CN107179443A - 直流电源系统母线和支路正负极对地绝缘电阻监测方法 - Google Patents
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Abstract
直流电源系统母线和支路正负极对地绝缘电阻监测方法,根据控制母线电压UKM、合闸母线电压UHM及直流标称电压的关系,判断直流电源系统是否有降压硅链;在平衡桥模式下,监测正母线和负母线对地绝缘情况、支路正极和支路负极对地绝缘情况;在检测桥模式下,监测系统正母线和负母线对地同时绝缘降低或接地情况、支路正极和支路负极对地同时绝缘降低或接地情况。本发明具有重要的应用价值,利于施工和维护人员查找直流电源系统运行绝缘接地故障,缩短故障排查时间,为直流电源系统的可靠运行提供可靠保障。
Description
技术领域
本发明属于智能变电站自动化技术领域,具体涉及直流电源系统母线和支路正负极对地绝缘电阻监测方法。
背景技术
系统发电厂和变电站直流电源系统,整个供电网络是通过电缆、导线、汇流排等导体与户外、户内高、低压电气设备和装置的端子箱、操作箱、自动装置、保护装置、断路器操作机构等用电装置相连接,是一个涉及点多、面广、线长、十分庞大的多分支供电网络,发生接地的机率很高。当发生一点接地时,无短路电流流过,熔断器不会熔断,所以可以继续运行,但当另一点接地时,可能引起信号回路、继电保护等不正确动作,为此,直流电源系统应设绝缘监测装置对直流系统的绝缘状态进行实时监测。
目前,直流电源系统中使用的绝缘监测装置因平衡桥阻值选取不佳,为直流系统发生一点接地后引起的保护误动埋下了隐患;有的绝缘监测装置为减少正负母线对地电压波动,不配置检测桥,导致直流电源系统发生的两极平衡接地故障无法监测;有的绝缘监测装置配置了检测桥,但是由于检测桥阻值选取不佳,导致检测桥在上下桥臂投切的过程中正负母线对地电压波动较大,增加了直流系统发生一点接地后引起的保护误动风险,同时也增加了施工和维护人员进行直流电源系统绝缘接地故障分析和排查难度。
发明内容
针对上述问题,本发明提供一种直流电源系统母线和支路正负极对地绝缘电阻监测方法。
为解决上述问题,本发明采取的技术方案为:直流电源系统母线和支路正负极对地绝缘电阻监测方法:
绝缘监测装置主机:配备平衡桥、检测桥和直流漏电流传感器,用于监测直流系统绝缘降低或接地,具有馈线屏(柜)馈出支路选线功能的绝缘监测装置。
绝缘监测装置从机:仅配备直流漏电流传感器,用于监测直流分电屏(柜)馈出支路的绝缘降低或接地,具有分电屏(柜)馈出支路选线功能的绝缘监测装置。
平衡桥电阻:一端分别接于直流系统正负母线,另一端接地的两个阻值相同的电阻,平衡桥上的两个电阻用于维持直流系统正负母线对地电压相等。
检测桥电阻:一端通过开关器件分别接于直流系统正负母线,另一端接地的两个阻值相同的电阻,通过检测桥上开关器件的导通或断开使桥臂上的电阻接入或退出直流系统,实现两极同支路同阻值接地及绝缘降低监测、两极同支路不同阻值接地及绝缘降低监测、两极不同支路同阻值接地及绝缘降低监测、两极不同支路不同阻值接地及绝缘降低监测。由于检测桥上开关器件的导通或断开,会导致正负母线对地电压产生波动,因此通过合理选取检测桥电阻阻值,保证直流系统负极对地电压与直流系统正极对地电压的比值小于1.222,可以降低因发生保护出口继电器线圈正电源侧一点接地而引起的保护装置误动风险。
直流电压检测法:检测母线电压及正负母线对地电压,以实现利用直流系统正负母线对地电压的变化计算系统正负极对地绝缘电阻。
直流漏电流检测法:检测支路上的直流漏电流传感器输出的电压,以实现利用直流系统正负母线对地电压变化时各支路漏电流的变化计算各支路正负极对地绝缘电阻。
步骤1、利用直流电压检测法,绝缘监测装置主机分别监测控制母线KM和合闸母线HM的正负母线对地电压,并计算控制母线电压 UKM和合闸母线电压UHM,根据控制母线电压UKM、合闸母线电压UHM 及直流标称电压的关系,判断直流电源系统是否有降压硅链:
若控制母线电压UKM等于合闸母线电压UHM,且等于直流标称电压,则该直流电源系统中无降压硅链,只有一段控制母线KM;若控制母线电压UKM不等于合闸母线电压UHM,且其中控制母线电压UKM 等于直流标称电压,合闸母线电压UHM大于直流标称电压,则该直流电源系统中有降压硅链,母线分为控制母线KM和合闸母线HM;
步骤2、在平衡桥模式下,监测正母线和负母线对地绝缘情况、支路正极和支路负极对地绝缘情况:
只有一段控制母线KM时,根据正控制母线对地电压U1、负控制母线对地电压U2,计算正母线对地绝缘电阻R+和负母线对地绝缘电阻R-;
母线分为控制母线KM和合闸母线HM时,根据正控制母对地电压 U1、负控制母对地电压U2,正合闸母线对地电压U3、负合闸母线对地电压U4,分别计算正控制母线对地绝缘电阻Rk+和正合闸母线对地绝缘电阻Rh+,从而计算正母线对地绝缘电阻R+,负母线对地绝缘电阻R-与只有一段控制母线KM时相同;
直流电源系统绝缘监测装置主机通过RS485串口与欲进行支路正负极对地绝缘电阻监测的直流系统绝缘监测装置从机之间建立通讯机制,利用直流漏电流检测法,直流系统绝缘监测装置从机采集挂接在各条支路上的直流漏电流传感器输出的电压数据,并上传至直流系统绝缘监测装置主机,结合正负控制母线对地电压,计算支路正极对地绝缘电阻Rn+和支路负极对地绝缘电阻Rn-;
步骤3、在检测桥模式下,监测系统正母线和负母线对地同时绝缘降低或接地情况、支路正极和支路负极对地同时绝缘降低或接地情况:
定时时间到,或监测到系统正负母线对地电压压差达到设定值,或人工启动方式启动检测桥,绝缘监测装置主机开始控制检测桥工作;
只有一段控制母线KM时,利用直流电压检测法,直流电源系统绝缘监测装置主机对控制母线KM的检测桥上臂闭合、下臂断开时和检测桥下臂闭合、上臂断开时分别监测正负控制母线对地电压,计算正母线对地绝缘电阻R+和负母线对地绝缘电阻R-;
直流电源系统绝缘监测装置主机通过RS485串口与欲进行支路正负极对地绝缘电阻监测的直流系统绝缘监测装置从机之间建立通讯机制,利用直流漏电流检测法,直流系统绝缘监测装置从机对控制母线KM的检测桥上臂闭合、下臂断开时和检测桥下臂闭合、上臂断开时分别采集挂接在各条支路上的直流漏电流传感器输出的电压数据,并上传至直流系统绝缘监测装置主机,结合正负控制母线对地电压,计算支路正极对地绝缘电阻Rn+和支路负极对地绝缘电阻Rn-;
母线分为控制母线KM和合闸母线HM时,利用直流电压检测法,直流电源系统绝缘监测装置主机对控制母线KM和合闸母线HM的检测桥上臂闭合、下臂断开时和检测桥下臂闭合、上臂断开时分别监测正负母线对地电压,直流电源系统绝缘监测装置主机通过RS485串口与欲进行支路正负极对地绝缘电阻监测的直流系统绝缘监测装置从机之间建立通讯机制,利用直流漏电流检测法,直流系统绝缘监测装置从机对控制母线KM和合闸母线HM的检测桥上臂闭合、下臂断开时和检测桥下臂闭合、上臂断开时分别采集挂接在各条支路上的直流漏电流传感器输出的电压数据,并上传至直流系统绝缘监测装置主机,结合检测桥上臂闭合、下臂断开时和检测桥下臂闭合、上臂断开时的正负控制母线对地电压,计算控制母线馈线支路正极对地绝缘电阻Rkn+ 和控制母线馈线支路负极对地绝缘电阻Rkn-;结合检测桥上臂闭合、下臂断开时和检测桥下臂闭合、上臂断开时的正负合闸母线对地电压,计算合闸母线馈线支路正极对地绝缘电阻Rhn+和合闸母线馈线支路负极对地绝缘电阻Rhn-。
所述的步骤1具体包括以下步骤:
1-1、闭合控制母线检测开关K1,断开合闸母线检测开关K2,断开检测桥上臂开关K3、断开检测桥下臂开关K4,绝缘监测装置主机监测正控制母线对地电压U1,负控制母线对地电压U2,计算出控制母线电压UKM,UKM=U1+U2;
1-2、断开控制母线检测开关K1,闭合合闸母线检测开关K2,断开检测桥上臂开关K3、断开检测桥下臂开关K4,绝缘监测装置主机监测正合闸母线对地电压U3,负合闸母线对地电压U4,计算出合闸母线电压UHM,UHM=U3+U4;
1-3、若控制母线电压UKM等于合闸母线电压UHM,且等于直流标称电压,则该直流电源系统中无降压硅链,只有一段控制母线KM;若控制母线电压UKM不等于合闸母线电压UHM,且其中控制母线电压 UKM等于直流标称电压,合闸母线电压UHM大于直流标称电压,则该直流电源系统中有降压硅链,母线分为控制母线KM和合闸母线HM;
所述的步骤2具体包括以下步骤:
平衡桥模式下可减小检测桥投入时引起的正负母线对地电压波动,实现无人值守变电站直流电源系统正负母线对地电压平衡无波动或轻微波动的安全运行模式;
2-1、若直流电源系统中只有一段控制母线KM,根据步骤1-1监测的正控制母线对地电压U1、负控制母线对地电压U2,可以计算出正负母线对地绝缘电阻:
2-1-1、正控制母线对地绝缘降低或接地时,正母线对地绝缘电阻R+为:
2-1-2、负控制母线对地绝缘降低或接地时,负母线对地绝缘电阻R-为:
2-2、若直流电源系统中母线分为控制母线KM和合闸母线HM,降压硅链影响正控制母线对地绝缘电阻和正合闸母线对地绝缘电阻监测,步骤2-1-1中正母线对地绝缘电阻算法失效,通过以下步骤可以计算出正母线对地绝缘电阻:
2-2-1、闭合控制母线检测开关K1,断开合闸母线检测开关K2,绝缘监测装置主机监测正控制母对地电压U1、负控制母对地电压U2,正控制母线对地绝缘降低或接地时,正控制母线对地绝缘电阻Rk+为:
△V=U3+U4-(U1+U2) (2-2)
2-2-2、断开控制母线检测开关K1,闭合合闸母线检测开关K2,绝缘监测装置主机监测正合闸母线对地电压U3、负合闸母线对地电压U4,正合闸母线对地绝缘降低或接地时,正合闸母线对地绝缘电阻Rh+为:
2-2-3、根据步骤2-2-1中的(2-1)、(2-2)式和步骤2-2-2中的(2-3)式,可以计算出正母线对地绝缘电阻R+为:
降压硅链不影响负母线对地绝缘电阻监测,步骤2-1-2中负母线对地绝缘电阻算法有效,则负母线对地绝缘电阻R-不变;
2-3、直流电源系统绝缘监测装置主机通过RS485串口,使用公司制定的内部通讯规约,与欲进行支路正负极对地绝缘电阻监测的直流系统绝缘监测装置从机之间建立通讯机制;
2-4、直流系统绝缘监测装置从机采集挂接在各条支路上的直流漏电流传感器输出的电压数据,并根据步骤2-3建立的通讯机制,将支路绝缘信息上传至直流系统绝缘监测装置主机;
2-5、根据步骤1-1监测的正负控制母线对地电压信息和步骤 2-3、步骤2-4监测的支路直流漏电流传感器输出的电压数据,可以计算出支路正负极对地绝缘电阻:
2-5-1、支路正极对地绝缘降低或接地时,支路正极对地绝缘电阻Rn+为:
2-5-2、支路负极对地绝缘降低或接地时,支路负极对地绝缘电阻Rn-为:
所述的步骤3具体包括以下步骤:
3-1、定时时间到,或监测到系统正负母线对地电压压差达到设定值,或人工启动方式启动检测桥,绝缘监测装置主机开始控制检测桥工作;
3-2、若直流电源系统中只有一段控制母线KM,绝缘监测装置主机启动检测桥检测时,对控制母线段的正母线和负母线对地绝缘电阻检测、控制母线段的支路正极和支路负极对地绝缘电阻检测:
3-2-1、闭合检测桥上臂开关K3,断开检测桥下臂开关K4,绝缘监测装置主机检测正控制母线对地电压U11,负控制母线对地电压 U12;
3-2-2、闭合检测桥上臂开关K3,断开检测桥下臂开关K4,绝缘监测装置从机采集各条支路直流漏电流传感器输出的电压信息;
3-2-3、断开检测桥上臂开关K3,闭合检测桥下臂开关K4,绝缘监测装置主机检测正控制母线对地电压U21,负控制母线对地电压 U22;
3-2-4、断开检测桥上臂开关K3,闭合检测桥下臂开关K4,绝缘监测装置从机采集各条支路直流漏电流传感器输出的电压信息;
3-2-5、根据步骤3-2-1、步骤3-2-3监测的正负控制母线对地电压信息,可以计算出正负母线对地绝缘电阻为:
3-2-6、直流电源系统绝缘监测装置主机通过RS485串口,使用公司制定的内部通讯规约,与欲进行支路正负极对地绝缘电阻监测的直流系统绝缘监测装置从机之间建立通讯机制;
3-2-7、根据步骤3-2-6建立的通讯机制,将支路绝缘信息上传至直流系统绝缘监测装置主机;
3-2-8、根据过步骤3-2-1、步骤3-2-3监测的正负控制母线对地电压信息和步骤3-2-2、步骤3-2-4监测的支路漏电流传感器输出的电压数据,可以计算出支路正负极对地绝缘电阻:
3-3、若直流电源系统中分为控制母线KM和合闸母线HM,绝缘监测装置主机启动检测桥检测时,首先对控制母线段的支路正极和支路负极对地绝缘电阻检测,再对合闸母线段的支路正极和支路负极对地绝缘电阻检测:
3-3-1、闭合控制母线检测开关K1,断开合闸母线检测开关K2,闭合检测桥上臂开关K3,断开检测桥下臂开关K4,绝缘监测装置主机检测正控制母线对地电压U11’,负控制母线对地电压U12’;
3-3-2、闭合控制母线检测开关K1,断开合闸母线检测开关K2,闭合检测桥上臂开关K3,断开检测桥下臂开关K4,绝缘监测装置从机采集各条支路直流漏电流传感器输出的电压信息;
3-3-3、闭合控制母线检测开关K1,断开合闸母线检测开关K2,断开检测桥上臂开关K3,闭合检测桥下臂开关K4,绝缘监测装置主机检测正控制母线对地电压U21’,负控制母线对地电压U22’;
3-3-4、闭合控制母线检测开关K1,断开合闸母线检测开关K2,断开检测桥上臂开关K3,闭合检测桥下臂开关K4,绝缘监测装置从机采集各条支路直流漏电流传感器输出的电压信息;
3-3-5、直流电源系统绝缘监测装置主机通过RS485串口,使用公司制定的内部通讯规约,与欲进行支路正负极对地绝缘电阻监测的直流系统绝缘监测装置从机之间建立通讯机制;
3-3-6、根据步骤3-3-5建立的通讯机制,将支路绝缘信息上传至直流系统绝缘监测装置主机;
3-3-7、根据步骤3-3-1、步骤3-3-3监测的正负控制母线对地电压信息和步骤3-3-2、步骤3-3-4监测的支路漏电流传感器输出的电压数据,可以计算出控制母线馈线支路正负极对地绝缘电阻:
3-3-8、断开控制母线检测开关K1,闭合合闸母线检测开关K2,闭合检测桥上臂开关K3,断开检测桥下臂开关K4,绝缘监测装置主机检测正合闸母线对地电压U11,负合闸母线对地电压U12;
3-3-9、断开控制母线检测开关K1,闭合合闸母线检测开关K2,闭合检测桥上臂开关K3,断开检测桥下臂开关K4,绝缘监测装置从机采集各条支路直流漏电流传感器输出的电压信息;
3-3-10、断开控制母线检测开关K1,闭合合闸母线检测开关K2,断开检测桥上臂开关K3,闭合检测桥下臂开关K4,绝缘监测装置主机检测正控制母线对地电压U21,负控制母线对地电压U22;
3-3-11、断开控制母线检测开关K1,闭合合闸母线检测开关K2,断开检测桥上臂开关K3,闭合检测桥下臂开关K4,绝缘监测装置从机采集各条支路直流漏电流传感器输出的电压信息;
3-3-12、直流电源系统绝缘监测装置主机通过RS485串口,使用公司制定的内部通讯规约,与欲进行支路正负极对地绝缘电阻监测的直流系统绝缘监测装置从机之间建立通讯机制;
3-3-13、根据步骤3-3-12建立的通讯机制,将支路绝缘信息上传至直流系统绝缘监测装置主机;
3-3-14、根据步骤3-3-8、步骤3-3-10监测的正负合闸母线对地电压信息和步骤3-3-9、步骤3-3-11监测的支路漏电流传感器输出的电压数据,可以计算出合闸母线馈线支路正负极对地绝缘电阻:
本发明提出了直流电源系统主从绝缘监测装置及母线和支路正负对地绝缘电阻监测方法,绝缘监测装置主机使用一用一备冗余技术,避免绝缘监测装置主机发生故障后带来的直流系统绝缘监测瘫痪风险;绝缘监测装置主机通过合理配置平衡桥和检测桥电阻,在发生保护出口继电器线圈正电源侧一点接地时确保直流系统负极对地电压与正极对地电压的比值小于1.222,降低了因此引起的保护装置误动风险。
主从绝缘监测装置中绝缘监测装置主机日常运行在平衡桥模式,检测桥断开不投入工作,实现母线单极对地绝缘降低或接地故障监测,正负母线对地电压平衡无波动,符合电力系统安全运行要求。
主从绝缘监测装置中绝缘监测装置主机通过定时启动,或根据系统正负母线对地电压压差启动,或人工启动等方式控制检测桥投入工作,通过合理配置平衡桥和检测桥电阻,降低正负母线电压波动引起的保护误动风险;检测桥投入后,配合单段母线或带降压硅链分段母线的正负母线及支路正负极对地绝缘电阻监测方法,实现单极一点或多点绝缘降低或接地故障监测、两极同支路同阻值接地及绝缘降低监测、两极同支路不同阻值接地及绝缘降低监测、两极不同支路同阻值接地及绝缘降低监测、两极不同支路不同阻值接地及绝缘降低监测。
本发明具有重要的应用价值,施工和维护人员可以将直流电源系统主从绝缘监测装置及母线和支路正负对地绝缘电阻监测方法应用于10kV-1000kV电压等级的变电站、大中小型电厂、煤矿、石化等企业变电站站用电源系统领域,利于施工和维护人员查找直流电源系统运行绝缘接地故障,缩短故障排查时间,为直流电源系统的可靠运行提供可靠保障。
附图说明
图1为虚拟测试方法流程图-平衡桥模式;
图2为虚拟测试方法流程图-检测桥模式;
图3为控制母线段电压监测;
图4为合闸母线段电压监测;
图5为一段母线绝缘监测装置主机平衡桥电阻配置;
图6为两段母线绝缘监测装置主机平衡桥电阻配置;
图7为控制母线段绝缘电阻监测;
图8为合闸母线段绝缘电阻监测;
图9为绝缘监测装置主机平衡桥电阻配置;
图10为一段母线绝缘监测装置主机检测桥上臂闭合配置;
图11为一段母线绝缘监测装置主机检测桥上臂闭合配置;
图12为一段母线绝缘监测装置主机检测桥下臂闭合配置;
图13为一段母线绝缘监测装置主机检测桥下臂闭合配置;
图14为控制母线段检测桥上臂闭合配置-母线电压;
图15为控制母线段检测桥上臂闭合配置-支路电压;
图16为控制母线段检测桥下臂闭合配置-母线电压;
图17为控制母线段检测桥下臂闭合配置-支路电压;
图18为合闸母线段检测桥上臂闭合配置-母线电压;
图19为合闸母线段检测桥上臂闭合配置-支路电压;
图20为合闸母线段检测桥下臂闭合配置-母线电压;
图21为合闸母线段检测桥下臂闭合配置-支路电压。
其中,R1为平衡桥电阻,R1的阻值选取根据电力行业标准DL/T 1392-2014直流电源系统绝缘监测装置技术条件中的规定为防止出现直流电源系统发生一点接地后引发保护误动而选取的最佳桥电阻,优选为30KΩ;R2为检测桥电阻,一般最佳阻值选取原则为R1阻值的 4倍;Id1为由正母线引出的馈线支路中某一支路正极发生绝缘降低或接地时,流过直流漏电流传感器的漏电流;Id2为由负母线引出的馈线支路中某一支路负极发生绝缘降低或接地时,流过直流漏电流传感器的漏电流;△V为降压硅链两端电压。
具体实施方式
直流电源系统母线和支路正负极对地绝缘电阻监测方法:
如图1所示,
步骤1、利用直流电压检测法,绝缘监测装置主机分别监测控制母线KM和合闸母线HM的正负母线对地电压,并计算控制母线电压 UKM和合闸母线电压UHM,根据控制母线电压UKM、合闸母线电压UHM 及直流标称电压的关系,判断直流电源系统是否有降压硅链:
若控制母线电压UKM等于合闸母线电压UHM,且等于直流标称电压,则该直流电源系统中无降压硅链,只有一段控制母线KM;若控制母线电压UKM不等于合闸母线电压UHM,且其中控制母线电压UKM 等于直流标称电压,合闸母线电压UHM大于直流标称电压,则该直流电源系统中有降压硅链,母线分为控制母线KM和合闸母线HM;
步骤2、在平衡桥模式下,监测正母线和负母线对地绝缘情况、支路正极和支路负极对地绝缘情况:
只有一段控制母线KM时,根据正控制母线对地电压U1、负控制母线对地电压U2,计算正母线对地绝缘(等效)电阻R+和负母线对地绝缘(等效)电阻R-;
母线分为控制母线KM和合闸母线HM时,根据正控制母对地电压 U1、负控制母对地电压U2,正合闸母线对地电压U3、负合闸母线对地电压U4,分别计算正控制母线对地绝缘(等效)电阻Rk+和正合闸母线对地绝缘(等效)电阻Rh+,从而计算正母线对地绝缘(等效)电阻 R+,负母线对地绝缘(等效)电阻R-与只有一段控制母线KM时相同;
直流电源系统绝缘监测装置主机通过RS485串口与欲进行支路正负极对地绝缘电阻监测的直流系统绝缘监测装置从机之间建立通讯机制,利用直流漏电流检测法,直流系统绝缘监测装置从机采集挂接在各条支路上的直流漏电流传感器输出的电压数据,并上传至直流系统绝缘监测装置主机,结合正负控制母线对地电压,计算支路正极对地绝缘(等效)电阻Rn+和支路负极对地绝缘(等效)电阻Rn-;
如图2所示,
步骤3、在检测桥模式下,监测系统正母线和负母线对地同时绝缘降低或接地情况、支路正极和支路负极对地同时绝缘降低或接地情况:
定时时间到,或监测到系统正负母线对地电压压差达到设定值,或人工启动方式启动检测桥,绝缘监测装置主机开始控制检测桥工作;
只有一段控制母线KM时,利用直流电压检测法,直流电源系统绝缘监测装置主机对控制母线KM的检测桥上臂闭合、下臂断开时和检测桥下臂闭合、上臂断开时分别监测正负控制母线对地电压,计算正母线对地绝缘(等效)电阻R+和负母线对地绝缘(等效)电阻R-;
直流电源系统绝缘监测装置主机通过RS485串口与欲进行支路正负极对地绝缘电阻监测的直流系统绝缘监测装置从机之间建立通讯机制,利用直流漏电流检测法,直流系统绝缘监测装置从机对控制母线KM的检测桥上臂闭合、下臂断开时和检测桥下臂闭合、上臂断开时分别采集挂接在各条支路上的直流漏电流传感器输出的电压数据,并上传至直流系统绝缘监测装置主机,结合正负控制母线对地电压,计算支路正极对地绝缘(等效)电阻Rn+和支路负极对地绝缘(等效)电阻Rn-;
母线分为控制母线KM和合闸母线HM时,利用直流电压检测法,直流电源系统绝缘监测装置主机对控制母线KM和合闸母线HM的检测桥上臂闭合、下臂断开时和检测桥下臂闭合、上臂断开时分别监测正负母线对地电压,直流电源系统绝缘监测装置主机通过RS485串口与欲进行支路正负极对地绝缘电阻监测的直流系统绝缘监测装置从机之间建立通讯机制,利用直流漏电流检测法,直流系统绝缘监测装置从机对控制母线KM和合闸母线HM的检测桥上臂闭合、下臂断开时和检测桥下臂闭合、上臂断开时分别采集挂接在各条支路上的直流漏电流传感器输出的电压数据,并上传至直流系统绝缘监测装置主机,结合检测桥上臂闭合、下臂断开时和检测桥下臂闭合、上臂断开时的正负控制母线对地电压,计算控制母线馈线支路正极对地绝缘(等效) 电阻Rkn+和控制母线馈线支路负极对地绝缘(等效)电阻Rkn-;结合检测桥上臂闭合、下臂断开时和检测桥下臂闭合、上臂断开时的正负合闸母线对地电压,计算合闸母线馈线支路正极对地绝缘(等效)电阻 Rhn+和合闸母线馈线支路负极对地绝缘(等效)电阻Rhn-。
所述的步骤1具体包括以下步骤:
1-1、如图3所示,闭合控制母线检测开关K1,断开合闸母线检测开关K2,断开检测桥上臂开关K3、断开检测桥下臂开关K4,绝缘监测装置主机监测正控制母线对地电压U1,负控制母线对地电压U2,计算出控制母线电压UKM,UKM=U1+U2;
1-2、如图4所示,断开控制母线检测开关K1,闭合合闸母线检测开关K2,断开检测桥上臂开关K3、断开检测桥下臂开关K4,绝缘监测装置主机监测正合闸母线对地电压U3,负合闸母线对地电压U4,计算出合闸母线电压UHM,UHM=U3+U4;
1-3、若控制母线电压UKM等于合闸母线电压UHM,且等于直流标称电压,则该直流电源系统中无降压硅链,只有一段控制母线KM;若控制母线电压UKM不等于合闸母线电压UHM,且其中控制母线电压 UKM等于直流标称电压,合闸母线电压UHM大于直流标称电压,则该直流电源系统中有降压硅链,母线分为控制母线KM和合闸母线HM;
所述的步骤2具体包括以下步骤:
2-1、如图5所示,若直流电源系统中只有一段控制母线KM,根据步骤1-1监测的正控制母线对地电压U1、负控制母线对地电压U2,可以计算出正负母线对地绝缘电阻:
2-1-1、正控制母线对地绝缘降低或接地时,正母线对地绝缘(等效)电阻R+为:
2-1-2、负控制母线对地绝缘降低或接地时,负母线对地绝缘(等效)电阻R-为:
2-2、如图6所示,若直流电源系统中母线分为控制母线KM和合闸母线HM,降压硅链影响正控制母线对地绝缘电阻和正合闸母线对地绝缘电阻监测,步骤2-1-1中正母线对地绝缘电阻算法失效,通过以下步骤可以计算出正母线对地绝缘电阻:
2-2-1、如图7所示,闭合控制母线检测开关K1,断开合闸母线检测开关K2,绝缘监测装置主机监测正控制母对地电压U1、负控制母对地电压U2,正控制母线对地绝缘降低或接地时,正控制母线对地绝缘(等效)电阻Rk+为:
△V=U3+U4-(U1+U2) (2-2)
2-2-2、如图8所示,断开控制母线检测开关K1,闭合合闸母线检测开关K2,绝缘监测装置主机监测正合闸母线对地电压U3、负合闸母线对地电压U4,正合闸母线对地绝缘降低或接地时,正合闸母线对地绝缘(等效)电阻Rh+为:
2-2-3、根据步骤2-2-1中的(2-1)、(2-2)式和步骤2-2-2中的(2-3)式,可以计算出正母线对地绝缘(等效)电阻R+为:
降压硅链不影响负母线对地绝缘电阻监测,步骤2-1-2中负母线对地绝缘电阻算法有效,则负母线对地绝缘(等效)电阻R-不变;
2-3、直流电源系统绝缘监测装置主机通过RS485串口,使用公司制定的内部通讯规约,与欲进行支路正负极对地绝缘电阻监测的直流系统绝缘监测装置从机之间建立通讯机制;
2-4、直流系统绝缘监测装置从机采集挂接在各条支路上的直流漏电流传感器输出的电压数据,并根据步骤2-3建立的通讯机制,将支路绝缘信息上传至直流系统绝缘监测装置主机;
2-5、如图9所示,根据步骤1-1监测的正负控制母线对地电压信息和步骤2-3、步骤2-4监测的支路直流漏电流传感器输出的电压数据,可以计算出支路正负极对地绝缘电阻:
2-5-1、支路正极对地绝缘降低或接地时,支路正极对地绝缘(等效)电阻Rn+为:
2-5-2、支路负极对地绝缘降低或接地时,支路负极对地绝缘(等效)电阻Rn-为:
所述的步骤3具体包括以下步骤:
3-1、定时时间到,或监测到系统正负母线对地电压压差达到设定值,或人工启动方式启动检测桥,绝缘监测装置主机开始控制检测桥工作;
3-2、若直流电源系统中只有一段控制母线KM,绝缘监测装置主机启动检测桥检测时,对控制母线段的正母线和负母线对地绝缘电阻检测、控制母线段的支路正极和支路负极对地绝缘电阻检测:
3-2-1、如图10所示,闭合检测桥上臂开关K3,断开检测桥下臂开关K4,绝缘监测装置主机检测正控制母线对地电压U11,负控制母线对地电压U12;
3-2-2、如图11所示,闭合检测桥上臂开关K3,断开检测桥下臂开关K4,绝缘监测装置从机采集各条支路直流漏电流传感器输出的电压信息;
3-2-3、如图12所示,断开检测桥上臂开关K3,闭合检测桥下臂开关K4,绝缘监测装置主机检测正控制母线对地电压U21,负控制母线对地电压U22;
3-2-4、如图13所示,断开检测桥上臂开关K3,闭合检测桥下臂开关K4,绝缘监测装置从机采集各条支路直流漏电流传感器输出的电压信息;
3-2-5、根据步骤3-2-1、步骤3-2-3监测的正负控制母线对地电压信息,可以计算出正负母线对地绝缘电阻为:
3-2-6、直流电源系统绝缘监测装置主机通过RS485串口,使用公司制定的内部通讯规约,与欲进行支路正负极对地绝缘电阻监测的直流系统绝缘监测装置从机之间建立通讯机制;
3-2-7、根据步骤3-2-6建立的通讯机制,将支路绝缘信息上传至直流系统绝缘监测装置主机;
3-2-8、根据过步骤3-2-1、步骤3-2-3监测的正负控制母线对地电压信息和步骤3-2-2、步骤3-2-4监测的支路漏电流传感器输出的电压数据,可以计算出支路正负极对地绝缘电阻:
3-3、若直流电源系统中分为控制母线KM和合闸母线HM,绝缘监测装置主机启动检测桥检测时,首先对控制母线段的支路正极和支路负极对地绝缘电阻检测,再对合闸母线段的支路正极和支路负极对地绝缘电阻检测:
3-3-1、如图14所示,闭合控制母线检测开关K1,断开合闸母线检测开关K2,闭合检测桥上臂开关K3,断开检测桥下臂开关K4,绝缘监测装置主机检测正控制母线对地电压U11’,负控制母线对地电压U12’;
3-3-2、如图15所示,闭合控制母线检测开关K1,断开合闸母线检测开关K2,闭合检测桥上臂开关K3,断开检测桥下臂开关K4,绝缘监测装置从机采集各条支路直流漏电流传感器输出的电压信息;
3-3-3、如图16所示,闭合控制母线检测开关K1,断开合闸母线检测开关K2,断开检测桥上臂开关K3,闭合检测桥下臂开关K4,绝缘监测装置主机检测正控制母线对地电压U21’,负控制母线对地电压U22’;
3-3-4、如图17所示,闭合控制母线检测开关K1,断开合闸母线检测开关K2,断开检测桥上臂开关K3,闭合检测桥下臂开关K4,绝缘监测装置从机采集各条支路直流漏电流传感器输出的电压信息;
3-3-5、直流电源系统绝缘监测装置主机通过RS485串口,使用公司制定的内部通讯规约,与欲进行支路正负极对地绝缘电阻监测的直流系统绝缘监测装置从机之间建立通讯机制;
3-3-6、根据步骤3-3-5建立的通讯机制,将支路绝缘信息上传至直流系统绝缘监测装置主机;
3-3-7、根据步骤3-3-1、步骤3-3-3监测的正负控制母线对地电压信息和步骤3-3-2、步骤3-3-4监测的支路漏电流传感器输出的电压数据,可以计算出控制母线馈线支路正负极对地绝缘电阻:
3-3-8、如图18所示,断开控制母线检测开关K1,闭合合闸母线检测开关K2,闭合检测桥上臂开关K3,断开检测桥下臂开关K4,绝缘监测装置主机检测正合闸母线对地电压U11,负合闸母线对地电压U12;
3-3-9、如图19所示,断开控制母线检测开关K1,闭合合闸母线检测开关K2,闭合检测桥上臂开关K3,断开检测桥下臂开关K4,绝缘监测装置从机采集各条支路直流漏电流传感器输出的电压信息;
3-3-10、如图20所示,断开控制母线检测开关K1,闭合合闸母线检测开关K2,断开检测桥上臂开关K3,闭合检测桥下臂开关K4,绝缘监测装置主机检测正控制母线对地电压U21,负控制母线对地电压U22;
3-3-11、如图21所示,断开控制母线检测开关K1,闭合合闸母线检测开关K2,断开检测桥上臂开关K3,闭合检测桥下臂开关K4,绝缘监测装置从机采集各条支路直流漏电流传感器输出的电压信息;
3-3-12、直流电源系统绝缘监测装置主机通过RS485串口,使用公司制定的内部通讯规约,与欲进行支路正负极对地绝缘电阻监测的直流系统绝缘监测装置从机之间建立通讯机制;
3-3-13、根据步骤3-3-12建立的通讯机制,将支路绝缘信息上传至直流系统绝缘监测装置主机;
3-3-14、根据步骤3-3-8、步骤3-3-10监测的正负合闸母线对地电压信息和步骤3-3-9、步骤3-3-11监测的支路漏电流传感器输出的电压数据,可以计算出合闸母线馈线支路正负极对地绝缘电阻:
。
Claims (4)
1.直流电源系统母线和支路正负极对地绝缘电阻监测方法,其特征在于:
步骤1、利用直流电压检测法,绝缘监测装置主机分别监测控制母线KM和合闸母线HM的正负母线对地电压,并计算控制母线电压UKM和合闸母线电压UHM,根据控制母线电压UKM、合闸母线电压UHM及直流标称电压的关系,判断直流电源系统是否有降压硅链:
若控制母线电压UKM等于合闸母线电压UHM,且等于直流标称电压,则该直流电源系统中无降压硅链,只有一段控制母线KM;若控制母线电压UKM不等于合闸母线电压UHM,且其中控制母线电压UKM等于直流标称电压,合闸母线电压UHM大于直流标称电压,则该直流电源系统中有降压硅链,母线分为控制母线KM和合闸母线HM;
步骤2、在平衡桥模式下,监测正母线和负母线对地绝缘情况、支路正极和支路负极对地绝缘情况:
只有一段控制母线KM时,根据正控制母线对地电压U1、负控制母线对地电压U2,计算正母线对地绝缘电阻R+和负母线对地绝缘电阻R-;
母线分为控制母线KM和合闸母线HM时,根据正控制母对地电压U1、负控制母对地电压U2,正合闸母线对地电压U3、负合闸母线对地电压U4,分别计算正控制母线对地绝缘电阻Rk+和正合闸母线对地绝缘电阻Rh+,从而计算正母线对地绝缘电阻R+,负母线对地绝缘电阻R-与只有一段控制母线KM时相同;
直流电源系统绝缘监测装置主机通过RS485串口与欲进行支路正负极对地绝缘电阻监测的直流系统绝缘监测装置从机之间建立通讯机制,利用直流漏电流检测法,直流系统绝缘监测装置从机采集挂接在各条支路上的直流漏电流传感器输出的电压数据,并上传至直流系统绝缘监测装置主机,结合正负控制母线对地电压,计算支路正极对地绝缘电阻Rn+和支路负极对地绝缘电阻Rn-;
步骤3、在检测桥模式下,监测系统正母线和负母线对地同时绝缘降低或接地情况、支路正极和支路负极对地同时绝缘降低或接地情况:
定时时间到,或监测到系统正负母线对地电压压差达到设定值,或人工启动方式启动检测桥,绝缘监测装置主机开始控制检测桥工作;
只有一段控制母线KM时,利用直流电压检测法,直流电源系统绝缘监测装置主机对控制母线KM的检测桥上臂闭合、下臂断开时和检测桥下臂闭合、上臂断开时分别监测正负控制母线对地电压,计算正母线对地绝缘电阻R+和负母线对地绝缘电阻R-;
直流电源系统绝缘监测装置主机通过RS485串口与欲进行支路正负极对地绝缘电阻监测的直流系统绝缘监测装置从机之间建立通讯机制,利用直流漏电流检测法,直流系统绝缘监测装置从机对控制母线KM的检测桥上臂闭合、下臂断开时和检测桥下臂闭合、上臂断开时分别采集挂接在各条支路上的直流漏电流传感器输出的电压数据,并上传至直流系统绝缘监测装置主机,结合正负控制母线对地电压,计算支路正极对地绝缘电阻Rn+和支路负极对地绝缘电阻Rn-;
母线分为控制母线KM和合闸母线HM时,利用直流电压检测法,直流电源系统绝缘监测装置主机对控制母线KM和合闸母线HM的检测桥上臂闭合、下臂断开时和检测桥下臂闭合、上臂断开时分别监测正负母线对地电压,直流电源系统绝缘监测装置主机通过RS485串口与欲进行支路正负极对地绝缘电阻监测的直流系统绝缘监测装置从机之间建立通讯机制,利用直流漏电流检测法,直流系统绝缘监测装置从机对控制母线KM和合闸母线HM的检测桥上臂闭合、下臂断开时和检测桥下臂闭合、上臂断开时分别采集挂接在各条支路上的直流漏电流传感器输出的电压数据,并上传至直流系统绝缘监测装置主机,结合检测桥上臂闭合、下臂断开时和检测桥下臂闭合、上臂断开时的正负控制母线对地电压,计算控制母线馈线支路正极对地绝缘电阻Rkn+和控制母线馈线支路负极对地绝缘电阻Rkn-;结合检测桥上臂闭合、下臂断开时和检测桥下臂闭合、上臂断开时的正负合闸母线对地电压,计算合闸母线馈线支路正极对地绝缘电阻Rhn+和合闸母线馈线支路负极对地绝缘电阻Rhn-。
2.根据权利要求1所述的直流电源系统母线和支路正负极对地绝缘电阻监测方法,其特征在于所述的步骤1具体包括以下步骤:
1-1、闭合控制母线检测开关K1,断开合闸母线检测开关K2,断开检测桥上臂开关K3、断开检测桥下臂开关K4,绝缘监测装置主机监测正控制母线对地电压U1,负控制母线对地电压U2,计算出控制母线电压UKM,UKM=U1+U2;
1-2、断开控制母线检测开关K1,闭合合闸母线检测开关K2,断开检测桥上臂开关K3、断开检测桥下臂开关K4,绝缘监测装置主机监测正合闸母线对地电压U3,负合闸母线对地电压U4,计算出合闸母线电压UHM,UHM=U3+U4;
1-3、若控制母线电压UKM等于合闸母线电压UHM,且等于直流标称电压,则该直流电源系统中无降压硅链,只有一段控制母线KM;若控制母线电压UKM不等于合闸母线电压UHM,且其中控制母线电压UKM等于直流标称电压,合闸母线电压UHM大于直流标称电压,则该直流电源系统中有降压硅链,母线分为控制母线KM和合闸母线HM。
3.根据权利要求1所述的直流电源系统母线和支路正负极对地绝缘电阻监测方法,其特征在于所述的步骤2具体包括以下步骤:
2-1、若直流电源系统中只有一段控制母线KM,根据步骤1-1监测的正控制母线对地电压U1、负控制母线对地电压U2,可以计算出正负母线对地绝缘电阻:
2-1-1、正控制母线对地绝缘降低或接地时,正母线对地绝缘电阻R+为:
2-1-2、负控制母线对地绝缘降低或接地时,负母线对地绝缘电阻R-为:
2-2、若直流电源系统中母线分为控制母线KM和合闸母线HM,通过以下步骤可以计算出正母线对地绝缘电阻:
2-2-1、闭合控制母线检测开关K1,断开合闸母线检测开关K2,绝缘监测装置主机监测正控制母对地电压U1、负控制母对地电压U2,正控制母线对地绝缘降低或接地时,正控制母线对地绝缘电阻Rk+为:
△V=U3+U4-(U1+U2) (2-2)
2-2-2、断开控制母线检测开关K1,闭合合闸母线检测开关K2,绝缘监测装置主机监测正合闸母线对地电压U3、负合闸母线对地电压U4,正合闸母线对地绝缘降低或接地时,正合闸母线对地绝缘电阻Rh+为:
2-2-3、根据步骤2-2-1中的(2-1)、(2-2)式和步骤2-2-2中的(2-3)式,可以计算出正母线对地绝缘电阻R+为:
负母线对地绝缘电阻R-不变;
2-3、直流电源系统绝缘监测装置主机通过RS485串口,使用公司制定的内部通讯规约,与欲进行支路正负极对地绝缘电阻监测的直流系统绝缘监测装置从机之间建立通讯机制;
2-4、直流系统绝缘监测装置从机采集挂接在各条支路上的直流漏电流传感器输出的电压数据,并根据步骤2-3建立的通讯机制,将支路绝缘信息上传至直流系统绝缘监测装置主机;
2-5、根据步骤1-1监测的正负控制母线对地电压信息和步骤2-3、步骤2-4监测的支路直流漏电流传感器输出的电压数据,可以计算出支路正负极对地绝缘电阻:
2-5-1、支路正极对地绝缘降低或接地时,支路正极对地绝缘电阻Rn+为:
2-5-2、支路负极对地绝缘降低或接地时,支路负极对地绝缘电阻Rn-为:
。
4.根据权利要求1所述的直流电源系统母线和支路正负极对地绝缘电阻监测方法,其特征在于所述的步骤3具体包括以下步骤:
3-1、定时时间到,或监测到系统正负母线对地电压压差达到设定值,或人工启动方式启动检测桥,绝缘监测装置主机开始控制检测桥工作;
3-2、若直流电源系统中只有一段控制母线KM,绝缘监测装置主机启动检测桥检测时,对控制母线段的正母线和负母线对地绝缘电阻检测、控制母线段的支路正极和支路负极对地绝缘电阻检测:
3-2-1、闭合检测桥上臂开关K3,断开检测桥下臂开关K4,绝缘监测装置主机检测正控制母线对地电压U11,负控制母线对地电压U12;
3-2-2、闭合检测桥上臂开关K3,断开检测桥下臂开关K4,绝缘监测装置从机采集各条支路直流漏电流传感器输出的电压信息;
3-2-3、断开检测桥上臂开关K3,闭合检测桥下臂开关K4,绝缘监测装置主机检测正控制母线对地电压U21,负控制母线对地电压U22;
3-2-4、断开检测桥上臂开关K3,闭合检测桥下臂开关K4,绝缘监测装置从机采集各条支路直流漏电流传感器输出的电压信息;
3-2-5、根据步骤3-2-1、步骤3-2-3监测的正负控制母线对地电压信息,可以计算出正负母线对地绝缘电阻为:
3-2-6、直流电源系统绝缘监测装置主机通过RS485串口,使用公司制定的内部通讯规约,与欲进行支路正负极对地绝缘电阻监测的直流系统绝缘监测装置从机之间建立通讯机制;
3-2-7、根据步骤3-2-6建立的通讯机制,将支路绝缘信息上传至直流系统绝缘监测装置主机;
3-2-8、根据过步骤3-2-1、步骤3-2-3监测的正负控制母线对地电压信息和步骤3-2-2、步骤3-2-4监测的支路漏电流传感器输出的电压数据,可以计算出支路正负极对地绝缘电阻:
3-3、若直流电源系统中分为控制母线KM和合闸母线HM,绝缘监测装置主机启动检测桥检测时,首先对控制母线段的支路正极和支路负极对地绝缘电阻检测,再对合闸母线段的支路正极和支路负极对地绝缘电阻检测:
3-3-1、闭合控制母线检测开关K1,断开合闸母线检测开关K2,闭合检测桥上臂开关K3,断开检测桥下臂开关K4,绝缘监测装置主机检测正控制母线对地电压U11’,负控制母线对地电压U12’;
3-3-2、闭合控制母线检测开关K1,断开合闸母线检测开关K2,闭合检测桥上臂开关K3,断开检测桥下臂开关K4,绝缘监测装置从机采集各条支路直流漏电流传感器输出的电压信息;
3-3-3、闭合控制母线检测开关K1,断开合闸母线检测开关K2,断开检测桥上臂开关K3,闭合检测桥下臂开关K4,绝缘监测装置主机检测正控制母线对地电压U21’,负控制母线对地电压U22’;
3-3-4、闭合控制母线检测开关K1,断开合闸母线检测开关K2,断开检测桥上臂开关K3,闭合检测桥下臂开关K4,绝缘监测装置从机采集各条支路直流漏电流传感器输出的电压信息;
3-3-5、直流电源系统绝缘监测装置主机通过RS485串口,使用公司制定的内部通讯规约,与欲进行支路正负极对地绝缘电阻监测的直流系统绝缘监测装置从机之间建立通讯机制;
3-3-6、根据步骤3-3-5建立的通讯机制,将支路绝缘信息上传至直流系统绝缘监测装置主机;
3-3-7、根据步骤3-3-1、步骤3-3-3监测的正负控制母线对地电压信息和步骤3-3-2、步骤3-3-4监测的支路漏电流传感器输出的电压数据,可以计算出控制母线馈线支路正负极对地绝缘电阻:
3-3-8、断开控制母线检测开关K1,闭合合闸母线检测开关K2,闭合检测桥上臂开关K3,断开检测桥下臂开关K4,绝缘监测装置主机检测正合闸母线对地电压U11,负合闸母线对地电压U12;
3-3-9、断开控制母线检测开关K1,闭合合闸母线检测开关K2,闭合检测桥上臂开关K3,断开检测桥下臂开关K4,绝缘监测装置从机采集各条支路直流漏电流传感器输出的电压信息;
3-3-10、断开控制母线检测开关K1,闭合合闸母线检测开关K2,断开检测桥上臂开关K3,闭合检测桥下臂开关K4,绝缘监测装置主机检测正控制母线对地电压U21,负控制母线对地电压U22;
3-3-11、断开控制母线检测开关K1,闭合合闸母线检测开关K2,断开检测桥上臂开关K3,闭合检测桥下臂开关K4,绝缘监测装置从机采集各条支路直流漏电流传感器输出的电压信息;
3-3-12、直流电源系统绝缘监测装置主机通过RS485串口,使用公司制定的内部通讯规约,与欲进行支路正负极对地绝缘电阻监测的直流系统绝缘监测装置从机之间建立通讯机制;
3-3-13、根据步骤3-3-12建立的通讯机制,将支路绝缘信息上传至直流系统绝缘监测装置主机;
3-3-14、根据步骤3-3-8、步骤3-3-10监测的正负合闸母线对地电压信息和步骤3-3-9、步骤3-3-11监测的支路漏电流传感器输出的电压数据,可以计算出合闸母线馈线支路正负极对地绝缘电阻:
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