[发明专利]直流电源系统中窜入交流电的监测方法

说明书

本发明公开了直流电源系统中窜入交流电的监测方法，利用微控制器MCU的内部定时器作AD采集的采样时间间隔控制，连续定时采集正负母线对地电压数字量，采完相邻两个交流周波内的2N个点(可取200)时进行一次正负母线对地直流电压、正负母线对地交流电压计算；判断系统是否发生交流窜入及交流窜入的极性，采用平衡桥检测或不平衡桥检测之正负母线对地电阻计算公式，计算出正负母线对地电阻并发出相应的告警信号；根据支路漏电流传感器数据变化情况，确定交流窜入支路与极性。本发明不需增加专门交流量分离采集电路，也不需为直流电压增加针对50HZ的滤波电路，降低了装置成本；使装置在有交流窜入情况下正常工作，增强了装置适用性、可靠性、稳定性。

技术领域

本发明属于直流电源系统监控领域，具体涉及一种直流电源系统中窜入交流电的监测方法。

背景技术

在电力系统中，直流电源系统是主要的控制保护回路电源，是保障电力系统安全稳定运行的关键。由于其电缆分支和接线出口较多，经常会出现因为误碰线、误接线、绝缘降低或损坏等原因引起低压交流电窜入直流回路的故障。交流电窜入直流回路时，会引起直流电源系统接地，绝缘监测装置功能失灵，不能正常运行；厂站直流电源系统监控装置误发大量告警信息，且频繁刷新；继电保护出口继电器误动，尤其是主变非电量保护动作、母线差动保护动作、断路器失灵保护动作等事故。近些年，已有较多发电厂、变电站报出这种故障。

在电厂和变电站中，由于所用低压交流系统是变压器中性点直接接地系统，故直流电源系统中交流窜入直流回路的途径，主要有两种。一种是从直流电源系统正极和地之间窜入，另一种是从直流电源系统负极和地之间窜入。由于变压器线圈的二次侧对直流电源来讲电阻几乎为零，二者只要发生电气连接就会导致直流电源系统直接接地或通过电阻接地(因绝缘降低造成交流窜入时)，发生电气连接的一极一定是接地的一极。一般地，厂站直流电源系统窜入的交流电都是频率50HZ的正弦交流电。当前普遍采用的厂站直流电源系统一般是由直流监控装置、高频直流电源模块、蓄电池组等器件组成，电源模块输出端都配有容量很大的滤波电容，因此对50HZ交流电而言，直流电源系统的正负母线之间阻抗很小(几欧姆到几十欧姆)。直流电源系统某极窜入交流后，就直流而言相当于该极接地或通过电阻接地；就交流而言，正母线与地之间、负母线与地之间窜入了几乎相等的交流电压(因正负母线之间的阻抗很小)；综合地，系统发生交流窜入时，正负母线的对地电压都是在直流电平基础上叠加了交流电压。

目前广泛用于监控电厂、变电站直流电源系统的绝缘监测装置，大部分按国网规定增加了交流窜入监测功能。现有绝缘监测装置对交流窜入的监测，都是通过增加各种型式的交流信号分离、调理、采集电路等硬件措施实现的，增加了装置成本。并且，当有交流窜入时，虽然通过增加的交流检测电路可以检测出交流电压，但由于硬件成本及装置尺寸限制，无法很好地将低频50HZ信号从正负母线直流电压上剥离出去，导致正负母线对地电压检测误差大、甚至跳动，因此也就无法按照传统的平衡桥法、不平衡桥法通过母线对地电压准确计算出正负母线对地电阻值，也就不能进一步区分是金属性直接窜入还是因绝缘降低、损坏通过一定阻值窜入。因此，现有直流电源系统绝缘监测装置在系统窜入交流电后，除了能产生交流窜入告警功能外，装置将无法正常运行、丧失其它功能。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种简单易行、在直流绝缘检测装置中不需要增加专用的交流检测电路等硬件，在交流窜入时仍能准确检测出交流窜入电压值、正负母线对地电压及电阻(即传统的平衡桥法和不平衡桥法仍能正常工作)的方法。基于这种方法，绝缘监测装置在交流窜入后，仍能正常运行，所有功能不受影响。本发明所采用的技术方案如下：

直流电源系统中窜入交流电的监测方法，包括以下步骤：

步骤1、利用微控制器MCU的一个内部定时器作AD采集的采样时间间隔控制，将该定时器的中断优先级设置为最高优先级，定时中断间隔取200uS；

步骤2、在MCU控制下，连续定时采集正负母线对地电压的数字量，每次采集时采集完正母线对地电压紧接着采集负母线对地电压；