CN105116352B - 变电站双套直流电源系统串电检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变电站双套直流电源串电检测方法，用于在220kV及以上电压等级电力系统中，检测两套相同额定电压、相对独立的直流电源串电现象；包括制作控制盒、控制盒与220V交流电源连接、控制盒与05kVA调压器连接、控制盒与伏安表连接、控制盒与被测元件连接及测量等步骤；测量时分别向对应的串电组合中通入2mA的电流，测量每种连接情况下的U1、I2以及U1～I2的相位角α，通过相位角α判断串电元件的阻抗特性；再结合常规的测量各支路中工频电流的方法，即可确定出串电支路，进而找出串电点。本发明可以实现变电站双套直流电源系统的串电快速检测，其操作简单，测量精度高，检测速度快，对提高变电站直流系统运行的可靠性具有重要意义。

Description

变电站双套直流电源系统串电检测方法

技术领域

本发明涉及变电站直流系统技术领域，尤其涉及一种变电站双套直流电源系统串电检测方法。

背景技术

变电站直流电源系统作为保护装置电源和断路器等操作电源，是变电站最为重要的系统之一，其运行状况好坏对继电保护装置和断路器动作行为有着至关重要的作用，因此要求直流系统及其网络必须具有高度的可靠性。变电站直流系统是公用系统，如果系统发生异常，可能会导致保护误动作、断路器无故障跳闸，甚至可能导致变电站全停事故。目前我国变电站的直流系统中，经常发生直流网络对地绝缘强度降低和接地故障，对电力系统的安全运行造成较大的威胁。

变电站双套直流电源系统的直流母线正常时，采用母线分段运行方式，系统需要时，可合上两段直流母线间的联络刀闸成为并列运行方式，即I段母线的正、负极分别与II段母线的正、负极对应相连。变电站采用两套独立运行的直流电源系统，可以提高站用电系统的可靠性，但实际运行中一些不当因素会使两段直流母线发生互串。直流互串是指两套分开运行的直流电源之间存在一点或一点以上的电气连接，使一段直流母线一极与另一段直流母线一极出现非正常联接，而两段直流母线的剩余一极并不相连的情况。其连接方式可能为直接连接或通过电阻连接，有的正极之间连接，有的负极之间连接，有的则正极与负极连接等。直流互串会造成变电站两段直流母线的正、负极对地电压及其绝缘状况发生变化，若此时直流电源系统中再出现接地故障，会给直流电源系统带来巨大的安全问题。

产生直流电源系统直流互串的原因主要有以下三点：

(1)在变电站新建、扩建、技术改造、设备大修中，将负荷的电源线分别接入两段直流母线中；

(2)在倒负荷操作时，由于人员误操作，将某些负荷从一段母线转到另一段母线后，未将其原来一路的空开断开，导致两套直流电源系统并列运行；

(3)老旧变电站绝缘性能下降或电缆芯线间的绝缘破坏，造成同一根电缆中两套直流电源系统的供电回路相连；

产生直流电源系统直流互串的危害主要有以下四点：

(1)接地故障告警灵敏度下降，或引起两套直流系统同时接地故障告警，一段正极接地，另一段负极接地；

(2)增加保护误动机会，或造成负荷“失压”，即没有工作电源，可能引起相关设备的拒动；

(3)缩短蓄电池使用寿命；

(4)引起直流系统火灾。

综上所述，进行双套直流电源的串电检测是很有必要的。

发明内容

本发明提供了一种变电站双套直流电源系统串电检测方法，可以实现变电站双套直流电源系统串电的快速检测，其操作简单，测量精度高，检测速度快，对提高变电站直流系统运行的可靠性具有重要意义。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

变电站双套直流电源串电检测方法，用于在220kV及以上电压等级电力系统中，检测两套相同额定电压、相对独立的直流电源串电现象；包括如下步骤：

1)制作控制盒；控制盒内设有变压器、电源空气开关、负荷开关和隔直电容，控制盒面板上设接线端子、电源空开操作手柄和负荷开关操作手柄；接线端子包括电源输入端子即1#端子和2#端子，调压器输入端接入端子即3#端子和4#端子，调压器输出端接入端子即5#端子，输出电压测量端子即6#端子和7#端子，被测元件接入端子即8#端子和9#端子；其中1#端子与3#端子之间通过电源空气开关P1连接，2#端子和4#端子之间通过电源空气开关P2连接；5#端子与8#端子之间通过变压器、负荷开关P3和隔直电容C1连接，5#端子与9#端子之间通过变压器、负荷开关P4和隔直电容C4连接；8#端子与6#端子之间通过隔直电容C2连接，9#端子与7#端子之间通过隔直电容C3连接；

2)控制盒与220V交流电源连接，电源输入端子即1#端子和2#端子分别连接220V交流电源的输出端；

3)控制盒与05kVA调压器连接，其中2个调压器输入端接入端子即3#端子和4#端子分别连接05kVA调压器的输入端，调压器输出端接入端子即5#端子连接05kVA调压器的输出端；

4)控制盒与伏安表连接，伏安表具体为SMG2000B型数字双钳相位伏安表；控制盒上的输出电压测量端子即6#端子和7#端子分别连接伏安表的输入端和输出端；连接测量时，伏安表的电压量接入U1输入插孔，量程开关切换到60V档，电流量接入I2插孔，量程开关切换到200mA档；

5)控制盒与被测元件连接，双套直流电源系统分为直流系统一和直流系统二，分别按4种可能的串电组合将直流系统一的1个电极、直流系统二对应的1个电极与控制盒上的被测元件接入端子即8#端子和9#端子连接；4种可能的串电组合分别是直流系统一的正极和直流系统二的正极之间、直流系统一的正极和直流系统二的负极之间、直流系统一的负极和直流系统二的负极之间、直流系统一的负极和直流系统二的负极之间；

6)根据以上4种串电组合分4次进行测量，每次测量时，分别向对应的串电组合中通入2mA的电流，测量每种连接情况下的U1、I2以及U1～I2的相位角α，通过相位角α判断串电元件的阻抗特性；如果相位角α等于或者接近于0°，说明两个直流系统之间通过电阻性元件串电，如果相位角270°<α<360°，说明串电支路中存在比较大的电容分量；再结合常规的测量各支路中工频电流的方法，即可确定出串电支路，进而找出串电点。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

可以实现变电站双套直流电源系统的串电快速检测，其操作简单，测量精度高，检测速度快，对提高变电站直流系统运行的可靠性具有重要意义。

附图说明

图1本发明所述方法检测时的装置连接关系示意图。

图2是本发明所述控制盒与0.5kVA调压器的接线原理图。

图3是本发明所述控制盒的面板布置示意图。

图中：①.1#端子 ②.2#端子 ③.3#端子 ④.4#端子 ⑤.5#端子 ⑥.6#端子⑦.7#端子 ⑧.8#端子 ⑨.9#端子 P1/P2.电源空气开关 P3/P4.负荷开关C1/C2/C3/C4.隔直电容 11.0.5kVA调压器 12.变压器 13控制盒 14.电源空开操作手柄 15.负荷开关操作手柄16.220V交流电源 17.伏安表 18.直流系统一 19.直流系统二

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

见图1本发明所述方法检测时的装置连接关系示意图。见图2，是本发明所述控制盒与0.5kVA调压器的接线原理图。见图3，是本发明所述控制盒的面板布置示意图。本发明变电站双套直流电源串电检测方法，用于在220kV及以上电压等级电力系统中，检测两套相同额定电压、相对独立的直流电源串电现象；包括如下步骤：

1)制作控制盒13；控制盒13内设有变压器12、电源空气开关P1/P2、负荷开关P3/P4和隔直电容C1～C4，控制盒13面板上设接线端子①～⑨、电源空开操作手柄14和负荷开关操作手柄15；接线端子①～⑨包括电源输入端子即1#端子①和2#端子②，调压器输入端接入端子即3#端子③和4#端子④，调压器输出端接入端子即5#端子⑤，输出电压测量端子即6#端子⑥和7#端子⑦，被测元件接入端子即8#端子⑧和9#端子⑨；其中1#端子①与3#端子③之间通过电源空气开关P1连接，2#端子②和4#端子④之间通过电源空气开关P2连接；5#端子⑤与8#端子⑧之间通过变压器12、负荷开关P3和隔直电容C1连接，5#端子⑤与9#端子⑨之间通过变压器12、负荷开关P4和隔直电容C4连接；8#端子⑧与6#端子⑥之间通过隔直电容C2连接，9#端子⑨与7#端子⑦之间通过隔直电容C3连接；

2)控制盒13与220V交流电源16连接，电源输入端子即1#端子①和2#端子②分别连接220V交流电源16的输出端；

3)控制盒13与05kVA调压器11连接，其中2个调压器输入端接入端子即3#端子③和4#端子④分别连接05kVA调压器11的输入端，调压器输出端接入端子即5#端子⑤连接05kVA调压器11的输出端；

4)控制盒13与伏安表17连接，伏安表17具体为SMG2000B型数字双钳相位伏安表；控制盒13上的输出电压测量端子即6#端子⑥和7#端子⑦分别连接伏安表17的输入端和输出端；连接测量时，伏安表17的电压量接入U1输入插孔，量程开关切换到60V档，电流量接入I2插孔，量程开关切换到200mA档；

5)控制盒13与被测元件连接，双套直流电源系统分为直流系统一18和直流系统二19，分别按4种可能的串电组合将直流系统一18的1个电极、直流系统二19对应的1个电极与控制盒13上的被测元件接入端子即8#端子⑧和9#端子⑨连接；4种可能的串电组合分别是直流系统一18的正极和直流系统二19的正极之间、直流系统一18的正极和直流系统二19的负极之间、直流系统一18的负极和直流系统二19的负极之间、直流系统一18的负极和直流系统二19的负极之间；

6)根据以上4种串电组合分4次进行测量，每次测量时，分别向对应的串电组合中通入2mA的电流，测量每种连接情况下的U1、I2以及U1～I2的相位角α，通过相位角α判断串电元件的阻抗特性；如果相位角α等于或者接近于0°，说明两个直流系统之间通过电阻性元件串电，如果相位角270°<α<360°，说明串电支路中存在比较大的电容分量；再结合常规的测量各支路中工频电流的方法，即可确定出串电支路，进而找出串电点。

变电站两套直流电源系统均有各自独立的正电和负电，本发明用于检测两个直流电源系统的串电点。本发明的基本原理是将可能发生的串电情况分为4种串电组合，分别是直流系统一18的正极和直流系统二19的正极之间串电、直流系统一18的正极和直流系统二19的负极之间串电、直流系统一18的负极和直流系统二19的负极之间串电、直流系统一18的负极和直流系统二19的负极之间串电；对4种串电组合中加大通入电流，因为通入的电流将主要流入串电支路，分别测量各支路中的电压、电流，根据U1/I2分别计算4种串电组合的阻抗值，阻抗值最小的组合即为串电支路，因此采用本发明所述方法可快速准确地确定出串电支路。

本发明所述接线端子①～⑨采用JXZ-2型接线柱，调压器输入端额定电压为～220V，最大输出电压为～250V。SMG2000B型数字双钳相位伏安表的功能量程开关可以切换到I1、I2、U1、U2、U1U2、I1I2、U1I2、I1U2等8个区域；其中：I1、I2为电流量测量区域，I1与I2又各分为10A、2A和200mA等3个档位；U1、U2为电压量测量区域，U1与U2又各分为500V、200V和20V等3个档位；U1U2、I1I2、U1I2、I1U2等均为测量两路电气量之间相位的区域，并且一律以前一个电量为基准向量。SMG2000B型数字双钳相位伏安表用于本发明变电站双套直流电源串电检测时，电压量接入U1输入插孔，量程开关切到60V档，电流量接入I2插孔，量程开关切到200mA档。

双套直流电源系统分为直流系统一18和直流系统二19，分别按4种可能的串电组合将直流系统一18的1个电极与直流系统二19对应的1个电极与控制盒13上的被测元件接入端子即8#端子⑧和9#端子⑨连接；也就是说，分4次进行测量，第一次测量时，直流系统一18的正极和直流系统二19的正极分别连接8#端子⑧和9#端子⑨；第二次测量时，直流系统一18的正极和直流系统二19的负极分别连接8#端子⑧和9#端子⑨；第三次测量时，直流系统一18的负极和直流系统二19的负极分别连接8#端子⑧和9#端子⑨；第四次测量时，直流系统一18的负极和直流系统二19的负极分别连接8#端子⑧和9#端子⑨。

Claims (1)

1.变电站双套直流电源串电检测方法，用于在220kV及以上电压等级电力系统中，检测两套相同额定电压、相对独立的直流电源串电现象；其特征在于，将可能发生的串电情况分为4种串电组合，分别是直流系统一的正极和直流系统二的正极之间串电、直流系统一的正极和直流系统二的负极之间串电、直流系统一的负极和直流系统二的负极之间串电、直流系统一的负极和直流系统二的负极之间串电；对4种串电组合中加大通入电流，因为通入的电流将主要流入串电支路，分别测量各支路中的电压、电流，根据U1/I2分别计算4种串电组合的阻抗值，阻抗值最小的组合即为串电支路；具体包括如下步骤：

1)制作控制盒；控制盒内设有变压器、电源空气开关、负荷开关和隔直电容，控制盒面板上设接线端子、电源空开操作手柄和负荷开关操作手柄；接线端子包括电源输入端子即1#端子和2#端子，调压器输入端接入端子即3#端子和4#端子，调压器输出端接入端子即5#端子，输出电压测量端子即6#端子和7#端子，被测元件接入端子即8#端子和9#端子；其中1#端子与3#端子之间通过电源空气开关P1连接，2#端子和4#端子之间通过电源空气开关P2连接；5#端子与8#端子之间通过变压器、负荷开关P3和隔直电容C1连接，5#端子与9#端子之间通过变压器、负荷开关P4和隔直电容C4连接；8#端子与6#端子之间通过隔直电容C2连接，9#端子与7#端子之间通过隔直电容C3连接；

2)控制盒与220V交流电源连接，电源输入端子即1#端子和2#端子分别连接220V交流电源的输出端；

3)控制盒与05kVA调压器连接，其中2个调压器输入端接入端子即3#端子和4#端子分别连接05kVA调压器的输入端，调压器输出端接入端子即5#端子连接05kVA调压器的输出端；

4)控制盒与伏安表连接，伏安表具体为SMG2000B型数字双钳相位伏安表；控制盒上的输出电压测量端子即6#端子和7#端子分别连接伏安表的输入端和输出端；连接测量时，伏安表的电压量接入U1输入插孔，量程开关切换到60V档，电流量接入I2插孔，量程开关切换到200mA档；

5)控制盒与被测元件连接，双套直流电源系统分为直流系统一和直流系统二，分别按4种可能的串电组合将直流系统一的1个电极、直流系统二对应的1个电极与控制盒上的被测元件接入端子即8#端子和9#端子连接；4种可能的串电组合分别是直流系统一的正极和直流系统二的正极之间、直流系统一的正极和直流系统二的负极之间、直流系统一的负极和直流系统二的负极之间、直流系统一的负极和直流系统二的负极之间；

6)根据以上4种串电组合分4次进行测量，每次测量时，分别向对应的串电组合中通入2mA的电流，测量每种连接情况下的U1、I2以及U1～I2的相位角α，通过相位角α判断串电元件的阻抗特性；如果相位角α等于或者接近于0°，说明两个直流系统之间通过电阻性元件串电，如果相位角270°<α<360°，说明串电支路中存在比较大的电容分量；再结合常规的测量各支路中工频电流的方法，即可确定出串电支路，进而找出串电点。