CN104237645A - 一种变电站直流系统绝缘状态在线监测系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变电站直流系统绝缘状态在线监测系统，其包括：若干组直流泄漏电流检测装置，其分别用于检测各支路的直流泄漏电流；其中每组直流泄漏电流检测装置至少具有两个直流泄漏电流检测装置，该至少两个直流泄漏电流检测装置分别用于检测同一支路上的不同位置的直流泄漏电流；信号合并与诊断单元，其检测正负母线对地电压，信号合并与诊断单元还与各直流泄漏电流检测装置无线连接，以接收各直流泄漏电流检测装置发送的直流泄漏电流数据，信号合并与诊断单元根据检测到的正负母线对地电压和接收到的直流泄漏电流数据，判断是否发生绝缘故障并对绝缘故障发生的位置进行定位。本发明还公开了一种变电站直流系统绝缘状态在线诊断方法。

Description

一种变电站直流系统绝缘状态在线监测系统和方法

技术领域

本发明涉及一种绝缘状态监测装置和方法，尤其涉及一种直流系统的绝缘状态监测装置和方法。

背景技术

发电厂、变电站等的控制系统、信号系统、继电保护自动控制装置的工作电源是一个直流系统，其是一个十分庞大的多分支供电网络，其配电线路的绝缘性能直接关系到发电厂、变电站等的安全运行，对其绝缘进行在线监测以及及时有效地检测出单点接地故障具有重要的意义。

当前，直流系统绝缘状态评估方法主要有平衡电桥法、差分直流法和交流法。基于上述方法研制的直流系统绝缘监测装置在现场均有应用。实际运行调研结果表明，现有装置受测量原理和监测方式的限制，存在测量精度不够高、故障定位功能弱(只能定位到整条线路，不具备同一支路多个接地点同时检出的功能)、有监测盲区等诸多不足。同时，故障统计结果还发现发电厂、变电站等的直流系统下段支路线路故障多发，主干线路故障相对较少，使得支路线路监测需求凸显。因此，实现直流系统支路直流泄漏电流的分布式监测，对改善直流系统绝缘状态在线监测系统性能具有重要意义。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种变电站直流系统绝缘状态在线监测系统，其能实现直流系统支路直流泄漏电流的无线分布式监测，无需现场布线，从而大大改善直流系统绝缘状态在线监测系统性能。

本发明的另一目的是提供一种变电站直流系统绝缘状态在线诊断方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种变电站直流系统绝缘状态在线监测系统，其包括：

若干组直流泄漏电流检测装置，其分别用于检测各支路的直流泄漏电流；其中每组直流泄漏电流检测装置至少具有两个直流泄漏电流检测装置，该至少两个直流泄漏电流检测装置分别用于检测同一支路上的不同位置的直流泄漏电流；

信号合并与诊断单元，其检测正负母线对地电压，所述信号合并与诊断单元还与各直流泄漏电流检测装置无线连接，以接收各直流泄漏电流检测装置发送的直流泄漏电流数据，所述信号合并与诊断单元根据检测到的正负母线对地电压和接收到的直流泄漏电流数据，判断是否发生绝缘故障、绝缘故障的极性，并对绝缘故障发生的位置进行定位。

本发明所述的变电站直流系统绝缘状态在线监测系统采用分布式并行采集与处理技术以及无线传输技术，对直流系统的正负母线及各支路进行绝缘状态监测所需数据的采集，判断是否发生绝缘故障，对绝缘故障发生时绝缘下降极性进行辨别，并对绝缘下降的故障点进行定位。所述各组直流泄漏电流检测装置可在各支路分段布置，从而实现故障点的准确定位。本发明所述的变电站直流系统绝缘状态在线监测系统实现了直流系统支路直流泄漏电流的无线分布式监测，无需现场布线，从而大大改善了直流系统绝缘状态在线监测系统性能，解决了现有技术中故障定位功能弱的问题，同时也满足了支路监测需求。

进一步地，本发明所述的变电站直流系统绝缘状态在线监测系统，其还包括监控管理系统，其与所述信号合并与诊断单元连接，接收信号合并与诊断单元传输的数据，并对该数据进行汇总、存储、检索、显示的至少其中之一。

进一步地，在本发明所述的变电站直流系统绝缘状态在线监测系统中，所述各直流泄漏电流检测装置均包括zigbee通信模块，所述信号合并与诊断单元包括zigbee无线接收模块，从而实现所述各直流泄漏电流检测装置和所述信号合并与诊断单元之间的无线数据传输。

更进一步地，在本发明所述的变电站直流系统绝缘状态在线监测系统中，所述至少两个直流泄漏电流检测装置的其中之一设置在支路上靠近母线的一段，另一个其中之一设置在支路上远离母线的一段。

也就是说，在每一条支路上至少包括两个直流泄漏电流检测装置，其中一个检测支路上靠近母线一段的直流泄漏电流，另一个检测支路上远离母线一段的直流泄漏电流。本技术方案通过这种设置方式实现了同一支路不同段绝缘状态的同时监测，提高了监测效率，并进一步提高了故障定位精度。更进一步地，在上述变电站直流系统绝缘状态在线监测系统中，所述直流泄漏电流检测装置包括：

直流泄漏电流传感器，其检测各支路的直流泄漏电流；

主控单元，其包括：第一模数转换器、第一控制器、第一存储器和所述zigbee通信模块，所述模数转换器的输入端与直流泄漏电流传感器的输出端相连，所述第一模数转换器的输出端与第一控制器的输入端相连，所述第一控制器的输出端与所述zigbee通信模块相连，所述第一存储器与第一控制器连接；

电源模块，其与所述直流泄漏电流传感器和主控单元连接，以为直流泄漏电流传感器和主控单元供电。

上述方案中，所述第一模数转换器接收所述直流泄漏电流传感器检测的直流泄漏电流模拟信号，并将其转换为数字信号输出；所述控制器接收所述第一模数转换器输出的数字信号，并将其存储在所述第一存储器中同时输出；所述zigbee通信模块接收所述控制器输出的信号，并将其以无线形式发送出去。

更进一步地，在上述变电站直流系统绝缘状态在线监测系统中，所述电源模块包括：

稳压输出元件，其与所述主控单元连接，述稳压输出元件将一输入电压降至一低于输入电压的电压后输出给主控单元；

虚拟信号发生器，其与所述直流泄漏电流传感器连接，以将单极性电源转换为双极性电源后供给直流泄漏电流传感器；

模拟开关，其与所述主控单元连接，并与所述虚拟信号发生器连接，所述模拟开关接收主控单元的控制信号以在关断和导通之间切换。

直流泄漏电流传感器是最大的电能消耗部件，因此需要对直流泄漏电流传感器的电源进行管理控制，以延长电源的工作寿命。上述方案可配合所述主控单元实现对所述电源模块的节电控制。

更进一步地，在上述变电站直流系统绝缘状态在线监测系统中，所述直流泄漏电流传感器为DS-020LTA型霍尔磁平衡传感器。

提高系统监测灵敏度的关键技术之一就是提高直流泄漏电流的检测灵敏度及精度，随着传感器技术的大力发展，高精度的微安级小电流直流传感器已出现。上述方案中，选用型号为DS-020LTA的微安级电流传感器，该传感器应用霍尔-磁调制原理研制而成，其小电流的稳定性好，初级与次级之间高度绝缘，适用于讯号系统、线路检测、电流监测系统、电流差值测量。

进一步地，在本发明所述的变电站直流系统绝缘状态在线监测系统中，所述信号合并与诊断单元包括：

整体性能检测模块，其检测正负母线对地电压；

控制单元，其包括所述zigbee无线接收模块，以接收各直流泄漏电流检测装置发送的直流泄漏电流数据，所述控制单元还与整体性能检测模块连接，以根据正负母线对地电压计算正负母线等效对地绝缘电阻值，并结合直流泄漏电流数据判断是否发生绝缘故障、绝缘故障的极性以及对绝缘故障发生的位置进行定位。

更进一步地，在上述变电站直流系统绝缘状态在线监测系统中，所述整体性能检测模块包括：两个分压电阻，其一端分别与正、负母线相连，其另一端分别通过相应的继电器的触点与检测电阻的一端相连，所述检测电阻的另一端接地；所述控制单元包括：第二控制器，及与其分别相连的所述zigbee无线接收模块、第二存储器、通信接口以及第二模数转换器；所述第二控制器与所述继电器的线圈连接，以控制继电器的触点的开闭，所述第二模数转换器的输入端连接所述检测电阻。

上述方案中，控制单元通过第二控制器控制继电器的线圈以控制其触点的开闭，从而选择测量正、负母线的对地电压，并基于正、负母线对地电压计算正、负母线等效对地阻抗值，将正、负母线等效对地阻抗值与一阈值进行比较以判断直流系统是否发生了绝缘故障，并确定绝缘故障的极性，同时结合支路直流泄漏电流数据，实现直流系统整体与各个支路绝缘状况的评估以及绝缘故障发生位置的定位。其中，第二模数转换器接收检测电阻输出的模拟信号，并将其转换为数字信号输出给控制器，控制器根据分压电阻与检测电阻的关系换算得到正、负母线对地电压；控制器通过所述zigbee无线接收模块接收直流泄漏电流检测装置以无线形式发射的直流泄漏电流信号，通过第二存储器存储直流泄漏电流信号和正、负母线对地电压等数据，同时通过所述通信接口输出该直流泄漏电流信号。

相应地，本发明还提供了一种变电站直流系统绝缘状态在线诊断方法，其包括步骤：

(1)信号合并与诊断单元根据检测到的正、负母线对地电压对应的正、负极对地等效电阻判断直流系统是否具有绝缘故障，若正、负极对地等效电阻均大于第一阈值，则发出“无绝缘故障”的诊断结果；若正、负极对地等效电阻的其中之一不大于第一阈值，则发出“有绝缘故障”的诊断结果，并给出故障点所在的极性，然后进行步骤(2)；

(2)根据故障点所在的极性，直流泄漏电流检测装置检测具有故障点的极性对应的各支路的靠近母线处的直流泄漏电流数据，对这些直流泄漏电流数据做求和处理,得到的I_总；

(3)将I_总与第二阈值进行比较，若I_总不大于第二阈值，则发出“绝缘故障点位于上端或本地母线”的诊断结果，否则，进行步骤(4)；

(4)检测各支路的直流泄漏电流，进行诊断，直到所有支路上都完成诊断：设定支路上近母线的一段为I段，支路上远离母线的一段为II段；检测到第i段支路的I段直流泄漏电流为I_i-1，检测到第i段支路的II段直流泄漏电流为I_i-2；若I_i-1不大于第二阈值，则发出“第i支路绝缘情况正常”的诊断结果；若I_i-1大于第二阈值，且I_i-2大于第二阈值，且I_i-1大于I_i-2，则发出“第i支路的I段和II段均存在绝缘故障”的诊断结果；若I_i-1大于第二阈值，且I_i-1不大于I_i-2，则发出“第i支路的II段存在绝缘故障”的诊断结果；若I_i-1大于第二阈值，且I_i-2不大于第二阈值，且I_i-1大于I_i-2，则发出“第i支路的I段存在绝缘故障”的诊断结果。

直流系统的绝缘性能本质上反映为各节点绝缘电阻的大小，当绝缘电阻大时绝缘性能好，反之绝缘性能差。直流泄漏电流和绝缘电阻满足欧姆定律。本发明所述的变电站直流系统绝缘状态在线诊断方法，通过对直流系统各节点的直流泄漏电流与设定的阈值的关系判断该节点相关母线/支路绝缘状态。

也就是说，在本发明所述的变电站直流系统绝缘状态在线诊断方法中，首先根据正、负母线对地电压对应的正、负极对地等效电阻与第一阈值的关系来判断直流系统是否具有绝缘故障，然后进一步判断绝缘故障是在正极还是负极，在确定了绝缘故障的极性后，再进一步对绝缘故障进行定位，判断绝缘故障上端或母线，还是在支路上，若是在支路上，则进一步判断在哪一个支路上，以及是在支路上靠近母线的一端还是远离母线的一端，从而实现对绝缘故障的精确定位。

其中，第一阈值是本领域内技术人员知晓的，一般采用DL/T856—2004《电力用直流电源监控装置规范》中规定的阈值。同样，第二阈值对于本领域内技术人员而言也是可以根据各直流系统的实际情况而获得的。

本发明所述的变电站直流系统绝缘状态在线监测系统，具有以下优点：

1)采用分布式并行采集与处理技术以及无线传输技术，实现了直流系统支路直流泄漏电流的分布式监测，从而大大改善了直流系统绝缘状态在线监测系统性能；

2)直流泄漏电流检测装置可在各支路分段布置，从而实现故障点的准确定位，并且实现同一支路不同段绝缘状态的同时监测，提高监测效率，解决了现有技术中故障定位功能弱的问题，同时也满足了支路监测需求；

3)提高了测量精度，消除了监测盲区。

本发明所述的变电站直流系统绝缘状态在线诊断方法尤其是基于上述系统实施时同样具有上述优点。

附图说明

图1为本发明所述的变电站直流系统绝缘状态在线监测系统在一种实施方式下的拓扑结构图。

图2为本发明所述的变电站直流系统绝缘状态在线监测系统在一种实施方式下的直流泄漏电流检测装置的结构示意框图。

图3为本发明所述的变电站直流系统绝缘状态在线监测系统在一种实施方式下的信号合并与诊断单元的结构示意框图。

图4为本发明所述的变电站直流系统绝缘状态在线监测系统在一种实施方式下的电源模块的电路图。

图5为本发明所述的变电站直流系统绝缘状态在线诊断方法在一种实施方式下的流程图。

具体实施方式

以下将根据具体实施例及说明书附图对本发明所述的变电站直流系统绝缘状态在线监测系统和方法做进一步说明，但是该说明并不构成对本发明的不当限定。

图1显示了本发明所述的变电站直流系统绝缘状态在线监测系统在一种实施方式下的拓扑结构。

如图1所示，在该实施例中的系统包括：若干个直流泄漏电流检测装置，其分别用于检测各支路的直流泄漏电流(图1仅示意性地示出了两条支路)；信号合并与诊断单元，其检测正、负母线对地电压，所述信号合并与诊断单元还与各直流泄漏电流检测装置无线连接，以接收各直流泄漏电流检测装置发送的直流泄漏电流数据，所述信号合并与诊断单元根据检测到的正、负母线对地电压和接收到的直流泄漏电流数据，判断是否发生绝缘故障、绝缘故障的极性，并对绝缘故障发生的位置进行定位。如图1所示，在该实施例中，每一个支路上均设有两个直流泄漏电流传感器，其中一个设置在支路上靠近母线的一段，以检测支路上靠近母线一段的直流泄漏电流，另一个设置在支路上远离母线的一段，以检测支路上远离母线一段的直流泄漏电流，从而用于实现对绝缘故障的精确定位。另外，从图1中还可以看出，在该实施例中，系统还包括：监控管理系统，其与信号合并与诊断单元连接，接收信号合并与诊断单元传输的数据，并对该数据进行汇总、存储、检索，并且以表格和图形的方式显示数据波形和汇总信息；当接收到报警后以红灯闪烁的方式发出报警信息；同时还为用户提供修改采集和处理参数的人机接口。

图2显示了本发明所述的变电站直流系统绝缘状态在线监测系统在一种实施方式下的直流泄漏电流检测装置的结构。

如图2所示，本实施例中的直流泄漏电流检测装置包括：直流泄漏电流传感器，其检测各支路的直流泄漏电流；主控单元，其包括：第一模数转换器、控制器(即第一控制器)、第一存储器和zigbee通信模块，第一模数转换器的输入端与直流泄漏电流传感器的输出端相连，第一模数转换器的输出端与控制器的输入端相连，控制器的输出端与zigbee通信模块相连，第一存储器与控制器连接；电源模块，其与所述直流泄漏电流传感器和主控单元连接，以为直流泄漏电流传感器和主控单元供电。其中，直流泄漏电流传感器为DS-020LTA型霍尔磁平衡传感器，该传感器在测量电流范围从0到20mA变化时，对应输出电压为0到+3V，输入—输出曲线的线性度达到0.999；当被测电流较小的时候，输出电压存在波动，但相差50μA传感器输出的波动区间则不存在重复，能准确分辨出50μA的电流变化。本实施例的直流泄漏电流检测装置在高精度直流传感器的基础上通过增加MCU和Zigbee无线通信技术实现智能化，实现了支路差分电流的测量采集和上传，其中主控单元模块基于CC2530IEEE 802.15.4/ZigBee片上资源实现测量信号的数字化、上传以及电源管理等功能，采用7.4V锂电池作为工作电源。

图3显示了本发明所述的变电站直流系统绝缘状态在线监测系统在一种实施方式下的信号合并与诊断单元的结构示意框图。

如图3所示，在该实施例中，信号合并与诊断单元包括：整体性能检测模块，其检测正负母线对地电压；控制单元，其接收四个直流泄露电流检测装置发送的直流泄露电流数据，控制单元还与整体性能检测模块连接，以根据正负母线对地电压判断直流系统接地故障的极性，并结合直流泄露电流数据判断是否发生绝缘故障以及对绝缘故障发生的位置进行定位。具体来说，信号合并和诊断单元基于CC2530IEEE 802.15.4/ZigBee片上资源实现；整体性能检测模块采用精密绕线检测电阻Rs分别通过继电器Relay1和Relay2的触点及相应的分压电阻R1和R2接入正、负母线测量回路中，实现正、负母线对地电压的测量。精密绕线检测电阻Rs和其他非绕线电阻比较具有以下特点：1)电阻精度高，一般能达到±0.01％；2)电阻温度系数小，为10×10^-6℃；3)电阻的长期性稳定性好，电阻率的变化率一般小于±0.005％。

上述方案中，控制单元通过控制器控制继电器Relay1和Relay2的线圈控制其触点的开闭，以选择测量正、负母线的对地电压，并基于正、负母线对地电压计算正、负母线等效对地阻抗值，将正、负母线等效对地阻抗值与一阈值进行比较以判断直流系统是否发生了绝缘故障，并确定绝缘故障的极性，同时结合支路直流泄漏电流数据，实现直流系统整体与各个支路绝缘状况的量化评估以及绝缘故障发生位置的定位。其中，第二模数转换器接收精密绕线检测电阻Rs输出的模拟信号，并将其转换为数字信号输出给控制器，控制器根据分压电阻R1和R2与精密绕线检测电阻Rs的关系换算得到正、负母线对地电压；控制器通过zigbee无线接收模块接收四个直流泄漏电流检测装置以无线形式发射的直流泄漏电流信号，通过第二存储器存储该直流泄漏电流信号，同时通过TCP/IP通信接口实现与外部监控管理系统的通信，上传监测数据与诊断结果。信号合并与诊断单元采用直流屏电源供电，以保障实时工作所需要的电能。

图4显示了一种实施方式下的直流泄漏电流检测装置中的电源模块的电路图。

如图4所示，该电源模块包括：稳压输出元件U1，其将锂电池输出的7.4V电压(Vcc)降至3.3V的直流电压后输出给主控单元；虚拟信号发生器U2，其将单极性电源转换为双极性电源(Vss+Vss-)后供给直流泄漏电流传感器；模拟开关U3，其与主控单元连接，并与虚拟信号发生器U2连接，模拟开关U3接收主控单元的控制信号以在关断和导通之间切换。

其中，稳压输出元件U1采用了AMS1117芯片；虚拟信号发生器U2采用了TLE2426芯片，且在TLE2426芯片的输入端与公共端之间连接有极性电容，在TLE2426芯片的减噪端口与公共端之间也连接有极性电容，从而增强电路的抗干扰能力；对于输入电压VCC与地而言，虚拟信号发生器U2输出VCC/2的电压作为“虚地”点。在本实施例中，为了使直流泄漏电流传感器在待机和工作两种模式之间转换以延长锂电池工作时间(待机模式时，直流泄漏电流传感器是测量终端最大耗能部件，有必要在待机模型下切断其工作电源)，设计了基于CC2530型主控单元和TS12A12511型模拟开关U3实现电源模块的智能关断。TS12A12511模拟开关是一个常开开关，其典型的开断电压与其工作电源相等；当控制信号高于其动作阈值时，模拟开关导通。在本实施例中，模拟开关U3与主控单元连接，通过主控单元芯片CC2530的I/O口实现对模拟开关U3的控制。芯片CC2530引脚输出电平为3.3V，而模拟开关U3的芯片TS12A12511的驱动电平信号经典值为芯片供电电压的75％，为此，基于运放U4将芯片CC2530的I/O口的输出电平3.3V进行了变换以满足模拟开关驱动需求。

图5示意了本发明所述的变电站直流系统绝缘状态在线诊断方法在一种实施方式下的流程。

如图5所示，本发明提供的方法包括下列步骤：

(1)信号合并与诊断单元根据整体性能检测模块检测到的正、负母线对地电压对应的正、负极对地等效电阻判断直流系统是否具有绝缘故障，若正、负极对地等效电阻均大于第一阈值(例如DL/T856—2004《电力用直流电源监控装置规范》中规定的阈值)，则发出“无绝缘故障”的诊断结果；若正、负极对地等效电阻的其中之一不大于上述阈值，则发出“有绝缘故障”的诊断结果，并给出故障点所在的极性，然后进行步骤(2)；

(2)根据故障点所在的极性，直流泄漏电流检测装置检测具有故障点的极性对应的各支路的靠近母线处的直流泄漏电流数据，对这些直流泄漏电流数据做求和处理,得到的I_总；

(3)将I_总与I_阈值(即第二阈值，在电压为220v的直流系统中，该第二阈值可以采用等效对地电阻为25千欧时的漏电流)进行比较，若I_总不大于I_阈值，则发出“绝缘故障点位于上端或本地母线”的诊断结果，否则，进行步骤(4)；

(4)检测各支路的直流泄漏电流，进行诊断，直到所有支路上都完成诊断：设定支路上近母线的一段为I段，支路上远离母线的一段为II段；检测到第i段支路的I段直流泄漏电流为I_i-1，检测到第i段支路的II段直流泄漏电流为I_i-2；若I_i-1不大于I_25kΩ，则发出“第i支路绝缘情况正常”的诊断结果；若I_i-1大于I_阈值，且I_i-2大于I_阈值，且I_i-1大于I_i-2，则发出“第i支路的I段和II段均存在绝缘故障”的诊断结果；若I_i-1大于I_阈值，且I_i-1不大于I_i-2，则发出“第i支路的II段存在绝缘故障”的诊断结果；若I_i-1大于I_阈值，且I_i-2不大于I_阈值，且I_i-1大于I_i-2，则发出“第i支路的I段存在绝缘故障”的诊断结果。

具体来说，本实施例提供的方法进一步地包括以下内容：

本方法基于上述系统实现，对直流系统的绝缘状态进行在线监测，当系统检测到正母线或负母线的等效对地阻抗低于阈值时，发出报警并进入支路巡检流程。除此之外，加入每日定时巡检功能，即当达到每日固定的巡检时间时，系统也进行支路巡检。系统进入巡检流程后，监控管理系统发送启动命令，直流泄露电流检测装置进行设备初始化与协议栈初始化，扫描可用信道并完成组网后，监控管理系统同样向直流泄露电流检测装置发送泄漏电流采集命令。

为保证直流泄露电流检测装置正常工作，在直流泄露电流检测装置开始采集泄漏电流前加入自诊断流程。首先利用直流泄露电流检测装置的主控单元对电源模块电压进行实时采样，检查电压下降情况，保证电源模块满足传感器正常工作所需电压。当电池电压发生严重下降或异常时，发出报警信号，等待人工故障排查。当故障排除后，各直流泄露电流检测装置开始采集数据并发送至监控管理系统，等待监控管理系统完成数据分析，对当前直流系统绝缘状况做出诊断，对可能存在的故障点做出分段定位，并对每个故障点的绝缘下降情况做出量化评估，在监控管理系统前端人机接口显示诊断结果。

监控管理系统软件界面显示各支路节点上泄漏电流数据，当某一支路分段节点发送的数据未收到或者数据异常时，可以发送点播命令请求该支路分段节点所在直流泄露电流检测装置重新采集数据并发送。

直流泄露电流检测装置采用锂电池供电，CC2530采用特有的低功耗设计，节电模式下，核心电路模块仅1毫安的电流损耗，可用外部中断唤醒系统，保证电池能够长工作。系统在非巡检工作状态时，直流泄露电流检测装置处于休眠节电状态；当收到启动信号时，开通供电电源，使直流泄露电流检测装置上电处于工作状态。由于直流泄露电流检测装置特性决定其在通电后需自平衡一段时间，故在上电后需延迟一定时间，使直流泄露电流检测装置输出稳定后，在开始对泄漏电流进行测量，完成数据采集后，等待定时关闭，直流泄露电流检测装置重新处于休眠节电状态。

需要注意的是，以上所列举的实施例仅为本发明的具体实施例。显然本发明不局限于以上实施例，随之做出的类似变化或变形是本领域技术人员能从本发明公开的内容直接得出或者很容易便联想到的，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种变电站直流系统绝缘状态在线监测系统，其特征在于，包括：

若干组直流泄漏电流检测装置，其分别用于检测各支路的直流泄漏电流；其中每组直流泄漏电流检测装置至少具有两个直流泄漏电流检测装置，该至少两个直流泄漏电流检测装置分别用于检测同一支路上的不同位置的直流泄漏电流；

信号合并与诊断单元，其检测正负母线对地电压，所述信号合并与诊断单元还与各直流泄漏电流检测装置无线连接，以接收各直流泄漏电流检测装置发送的直流泄漏电流数据，所述信号合并与诊断单元根据检测到的正负母线对地电压和接收到的直流泄漏电流数据，判断是否发生绝缘故障、绝缘故障的极性，并对绝缘故障发生的位置进行定位。

2.如权利要求1所述的变电站直流系统绝缘状态在线监测系统，其特征在于，还包括监控管理系统，其与所述信号合并与诊断单元连接，接收信号合并与诊断单元传输的数据，并对该数据进行汇总、存储、检索、显示的至少其中之一。

3.如权利要求1所述的变电站直流系统绝缘状态在线监测系统，其特征在于，所述各直流泄漏电流检测装置均包括zigbee通信模块，所述信号合并与诊断单元包括zigbee无线接收模块。

4.如权利要求3所述的变电站直流系统绝缘状态在线监测系统，其特征在于，所述直流泄漏电流检测装置包括：

直流泄漏电流传感器，其检测各支路的直流泄漏电流；

主控单元，其包括：第一模数转换器、第一控制器、第一存储器和所述zigbee通信模块，所述模数转换器的输入端与直流泄漏电流传感器的输出端相连，所述模数转换器的输出端与第一控制器的输入端相连，所述第一控制器的输出端与所述zigbee通信模块相连，所述存储器与第一控制器连接；

电源模块，其与所述直流泄漏电流传感器和主控单元连接，以为直流泄漏电流传感器和主控单元供电。

5.如权利要求4所述的变电站直流系统绝缘状态在线监测系统，其特征在于，所述电源模块包括：

稳压输出元件，其与所述主控单元连接，述稳压输出元件将一输入电压降至一低于输入电压的电压后输出给主控单元；

虚拟信号发生器，其与所述直流泄漏电流传感器连接，以将单极性电源转换为双极性电源后供给直流泄漏电流传感器；

模拟开关，其与所述主控单元连接，并与所述虚拟信号发生器连接，所述模拟开关接收主控单元的控制信号以在关断和导通之间切换。

6.如权利要求1所述的变电站直流系统绝缘状态在线监测系统，其特征在于，所述至少两个直流泄漏电流检测装置的其中之一设置在支路上靠近母线的一段，另一个其中之一设置在支路上远离母线的一段。

7.如权利要求3所述的变电站直流系统绝缘状态在线监测系统，其特征在于，所述信号合并与诊断单元包括：

整体性能检测模块，其检测正负母线的对地电压；

控制单元，其包括所述zigbee无线接收模块，以接收各直流泄漏电流检测装置发送的直流泄漏电流数据，所述控制单元还与整体性能检测模块连接，以根据正负母线对地电压计算正负母线等效对地绝缘电阻值，并结合直流泄漏电流数据判断是否发生绝缘故障、绝缘故障的极性以及对绝缘故障发生的位置进行定位。

8.如权利要求7所述的变电站直流系统绝缘状态在线监测系统，其特征在于：

所述整体性能检测模块包括：两个分压电阻，其一端分别与正、负母线相连，其另一端分别通过相应的继电器的触点与检测电阻的一端相连，所述检测电阻的另一端接地；

所述控制单元包括：第二控制器，及与其分别相连的所述zigbee无线接收模块、第二存储器、通信接口以及第二模数转换器；所述第二控制器与所述继电器的线圈连接，以控制继电器的触点的开闭，所述第二模数转换器的输入端连接所述检测电阻。

9.一种变电站直流系统绝缘状态在线诊断方法，其特征在于，包括步骤：

(1)信号合并与诊断单元根据检测到的正、负母线对地电压对应的正、负极对地等效电阻判断直流系统是否具有绝缘故障，若正、负极对地等效电阻均大于第一阈值，则发出“无绝缘故障”的诊断结果；若正、负极对地等效电阻的其中之一不大于第一阈值，则发出“有绝缘故障”的诊断结果，并给出故障点所在的极性，然后进行步骤(2)；

(2)根据故障点所在的极性，直流泄漏电流检测装置检测具有故障点的极性对应的各支路的靠近母线处的直流泄漏电流数据，对这些直流泄漏电流数据做求和处理,得到的I_总；

(3)将I_总与第二阈值进行比较，若I_总不大于第二阈值，则发出“绝缘故障点位于上端或本地母线”的诊断结果，否则，进行步骤(4)；

(4)检测各支路的直流泄漏电流，进行诊断，直到所有支路上都完成诊断：设定支路上近母线的一段为I段，支路上远离母线的一段为II段；检测到第i段支路的I段直流泄漏电流为I_i-1，检测到第i段支路的II段直流泄漏电流为I_i-2；若I_i-1不大于第二阈值，则发出“第i支路绝缘情况正常”的诊断结果；若I_i-1大于第二阈值，且I_i-2大于第二阈值，且I_i-1大于I_i-2，则发出“第i支路的I段和II段均存在绝缘故障”的诊断结果；若I_i-1大于第二阈值，且I_i-1不大于I_i-2，则发出“第i支路的II段存在绝缘故障”的诊断结果；若I_i-1大于第二阈值，且I_i-2不大于第二阈值，且I_i-1大于I_i-2，则发出“第i支路的I段存在绝缘故障”的诊断结果。