CN105510773B - 一种直流系统接地故障检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直流系统接地故障检测装置，包括：信号发生模块，用于设定故障分析模块的工作模式，并产生与所述工作模式匹配的设定频率和幅值的电流信号，并将所述电流信号注入到直流系统中；故障分析模块，用于对直流系统母线上的变化电压进行采样，并判断直流系统是否存在接地故障，并将采样电压及所述设定频率和幅值的电流信号同步传输给故障定位模块；故障定位模块，用于通过直流电流钳表或者交流电流钳表对直流系统中的支路漏电流进行采样，并根据采样结果以及故障分析模块同步过来的数据进行故障定位处理。该装置可以方便用户根据自身需求在直流模式和交流模式之间进行切换使用，从而准确可靠地检测出直流系统的接地故障。

Description

一种直流系统接地故障检测装置

技术领域

本发明实施例涉及电力系统接地故障检测技术领域，尤其涉及一种直流系统接地故障检测装置。

背景技术

发电厂、变电站的直流系统是电力系统中非常重要的工作电源，它为电气、热工、自动装置、继电保护、事故照明、通讯等二次设备提供电源。这些二次设备的正常工作对于保障发电厂、变电站的安全运行十分重要。因此，对这些二次设备的电源的可靠性有较高的要求。当直流系统发生接地故障时，由于没有短路电流流过系统，熔断器不会熔断，继电保护装置等有可能发生误动作，从而引发严重的电力系统事故。

在实际中运行的直流系统是一个接线复杂、庞大的多分支的供电网络。因此，如何准确可靠地检测出直流系统接地故障意义重大。

发明内容

本发明提供一种直流系统接地故障检测装置，以方便用户可以根据自身需求在直流模式和交流模式之间进行切换使用，从而可以准确可靠地检测出直流系统的接地故障。

本发明实施例提供了一种直流系统接地故障检测装置，该装置包括：信号发生模块，用于设定故障分析模块的工作模式，并产生与所述工作模式匹配的设定频率和幅值的电流信号，并将所述电流信号注入到直流系统中，其中，所述工作模式包括直流模式和交流模式；

故障分析模块，用于当直流系统的正电压或者负电压对地发生改变时，对直流系统母线上的变化电压进行采样，根据采样电压计算直流系统的对地电阻值，并根据所述电阻值判断直流系统是否存在接地故障，并将采样电压以及所述设定频率和幅值的电流信号同步传输给故障定位模块；

故障定位模块，用于通过直流电流钳表或者交流电流钳表对直流系统中的支路漏电流进行采样，并根据采样结果以及故障分析模块同步过来的采样电压以及所述设定频率和幅值的电流信号进行故障定位处理。

优选的，所述故障分析模块包括第一主控单元、电压采样单元和第一无线通信单元；所述电压采样单元分别与直流系统的母线和第一主控单元相连，用于当直流系统的正电压或者负电压对地发生改变时，对直流系统母线上的变化电压进行采样，并将采样电压传给第一主控单元，供第一主控单元进行系统对地电阻值的计算；所述第一无线通信单元与所述第一主控单元相连，用于在第一主控单元的控制下将采样电压以及所述设定频率和幅值的电流信号同步传输给故障定位模块。

进一步地，所述故障分析模块还包括：交流电压采样单元，与第一主控制单元相连，用于对直流系统母线上的交流窜电压进行采样，并将采样电压传给第一主控单元，供第一主控单元进行处理。

进一步地，所述故障分析模块还包括：报警单元，与第一主控单元相连，用于当直流系统存在接地故障时进行报警提示。

进一步地，所述故障分析模块还包括第一显示单元，所述第一显示单元与第一主控单元相连，用于根据控制命令显示直流系统的故障信息。

优选的，所述信号发生模块包括信号设置单元和信号发生单元，其中，信号设置单元与第一主控单元相连，用于设定故障分析模块的工作模式，以及根据所述工作模式设定信号的频率和幅值；信号发生单元，与第一主控单元相连，用于根据控制命令产生设定频率和幅值的电流信号，并将所述电流信号注入到直流系统中。

优选的，所述故障定位模块包括：漏电流采样单元、漏电流处理单元，第二主控单元和第二无线通信单元；所述漏电流采样单元包括直流电流钳表和交流电流钳表，当需要对系统漏电流进行采样时，将所述的直流电流钳表或者交流电流钳表的一端钳住需要检测的支路，用于对所述支路漏电流进行采样；漏电流处理单元，包括第一子处理单元和第二子处理单元，其中，第一子处理单元分别与漏电流采样单元和第二主控单元相连，用于对直流电流钳表检测到的信号进行处理，并将处理结果传给第二主控单元，供第二主控单元进行故障定位处理；第二子处理单元分别与漏电流采样单元和第二主控单元相连，用于对交流电流钳表检测到的信号进行处理，并将处理结果传给第二主控单元，供第二主控单元进行故障定位处理；第二无线通信单元与第二主控单元相连，用于接收并记录第一无线通信单元同步传输过来的数据，并将所述数据传给第二主控单元，供第二主控单元进行故障定位处理。

进一步地，所述故障定位模块还包括：直流电流钳表反馈电路和交流电流钳表反馈电路，其中，直流电流钳表反馈电路与所述直流电流钳表相连，用于扩展所述直流电流钳表的量程；交流电流钳表反馈电路与所述交流电流钳表相连，用于扩展所述交流电流钳表的量程。

进一步地，所述故障定位模块还包括：第二显示单元，所述第二显示单元与第二主控单元相连，用于根据控制命令显示直流系统的故障位置信息。

本发明公开的一种直流系统接地故障检测装置，通过信号发生模块设定故障分析模块的工作模式，并根据所述工作模式向直流系统中注入设定频率和幅值的电流信号，从而使直流系统的正电压或者负电压对地发生改变，通过故障分析模块对直流系统母线上的变化电压进行采样，根据采样电压计算直流系统的对地电阻值，并根据所述电阻值判断直流系统是否存在接地故障，并将采样电压及所述设定频率和幅值的电流信号同步传输给故障定位模块，当系统存在接地故障时，启动故障定位模块，对直流系统中的支路漏电流进行采样，根并根据采样结果以及故障分析模块据同步过来的采样电压及所述设定频率和幅值的电流信号进行故障定位处理。该装置可以方便用户根据自身需求在直流模式和交流模式之间进行切换使用，从而可以准确可靠地检测出直流系统的接地故障。

附图说明

图1是本发明实施例一中的一种直流系统接地故障检测装置的结构示意图；

图2是本发明实施例二中的一种直流系统接地故障检测装置的结构示意图；

图3是本发明实施例二中的一种信号发生单元的电路图；

图4是本发明实施例二中的一种电压采样单元的电路图；

图5是本发明实施例二中的一种交流电压采样单元的电路图；

图6为本发明实施例三中的一种直流系统接地故障检测装置的结构示意图；

图7为本发明实施例三中的一种第一子处理单元的电路图；

图8为本发明实施例三中的一种第二子处理单元的电路图；

图9为本发明实施例三中的一种直流电流钳表反馈电路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种直流系统接地故障检测装置的结构示意图，该装置具体包括：

信号发生模块110，故障分析模块120和故障定位模块130；

其中，信号发生模块110用于设定故障分析模块的工作模式，并产生与所述工作模式匹配的设定频率和幅值的电流信号，并将所述电流信号注入到直流系统中，首先向直流系统的正对地注入所述电流信号，然后一段时间后停止正对地电流信号，开始向直流系统的负对地注入所述电流信号，目的是为了使直流系统的正电压或者负电压对地发生改变，所述电流信号的频率和幅值可以根据需要随意设置。

故障分析模块120，用于当直流系统的正电压或者负电压对地发生改变时，对直流系统母线上的变化电压进行采样，根据采样电压计算直流系统的对地电阻值，并根据所述电阻值判断直流系统是否存在接地故障，并将采样电压及所述设定频率和幅值的电流信号同步传输给故障定位模块；其中将采样电压及所述设定频率和幅值的电流信号同步传输给故障定位模块的目的为了进行故障定位。

故障定位模块130，用于通过直流电流钳表或者交流电流钳表对直流系统中的支路漏电流进行采样，并根据采样结果以及故障分析模块同步过来的采样电压以及设定频率和幅值的电流信号进行故障定位处理。当故障分析模块120检测到系统存在接地故障时，则启动故障定位模块130进行故障定位，同时信号发生模块110持续按照设定的频率向直流系统中注入所述设定的电流信号，以便故障定位模块130对直流系统中的支路漏电流进行采样，进而定位到故障点。

本实施例公开的一种直流系统接地故障检测装置，通过信号发生模块设定故障分析模块的工作模式，并根据所述工作模式向直流系统中注入设定频率和幅值的电流信号，从而使直流系统的正电压或者负电压对地发生改变，通过故障分析模块对直流系统母线上的变化电压进行采样，根据采样电压计算直流系统的对地电阻值，并根据所述电阻值判断直流系统是否存在接地故障，并将采样电压及所述设定频率和幅值的电流信号同步传输给故障定位模块，当系统存在接地故障时，启动故障定位模块，对直流系统中的支路漏电流进行采样，根并根据采样结果以及故障分析模块据同步过来的采样电压及所述设定频率和幅值的电流信号进行故障定位处理。该装置可以方便用户根据自身需求在直流模式和交流模式之间进行切换使用，从而可以准确可靠地检测出直流系统的接地故障。

实施例二

图2为本发明实施例二提供的一种直流系统接地故障检测装置的结构示意图，在实施例一的基础上，本实施例对故障分析模块进行优化，这样优化的好处是可以准确地检测出直流系统是否存在接地故障。所述装置具体包括：

信号发生模块210，用于设定故障分析模块的工作模式，并产生与所述工作模式匹配的设定频率和幅值的电流信号，并将所述电流信号注入到直流系统中，故障分析模块220，用于当直流系统的正电压或者负电压对地发生改变时，对直流系统母线上的变化电压进行采样，根据采样电压计算直流系统的对地电阻值及分布电容值大小，并根据所述电阻值判断直流系统是否存在接地故障，并将采样电压及所述设定频率和幅值的电流信号同步传输给故障定位模块；故障定位模块230；用于对直流系统中的支路漏电流进行采样，并根据采样结果以及故障分析模块同步过来的采样电压及所述设定频率和幅值的电流信号进行故障定位处理。

进一步地，故障分析模块220包括：第一主控单元221、电压采样单元222和第一无线通信单元223；电压采样单元222分别与直流系统的母线和第一主控单元221相连，用于当直流系统的正电压或者负电压对地发生改变时，对直流系统母线上的变化电压进行采样，并将采样电压传给第一主控单元221，供第一主控单元进行系统对地电阻值及分布电容值的计算；第一无线通信单元223与第一主控单元221相连，用于在第一主控单元221的控制下将采样电压及所述设定频率和幅值的电流信号同步传输给故障定位模块230。

优选的，信号发生模块210包括信号设置单元211和信号发生单元212，其中，信号设置单元211与第一主控单元221相连，用于设定故障分析模块的工作模式，以及根据所述工作模式设定信号的频率和幅值；作为一种实施方式，信号设置单元211可以通过按键实现故障分析模块的工作模式的设定以及所述信号频率和幅值的设定，信号的频率可以是0.125HZ，0.25HZ，0.5HZ或者1HZ，信号幅值可以是0.25mA，0.5m，1mA或者2mA，由于所述信号的频率和幅值比较低，所以后续说明中将此信号统称为低频小信号，通过信号设置单元211还可以设定故障分析模块220的工作模式为直流模式还是交流模式。

信号发生单元212，与第一主控单元221相连，用于根据控制命令产生设定频率和幅值的电流信号，并将所述电流信号注入到直流系统中。

示例性的，信号发生单元212的电路图参见图3，通过一个放大器对第一主控单元221给的控制信号进行放大后由一对三极管进行控制，此时PNP型三级管SA1009，NPN型三极管进入工作状态，产生所述设定频率和幅值的低频电流小信号，然后将所述低频电流小信号施加到直流系统中，导致直流系统的正电压与负电压对地发生改变。通过向直流系统中注入低频电流小信号的方法能够有效的避免系统多点接地对系统安全运行造成的威胁，同时也使直流系统的正负对地电压产生小幅度的一定频率的变化，方便对故障点的检测。直流系统的正负对地电压产生变化后电压采样单元222开始对电压进行采样。

示例性的，电压采样单元222的电路图参见图4，电压采样单元222按照正极、负极和地接入直流系统，开机后开始进行电压采样，直流系统母线正极对地电压经过电阻进行分压，把高压降低至采样芯片能够接受的电压范围，然后对该电压进行二阶低通滤波，再经过一个电压跟随电路保证采样电压的稳定性后，通过一个2K的限流电阻，再与基准电压进行分压处理之后便送到第一主控单元221进行处理，需要说明的是，采样电压在进入第一主控单元221之前有一个电压保护电路，即由两个二极管组成的保护电路，防止电压过高对主控芯片的引脚造成损坏。

优选的，第一主控单元221的主控芯片可以采用32位的STM32F103单片机。

如图4所示，直流系统母线负极对地电压经过电阻进行分压，把高压降低至采样芯片能够接受的电压范围，然后对该电压进行二阶低通滤波，再经过一个电压跟随电路保证采样电压的稳定性；因为负极对地电压是一个负值，因此在电压跟随电路后面需要一个电压偏置电路，把负电压转换为正电压后，再通过一个2K的限流电阻，再与基准电压进行分压处理后送到第一主控单元221进行处理，需要说明的是，采样电压在进入第一主控单元221之前同样有一个电压保护电路，即由两个二极管组成的保护电路，防止电压过高对主控芯片的引脚造成损坏。

需要说明的是，故障分析模块220的工作原理，故障分析模块220开机之后，便启动信号发生单元212，目的是向直流系统对地施加一个低频直流信号，使直流系统对地电压产生波动。首先向直流系统母线负极对地施加一个低频小信号，12S后断开，接着向直流系统母线正极对地施加一个同样的低频小信号，12S后断开，电压采样单元222对直流系统的对地电压进行采样并记录，采样频率可以为100Hz，第一主控单元221根据这些采样记录的电压数据进行处理，根据不同的公式计算出直流系统的正负对地电阻以及系统的分布电容的大小，根据所述正负对地电阻值以及系统的分布电容值判断直流系统是否存在接地故障。

优选的，可以通过如上公式计算直流系统的正负对地电阻：

其中，公式中R1和R2为已知的平衡电阻，V_总是电压采样单元222采集的直流系统总电压，V+和V-是启动信号发生单元212后直流系统的正负对地电压值大小，R+和R-分别代表直流系统的正负对地电阻。

当R+不为0时，即代表直流系统存在正极电阻接地故障，当R-不为0时，即代表直流系统存在负极电阻接地故障，当R+和R-均不为0时，即代表直流系统存在正负极电阻接地故障。

同时在直流系统电压改变瞬间，直流系统对地分布电容会造成电压变化减缓，直流系统母线的正负对地电压会有一个变化的过程，在这个电压变化的过程中，由电压采样单元222进行电压点的高速采样，采样频率可以为10ms，同时记录电压值以及对应的时间，第一主控单元221对采样的电压进行对比，在电压刚开始发生变化的时候进行采样电压和时间的记录，当电压值稳定后选取电压刚开始稳定时的电压值对应的时间τ，通过公式τ＝R·C能够计算出直流系统的分布电容的大小，其中，R为已知的等效电阻，如果分布电容值不为0，则代表系统存在电容接地故障。

如果系统存在的是电阻接地故障，故障分析模块220通过第一无线通信单元223同步给故障定位模块230的所述设定频率和幅值的电流信号没有延时，与信号发生单元212产生并且注入到直流系统中的设定频率和幅值的电流信号完全同步；如果系统存在的是电容接地故障，故障分析模块220通过第一无线通信单元223同步给故障定位模块230的所述设定频率和幅值的电流信号会存在一定时间的延时，该延时时间由故障分析模块220进行分布电容检测时的时间τ决定，这样故障定位模块230接收到的同步信号也会存在一定时间的延时，通过该时间的延时，故障定位模块230在进行故障定位的时候就可以根据接收到的同步信号判断当前检测点存在的是电阻接地故障还是电容接地故障。如果接收到的同步信号总是在波形的转折点处，则当前检测点存在的是电阻接地故障，如果接收到的同步信号有90°的相位延时，则当前检测点存在的是单纯的电容接地故障，如果接收到的同步信号是在波形的转折点和90°相位之间，则当前检测点是电阻接地故障和电容接地故障同时存在的。

示例性的，故障分析模块220还可以包括：第一显示单元，所述第一显示单元与第一主控单元相连，用于根据控制命令显示直流系统的故障信息，所述故障信息例如可以是“正极接地故障”或者“负极接地故障”。进一步地，所述第一显示单元还可以显示信号发生单元212产生信号的频率和幅值，配合信号设置单元211，方便工作人员进行信号频率和幅值的设置。

示例性的，故障分析模块220还可以包括：报警单元，与第一主控单元相连，用于当直流系统存在接地故障时进行报警提示。

示例性的，报警单元可以包括四个LED灯，一个黄灯作为电源指示灯，一个绿灯作为故障分析模块正常的指示灯，两个红灯分别对正极接地故障和负极接地故障进行告警。

进一步地，故障分析模块220还可以包括交流电压采样单元，与第一主控制单元221相连，用于对直流系统母线上的交流窜电压进行采样，并将采样电压传给第一主控单元221，供第一主控单元221进行处理。

示例性的，交流电压采样单元的电路图可以参加图5，当直流系统正对地电压进入交流电压采样单元后，会经过一个大容量的电容，电容的作用是隔离直流电压，只通过交流电压，一旦系统中存在交流窜电压，会经过一个1M和1.2K的电阻进行分压处理，通过电压保护电路后进入模拟数字转换芯片，之后送到第一主控单元221进行数据处理，进一步的，处理后的数据可以显示在第一显示单元上，显示交流电压的大小，还可以同时通过报警单元发出报警提示。

优选的，第一显示单元可以采用3.2寸的LCD液晶显示器。

优选的，模数转换芯片可以采用AD736，是一款能够对交流电压进行模数转换的芯片。

在上述实施例的基础上，当需要对直流系统进行环网故障检测的时候，需要接入两段直流母线，对第二段母线的电压采样原理与前述直流系统母线电压的采样原理一样，在启动信号发生单元212后，对第二段母线的对地电压进行采样，判断是否存在与第一段母线同频率的电压变化，利用该电压变化来判断直流系统是否存在环网故障，如果第二段母线与第一段母线存在同频率的电压变化，则说明直流系统存在环网故障。

本实施例公开的一种直流系统接地故障检测装置，通过信号发生模块向直流系统中注入设定频率和幅值的电流信号，从而使直流系统的正电压或者负电压对地发生改变，通过故障分析模块对直流系统母线上的变化电压进行采样，根据采样电压计算直流系统的对地电阻值，并根据所述电阻值判断直流系统是否存在接地故障，同时将采样电压及所述设定频率和幅值的电流信号同步传输给故障定位模块，当系统存在接地故障时，启动故障定位模块，对直流系统中的支路漏电流进行采样，并根据采样结果以及故障分析模块据同步过来的采样电压以及设定频率和幅值的电流信号进行故障定位处理。该装置能够检测出直流系统中的单极接地故障以及两极接地故障，并可以在第一显示屏上面显示接地阻值大小，或者还可以通过报警单元发出报警提示；且该装置能够检测直流系统中系统分布电容的大小，并可以在第一显示屏上面进行显示；该装置还能够检测直流系统中的交流窜电故障，并能够检测出窜入直流系统中的交流电压的大小，并可以同时显示在第一显示屏上面；该装置还能够检测两段直流系统是否存在环路，并可以显示到第一显示屏上面，并能够定位到环路故障点。

实施例三

图6为本发明实施例三提供的一种直流系统接地故障检测装置的结构示意图，在上述实施例的基础上，本实施例对故障定位模块进行优化，这样优化的好处是可以准确地检测出直流系统是否存在接地故障。所述装置具体包括：

信号发生模块310，用于产生设定频率和幅值的电流信号，并将所述电流信号注入到直流系统中；

故障分析模块320，用于当直流系统的正电压或者负电压对地发生改变时，对直流系统母线上的变化电压进行采样，根据采样电压计算直流系统的对地电阻值，并根据所述电阻值判断直流系统是否存在接地故障，并将采样电压及所述设定频率和幅值的电流信号同步传输给故障定位模块；

故障定位模块330，用于对直流系统中的支路漏电流进行采样，并根据采样结果以及故障分析模块同步过来的采样电压及所述设定频率和幅值的电流信号进行故障定位处理。

示例性的，故障定位模块330可以包括：漏电流采样单元331、漏电流处理单元332，第二主控单元333和第二无线通信单元334；

其中，漏电流采样单元331包括直流电流钳表和交流电流钳表，当需要对系统漏电流进行采样时，将所述的直流电流钳表或者交流电流钳表一端钳住需要检测的支路，用于对所述支路漏电流进行采样；

漏电流处理单元332，包括第一子处理单元和第二子处理单元，其中，第一子处理单元分别与漏电流采样单元331和第二主控单元333相连，用于对直流电流钳表检测到的信号进行处理，并将处理结果传给第二主控单元333，供第二主控单元333进行故障定位处理；第二子处理单元分别与漏电流采样单元331和第二主控单元333相连，用于对交流电流钳表检测到的信号进行处理，并将处理结果传给第二主控单元333，供第二主控单元333进行故障定位处理；

第二无线通信单元334与第二主控单元333相连，用于接收并记录第一无线通信单元223同步传输过来的数据，并将所述数据传给第二主控单元333，供第二主控单元333进行故障定位处理。

进一步地，故障定位模块330还可以包括：第二显示单元，所述第二显示单元与第二主控单元333相连，用于根据控制命令显示直流系统的故障位置信息。

进一步地，第一子处理单元的电路图参见图7，第一子处理单元是对直流电流钳表的检测电压进行处理，当故障分析模块分析出系统确实存在接地故障时，信号发生单元继续向系统注入一定频率和幅值的低频电流小信号，同时将直流电流钳表钳在直流系统某一支路中，检测所述支路中的漏电流大小，并转换为电压信号输出，输出的电压信号经过一个20K和一个6.2K的电阻分压，得到的电压值与基准电压分压，对产生的电压进行差分处理，差分处理芯片可以是INA132，经过差分处理后的模拟信号经过一阶低通滤波电路进行滤波，之后将处理后的电压模拟信号转换为数字信号，以供第二主控单元333进行数据处理。第二主控单元333接收到经过处理后的表征漏电流大小的电压数字信号后，可以将该信号进行傅里叶变换后以波形的形式显示在第二显示单元上，并结合故障分析模块中的第一无线通信单元同步过来的变化的电压采样数据及所述设定频率和幅值的电流信号判断系统故障点是在检测点的前方还是后方。其中，所述前方是指：在直流电流钳表上有一个指示方向的箭头，与所述箭头方向一致的方向称为前方，与所述箭头方向相反的方向称为后方。当表征支路漏电流大小的电压信号的变化与故障分析模块中的第一无线通信单元同步过来的电压采样数据的变化一致，则说明故障点在检测点的前方，否则在检测点的后方。进一步地，还可以将故障定位信息以箭头的形式显示在第二显示单元上。

优选的，模数转换芯片可以采用24位的ADS1232。

优选的，无线通信单元可以为2.4GHz的无线通信模块NRF24L01。

优选的，第二显示单元可以采用3.2寸的LCD液晶显示器。

进一步地，第二子处理单元的电路图参见图8，第二子处理单元是对交流电流钳表的检测电压进行处理，交流电流钳表检测到漏电流后将其转换为电压信号输出，输出的电压信号经过第一组放大器AD8552组成的偏置电路，再经过带通滤波电路进行选频处理，带通选频电路由R15，R16和C3组成的带通滤波电路，只有频率小于80Hz的电压信号才能通过带通滤波电路，选频后的电压经过一个电压跟随电路后，进行模拟信号到数字信号的转换，最后送入第二主控单元333进行数据处理，数据处理的过程与上述对直流电流钳表的检测结果进行的处理相同。图8中后级接入的光耦AQY212S的作用是在接入直流电流钳表的时候由光耦AQY212S把第二子处理单元电路断开，防止在使用直流电流钳表的时候该部分电路对检测造成干扰，当接入交流电流钳表的时候光耦AQY212S打开，把该部分电路接入，在该电路中，预留了两个引脚直接与第二主控单元333进行连接，用于检测当前接入的是直流电流钳表还是交流电流钳表。

在上述实施例的基础上，该装置还可以包括：LED显示单元，由两个LED灯组成，黄灯可以用作电源指示灯，绿灯可以用于显示通信正常与否。

进一步地，故障定位模块330还可以包括：直流电流钳表反馈电路和交流电流钳表反馈电路，其中，直流电流钳表反馈电路与所述直流电流钳表相连，用于扩展所述直流电流钳表的量程；交流电流钳表反馈电路与所述交流电流钳表相连，用于扩展所述交流电流钳表的量程。

示例性的，直流电流钳表反馈电路可以参加图9，因为直流电流钳表的量程有限，可以采用抵消检测到的电流的方式进行量程扩展，第二主控单元333通过将控制信号与基准电压信号作减法，之后将结果输出到直流电流钳表的线圈上，在线圈上面产生电流，能够抵消直流电流钳表中检测的电流值，从而把量程扩展的更大。

本实施例公开的一种直流系统接地故障检测装置，通过信号发生模块向直流系统中注入设定频率和幅值的电流信号，从而使直流系统的正电压或者负电压对地发生改变，通过故障分析模块对直流系统母线上的变化电压进行采样，根据采样电压计算直流系统的对地电阻值，并根据所述电阻值判断直流系统是否存在接地故障，同时将采样电压同步传输给故障定位模块，当系统存在接地故障时，启动故障定位模块，对直流系统中的支路漏电流进行采样，并根据采样结果以及故障分析模块据同步过来的采样电压以及所述设定频率和幅值的电流信号进行故障定位处理。该装置兼容直流模式和交流模式两种检测模式，可以根据不同需求采用不同的模式进行故障检测；该装置通过采用无线通信数据同步的方式，一旦故障定位模块与故障分析模块信号同步，在保证故障分析模块和故障定位模块开启的情况下故障定位不受距离的限制。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种直流系统接地故障检测装置，其特征在于，包括：

信号发生模块，用于设定故障分析模块的工作模式，并产生与所述工作模式匹配的设定频率和幅值的电流信号，并将所述电流信号注入到直流系统中，其中，所述工作模式包括直流模式和交流模式；

故障分析模块，用于当直流系统的正电压或者负电压对地发生改变时，对直流系统母线上的变化电压进行采样，根据采样电压计算直流系统的对地电阻值，并根据所述电阻值判断直流系统是否存在接地故障，并将采样电压以及所述设定频率和幅值的电流信号同步传输给故障定位模块；

故障定位模块，用于通过直流电流钳表或者交流电流钳表对直流系统中的支路漏电流进行采样，并根据采样结果以及故障分析模块同步过来的采样电压及设定频率和幅值的电流信号进行故障定位处理；

所述故障定位模块包括：漏电流采样单元、漏电流处理单元，第二主控单元和第二无线通信单元；所述漏电流采样单元包括直流电流钳表和交流电流钳表，当需要对系统漏电流进行采样时，将所述的直流电流钳表或者交流电流钳表的一端钳住需要检测的支路，用于对所述支路漏电流进行采样；漏电流处理单元，包括第一子处理单元和第二子处理单元，其中，第一子处理单元分别与漏电流采样单元和第二主控单元相连，用于对直流电流钳表检测到的信号进行处理，并将处理结果传给第二主控单元，供第二主控单元进行故障定位处理；第二子处理单元分别与漏电流采样单元和第二主控单元相连，用于对交流电流钳表检测到的信号进行处理，并将处理结果传给第二主控单元，供第二主控单元进行故障定位处理；第二无线通信单元与第二主控单元相连，用于接收并记录第一无线通信单元同步传输过来的数据，并将所述数据传给第二主控单元，供第二主控单元进行故障定位处理。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述故障分析模块包括第一主控单元、电压采样单元和第一无线通信单元；所述电压采样单元分别与直流系统的母线和第一主控单元相连，用于当直流系统的正电压或者负电压对地发生改变时，对直流系统母线上的变化电压进行采样，并将采样电压传给第一主控单元，供第一主控单元进行系统对地电阻值的计算；所述第一无线通信单元与所述第一主控单元相连，用于在第一主控单元的控制下将采样电压及设定频率和幅值的电流信号同步传输给故障定位模块。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述故障分析模块还包括：交流电压采样单元，与第一主控制单元相连，用于对直流系统母线上的交流窜电电压进行采样，并将采样电压传给第一主控单元，供第一主控单元进行处理。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述故障分析模块还包括：报警单元，与第一主控单元相连，用于当直流系统存在接地故障时进行报警提示。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述故障分析模块还包括第一显示单元，所述第一显示单元与第一主控单元相连，用于根据控制命令显示直流系统故障信息。

6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述信号发生模块包括信号设置单元和信号发生单元，其中，信号设置单元与所述第一主控单元相连，用于设定故障分析模块的工作模式，以及根据所述工作模式设定信号的频率和幅值；信号发生单元，与所述第一主控单元相连，用于根据所述第一主控单元发送的控制命令产生设定频率和幅值的电流信号，并将所述电流信号注入到直流系统中。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述故障定位模块还包括：直流电流钳表反馈电路和交流电流钳表反馈电路，其中，直流电流钳表反馈电路与所述直流电流钳表相连，用于扩展所述直流电流钳表的量程；交流电流钳表反馈电路与所述交流电流钳表相连，用于扩展所述交流电流钳表的量程。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述故障定位模块还包括：第二显示单元，所述第二显示单元与第二主控单元相连，用于根据控制命令显示直流系统的故障位置信息。