專利名稱：直流系統(tǒng)接地故障檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種直流系統(tǒng)接地故障檢測(cè)儀器，屬于一種適用于電力系統(tǒng)中直流220伏、±110伏系統(tǒng)接地故障在線檢測(cè)的直流系統(tǒng)接地故障檢測(cè)裝置。
(二)技術(shù)背景直流系統(tǒng)是電力系統(tǒng)中控制、保護(hù)、信號(hào)及自動(dòng)裝置等的電源，它的可靠性直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全。但由于電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)的大量使用后，現(xiàn)有的直流系統(tǒng)接地檢測(cè)裝置因直流系統(tǒng)中大容量濾波電容的存在而無(wú)法對(duì)接地點(diǎn)進(jìn)行有效檢測(cè)，接地故障不能及時(shí)消除，造成直流供電可靠性降低，甚至導(dǎo)致電力系統(tǒng)事故擴(kuò)大。關(guān)于直流系統(tǒng)的接地故障檢測(cè)，目前已開(kāi)發(fā)了不少的產(chǎn)品。但隨著微機(jī)保護(hù)的大量投用，直流系統(tǒng)出現(xiàn)了大量的高頻濾波電容，結(jié)果是這些裝置經(jīng)常誤報(bào)警，而直流系統(tǒng)存在的真正的接地點(diǎn)它又無(wú)能為力查找。
目前直流系統(tǒng)接地檢測(cè)方法綜述[1]平衡電橋法 傳統(tǒng)的直流系統(tǒng)一極接地絕緣監(jiān)測(cè)，采用電橋原理，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)一點(diǎn)接地時(shí)，電橋平衡被破壞，繼電器動(dòng)作，發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)。利用附屬的測(cè)量裝置，可以確定是哪一極母線(正母線或負(fù)母線)接地。并測(cè)出直流系統(tǒng)對(duì)地的總的絕緣電阻值，然后通過(guò)換算可以確定出正、負(fù)母線各自的絕緣電阻值。該系統(tǒng)無(wú)法完成直流系統(tǒng)接地支路的自動(dòng)判別，需要拉合保險(xiǎn)才能對(duì)接地支路粗略定位，而在很多情況下重要支路的保險(xiǎn)是不允許做這樣的操作，所以有的接地點(diǎn)長(zhǎng)期存在無(wú)法消除，給安全生產(chǎn)埋下了事故隱患。[2]低頻信號(hào)尋跡法當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)，將一小于25HZ的電壓信號(hào)加入直流母線，通過(guò)用鉗形電流表逐個(gè)測(cè)量各支路的低頻信號(hào)電流幅值的大小來(lái)確定接地支路。其優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需拉閘停電既可完成對(duì)接地支路的檢測(cè)；缺點(diǎn)是其正確性及靈敏度受系統(tǒng)分布電容的影響很大，工作強(qiáng)度大，無(wú)法快速對(duì)故障支路進(jìn)行定位。[3]變頻探測(cè)法采用了低頻信號(hào)變頻(10HZ、20HZ)探測(cè)的原理，一定程度上改善了低頻探測(cè)靈敏度受分布電容影響大的缺陷，保留了低頻信號(hào)尋跡簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)(a)對(duì)故障母線不能定位，需要根據(jù)絕緣檢查表確定是正還是負(fù)母線，為以防萬(wàn)一需要萬(wàn)用表測(cè)量母線電壓值，以便“心中有數(shù)”，為確定故障點(diǎn)需要背著儀器到處跑，人員工作強(qiáng)度大；(b)當(dāng)系統(tǒng)分布電容和接地電阻較大時(shí)無(wú)法完成測(cè)量工作。[4]載波相位法根據(jù)電容對(duì)交流信號(hào)產(chǎn)生的相位移來(lái)檢測(cè)低頻電壓信號(hào)與電流信號(hào)之間的相位差來(lái)排除電容的影響。用低頻信號(hào)所加載的間歇性的高頻信號(hào)的起始時(shí)刻和長(zhǎng)度分別代表低頻信號(hào)的電壓相位和幅值，避免直接取電壓信號(hào)。其優(yōu)點(diǎn)是一定程度上克服了其它同類產(chǎn)品的缺陷，主要技術(shù)指標(biāo)(主要是所能檢測(cè)的最大電阻值比同類產(chǎn)品提高近一倍)。其缺點(diǎn)是系統(tǒng)電容等于10uF時(shí)，能有效檢測(cè)的最大電阻值為10kΩ，仍不能滿足電力部門接地規(guī)程所規(guī)定的20kΩ作為接地判斷標(biāo)準(zhǔn)。判斷具體故障支路時(shí)需要拿著儀器到處走，人員的勞動(dòng)強(qiáng)度大。
本實(shí)用新型的目的是這樣解決的，它是由接地檢測(cè)電路、數(shù)據(jù)輸入/輸出通道、工控機(jī)組成。所述的接地檢測(cè)電路的支路漏電流檢測(cè)電路是在直流系統(tǒng)的各支路上裝一只霍爾傳感器，直流電源正負(fù)母線從霍爾傳感器中間穿過(guò)；接地檢測(cè)電路的電橋電路是在直流電源正負(fù)母線上裝霍爾電橋，霍爾電橋是在負(fù)母線上接第一橋電阻，正母線上接第二橋電阻，第一橋電阻和第二橋電阻的另一端相接后穿過(guò)母線接地及支路接地校驗(yàn)用的霍爾傳感器中間經(jīng)第三電阻接地。
本實(shí)用新型的第一橋電阻等于第二橋電阻。
本實(shí)用新型的霍爾傳感器和母線接地及支路接地校驗(yàn)用的霍爾傳感器均為±50毫安。
本實(shí)用新型由于采用霍爾傳感器制作的霍爾電橋，無(wú)需外加信號(hào)，比較妥善地解決直流系統(tǒng)的接地檢測(cè)問(wèn)題；本實(shí)用新型由于直接檢測(cè)接地漏電流，所以不受系統(tǒng)中接入濾波電容的影響，采用微機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)直流系統(tǒng)接地檢測(cè)的智能化，對(duì)接地故障能夠快速識(shí)別和有效地報(bào)警，克服了現(xiàn)有裝置存在的弊端，提高了直流系統(tǒng)供電的可靠性。


圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的接地檢測(cè)電路的原理圖具體實(shí)施方式
參照?qǐng)D1，本實(shí)用新型是接地檢測(cè)電路、數(shù)據(jù)輸入/輸出通道和工控機(jī)構(gòu)成。接地檢測(cè)電路是支路漏電流檢測(cè)電路和電橋電路構(gòu)成，支路漏電流檢測(cè)電路和電橋電路的接地(電壓、電流)信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)輸入/輸出通道的16通道PCLD8115和PCL818LA/D轉(zhuǎn)換送給工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)掃描與報(bào)警處理。參照?qǐng)D2，接地檢測(cè)電路的支路漏電流檢測(cè)電路是在直流系統(tǒng)的各支路上裝一只霍爾傳感器L2，直流電源正負(fù)母線1、2經(jīng)直流斷路器8后，分別從霍爾傳感器L2中間的空洞穿。接地檢測(cè)電路的電橋電路是在直流電源正負(fù)母線1、2上裝霍爾電橋，霍爾電橋是在負(fù)母線2上接第一橋電阻5，正母線1上接第二橋電阻6，第一橋電阻5和第二橋電阻6的另一端相接后穿過(guò)母線接地及支路接地校驗(yàn)用的霍爾傳感器L1中間的空洞經(jīng)第三橋電阻7接地。第一橋電阻5等于第二橋電阻6，當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)，霍爾電橋提供接地通道，接地漏電流由此產(chǎn)生。并通過(guò)調(diào)整第一橋電阻5、第二橋電阻6、第三橋電阻7的阻值控制當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生金屬性直接接地時(shí)的漏電流不超過(guò)20毫安?；魻杺鞲衅鱈2和母線接地及支路接地校驗(yàn)用的霍爾傳感器L1均為±50毫安。檢測(cè)支路上加一只接地檢測(cè)用霍爾傳感器L2，霍爾傳感器L2所在支路為被測(cè)支路。霍爾電橋的工作原理a)正常工作時(shí)，流過(guò)支路接地電流檢測(cè)霍爾傳感器L2的負(fù)荷電流大小相等，方向相反，所以檢測(cè)元件檢測(cè)到的電流之和為零；b)當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障時(shí)，流過(guò)直流支路的電流為兩部分。一部分為負(fù)荷電流，另一部分為經(jīng)接地點(diǎn)流過(guò)的接地電流?；魻栯姌蛘抢秒姌蛑返幕魻杺鞲衅鳒y(cè)量接地支路的極性、母線電壓，并計(jì)算出接地電阻的大??；利用流經(jīng)接地支路的電流判斷出接地支路，接地極性?；魻栯姌?qū)崿F(xiàn)必須滿足的兩個(gè)條件第一，為防止直流系統(tǒng)發(fā)生兩點(diǎn)金屬性接地時(shí)保護(hù)不致出現(xiàn)誤動(dòng)，接地電流最大值不得超過(guò)20mA；第二，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障(按規(guī)程規(guī)定20KΩ)時(shí)，流經(jīng)接地支路的接地電流能夠被霍爾元件進(jìn)行有效測(cè)量區(qū)分。
權(quán)利要求1.一種直流系統(tǒng)接地故障檢測(cè)裝置，它是由接地檢測(cè)電路、數(shù)據(jù)輸入/輸出通道、工控機(jī)組成，其特征是所述的接地檢測(cè)電路的支路漏電流檢測(cè)電路是在直流系統(tǒng)的各支路上裝一只霍爾傳感器(L2)，直流電源正負(fù)母線(1、2)經(jīng)直流斷路器(8)后，分別從霍爾傳感器(L2)的中間穿過(guò)，接地檢測(cè)電路的電橋電路是在直流電源正負(fù)母線(1、2)上裝霍爾電橋，霍爾電橋是在負(fù)母線(2)上接第一橋電阻(5)，正母線(1)上接第二橋電阻(6)，第一橋電阻(5)和第二橋電阻(6)的另一端相接后穿過(guò)母線接地及支路接地校驗(yàn)用的霍爾傳感器(L1)的中間經(jīng)第三電阻(7)接地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流系統(tǒng)接地故障檢測(cè)裝置，其特征是所述的第一橋電阻(5)等于第二橋電阻(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流系統(tǒng)接地故障檢測(cè)裝置，其特征是霍爾傳感器(L2)和母線接地及支路接地校驗(yàn)用的霍爾傳感器均(L1)為±50毫安。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種直流系統(tǒng)接地故障檢測(cè)裝置，適應(yīng)于發(fā)電廠、變電站直流220伏、±110伏系統(tǒng)接地故障在線檢測(cè)，無(wú)需外加信號(hào)，比較妥善地解決直流系統(tǒng)的接地檢測(cè)問(wèn)題，有效地提高了直流系統(tǒng)供電的可靠性。接地檢測(cè)電路的支路漏電流檢測(cè)電路是在直流系統(tǒng)的各支路上裝一只霍爾傳感器，直流電源正負(fù)母線經(jīng)直流斷路器后，分別從霍爾傳感器的中間穿過(guò)，接地檢測(cè)電路的電橋電路是在直流電源正負(fù)母線上裝霍爾電橋，霍爾電橋是在負(fù)母線上接第一橋電阻，正母線上接第二橋電阻，第一橋電阻和第二橋電阻的另一端相接后穿過(guò)母線接地及支路接地校驗(yàn)用的霍爾傳感器的中間經(jīng)第三橋電阻7接地。
文檔編號(hào)G01R31/08GK2549477SQ0223468
公開(kāi)日2003年5月7日 申請(qǐng)日期2002年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月10日
發(fā)明者張忠元, 趙登福, 馮書(shū)安, 董繼民, 李世偉, 文乾友, 吳國(guó)躍, 彭夕嵐, 楊立平, 丁雪梅, 王東 申請(qǐng)人:甘肅省電力公司, 西安交通大學(xué)