CN103163415B - 采用偏心桥技术的直流电源系统绝缘监测装置 - Google Patents

Abstract

一种采用偏心桥技术的直流电源系统绝缘监测装置包括分别连接直流电源系统正、负母线的检测单元（10），检测单元（10）包括正、负母线之间设置的不平衡桥电路（11）。本发明可以用单一判据来进行母线绝缘判断，不用再判断正、负母线对地电压平衡偏差；不用担心使用平衡桥检测平衡接地时造成正负母线对地电压偏差引发一点接地故障，提高了系统抗绝缘下降引起保护误动的能力。

Description

采用偏心桥技术的直流电源系统绝缘监测装置

技术领域

本发明涉及检测技术，特别涉及电力系统中直流设备供电部分的检测设备。

背景技术

直流电源系统是应用于水力、火力发电厂，各类变电站和其它使用直流设备的用户，为给信号设备、保护、自动装置、事故照明、应急电源及断路器分、合闸操作提供直流电源的电源设备。直流电源系统是一个独立的电源，它不受发电机、厂用电及系统运行方式的影响，并在外部交流电中断的情况下，保证由后备电源—蓄电池继续提供直流电源的重要设备。直流电源系统的可靠性、安全性直接影响到电力系统供电的可靠性和安全性。绝缘监测装置在直流电源系统中的作用是：当直流电源系统输出正负极网络有一点出现接地，如果另一极再有一点出现接地，将造成输出短路，母线或馈线的过流保护元件动作，使得控制保护装置丧失功能、断路器的跳合闸机构失电而拒动。当控制断路器跳、合闸线圈或保护继电器线圈的中间继电器触点两端短路将造成断路器或保护电路的误动。当断路器跳、合闸线圈或保护继电器线圈两端同时出现对地短路，将使断路器或保护电路拒动。近年在变电站的实际运行和对接地故障的研究中发现：有时系统只发生一点接地但也会引起保护装置及自动装置的误动或拒动。这种由一点接地引起的保护误动或拒动的问题称为“直流系统一点接地误动”。

当断路器或保护电路误动或拒动的情况下，将造成熔断器熔断或空开跳闸、烧保护继电器触点等故障，断路器及保护电路的误动、拒动将使事故扩大，直流系统接地故障对供电安全的危害极大。

发明内容

本发明采用不平衡桥（偏心桥）技术，解决现有技术中一点接地容易造成误动作和拒动的技术问题。

本发明为解决上述技术问题而提供的这种装置包括分别连接直流电源系统正、负母线的检测单元，所述检测单元包括正、负母线之间设置的不平衡桥电路，该不平衡桥电路包括正母线M+与地之间设置的正母线对地电阻R1以及负母线M-与地之间设置的负母线对地电阻R2，负母线对地电阻R2在阻值小于所述正母线对地电阻R1的阻值，所述正母线对地电阻R1的阻值至少是所述负母线对地电阻R2阻值的二倍或四倍，本发明中使用上述监测装置的直流电源系统中还包括与所述正母线对地电阻R1并联的正母线对地电容C1和测量电阻Rx，还包括与所述负母线对地电阻R2并联的负母线对地电容C2，该直流电源系统中还进一步包括保护继电器J和控制开关K，该保护继电器的启动线圈Js串联在正、负母线之间，该控制开关K与所述启动线圈Js串联。

本发明的装置可以用单一判据来进行母线绝缘判断，不用再判断正、负母线对地电压平衡偏差；不用担心使用平衡桥检测平衡接地时造成正负母线对地电压偏差引发一点接地故障，可以增加平衡接地检测的频度，尽早发现接地故障；提高了系统抗绝缘下降引起保护误动的能力，原来系统绝缘略有下降就可能引起一点接地故障，现在可以允许较大的绝缘下降也会产生一点接地故障，这可有效地提高电力设备运行的可靠性，同时也大幅减轻电力运行维护人员的工作量。

附图说明

图1是本发明基于嵌入式单片机的绝缘监测装置原理框图。

图2是本发明防止误动作装置的电路原理图。

具体实施方式

结合上述附图说明本发明的具体实施例。

由图1和图2中可知，这种直流电源系统绝缘监测装置100防止误动作的装置包括分别连接直流电源系统正、负母线的检测单元10所述检测单元10包括正、负母线之间设置的不平衡桥电路11，该不平衡桥电路11包括正母线M+与地之间设置的正母线对地电阻R1以及负母线M-与地之间设置的负母线对地电阻R2，负母线对地电阻R2在阻值小于所述正母线对地电阻R1的阻值，所述正母线对地电阻R1的阻值至少是所述负母线对地电阻R2阻值的二倍或四倍。使用本发明绝缘监测装置的直流电源系统中还需要包括与所述正母线对地电阻R1并联的正母线对地电容C1和测量电阻Rx，还包括与所述负母线对地电阻R2并联的负母线对地电容C2。该直流电源系统还包括保护继电器J和控制开关K，该保护继电器的启动线圈Js串联在正、负母线之间，该控制开关K与所述启动线圈Js串联。

绝缘监测装置工作时分为常规检测和支路巡检。常规检测是在系统正常运行时实时监测正负母线的对地电压，通过计算得到母线正、负极对地绝缘电阻值。当正极或负极对地绝缘电阻值小于报警整定值时，发出母线绝缘报警信号，并启动支路巡检。支路巡检通过检测穿过每个支路的交流或直流漏电流并进而判断是哪条支路发生接地故障。常规检测是绝缘监测装置工作的基础，目前，行业内普遍采用平衡桥技术来监测直流电源系统的对地绝缘状况。平衡桥检测系统中设有四个电阻以及两个开关为绝缘监测装置内部器件，其中两个电阻为平衡桥电阻，两者阻值相等，且始终连到地线，通过检测正负母线对地电压，通过计算获得对地电阻值，当任意一个对地电阻值小于报警整定值，则判断出该母线发生绝缘下降，进而启动支路巡检。而当直流电源系统发生一点接地或正负等值绝缘下降后，绝缘监测装置都能够监测出来并发出报警信号，运行维护人员会及时排除接地故障，从而避免绝缘情况恶化或两点接地故障的发生。一般直流系统接地故障引起断路器或保护装置、自动装置的误动或拒动时系统都出现两点及以上的接地。过去大家一直认为只有当系统出现两点及以上接地时才会引起断路器或保护装置、自动装置的误动或拒动，只发生一点接地时是不会引起的，当系统发生一点接地时，我们可以通过绝缘监测装置及时地发现并排除接地，就不会引起的保护装置、自动装置的误动或拒动。但近年在变电站的实际运行和对接地故障的研究中发现：有时系统只发生一点接地但也会引起保护装置及自动装置的误动或拒动。这种由一点接地引起的保护误动或拒动的问题称为“直流系统一点接地误动”。当正对地绝缘下降较严重时，检测到的电压大于继电器线圈的最大可靠不动作电压，电压变化由初始到最终这段时间内继电器可能得电动作，但不一定有效的触发保护动作。因为继电器触点动作过程需要一个行程时间，如果电容存储的能量足够大，使得电压变化时间大于继电器触点的行程时间，这将触发一次有效的保护动作，而产生保护误动。本发明的绝缘监测装置采用偏心桥技术，负母线对地电阻R2小于正母线对地电阻R1，最优化的设计是前者为后者的1/4。以220V直流系统为例，根据南网最新的直流电源系统规范对绝缘平衡桥电阻选择范围【25～35K】，负母线对地电阻R2=25K，正母线对地电阻R1=100K，当系统实际正极接地电阻Rx降低至25K时，负母线对地电压为R2/（R1//Rx+R2）=25/（25//100+25）=55.6%，刚好为保护出口继电器的最大可靠不动作电压（VJ_max_nact=55%Un），也就是说，采用本方案的偏心桥技术，在正母线对地绝缘下降到报警整定值25K时，即使保护出口继电器J的上端发生一点接地，也不至于让继电器误动。而在正母线对地绝缘下降到报警整定值25K之前，绝缘监测装置就会发出正负母线对地电压不平衡的预警，从而使得一点接地导致保护误动的现象得以避免。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种采用偏心桥技术的直流电源系统绝缘监测装置，该装置包括分别连接直流电源系统正、负母线的检测单元（10），其特征在于：所述检测单元（10）包括正、负母线之间设置的不平衡桥电路（11），该不平衡桥电路（11）包括正母线M+与地之间设置的正母线对地电阻R1以及负母线M-与地之间设置的负母线对地电阻R2，所述正母线对地电阻R1的阻值至少是所述负母线对地电阻R2阻值的二倍。

2.根据权利要求1所述采用偏心桥技术的直流电源系统绝缘监测装置，其特征在于：所述正母线对地电阻R1的阻值至少是所述负母线对地电阻R2阻值的四倍。