CN104391256A - 一种直流电源环网故障诊断装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了准确、快速、自动判断两套直流电源系统发生环网故障的监测方法，包括了信号源、Ⅰ段回路耦合电路、Ⅱ段回路耦合电路、电流采样电路、电流信号处理电路、A/D转换电路、单片机、液晶显示器、报警电路组成。以实现两套直流电源系统在发生环网故障时的实时监测与报警，如果发生了环网故障，报警电路动作发生环网故障报警信号。全面满足电力工作者的现场需要。

Description

一种直流电源环网故障诊断装置

技术领域

本发明涉及一种变电站直流电源系统设备检测装置，特别是针对一座变电站安装两套以上直流电源系统发生互窜故障诊断装置。

背景技术

变电站的直流电源系统主要为继电保护和控制回路提供电源，具有不接地、不间断供电、短路电流大、放电能力强等特点，为了确保直流电源的供电可靠性，一座变电站或发电厂常常设置两套独立运行直流电源系统。在正常工作的情况下，两套直流电源是分开运行、独立工作、独立供应负载，相互备份，除母线连络开关外，没有其他电气的连接。

两套独立运行的直流电源系统，每套直流电源都配备了各自的蓄电池组、充电机、绝缘监测装置、馈线等，其之间只有在发现某段直流电源系统发生异常时采用母线联络开关连接，让故障的设备退出运行，此时其供电回路才发生电气连接。由于直流电源系统其分支多，回路供电复杂，接线多，往往在施工和检修过程中难以确定终端电源是来自哪一段的直流电源，造成了两套直流电源之间的混线、跨线、误接等问题，常常出现了一个端子有两个电源并接现象，发生同一负荷由两段同时供电，无法完成倒负荷操作。这种现象常常称做环网故障，也称为直流互窜故障。

两套独立的直流电源系统，发生了环网故障时，可能会引起继电保护设备的误动、拒动等安全隐患，还可能使正、负对地电压发生偏差并造成直流失地现象，也可能会使电源失电，更严重时有可能会大大降低蓄电池寿命，引发直流电源烧毁，甚至火灾等不可预估的后果。直流电源系统环网故障是个隐性的安全隐患，没有专业设备测量，隐患难以判定。目前相关的绝缘监测装置、直流监控装置都无法对环网故障进行有效的判断。

当运行人员无法确定两套直流电源有发生互窜故障（环网故障）时通常采用断开关、拉保险、解端子、测电压的方法来判断直流电源互窜。由于直流电源系统是个不间断系统，其负荷都是要求不间断的供电，采用上述方法都具有较大的安全风险，有可能会引发无法确定的安全责任事故，为了快速准确自动的判定两套直流电源系统是否有环网故障，成为电力工作者急需解决的一个难题。

发明内容

鉴于目前现状，本发明提出了准确、快速、自动判断两套直流电源环网发生故障的监测方法，以实现两套直流电源系统在发生环网故障时的实时监测与报警，全面满足电力工作者的现场需要。

本发明提供了两套直流电源环网故障的监测方法的装置，其特点在于：包括了信号源、Ⅰ段回路耦合电路、Ⅱ段回路耦合电路、电流采样电路、电流信号处理电路、A/D转换电路、单片机、液晶显示器、报警电路组成。其电路连接为信号源分别与Ⅰ段回路耦合电路、Ⅱ段回路耦合电路连接；信号与电流采样电路相接；Ⅰ段回路耦合电路与Ⅰ段直流电源负极相连；Ⅱ段回路耦合电路与Ⅱ段直流电源负极连接；电流采样电路与电流信号处理电路相连；电流信号处理电路与A/D转换电路相接；A/D转换电路与单片机相接；单片机与液晶显示器相接；单片机与报警电路相接；电流采样电路串接于Ⅰ段回路耦合电路与Ⅰ段直流电源负极之间，采样测量信号源与Ⅰ段直流电源负极之间的电流。信号源产生一个交流电流信号通过Ⅰ段回路耦合电路馈到了Ⅰ段直流电源负极母线上，信号源输出的另一端通过Ⅱ段回路耦合电路馈到了Ⅱ段直流电源负极母线上。当Ⅰ段的直流电源和Ⅱ段的直流电源发生电气上的连接时，Ⅰ段直流电源和Ⅱ段直流电源与信号之间形成了回路。信号源的两个输出端之间将会产生一个交变的电流信号。信号源所产生的这个交流电源信号就会被电流采样电路采样。电流采样电路采样到的这个电流信号送到电流信号处理电路，进行信号放大处理电压。A/D转换电路根据电流信号处理电路送过来的0-5V电压信号形成模数转换变成数字信号，单片机根据其A/D转换器电路之间的数据进行计算判定其是否发生环网故障。单片机将判定电流大小和是否发生环网故障和测量的结果分别送到液晶显示器，如果发生了环网故障，报警电路动作发出环网故障报警信号。

本发明与现有技术相比具有以下优点： 1、结构简单、设计合理、电路接线方便且投入成本低，加工制作方便。 2、本方法测量范围广、合适于不同的直流电源。 3、使用操作简便且使用效果好、实用价值高。

附图说明

下面结合附图与实施例对本发明做进一步描述。

图1是本发明的原理示意图。

图2是本发明的与两套直流电源系统的连接示意图。

本实施例是提供了两套直流电源判断环网故障监测原理示意图，包括了：信号源（3）、Ⅰ段回路耦合电路（1）、Ⅱ段回路耦合电路（2）、电流采样电路（4）、电流信号处理电路（5）、A/D转换电路（6）、单片机（7）、液晶显示器（8）、报警电路（9）组成。其电路连接为信号源（3）分别与Ⅰ段回路耦合电路（1）、Ⅱ段回路耦合电路（2）连接；Ⅰ段回路耦合电路（1）与Ⅰ段直流电源负极相连；Ⅱ段回路耦合电路（2）与Ⅱ段直流电源负极连接；信号源（3）与电流采样电路（4）相接；电流采样电路与电流信号处理电路（5）相连；电流信号处理电路（5）与A/D转换电路（6）相接；A/D转换电路（6）与单片机（7）相接；单片机（7）与液晶显示器（8）、报警电路（9）相接；电流采样电路（4）并接于Ⅰ段回路耦合电路（1）与Ⅰ段直流电源负极之间，采样测量其电流值。信号源（3）产生一个交流电流信号通过Ⅰ段回路耦合电路（10）馈到了Ⅰ段直流电源负极母线上，信号源（3）输出的另一端通过Ⅱ段回路耦合电路馈到了Ⅱ段直流电源负极母线上。当Ⅰ段的直流电源和Ⅱ段的直流电源发生电气上的连接时，Ⅰ段直流电源和Ⅱ段直流电源与信号之间形成了回路。信号源的两个输出端之间将会产生一个交变的电流信号。信号源（3）所产生的这个交流电源信号就会被电流采样电路（4）采样。电流采样电路采样（4）到的这个电流信号送到电流信号处理电路（5），进行信号放大处理电压。A/D转换电路（6）根据电流信号处理电路送过来的0-5V电压信号形成模数转换变成数字信号，单片机根据其A/D转换器之间的数据进行计算判定其是否发生环网故障。单片机将判定电流大小和是否发生环网故障和测量的结果分别送到液晶显示器（8），如果发生了环网故障，报警电路（9）动作发出环网故障报警信号。信号源（3）为4HZ频率，电流为100mA的恒号源，Ⅰ段回路耦合电路（1）和Ⅱ段回路耦合电路（2）主要是保证通过频率为4HZ，电流为100mA的交流恒号源,具有隔直流、通交流的特性。电流采样电路采用小电流传感器做为采用点，电流测量范围0-200mA，单片机采用TA89C51，液晶显示器采用点阵12864的单彩显示器。中文显示，主要显示是否发生互窜信息，电流状态信息等参数。报警输出回路为2A的空接点回路闭合，无互窜时为空接点断开，发生环网接地故障、互窜故障时报警，报警输出接点闭合。

本实施例是两套直流电源系统之间的电气连接示意，传感器就是设立于Ⅰ段电源和；Ⅱ段电源之间的电流采样点，传感器信号送到实施列1中的电流采样电路（4），Ⅰ段直流电源与Ⅰ段回路耦合电路相接；Ⅱ段直流电源与Ⅱ段回路耦合电路（2）相接；与两段直流电源相接的都是负极。如果发生两段正极相接的环网故障时，信号源产生的电流信号将通过第Ⅰ段的蓄电池和充电机到第Ⅱ段的正极，第Ⅱ段的正极又通过第Ⅱ段直流电源的充电机和蓄电池会到第Ⅱ段直流电源的负极，使信号源与两段电源之间也产生了回路，同样可以测到之间环网的互窜电流信号。两段直流电源的正、负极却发生了环网互窜，都会通过其中一段的充电机和蓄电池，所以只要两段独立的直流电源发生电气上的连接时产生了环网互窜故障，本方法都可以自动、准确、快捷的测量并发生环网故障报警信息，为电力工作者准确地掌握变电站的直流电流电源是否发生互窜、环网等安全隐患，有力地提供安全运行的保障。

上述实施例为本发明的较佳实施方式，本实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明内容的实质精神与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明内容的保护范围之内。

Claims (1)

1.本发明提供了一座变电站内的两套直流电源系统发生了环网故障的监测方法装置，其特征在于：包括了信号源、Ⅰ段回路耦合电路、Ⅱ段回路耦合电路、电流采样电路、电流信号处理电路、A/D转换电路、单片机、液晶显示器、报警电路组成；其电路连接为信号源分别与Ⅰ段回路耦合电路、Ⅱ段回路耦合电路连接；Ⅰ段回路耦合电路与Ⅰ段直流电源负极相连；Ⅱ段回路耦合电路与Ⅱ段直流电源负极连接；电流采样电路与电流信号处理电路相连；电流信号处理电路与A/D转换电路相接；A/D转换电路与单片机相接；单片机与液晶显示器；单片机与报警电路相接；电流采样电路串接于Ⅰ段回路耦合电路与Ⅰ段直流电源负极之间，采样测量信号源与Ⅰ段直流电源负极之间的电流。