CN102411120B

CN102411120B - 一种变电站直流系统接地选线装置

Info

Publication number: CN102411120B
Application number: CN 201110384241
Authority: CN
Inventors: 宁景云; 金卫军; 刘继平; 李宁; 宁宁
Original assignee: State Grid Corp of China SGCC; Tianjin Electric Power Corp
Current assignee: State Grid Corp of China SGCC; Tianjin Electric Power Corp
Priority date: 2011-11-28
Filing date: 2011-11-28
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2031-11-28
Also published as: CN102411120A

Abstract

本发明涉及一种变电站直流系统接地选线装置，包括绝缘监察装置、电流互感器CT、WZDJ保护装置，该绝缘监察装置安装在直流母线的正极和负极上。流互感器CT分别安装在蓄电池出口和直流母线的每条馈线上，各个电流互感器CT的输出端分别连接到WZDJ保护装置的输入端，其技术特点是：在直流正极和负极对地分别并接电容电阻回路。本发明提高了接地选线保护的灵敏度，可准确地对接地故障点进行报警并及时加以消除，不会对直流系统的运行工况和技术指标产生任何负面影响，解决了交直流混联形成的相互干扰，可能造成保护误动和断路器跳闸事故，消除了交流电流对稳流精度、稳压精度和纹波系数的不利影响，本保护装置能与绝缘监察装置灵敏度相匹配。

Description

一种变电站直流系统接地选线装置

技术领域

本发明属于由蓄电池供电的直流系统领域，尤其是一种变电站直流系统接地选线装置。

背景技术

随着我国电力系统的快速发展，电网的容量越来越大，电压的等级越来越高，对发电厂、变电站的直流系统的可靠性要求也随之提高。直流系统应该确保为保护装置、自动装置和监控系统提供可靠电源。直流系统发生一点接地是一种频发性故障，如不及时消除可能造成直流两点接地，引起保护装置和自动装置的误动，威胁安全运行。目前，变电站直流系统接地选线装置主要存在两个方面的问题：一是灵敏度不足，造成选线装置和电桥原理的绝缘监察装置灵敏度不配合，由于采用电桥原理的绝缘监察装置灵敏度高于接地选线装置的灵敏度，当绝缘监察装置发出接地报警时，往往接地选线装置拒动，不能选出正确的故障接地线路；二是普遍采用向直流系统注入低频交流的原理，不但灵敏度低，而且存在交直流混联的问题形成交直流互相干扰，同时，对直流系统的稳流精度、稳压精度以及纹波系数产生不利的因素。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种变电站直流系统接地选线装置，解决了直流接地选线装置普遍存在的灵敏度不够的问题，在不改变直流系统运行工况的情况下，消除了交直流混联交流对直流产生的干扰以及对稳流精度、稳压精度和纹波系数的不利影响。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种变电站直流系统接地选线装置，包括绝缘监察装置、电流互感器CT、WZDJ保护装置，该绝缘监察装置安装在直流母线的正极和负极上，电流互感器CT分别安装在蓄电池出口和直流母线的每条馈线上，各个电流互感器CT的输出端分别连接到WZDJ保护装置的输入端，在直流正极和负极对地分别并接电容电阻回路，在发生直流接地时，通过电容器产生的暂态放电电流和暂态充电电流，提高保护装置灵敏度。

而且，所述的WZDJ保护装置由多路开关、A/D转换模块、CPU、报警输出模块和液晶显示屏组成，各馈线的电流传感器输出信号经多路转换开关，分别送至A/D后，并经CPU分析处理，对接地状况加以显示并报警。

本发明的优点和积极效果是：

本发明通过在直流正极和负极对地分别并接电容电阻回路的方式，直流系统发生一点接地时，依靠电容器产生的放电电流和充电电流确保接地选线装置可靠动作，可准确地对接地故障点进行报警并及时加以消除故障，防止发生两点接地的可能性，提高了直流接地选线的灵敏度，解决了由于向直流系统注入低频交流电流，交直流混联形成的相互干扰可能造成保护误动和断路器跳闸的问题，消除了交流电流对稳流精度、稳压精度和纹波系数的不利影响，该接地选线装置经现场测试灵敏度可达到36KΩ，超出了国网公司的接地电阻分辨率大于等于25KΩ的指标，并且与电桥原理的绝缘监察装置灵敏度相匹配，在接地故障时能正确地选出发生故障的线路。

附图说明

图1是本发明的电路连接示意图；

图2是本发明的工作原理图；

图3是本发明的电容器C₊放电电压按指数规律衰减示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例做进一步详述：

一种变电站直流系统接地选线装置，如图1所示，包括绝缘监察装置、电流互感器CT、WZDJ保护装置和电容电阻回路，绝缘监察装置安装在直流母线的正极和负极上，电流互感器CT分别安装在蓄电池出口和直流母线的每条馈线上，WZDJ保护装置与电流互感器CT连接在一起，在直流母线上正极和负极对地分别并接由C₊和R_-组成的电容电阻回路及由C_-和R_-组成的电容电阻回路。本发明的创新之处在于：在发生直流接地时是利用两个电容器回路中的电容在接地回路中所产生的充电电流和放电电流的过程来达到提高灵敏度的目的。在正常情况下正极的对地电容和负极的对地电容分别充电至正110V和负110V，对直流系统运行工况没有任何影响。在正常工作时，流过电流互感器CT的正负电流相等，在二次绕组不产生电势；当正极或负极发生接地时存在三个接地电流，如图2所示，下面以正极发生接地故障为例进行说明：

(1)直流接地稳态电流。假设在电流互感器CT的负载侧发生正极接地的情况，如图中K₊点发生接地，则接地电流I₊→经电流互感器CT一次导线→至K₊接地点→经大地→PC线圈→R₂电阻→直流负极。该电流称为稳态电流，I₊为接地时产生的稳态接地电流。

(2)直流接地时暂态放电电流。在没有发生接地时，电容器C₊经R_c+电阻被充电，电容器充电时对地110V以上，同样电容器C_-经R_c-充电至对地-110V以上。当在K₊点接地时，R_c+和电容器C₊被短路，由于电容器C₊两端电压不能突降至零，电容器放电回路经R_c+→直流正极→电流互感器CT一次导线→至大地→至电容器C₊的负极构成回路，此放电电流我们称之谓i_c+，电容器C₊放电电压将按指数规律衰减，如图3所示，放电电流i_c按指数形式衰减，如下式：

i_{c} = - \frac{u_{c}}{R} \cdot e^{- \frac{t}{RC}}

式中RC为电容器放电回路时间常数，通过改变RC值的大小，可以改变电容器两端电压放电的快慢，电容值越大储存的电荷越多，放电时间就长，而电阻R₊阻值越大则放电电流就越小，调整电容器的放电快慢可以达到提高保护灵敏的目的。

(3)接地暂态充电电流。在发生正极接地的瞬间，在C_-和R_-回路充电电压突增至负对地220V，在电容器C_-和R_c-回路将产生一暂态充电电流i_o-，i_o-流经途径为i_o-由直流电源的正极→电流互感器CT一次导线→K₊接地点→电容器C_-接地极→经电容器C_-和电阻R_-→电源负极形成回路，i_o-衰减时间常数由电容器C_-和电阻R_c-大小来决定，其变化规律也按指数形式变化。

综合以上分析可知，在发生直流正极接地的瞬间，流经电流互感器CT的接地电流由三部分组成I_k+＝I₊+i_c++i_o-，其中，I_k+为接地的总故障电流，I₊为接地时产生的稳态接地电流，i_c为接地时电容器C_-产生的放电电流，i_o-在接地瞬间在电容器C_-RC_-回路产生的暂态充电电流。接地电流I_K+流过电流互感器CT一次线圈，将在电流互感器CT二次绕组产生感应电势，使选线装置的故障支路起动，并出报警信号。在直流系统的正极和负极分别接入电容电阻回路并未改变直流系统的运行工况，对直流系统运行参数不产生任何负面影响，但可以显著提高选线装置的灵敏度。

当直流系统发生负极接地时，与正极接地情况类似。通过以上分析调整RC时间常数可以调整放电和充电的快慢，从而达到提高灵敏度的目的。

本保护装置包括了多路开关、A/D转换模块、CPU、报警输出模块以及液晶显示屏。多路开关的输入端与安装在蓄电池出口和直流母线的每条馈线上电流互感器CT的输出端相连接，电流互感器CT输出电流信号经多路开关、A/D转换输入到CPU中，CPU进行分析处理后，如果发现接地故障，则通过报警输出模块或液晶显示屏输出。

安装在直流母线正极和负极上的绝缘监察装置检测直流接地的动作过程为：由电阻R₁、R₂、R₃及直流接地继电器PC、直流系统正极对地绝缘电阻R+、负极对地绝缘电阻R-组成的电桥回路(R+，R-图中如虚线所示)，正常情况下：R₁×R-＝R₂×R+。电桥处于平衡状态，继电器PC线圈没有电流通过，继电器PC不会动作。当正极或负极对地绝缘电阻下降时，等值电阻R+或R-，数值将变小，电桥平衡被破坏，继电器PC线圈有电流通过，当达到定值时发出接地故障信号，由电桥原理构成的绝缘监察装置，并不能显示出直流接地是某一个直流馈线回路。

本发明在使用时，可以根据变电站直流系统的具体情况做调整。在蓄电池的出口和直流母线的每条馈线上均安装电流互感器CT装置，当直流母线和馈线发生接地时可选出具体的接地点，用来区分直流母线接地和馈线接地；电流传感器CT选用霍尔元件，安装在直流正负极上的电容电阻充放电回路的电容量和电阻值可以根据现场测试确定。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案：利用在直流正负极上联接R-C回路，当发生接地时通过电容器，在接地回路中产生的暂态放电电流和充电电流，来提高接地保护装置灵敏度的原理，及其他相似的此原理得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims

1.一种变电站直流系统接地选线装置，包括绝缘监察装置、电流互感器CT、WZDJ保护装置，该绝缘监察装置安装在直流母线的正极和负极上，电流互感器CT分别安装在蓄电池出口和直流母线的每条馈线上，各个电流互感器CT的输出端分别连接到WZDJ保护装置的输入端，其特征在于：在直流母线的正极对地之间和直流母线的负极对地之间分别并接电容电阻回路，在发生直流接地时，通过电容器产生的暂态放电电流和暂态充电电流，提高保护装置灵敏度。

2.根据权利要求1所述的一种变电站直流系统接地选线装置，其特征在于：所述的WZDJ保护装置由多路开关、A/D转换模块、CPU、报警输出模块和液晶显示屏组成，各馈线的电流互感器输出信号经多路转换开关，分别送至A/D后，经CPU分析处理，对接地状况加以显示并报警。