CN108109862A - 一种能检测直流接地的智能空气开关 - Google Patents

一种能检测直流接地的智能空气开关 Download PDF

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王鹏
祁翔宇
薛金明
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穆文革
何利平
郭波
赵万里
王建民
李昆
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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Abstract

本发明公开了一种能检测直流接地的智能空气开关，包括采集空气开关的正极电流I1x的第一霍尔传感器、采集电流空气开关的负极电流I2x的第二霍尔传感器、计算正极电流I1x与负极电流I2x差值的计算元件、将计算元件计算所得差值与定值Ix进行逻辑比对的逻辑判定元件、控制元件以及连接在控制元件上的信号灯L。本发明对直流接地的检测可精确到每一条支路，无需使用拉路法进一步查找，具备方便性，提高了直流接地检测效率；传统的拉路法处理直流接地的问题会增加不确定性，耗时费力，而且可能造成变电站一次设备停电,本发明智能检测，杜绝了隐患；本发明设置的延时动作元件，保证检测的可靠性，可精确检测到支路的情况；本发明检测快速高效，省时省力。

Description

一种能检测直流接地的智能空气开关
技术领域
本发明涉及一种能检测直流接地的智能空气开关。
背景技术
直流系统为变电站通信装置、保护装置、监控系统提供电源，是变电站二次设备及自动装置正常运行的电源保证。但是，在长期运行过程中会由于环境的改变、气候的变化、电缆以及接头的老化、设备本身的问题等等，使某些绝缘薄弱的元件绝缘降低，甚至绝缘破坏，造成直流接地。在直流接地中，危害较大的是两点接地，直流系统发生两点接地，可能构成接地短路，造成继电保护、信号、自动装置误动作或拒绝动作，或造成电源熔断器熔断，保护及自动装置失去电源。
以图1为例来详细说明直流两点接地的危害：（1）造成保护及自动装置误动。如图1所示，当直流接地发生在A、B两点时，将电流继电器KA1、KA2触点短接，而启动KM，KM触点闭合而跳闸；A、C两点接地时短接KM触点而跳闸；A、D两点，D、F两点等接地时同样都会造成装置误动。
（2）造成继电保护、自动装置拒绝动作。如图1，若接地发生在B、E两点，D、E两点或C、E两点，跳合闸线圈以及保护继电器线圈被接地点短接而不能动作，造成开关拒动。
（3）造成短路使电源熔断器熔断，使保护及自动装置、控制回路失去电源。如图1，当接地点发生在B、E和C、E两点，保护动作时，不但开关拒动，而且引起熔丝熔断，同时有烧坏继电器触点的可能。
鉴于直流接地可能造成的严重后果，变电站正常运行中一旦发生直流接地，就需要尽快处理。在现场查找直流接地是一个较为复杂的问题。目前查找直流接地故障的方法主要有以下两种：
（1）拉回路法。这是电力系统查直流接地故障的一种传统方法。所谓“拉回路”，就是停掉该回路的直流电源，停电时间应小于3秒。一般先从信号回路，照明回路，再操作回路，保护回路等等。该种方法，由于二次系统越来越复杂，大部分的厂站由于施工或扩建中遗留的种种问题，使信号回路与控制回路和保护回路已没有一个严格的区分，而且更多的还形成一些非正常的闭环回路，必然增大了拉回路查找接地故障的难度。正是由于回路接线存在不确定性，往往在拉回路的过程中，常常发生人为的跳闸事故，再加上微机保护的大量应用，微机保护由于计算机的运行特性也不允许随意断电，拉回路可能导致控制回路和保护回路重大事故发生。
（2）直流接地选线装置监测法。这是一种在线监测直流系统对地绝缘情况的装置。该装置的优点是能在线监测，随时报告直流系统接地故障，并显示出接地回路编号。缺点是该装置只能监测直流回路接地的具体接地回路或支路，当该支路下带有若干子支路时，又需要通过拉路法做进一步判断。技术上它受监测点安装数量的限制，很难将接地故障缩小到一个小的范围。而且该装置必须进行施工安装，对旧系统的改造很不便。此类装置还普遍存在检测精度不高，抗分布电容干扰差，误报较多的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种操作方便、能检测直流接地的智能空气开关。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种能检测直流接地的智能空气开关，包括采集空气开关的正极电流I1x 的第一霍尔传感器、采集电流空气开关的负极电流I2x的第二霍尔传感器、计算正极电流I1x与负极电流I2x差值的计算元件、将计算元件计算所得差值与定值Ix进行逻辑比对的逻辑判定元件、接收逻辑判断元件逻辑比对信号的控制元件以及连接在控制元件上的信号灯L。
作为本发明的进一步改进，还包括设置在控制元件与信号灯L之间的延时动作元件。
作为本发明的进一步改进，所述延时动作元件为接地动作开关；当发生直流接地时，接地电流I1x-I2x不小于定值Ix且持续时间t达5s或以上时，即I1x-I2x≥Ix且t≥5s时，接地动作开关接通，信号灯L发出灯关报警；当I1x-I2x＜Ix或t＜5s时，接地动作开关不接通，信号灯L不会发出灯光报警。
作为本发明的进一步改进，还包括设置在控制元件与信号灯L之间的低电压元件。
作为本发明的进一步改进，所述低电压元件为接地与门电路；
在差电流I1x-I2x及对地电压u同时发生变化时，第一种情况：当接地电流I1x-I2x不小于定值Ix且对地电压u降低时，即I1x-I2x≥Ix且u<30V时，通过接地与门电路触发信号灯L，信号灯L发出灯光报警；第二种情况：当I1x-I2x＜Ix或u≥30V时，不会触发信号灯L，信号灯L不发出灯光报警。
作为本发明的进一步改进，所述计算元件、逻辑判定元件和控制元件集成设置在单片机芯片板上，单片机芯片板型号为MC68332ACFC20IJ66AQQFP0S21。
与现有技术相比，本发明所取得的有益效果如下：
本发明对直流接地的检测可精确到每一条支路，无需使用拉路法进一步查找，具备方便性，提高了直流接地检测效率；传统的拉路法处理直流接地的问题会增加不确定性，耗时费力，而且可能造成变电站一次设备停电，本发明智能检测，杜绝了拉路法存在的隐患；本发明设置的延时动作元件，保证检测的可靠性，可精确检测到支路的情况；本发明检测快速高效，省时省力。
附图说明
附图1为直流系统接地原理图；
附图2为直流接地电流流向原理图；
附图3为本发明检测直流接地原理图；
附图4为本发明直流接地延时报警原理图；
附图5为本发明直流接地电压闭锁原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行进一步详细的叙述。
如附图1-3所示，一种能检测直流接地的智能空气开关，包括采集空气开关的正极电流I1x 的第一霍尔传感器、采集电流空气开关的负极电流I2x的第二霍尔传感器、计算正极电流I1x与负极电流I2x差值的计算元件、将计算元件计算所得差值与定值Ix进行逻辑比对的逻辑判定元件、接收逻辑判断元件逻辑比对信号的控制元件以及连接在控制元件上的信号灯L。正常情况下即直流系统不发生接地的时候，由于受外界的干扰和运行环境的影响，空气开关正极和负极之间也会存在很小的差流。而发生接地以后，正极和负极之间的差流会更大，为了区分正常的干扰电流和接地后产生的比较大的差流，所以需要设定一个门槛值Ix作为比较对象，小于门槛值Ix则为正常的运行情况，智能空气开关不会告警，大于门槛值Ix则为发生了接地故障，智能空气开关就会报警。这样也可以保证智能空开充分发挥其发现直流接地的可靠性和正确性。门槛值Ix的数值范围为30-50mA。如附图4所示，本发明具有直流接地延时报警原功能，在控制元件与信号灯L之间设置延时动作元件。所述延时动作元件为接地动作开关；当发生直流接地时，接地电流I1x-I2x不小于定值Ix且持续时间t达5s或以上时，即I1x-I2x≥Ix且t≥5s时，接地动作开关接通，信号灯L发出灯关报警；当I1x-I2x＜Ix或t＜5s时，接地动作开关不接通，信号灯L不会发出灯光报警。如附图5所示，本发明具有直流接地电压闭锁功能，在控制元件与信号灯L之间设置低电压元件。所述低电压元件为接地与门电路；在差电流I1x-I2x及对地电压u同时发生变化时，第一种情况：当接地电流I1x-I2x不小于定值Ix且对地电压u降低时，即I1x-I2x≥Ix且u<30V时，通过接地与门电路触发信号灯L，信号灯L发出灯光报警；第二种情况：当I1x-I2x＜Ix或u≥30V时，不会触发信号灯L，信号灯L不发出灯光报警。所述计算元件、逻辑判定元件和控制元件集成设置在单片机芯片板上，单片机芯片板型号为MC68332ACFC20IJ66AQQFP0S21。
本发明对直流接地的检测可精确到每一条支路，无需使用拉路法进一步查找，具备方便性，提高了直流接地检测效率；传统的拉路法处理直流接地的问题会增加不确定性，耗时费力，而且可能造成变电站一次设备停电，本发明智能检测，杜绝了拉路法存在的隐患；本发明设置的延时动作元件，保证检测的可靠性，可精确检测到支路的情况；本发明检测快速高效，省时省力。
以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种能检测直流接地的智能空气开关，其特征在于：包括采集空气开关的正极电流I1x 的第一霍尔传感器、采集电流空气开关的负极电流I2x的第二霍尔传感器、计算正极电流I1x与负极电流I2x差值的计算元件、将计算元件计算所得差值与定值Ix进行逻辑比对的逻辑判定元件、接收逻辑判断元件逻辑比对信号的控制元件以及连接在控制元件上的信号灯L。
2.根据权利要求1所述的一种能检测直流接地的智能空气开关，其特征在于：还包括设置在控制元件与信号灯L之间的延时动作元件。
3.根据权利要求2所述的一种能检测直流接地的智能空气开关，其特征在于：所述延时动作元件为接地动作开关；当发生直流接地时，接地电流I1x-I2x不小于定值Ix且持续时间t达5s或以上时，即I1x-I2x≥Ix且t≥5s时，接地动作开关接通，信号灯L发出灯关报警；当I1x-I2x＜Ix或t＜5s时，接地动作开关不接通，信号灯L不会发出灯光报警。
4.根据权利要求1所述的一种能检测直流接地的智能空气开关，其特征在于：还包括设置在控制元件与信号灯L之间的低电压元件。
5.根据权利要求4所述的一种能检测直流接地的智能空气开关，其特征在于：所述低电压元件为接地与门电路；在差电流I1x-I2x及对地电压u同时发生变化时，第一种情况：当接地电流I1x-I2x不小于定值Ix且对地电压u降低时，即I1x-I2x≥Ix且u<30V时，通过接地与门电路触发信号灯L，信号灯L发出灯光报警；第二种情况：当I1x-I2x＜Ix或u≥30V时，不会触发信号灯L，信号灯L不发出灯光报警。
6.根据权利要求1所述的一种能检测直流接地的智能空气开关，其特征在于：所述计算元件、逻辑判定元件和控制元件集成设置在单片机芯片板上，单片机芯片板型号为MC68332ACFC20IJ66AQQFP0S21。
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