CN105425009A - 直流系统高精度测量直流漏电流及交流窜直流检测电路 - Google Patents

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CN105425009A CN201510729436.9A CN201510729436A CN105425009A CN 105425009 A CN105425009 A CN 105425009A CN 201510729436 A CN201510729436 A CN 201510729436A CN 105425009 A CN105425009 A CN 105425009A
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王伟利
杨锋
张立宇
刘博�
郑亮
王鹏
程斌
李迎华
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JILIN JIANTONG ELECTRICAL TECHNOLOGY Co Ltd
Tongchuan Electric Co Of Guo Wang Shaanxi Prov Power Co
State Grid Corp of China SGCC
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JILIN JIANTONG ELECTRICAL TECHNOLOGY Co Ltd
Tongchuan Electric Co Of Guo Wang Shaanxi Prov Power Co
State Grid Corp of China SGCC
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Abstract

本发明公开了一种直流系统高精度测量直流漏电流及交流窜直流检测电路，包括两侧结构相同，分别用于测量正母线和负母线的直流漏电流和用于检测正母线和负母线的交流窜直流的检测电路；检测电路的直流漏电流信号和交流窜直流的交流信号均输出到CPU的对应的采样端口。本发明用在电力系统发电厂、变电站直流系统的绝缘监测，发电厂、变电站直流系统是用于设备的控制、操作、信号、保护以及部分设备的动力的不间断电源，是电力系统运行可靠的要求，而发电厂、变电站直流系统它是浮地系统，容易出现对地绝缘下降的问题。

Description

直流系统高精度测量直流漏电流及交流窜直流检测电路
【技术领域】
本发明属于电力系统绝缘故障检测技术领域，涉及一种故障检测电路，具体是一种直流系统高精度测量直流漏电流及交流窜直流检测电路。
【背景技术】
目前在直流系统测量直流漏电流使用绝缘监察继电器它在正负母线通过2个1K电阻R连接在正负母线两端，2个1K电阻R中间对地经过内阻30KΩ继电器J接地，其中R+或R-是系统正负母线对地绝缘电阻见附图1。工作时如果R+、R-足够大，J上的电流很小，不会使J动作，如果R+或R-小，J上的电流达到动作值，J将动作报警。
该绝缘监察继电器存在两个矛盾：
1、当系统发生绝缘单极性下降时，该绝缘监察继电器对地电阻较小成为了直流系统故障点，使故障电流起到放大作用，对直流系统增加了安全方面的威胁；
2、当系统发生绝缘正负双极性对称下降时该绝缘监察继电器不能及时报警，因为这时J上的电流仍然很小。
【发明内容】
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种直流系统高精度测量直流漏电流及交流窜直流检测电路，该电路应用在电力系统发电厂、变电站直流系统的绝缘监测，发电厂、变电站直流系统是用于设备的控制、操作、信号、保护以及部分设备的动力的不间断电源，是电力系统运行可靠的要求，而发电厂、变电站直流系统它是浮地系统，容易出现对地绝缘下降的问题。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
直流系统高精度测量直流漏电流及交流窜直流检测电路，包括两侧结构相同，分别用于测量正母线和负母线的直流漏电流和用于检测正母线和负母线的交流窜直流的检测电路；检测电路的直流漏电流信号和交流窜直流的交流信号均输出到CPU的对应的采样端口。
本发明进一步的改进在于：
所述检测电路包括并联的第一电阻和第二电阻，且第一电阻和第二电阻之间设置用于调整测量电阻的继电器；第一电阻和第二电阻的一端接正母线或负母线，另一端接采样电阻，采样电阻通过电磁耦合器接地；
采样电阻两端接隔离放大器，隔离放大器经过第一运算放大器将直流漏电流信号送到CPU的采样端口；
电磁耦合器经过第二运算放大器将交流窜直流信号送到CPU的采样端口。
所述第一电阻的阻值为250kΩ，第二电阻的阻值为63kΩ，采样电阻的阻值为50kΩ。
所述隔离放大器采用AMC1100。
所述第一运算放大器和第二运算放大器采用AD620。
所述电磁耦合器采用微晶铁芯电磁耦合器。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.实现绝缘在线测量，本发明在发生绝缘下降时能快速检测故障支路，在负母线绝缘下降时，在正母线的检测电路经过第一电阻和采样电阻到大地的漏电流构成回路分流能在采样电阻采样到的信号，由于第一电阻和采样电阻阻值很大这时测量的漏电流很小，但是能知道负母线绝缘下降值，在该条件下测量支路的绝缘很困难，当第一电阻并联采样电阻后会增加支路的漏电流值使之高精度测量支路绝缘；
2.不会对系统绝缘构成故障信号放大作用，第一电阻和采样电阻的串联值300kΩ，第一电阻并联第二电阻串联采样电阻的电阻值100kΩ均远大于标准中提到的25kΩ的母线绝缘报警值；
3.对于平衡及不平衡绝缘下降都能实现快速监测，本发明能够分时检测正、负母线绝缘就能测量出正、负母线绝缘对称下降的情况；
4.对比图1的母线绝缘监察继电器，本发明更具有灵活性、及更能提高测量的分辨率作用的意义，本发明能分时300kΩ电阻条件下测量正、负母线绝缘，也能100kΩ电阻条件下测量正、负母线绝缘。
【附图说明】
图1为传统用于直流系统直流漏电流检测的绝缘监察继电器的电路结构示意图；
图2为本发明的电路结构示意图。
其中：1为第一放大器；2为隔离放大器；3为继电器；4为正母线；5为负母线；6为电磁耦合器；7为第二放大器。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图2，本发明第一放大器1和第二放大器7用于信号放大；隔离放大器2用于计算机与系统隔离信号差动放大；继电器3用于调整测量电阻；电磁耦合器6用于直流系统与计算机隔离及信号放大；
具体的本发明的电路结构包括两侧结构相同，分别用于测量正母线4和负母线5的直流漏电流和用于检测正母线4和负母线5的交流窜直流的检测电路；检测电路的直流漏电流信号和交流窜直流的交流信号均输出到CPU的对应的采样端口。检测电路包括并联的第一电阻R1和第二电阻R2，且第一电阻R1和第二电阻R2之间设置用于调整测量电阻的继电器3；第一电阻R1和第二电阻R2的一端接正母线4或负母线5，另一端接采样电阻R3，采样电阻R3通过电磁耦合器6接地；第一电阻R1的阻值为250kΩ，第二电阻R2的阻值为63kΩ，采样电阻R3的阻值为50kΩ。隔离放大器2采用AMC1100。第一运算放大器1和第二运算放大器7采用AD620。电磁耦合器6采用微晶铁芯电磁耦合器。
采样电阻R3两端接隔离放大器2，隔离放大器2经过第一运算放大器1将直流漏电流信号送到CPU的采样端口；电磁耦合器6经过第二运算放大器7将交流窜直流信号送到CPU的采样端口。
本发明用于测量直流漏电流的电路在线实时监测也可使用一侧电路，但是只能测量单侧绝缘电阻。另一侧可以推算出来。
本发明的工作过程
1)没有接地故障时，母线电压对地经过300kΩ进行连续在线测量(这时系统绝缘电阻为零也是安全的)，这是很安全的电阻值，不会对系统产生任何影响，测量直流漏电流电路由50kΩ采样电阻两端经隔离放大器AMC1100再经过运算放大器AD620信号放大后送到直流漏电流的CPU采样端口。同样交流窜直流检测电路也是经过300kΩ进行连续在线测量其测量交流故障是经过微晶铁芯磁耦合隔离把交流信号经过运算放大器AD620信号放大后送到交流窜直流检测CPU采样端口。这时直流漏电流信号小于系统要求值，同样交流窜直流检测为零；
在线检测内容包括检测系统正负母线对地电压、正负母线对地绝缘电阻、正负母线间电压，以及正负母线交流窜直流故障信号。启动支路检测是当正负母线绝缘小于100kΩ(标准50kΩ)以及交流窜直流信号大于5V(标准10V)，间隔一定时间检测分别投3及3'查找有无对称接地故障。
2、有接地故障时，母线电压对地经过300kΩ检测到故障信号大到限定时，继电器闭合母线电压对地经过100kΩ(把回路电阻减小放大故障信号)进行连续在线测量，也是很安全的电阻值，不会对系统安全产生影响，测量直流漏电流电路由50kΩ采样电阻两端经隔离放大器AMC1100再经过运算放大器AD620信号放大后送到直流漏电流的CPU采样端口。同样交流窜直流检测电路也是经过100kΩ进行连续在线测量其测量交流故障是经过微晶铁芯磁耦合隔离把交流信号经过运算放大器AD620信号放大后送到交流窜直流检测CPU采样端口。这时直流漏电流信号大于系统要求值，系统开始查找直流绝缘故障支路，同样交流窜直流检测大于要求值，系统开始查找交流窜直流的故障支路。
如果系统发生单极性绝缘下降正负母线检测都能同时并且实时检测出母线绝缘下降信号，并且避免了检测电路，系统发生绝缘单极性下降时，该绝缘检测对地电阻较小成了直流系统故障点，使故障电流起到放大作用。该电路能测量母线对地电阻、母线对地电压、母线正负极之间电压，当发生双极性接近绝缘下降，可通过不同时投正负极上的63K电阻回路继电器开关能检测出正负母线对地绝缘电阻值。本发明电路能有效检测出1000K及以下的绝缘情况。
通过检测直流漏电流的同时检测交流窜直流的信号50Hz的交流窜直流故障。由于交流窜直流的信号容易通过支路的电容泄漏，本发明通过提高一次侧铁芯上匝数、二次侧的测量精度实现50Hz的交流信号可靠测量出50uA交流窜直流的信号，并且实现计算机与系统的隔离作用。
正负母线对地绝缘电阻，正负母线对地电压以及交流窜直流信号的测量精度能优于10％以上。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (6)

1.直流系统高精度测量直流漏电流及交流窜直流检测电路，其特征在于，包括两侧结构相同，分别用于测量正母线(4)和负母线(5)的直流漏电流和用于检测正母线(4)和负母线(5)的交流窜直流的检测电路；检测电路的直流漏电流信号和交流窜直流的交流信号均输出到CPU的对应的采样端口。
2.根据权利要求1所述的直流系统高精度测量直流漏电流及交流窜直流检测电路，其特征在于，所述检测电路包括并联的第一电阻(R1)和第二电阻(R2)，且第一电阻(R1)和第二电阻(R2)之间设置用于调整测量电阻的继电器(3)；第一电阻(R1)和第二电阻(R2)的一端接正母线(4)或负母线(5)，另一端接采样电阻(R3)，采样电阻(R3)通过电磁耦合器(6)接地；
采样电阻(R3)两端接隔离放大器(2)，隔离放大器(2)经过第一运算放大器(1)将直流漏电流信号送到CPU的采样端口；
电磁耦合器(6)经过第二运算放大器(7)将交流窜直流信号送到CPU的采样端口。
3.根据权利要求2所述的直流系统高精度测量直流漏电流及交流窜直流检测电路，其特征在于，所述第一电阻(R1)的阻值为250kΩ，第二电阻(R2)的阻值为63kΩ，采样电阻(R3)的阻值为50kΩ。
4.根据权利要求2或3所述的直流系统高精度测量直流漏电流及交流窜直流检测电路，其特征在于，所述隔离放大器(2)采用AMC1100。
5.根据权利要求2或3所述的直流系统高精度测量直流漏电流及交流窜直流检测电路，其特征在于，所述第一运算放大器(1)和第二运算放大器(7)采用AD620。
6.根据权利要求2或3所述的直流系统高精度测量直流漏电流及交流窜直流检测电路，其特征在于，所述电磁耦合器(6)采用微晶铁芯电磁耦合器。
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