、一个蓄电池组和一个绝缘在线监测装置，备用充电机可通过闭锁开关与两段母线连接进行供电。蓄电池组采用单体电池标称电压为2V的阀控式密封铅酸蓄电池(VRLA)，由于直流系统的母线电压为直流系统标称电压220V的1.05倍，需要102～108只单体电池提供231V的直流母线电压^[8]。每段母线可挂载几十条馈线支路，每条馈线支路上安装传感器(CT)测量该馈线的接地漏电流，绝缘在线监测装置收集每个传感器的漏电流信息，监测各馈线的绝缘状态。

直流系统绝缘在线监测常用的方法，平衡电桥法、切换电桥法、低频小信号检测法和直流漏电流检测法。但以上四种监测方法都存在各自的问题，具体分析如下：

平衡电桥法是一种传统的母线接地检测方法，但存在检测死区。

切换电桥法需要找出切换电桥的合理判据，不能为了找出还未发生的接地故障，而不停地去切换电桥，因此需要找出切换电桥的合理判据。这增加了使用难度。

低频小信号检测法在使用时，注入的低频小信号会经过馈线的对地寄生电容形成回路，造成装置的漏报或误报直流系统接地故障。

直流漏电流检测法使用的直流漏电流传感器，该传感器在复杂电磁环境下暴露出来的温漂和零漂问题影响了馈线对地绝缘电阻的精确测量。

发明内容

本发明目的是为了解决现有直流系统绝缘在线监测技术存在的问题，提供了一种直流系统绝缘在线监测装置。

本发明所述直流系统绝缘在线监测装置，它包括中央处理单元、母线检测单元、显示报警单元和m个馈线漏电流采集单元，

母线检测单元采集母线电压，所述母线电压包括直流母线间电压、正负母线对地电压和交流混入电压，母线检测单元的母线电压信号传输端与中央处理单元的母线电压信号传输端相连；

每个馈线漏电流采集单元采集n条馈线的接地漏电流，m个馈线漏电流采集单元的馈线接地漏电流信号传输端通过RS485总线与中央处理单元的馈线接地漏电流信号传输端相连；

中央处理单元的报警显示信号传输端与显示报警单元的报警显示信号传输端相连。

本发明的优点：本发明对现有绝缘在线监测装置和原理的分析，提出了一种母线和支路接地检测相结合，平衡电桥与切换电桥相补充，兼顾交流混入检测的改进型绝缘在线监测方案。利用母线检测单元和馈线漏电流采集单元检测母线电压和各馈线漏电流，由主控制器综合处理分析，计算母线和各馈线的对地绝缘电阻，快速定位接地故障点，并进行报警与显示。

附图说明

图1是电压等级为500kV的变电站内的DC220V直流系统的模型图；图中a表示馈线；

图2是本发明所述直流系统绝缘在线监测装置的结构示意图；

图3是电桥电路图；

图4是π形低通滤波器的电路图；

图5是直流正负母线对地电压采样电路图；

图6是馈线漏电流采集单元的原理框图；

图7是信号处理电路。

具体实施方式