專利名稱：直流系統(tǒng)接地故障自動隔離并定位裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種對變電站直流系統(tǒng)接地故障自動隔離并定位裝置，屬于電 力系統(tǒng)電站設(shè)備運行與維護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
變電站中直流系統(tǒng)為控制、信號、繼電保護(hù)、自動裝置及事故照明等提供了直 流電源，它還為操作提供可靠的操作電源，直流系統(tǒng)的可靠與否，對變電站的安全運行 起著至關(guān)重要的作用，是變電站安全運行的保證。由于直流系統(tǒng)在變電站中分布范圍 廣、外露部分多、電纜多、且較長，所以很容易受塵土、潮氣的腐蝕，使某些絕緣薄弱 元件絕緣降低，甚至絕緣破壞造成直流接地，分析直流接地的原因一般有如下幾個方1、二次回路絕緣材料不合格、絕緣性能低，或年久失修、嚴(yán)重老化，或存在某 些損傷缺陷等；2、二次回路及設(shè)備嚴(yán)重污穢和受潮、接地盒進(jìn)水，使直流對地絕緣嚴(yán)重下 降；3、小動物爬入或小金屬零件掉落在元件上造成直流接地故障。直流系統(tǒng)故障主要表象為間接性接地或非金屬性接地，在非人為因素造成的接 地故障情況下，其故障原因大都是受氣候和設(shè)備運行環(huán)境的變化影響，也有一些是難以 查找的動態(tài)型接地故障，直流系統(tǒng)接地故障，不僅對設(shè)備不利，而且對整個電力系統(tǒng)的 安全構(gòu)成威脅，特別是發(fā)生多點接地故障時，可能造成嚴(yán)重后果，若發(fā)生兩點接地故 障，便可能構(gòu)成接地短路，造成繼電保護(hù)、信號、自動裝置誤動或拒動，或造成直流保 險熔斷，使保護(hù)及自動裝置、控制回路失去電源，在復(fù)雜的保護(hù)回路中同極兩點接地， 還可能將某些繼電器短接，不能動作于跳間、致使越級跳閘。當(dāng)前處理直流系統(tǒng)接地故障的主要方法有1、拉回路法這是電力系統(tǒng)查直流接地故障一直沿用的一個簡單辦法。就是停 掉該回路的直流電源，停電時間應(yīng)小于三秒。一般先從信號回路，照明回路，再操作回 路，保護(hù)回路等等。該種方法，由于二次系統(tǒng)越來越復(fù)雜，大部分的廠站由于施工或擴(kuò) 建中遺留的種種問題，使信號回路與控制回路和保護(hù)回路一個嚴(yán)格的區(qū)分，而且更多的 還形成一些非正常的閉環(huán)回路，必然增大了拉回路查找接地故障的難度。正由于回路接 線存在不確定性，往往令在拉回路的過程中，常常發(fā)生人為的跳間事故，再加上微機(jī)保 護(hù)的大量應(yīng)用，微機(jī)保護(hù)由于計算機(jī)的運行特性也不允許隨意斷電，“拉回路”可能導(dǎo) 致控制回路和保護(hù)回路重大事故發(fā)生，在一些地區(qū)已禁止采用此法。2、直流接地在線裝置監(jiān)測法這是一種在線監(jiān)測直流系統(tǒng)對地絕緣情況的裝置。該裝置的優(yōu)點是能在線監(jiān) 測，隨時報告直流系統(tǒng)接地故障，并顯示出接地回路編號，缺點是該裝置只能監(jiān)測直流 回路接地的具體接地回路或支路，但對具體的接地點無法定位，不能將故障回路從直流系統(tǒng)中隔離出來，以免由于故障回路帶病工作而影響到正?；芈返陌踩\行，如實用新 型專利《直流系統(tǒng)接地故障定位裝置》(申請?zhí)?00920049883.X)和《直流系統(tǒng)中的分 布式絕緣監(jiān)測和接地故障自動定位儀》(申請?zhí)?1240164.1)。3、便攜式直流接地故障定位裝置故障定位法該裝置是近幾年開始在電力系統(tǒng)較為廣泛應(yīng)用的產(chǎn)品。該裝置的特點是無需斷 開直流回路電源，可帶電查找直流接地故障完全可以避免再用“拉回路”的方法，極大 地提高了查找直流接地故障的安全性。而且該裝置可將接地故障定位到具體的點，便于 操作，其缺點是需要人工攜帶該裝置逐條線路進(jìn)行檢測，同方法2中所述的缺陷一樣， 不能將故障回路從直流系統(tǒng)中隔離出來，如實用新型專利《便攜式直流系統(tǒng)接地故障探 測儀》(申請?zhí)?00520019966.6)。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型目的是針對現(xiàn)有的處理直流系統(tǒng)接地故障不能隔離或無法定位方法 及裝置的缺陷，提出一種變電站直流系統(tǒng)接地故障自動隔離并定位裝置，在不停電的情 況下，將故障支路從直流系統(tǒng)中隔離出來，確保非故障回路免受干擾而正常運行，在線 實時巡回監(jiān)測各個支路，實現(xiàn)多故障點的定位，所述的裝置由隔離電源、絕緣監(jiān)測裝 置、切換控制裝置、通訊模塊及上位PC機(jī)組成；每一直流用電單元支路上安裝有直流絕 緣監(jiān)測裝置，通訊模塊與本支路絕緣監(jiān)測裝置連接，其輸出信號線經(jīng)總線系統(tǒng)與上位PC 機(jī)連接，切換控制裝置還有輸出控制線接到驅(qū)動輸出單元，再經(jīng)晶體管開關(guān)元件接到繼 電切換元件。上位PC機(jī)能通過總線控制各支路的在線監(jiān)測裝置有序進(jìn)行隔離查找故障 點，能接收并保存各支路的監(jiān)測數(shù)據(jù)，綜合分析各支路的數(shù)據(jù)，隨時報告直流系統(tǒng)接地 故障，并顯示出接地回路編號及在支路中的接地點。本實用新型的技術(shù)方案是直流系統(tǒng)接地故障自動隔離并定位裝置，由隔離電源、絕緣監(jiān)測裝置、切換控 制裝置、通訊模塊及上位PC機(jī)組成，絕緣監(jiān)測裝置為安裝在每一條支路上的在線實時監(jiān) 測裝置，通訊模塊與絕緣監(jiān)測裝置相聯(lián)，將檢測信息與上位PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊；上位 PC機(jī)有數(shù)據(jù)保存及故障分析模塊，能控制協(xié)調(diào)各支路的電源切換，能接收、保存各支路 在線監(jiān)測裝置傳輸過來的數(shù)據(jù)，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行故障分析定位，顯示出接地回路編 號及在支路中的接地故障點，其特征在于所述的隔離電源為獨立的直流電源，電源為 布線方式，還可以是移動便攜式。如上所述的直流系統(tǒng)接地故障自動隔離并定位裝置，其特征在于所述的切換 控制裝置為不斷電平穩(wěn)切換裝置，其有益效果是在不斷電的前提下，實現(xiàn)本支路與原 直流系統(tǒng)的隔離。如上所述的直流系統(tǒng)接地故障自動隔離并定位裝置，其特征在于還可以在每 條支路中分段串入切換開關(guān)，即為每一支路中，有多于一個以上的切換開關(guān)將該支路各 用電單元串聯(lián)連接，其有益效果是當(dāng)檢測到該支路故障時，切換控制裝置將該支路 逐次分段隔離，直至檢測出故障點，可在該支路中更加準(zhǔn)確的分段檢測并精確定位故障
點O本實用新型的工作原理是[0019]1、正常監(jiān)測時，各支路監(jiān)測裝置獨立工作，定量檢測本支路各段的漏電流，并 將信息發(fā)往上位PC機(jī)。2、上位PC機(jī)接收分析各支路信息，同時也監(jiān)測整個直流系統(tǒng)的對地電壓，發(fā) 現(xiàn)異?；虬l(fā)現(xiàn)某一支路或多個支路出現(xiàn)接地故障時，通過電源切換，有序隔離可能發(fā)生 故障支路。3、發(fā)生故障時，將某一支路切換到隔離電源后，該支路監(jiān)測到的信號正常表明 該支路無故障。4、發(fā)生故障時，將某一支路切換到隔離電源后，整個直流系統(tǒng)恢復(fù)正常表明該 支路是唯一故障支路。反之表明直流系統(tǒng)還存在其他故障支路或故障點。5、發(fā)生故障時，每一支路依次切換到隔離電源，同時每次隔離時監(jiān)測到的信號 都正常。但整個直流系統(tǒng)工作不正常表明直流屏內(nèi)主回路有故障。6、采用便攜式電源，對支路進(jìn)一步分段，設(shè)置電源切換點，同理能將故障點鎖 定在該支路中的更小范圍。本實用新型的有益效果是1、該裝置能迅速、自動實現(xiàn)故障支路與正常支路完全隔離，減少故障回路帶 路的時間，縮小了因故障支路的直流接地產(chǎn)生影響，及可能帶來的保護(hù)誤動和拒動的范 圍，這也是以前所有檢測方法所無法比擬的。2、該裝置對多條支路同時接地的故障有很好的排查和隔離能力，能解決多年來 傳統(tǒng)方法對多點接地故障排查困難的技術(shù)難題。3、對非金屬性的接地如絕緣下降等故障能有效定量的檢測，靈敏度高。4、能在不拉回路的情況下自動檢查，操作方式安全、簡捷，便于檢修和運行人
員掌握。5、能對現(xiàn)有的直流系統(tǒng)進(jìn)行改造，適用面廣。
圖1為本實用新型實施例任一支路切換原理圖；圖2為電源切換控制回路原理圖；圖3為切換控制及驅(qū)動原理圖。
具體實施方式
附圖中的標(biāo)記，附圖1中，Kll、K21、Knl——常用電源接入第1、第2及第η
條支路控制繼電器常閉觸點，Κ12、Κ22、Κη2——隔離電源接入第1、第2至第η條支 路的控制繼電器常開觸點；附圖2中，KiO——繼電器線圈及其常閉觸點、Kil、Κ 2—— 第i(i = l、2……η)條支路繼電器線圈及常開觸點，Ki3、Κ 4——第i條支路繼電器常 開或常閉觸點，SBil、SBi2—第i條支路手動切換按鈕開關(guān)，STil、STi2——第i條支 路延時繼電器及其觸點，KM+——控制電源正極，KM——控制電源負(fù)極；附圖3中， Vcc-控制電源，Ki3、Κ 4——第i條支路上的繼電器線圈，Qil、Qi2——第i條支路上 晶體管開關(guān)元件，Pixlyl、Pix2y2—第i條支路驅(qū)動輸出信號。
以下結(jié)合附圖對本實用新型實施例進(jìn)一步說明[0036]如附圖，每一條直流支路配置相同，每條直流支路中配置一個在線絕緣監(jiān)測裝 置、電源切換裝置和通訊模塊，還有與上位PC機(jī)通訊的總線。以第1條支路為例，正常 情況下Kll觸點為常閉，K12為常開，本支路由常用電源供電，當(dāng)絕緣監(jiān)測裝置檢測到 本支路出現(xiàn)故障，即通過通訊模塊、總線向上位PC機(jī)發(fā)出故障信號，上位PC機(jī)分析計 算后，發(fā)出切換指令，切換控制模塊驅(qū)動PlxlYl，Qll接通，使K13線圈得電，K12繼 電器線圈和延時繼電器線圈ST12同時得電，接通其兩個常開接觸點K12，隔離電源與本 支路接通，此時常用電源與隔離電源同時向本支路用電單元供電，當(dāng)延時繼電器常開觸 點ST12延時接通開后，Kll線圈得電，其常閉觸點Kll斷開，常用電源與支路斷開，本 支路由隔離電源單獨供電，本故障支路將在上位PC機(jī)上顯示，提醒操作人員處理，經(jīng)處 理故障排除后，在線絕緣監(jiān)測裝置檢測到本支路故障排除，上位PC機(jī)發(fā)出指令，通過切 換控制模塊驅(qū)動Plx2Y2，Q12接通，使Κ14線圈得電。繼電器線圈KlO與延時繼電器 STll的線圈同時得電，常閉接觸點KlO斷開，繼電器線圈Kll斷電，常閉觸點Kll接通 常用電源，此時常用電源與隔離電源同時向本支路用電單元供電；當(dāng)延時繼電器STll的 線圈得電，其常閉觸點STll延時斷開時，延時繼電器ST12的線圈及繼電器Κ22線圈同 時斷電，控制其觸點ST12延時斷開，鎖住繼電器Kll不再得電，同時Κ22在支路中的觸 點斷開，隔離電源退出供電。其它支路動作原理同上，上位PC機(jī)控制各支路絕緣監(jiān)測模塊，統(tǒng)一管理協(xié)調(diào)各 支路的切換，同一時刻只允許一條支路進(jìn)行切換。直流電源VCC為常用電源供電。手動常用電源切換到隔離電源先手動按下SB12再松開，Κ12繼電器線圈得電，接通其兩個常開接觸點Κ12， 隔離電源與支路接通。同時延時繼電器線圈ST12得電，控制其常開觸點ST12延時接通 開，Kll線圈得電，其常閉觸點Kll斷開，常用電源與支路斷開。手動隔離電源切換到常用電源手動按下SBll再松開，繼電器線圈KlO得電，常閉接觸點KlO斷開，繼電器線 圈Kll斷電，常閉觸點Kll接通常用電源。同時，延時繼電器STll的線圈得電其常閉 觸點STll斷開，延時繼電器ST12的線圈斷電，控制其觸點ST12延時斷開。使繼電器 Kll不能再得電。手動電源切換工作狀態(tài)時，上位PC機(jī)控制所有切換控制模塊不進(jìn)行驅(qū)動輸出操 作，以免造成誤操作。在上位PC機(jī)控制的控制下，每次完成一次切換后，對整個系統(tǒng)進(jìn)行直流接地監(jiān) 測，故障分析。根據(jù)上述本實用新型的工作原理，進(jìn)行實時循環(huán)監(jiān)測，上位PC機(jī)軟件依據(jù)各監(jiān) 控模塊發(fā)來的數(shù)據(jù)，就能明確分析出系統(tǒng)的故障點。當(dāng)單一支路串入一個以上的分?jǐn)嗲袚Q開關(guān)組后，上位PC機(jī)在接到該支路出現(xiàn)故 障時，依次控制本支路的切換開關(guān)斷開或閉合，直至找出本支路兩個切換開關(guān)間的故障 段并顯示在上位PC機(jī)上，其操作原理同上。
權(quán)利要求1.直流系統(tǒng)接地故障自動隔離并定位裝置，由隔離電源、絕緣監(jiān)測裝置、切換控制 裝置、通訊模塊及上位PC機(jī)組成，絕緣監(jiān)測裝置為安裝在每一條支路上的在線實時監(jiān)測 裝置，通訊模塊與絕緣監(jiān)測裝置相聯(lián)，將檢測信息與上位PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊；上位PC 機(jī)有數(shù)據(jù)保存及故障分析模塊，能控制協(xié)調(diào)各支路的電源切換，能接收、保存各支路在 線監(jiān)測裝置傳輸過來的數(shù)據(jù)，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行故障分析定位，顯示出接地回路編號 及在支路中的接地故障點，其特征在于所述的隔離電源為獨立的直流電源，電源為布 線方式或是移動便攜式。
2.如權(quán)利要求1所述的直流系統(tǒng)接地故障自動隔離并定位裝置，其特征在于所述 的切換控制裝置為不斷電平穩(wěn)切換裝置。
3.如權(quán)利要求1所述的直流系統(tǒng)接地故障自動隔離并定位裝置，其特征在于還可 以在每條支路中分段串入切換開關(guān)，即為每一支路中，有多于一個以上的切換開關(guān)將該 支路各用電單元串聯(lián)連接。
專利摘要直流系統(tǒng)接地故障自動隔離并定位裝置，克服了傳統(tǒng)的只能監(jiān)測直流回路接地的具體接地回路或支路，但不能將故障回路從直流系統(tǒng)中隔離出來，以免由于故障回路帶病工作而影響到正常回路的安全運行缺點，采用互為獨立的雙直流電源向用電單元供電，將故障支路用電單元從常用電源供電切換到隔離電源供電方法及裝置，各支路安裝有在線絕緣監(jiān)測裝置，通訊模塊與絕緣監(jiān)測裝置連接，輸出信號上位PC機(jī)連接，上位PC機(jī)控制各支路有序進(jìn)行隔離查找故障點，接收、保存并綜合分析各支路的監(jiān)測數(shù)據(jù)，報告直流系統(tǒng)接地故障，顯示出接地回路編號及在支路中的接地點。
文檔編號G01R31/08GK201805221SQ201020262000
公開日2011年4月20日 申請日期2010年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月19日
發(fā)明者蔡駿峰 申請人:武漢供電公司變電檢修公司