CN104849676A - 信号注入法的直流绝缘监测装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种信号注入法的直流绝缘监测装置，其包括信号源装置和接地故障分析装置两部份。信号源装置包括单片机A、单片机A后顺次电路相连D/A转换器和信号整形电路，信号整形电路输出端分为两路，一路与信号放大电路、信号耦合电路、直流母线电路相接，另一路与基准信号电路、基准源放大电路、无线发送输出电路电路相接；接地故障分析装置包括电流传感器，电流传感器后电路相连电流信号放大电路、信号滤波电路、信号移相电路、信号锁相电路、整流电路、A/D转换器、单片机B，所述信号滤波电路处电路相连有基准信号处理电路和无线接收电路。本申请可以应用于不同等级、不同电压的直流电源系统。原理简单、传感器成本更低。

Description

信号注入法的直流绝缘监测装置

技术领域

本申请涉及一种电力系统设备故障监测用的仪器，尤其涉及一种电力用直流电源系统绝缘在线监测的仪器。

背景技术

电力直流电源系统是一个不接地的供电电源，专门为电力变电站的自动化设备、通讯设备、保护设备、高压断路器等提供电源。其优点除了有足够大的短路电流和不间断供电外，另一最主要的原因是直流电源区别于交流电源系统是不接地系统，是输变电领域利用他做为供电设备电源更加安全。电力直流电源系统，由于是不接地的电源，不会受地线零电位的干扰，解决了变电站保护设备、自动化设备良好的电磁兼容性能，在抗干扰和控制上完全优先于交流电源。直流电源主要由充电机、蓄电池组和馈线部分构成，由于蓄电池内阻较小可以放出大电流，给电力高压开关分合操作和保护设备用电提供了有力保证，所以变电站直流电源又被称之谓电力操作电源，直流电源系统是不接地的系统，从理论上可以认定为直流电源的正负极对大地之间是无穷大的绝缘电阻；其电路与大地之间没有任何的电气连接，而实际运行中由于供电网络、设备绝缘、导线绝缘等因素，长期带电运行的设备总会发生对地绝缘性能下降，对地产生接地现象。为了解决直流电源系统对地绝缘监测问题，在电力直流电源系统中安装了直流绝缘监测继电器、直流接地监测仪等产品。这种产品主要是用来判定直流系统是否发生直流供电回路绝缘不良和产生接地现象。

目前判断直流系统接地选线的装置主要是由电桥来判定是否发生接地故障，支路选线采用了霍尔电流漏电流传感器、磁饱和漏电流传感器等，用来判断直流电源系统接地故障回路。该装置中的漏电流传感器都安装于直流电源馈线回路，利用漏电流传感器来监测直流分支回路的漏电流情况来判定发生直流接地故障的馈线回路。由于漏电流信号很弱，回路电流负载较大负荷电流的因素影响霍尔电流漏电流传感器，磁饱和传感器造成了精度差。性能不稳定问题，再加上自身的温漂、零漂等问题，常常会出现回路的误报和漏报现象。有效解决直流电源系统接地故障查找采用信号注入法原理，实现接地故障查找和定位，不失是一种好方法。

发明内容

本申请的目的在于提出一种为了接地故障点排除、定位故障回路起良好测量作用的信号注入法的直流绝缘监测装置。

本申请的目的是这样实现的：信号注入法的直流绝缘监测装置，其包括信号源装置和接地故障分析装置两部份。信号源装置包括单片机A、单片机A后顺次电路相连D/A转换器和信号整形电路，信号整形电路输出端分为两路，一路顺次与信号放大电路、信号耦合电路、直流母线电路相接，另一路顺次与基准信号电路、基准源放大电路、无线发送输出电路电路相接；接地故障分析装置包括电流传感器，电流传感器后顺次电路相连有电流信号放大电路、信号滤波电路、信号移相电路、信号锁相电路、整流电路、A/D转换器、单片机B ，在所述信号滤波电路处设有支路，该支路包括无线接收电路和基准信号处理电路，基准信号处理电路与信号滤波电路电路相连。

由于实施上述技术方案，本申请相比现有技术结构简单、设计合理、加工方便、现场调试方便。可以应用于不同等级、不同电压的直流电源系统。原理简单、传感器成本更低。对传感器制作要求低、无漂移、零漂、温漂低的特点。

附图说明：本申请的具体结构由以下的附图和实施例给出：

图1是信号注入法的直流绝缘监测装置电路示意图。

具体实施方式：本申请不受下述实施例的限制，可根据本申请的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

实施例：如图1所示，信号注入法的直流绝缘监测装置，其包括信号源装置和接地故障分析装置两部份。

信号源装置包括单片机A（1）、单片机A（1）后顺次电路相连D/A转换器（2）和信号整形电路（3），信号整形电路（3）输出端分为两路，一路顺次与信号放大电路（4）、信号耦合电路（5）、直流母线（6）电路相接，另一路顺次与基准信号电路（7）、基准源放大电路（8）、无线发送输出电路（9）电路相接。

接地故障分析装置包括电流传感器（10），电流传感器（10）后顺次电路相连有电流信号放大电路（11）、信号滤波电路（12）、信号移相电路（13）、信号锁相电路（14）、整流电路（15）、A/D转换器（16）、单片机B （17）。在所述信号滤波电路（12）处设有支路，该支路包括无线接收电路（21）和基准信号处理电路（22），基准信号处理电路（22）与信号滤波电路（12）电路相连。

所述单片机B（17）还分别与语言报警电路（18）、液晶显示屏（19）、光电报警输出电路（18）电路相接。

在使用时，信号源装置中的单片机A(1)通过软件编程一个0.25HZ的信号输出给D/A转换器（2），D/A转换器（2）将单片机A（1）产生的0.25HZ信号成为一个正弦波的模拟信号，单片机A（1）是采用89C51，D/A转换器（2）采用DA0808，是8位D/A转换器。其电路波形为0.25HZ的交变正弦波信号送到信号整形电路（3），整形成一个标准低频的正弦波信号，一路送到信号放大电路（4）进行信号放大，这一路信号做为漏电流回路检测的主信号，特点低频，有效地解决直流系统回路对地电容干扰问题。信号整形电路（3）的另一路信号送到基准信号电路（7）形成方波信号，基准信号电路的方波信号送到基准源信号放大电路（8）输出，基准源信号放大电路（8）将方波信号通过无线发送电路（9），无线信号频率为通用的433.92KHZ的专用信号。通过无线信号发送；这个无线信号做为信号接收装置相位锁定、频率锁定的信号处理作用。信号整形电路（3）的正弦信号经信号放大电路（4）进行信号放大的正弦波信号放大到电压5V 频率为 0.25HZ，信号放大电路（4）使这个正弦波信号的功率能达到5W，确保接地电阻的漏电流的幅度要求。正弦波信号通过信号耦合电路（5）送到直流母线（6）上的负极。信号耦合电路（5）主要是将正弦波信号能通过隔离方式馈送到直流母线上，当直流系统发生接地故障时使直流母线上的所有馈线回路都可以有正弦波信号，与发生接地故障的接地回路产生一个漏电流，信号耦合电路（5）主要是隔直流通交流。这时正弦波信号耦合直流母线上（6），单片机A（1）的工作电源是接地的，如果直流系统有产生接地时，信号就会通过接地电阻与大地形成一个回路。信号源装置所提供了这个信号具有稳定、可靠，直流系统一旦出现了接地故障时信号源才自动向直流系统注入平时是处于备用休息状态，所以对直流系统不会产生任何的干扰。

接地故障分析装置部分的电流传感器（10）安装于直流屏的各分支馈线回路，每一个分支馈线各安装一只电流传感器（10），各电流传感器（10）感应到接地电阻产生的漏电流信号，电流传感器（10）将漏电流信号送到电流信号放大电路（11）进行放大，这个漏电流信号很微弱，通常为微安极。信号需要放大处理漏电流信号大约放大1000倍后通过滤波电路（12）去除非0.25HZ的其他电流，电流传感器（10）会感应到不同接地电阻、电容和50HZ的其他信号的电流，通过信号滤波电路（12），再通过信号移相电路（13）进行移相，有效区别回路接地电容和接地电阻产生的漏电流，接地电容的电流超前于接地电阻信号90度，正弦波的0.25HZ电流信号通移相电路（13）90度的移相后，使正弦波形的起始点与过零点相吻合，此时无线接收电路（21）接收来自信号源装置中的无线发送输出电路（9）发送无线0.25HZ的正弦波基准信号进行比较基准相位、0.25HZ频率。基准信号处理电路（22）将无线接收电路（21）送过来的基准源信号进行放大处理，确定了基准信号源。基准信号处理电路（22）将基准信号送到信号锁相电路（14）进行处理；信号锁相电路（14）将信号移相电路（13）移相后的信号，将相同相位和频率与基准信号同步并锁相，全面解决了因电容工频干扰引起的其他不确定信号，信号锁相电路（14）将信号锁定后送到信号整流电路（15）进行整流处理，形成一个0-2V的直流电源信号通过A/D转换器（16）模数转换后送到单片机B（18），单片机B（18）根据测量到的漏电流信号，如果有接地电阻构成的接地电流信号就可以计算并确定漏电流值、接地电阻值等信息。单片机B（18）采用美信公司16位单片机AT89c55, 单片机B（18）将有关数据和信誉也通过液晶显示屏（20）进行显示不同的信息，单片机B（18）根据不同的接地信号通过光电报警电路（21）输出。发生报警信号，接地故障分析装置的电源由锂电池供电也可以由直流电源供电，其漏电流信号通过移相和锁相处理后，在无线接收到的基准源信号的比较的确定下，成功地区别了容性、阻性的漏电流，解决了电容接地引起的误报、漏报，同事也解决了50HZ的工频干扰问题。电流传感器（10）可以采用开口式的传感器，可以在已投运的直流系统上安装不需要停电，本方法实用可靠。

以上技术特征构成了本申请的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要技术特征，来满足不同情况的需要。

Claims (5)

1.一种信号注入法的直流绝缘监测装置，其包括信号源装置和接地故障分析装置两部份，其特征在于：信号源装置包括单片机A、单片机A后顺次电路相连D/A转换器和信号整形电路，信号整形电路输出端分为两路，一路顺次与信号放大电路、信号耦合电路、直流母线电路相接，另一路顺次与基准信号电路、基准源放大电路、无线发送输出电路电路相接；接地故障分析装置包括电流传感器，电流传感器后顺次电路相连有电流信号放大电路、信号滤波电路、信号移相电路、信号锁相电路、整流电路、A/D转换器、单片机B ，在所述信号滤波电路处设有支路，该支路包括无线接收电路和基准信号处理电路，基准信号处理电路与信号滤波电路电路相连。

2.如权利要求1所述的信号注入法的直流绝缘监测装置，其特征在于：所述单片机B还分别与语言报警电路、液晶显示屏、光电报警输出电路电路相接。

3.如权利要求1所述的信号注入法的直流绝缘监测装置，其特征在于：D/A转换器将单片机A产生的信号形成为一个正弦波的模拟信号，信号整形电路将该正弦波的模拟信号整形成一个标准低频的正弦波信号。

4.如权利要求1所述的信号注入法的直流绝缘监测装置，其特征在于：信号整形电路的另一路信号送到基准信号电路形成方波信号。

5.如权利要求1所述的信号注入法的直流绝缘监测装置，其特征在于：电流传感器安装于直流屏的各分支馈线回路，每一个分支馈线各安装一只电流传感器，各电流传感器感应到接地电阻产生的漏电流信号，电流传感器将漏电流信号送到电流信号放大电路进行放大。