CN109617002A - 直流接地故障隔离设备和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种直流接地故障隔离设备和系统，包括：绝缘监测装置和开关装置组；第一绝缘监测装置分别与多个开关装置和主母线连接；第二绝缘监测装置分别与多个开关装置和备用母线连接；当负载支路组通过开关装置组与主母线连接时，第一绝缘监测装置用于监测负载支路组的直流接地信息，并根据直流接地信息判断负载支路组是否发生直流接地故障；当负载支路组发生直流接地故障时，第二绝缘监测装置用于监测每个负载支路，确定发生直流接地故障的负载支路，并隔离发生直流接地故障对应的负载支路。通过增加一条备用母线来确定故障支路，并对故障支路进行隔离，以减小查找故障支路的难度并提高电力系统的安全性。

Description

直流接地故障隔离设备和系统

技术领域

本发明涉及直流系统技术领域，尤其是涉及一种直流接地故障隔离设备和系统。

背景技术

目前很多电力系统应用直流系统，例如变电站、发电厂等场所。但是对于直流系统的负载支路发生接地故障后，目前的处理方式是需要运行人员和检修人员到现场进行处理，然而直流系统负载支路较多，并且负载支路也非常重要，在查找过程中，无法进行拉路实验，这加大了查找发生接地故障对应的负载支路(故障支路)的难度。如果查找故障支路的时间过长，该故障支路还会继续影响直流系统，极易因为电压的变化而造成保护装置的误动和拒动，给电力系统的安全带来了极大的隐患。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种直流接地故障隔离设备和系统，以确定故障支路并进行隔离，减小查找故障支路的难度并提高电力系统的安全性。

第一方面，本发明实施例提供了一种直流接地故障隔离设备，包括：绝缘监测装置和开关装置组；其中，该绝缘监测装置包括第一绝缘监测装置和第二绝缘监测装置；开关装置组包括多个开关装置，多个开关装置的输出端与负载支路组中的多个负载支路一一对应连接；每个开关装置的输入端分别与主母线和备用母线连接；第一绝缘监测装置分别与多个开关装置和主母线连接；第二绝缘监测装置分别与多个开关装置和备用母线连接；当负载支路组通过开关装置组与主母线连接时，第一绝缘监测装置用于监测负载支路组的直流接地信息，并根据直流接地信息判断负载支路组是否发生直流接地故障；当负载支路组发生直流接地故障时，第二绝缘监测装置用于监测每个负载支路，确定发生直流接地故障的负载支路，并隔离发生直流接地故障对应的负载支路。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，上述开关装置包括依次连接的智能开关和开关控制模块；开关控制模块用于接收绝缘监测装置的控制指令，并根据控制指令控制智能开关在主母线和备用母线之间进行切换。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，上述第一绝缘监测装置还用于：当负载支路组发生直流接地故障时，发送第一控制指令至第一负载支路对应的第一开关控制模块，以使第一开关控制模块控制第一智能开关与备用母线进行连接。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，上述第一开关控制模块还用于：当第一智能开关与备用母线进行连接时，第一开关控制模块控制第一智能开关断开与主母线的连接。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，上述第二绝缘监测装置还用于：监测第一负载支路的第一直流接地信息，并根据第一直流接地信息判断第一负载支路是否发生直流接地故障；如果是，确定第一负载支路发生直流接地故障；如果否，发送第二控制指令至第一开关控制模块，以使第一开关控制模块控制第一智能开关与主母线连接。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，上述绝缘监测装置包括依次连接的电压传感器和监测控制模块；电压传感器用于监测与主母线或备用母线连接的负载支路的电压值；监测控制模块用于接收电压值，根据电压值判断与主母线或备用母线连接的负载支路是否发生直流接地故障，并发送控制指令至对应的开关装置。

结合第一方面的第五种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，上述绝缘监测还包括与监测控制模块连接的报警模块；监测控制模块还用于当负载支路发生直流接地故障时，发送报警指令至报警模块；报警模块用于接收报警指令，并发出报警信息。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，上述智能开关包括第一继电器和第二继电器；当智能开关与主母线连接时，开关控制模块控制第一继电器闭合并控制第二继电器断开；当智能开关与备用母线连接时，所开关控制模块控制第一继电器断开并控制第二继电器闭合。

结合第一方面的第七种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，上述第一继电器包括第一指示灯，第二继电器包括第二指示灯；第一指示灯用于在第一继电器闭合时点亮，第二指示灯用于在第二继电器闭合时点亮。

第二方面，本发明实施例提供了一种直流接地故障隔离系统，包括如第一方面中所述的直流接地故障设备，还包括与直流接地故障隔离设备连接的外部设备。

本发明实施例提供了一种直流接地故障隔离设备和系统，包括：绝缘监测装置和开关装置组；其中，该绝缘监测装置包括第一绝缘监测装置和第二绝缘监测装置；开关装置组包括多个开关装置，多个开关装置的输出端与负载支路组的多个负载支路一一对应连接；每个开关装置的输入端分别与主母线和备用母线连接；第一绝缘监测装置分别与多个开关装置和主母线连接；第二绝缘监测装置分别与多个开关装置和备用母线连接；当负载支路组通过开关装置组与主母线连接时，第一绝缘监测装置用于监测负载支路组的直流接地信息，并根据直流接地信息判断负载支路组是否发生直流接地故障；当负载支路组发生直流接地故障时，第二绝缘监测装置用于监测每个负载支路，确定发生直流接地故障的负载支路，并隔离发生直流接地故障对应的负载支路。通过增加一条备用母线来确定故障支路，并对故障支路进行隔离，以减小查找故障支路的难度并提高电力系统的安全性。

本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述技术即可得知。

为使本公开的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种直流接地故障隔离设备的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种直流接地故障隔离设备中，开关装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种直流接地故障隔离设备中，绝缘监测装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种直流接地故障隔离系统的结构示意图。

图标：

10-绝缘监测装置；101-第一绝缘监测装置；102-第二绝缘监测装置；11-开关装置组；111-开关装置；20-智能开关；21-第一继电器；211-第一指示灯；22-第二继电器；221-第二指示灯；23-开关控制模块；31-电压传感器；32-监测控制模块；33-报警模块；40-直流接地故障隔离设备；41-外部设备。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前的电力系统大多数都应用直流系统，例如变电站等。而目前的变电站只有一组直流母线对变电站内的负载支路进行供电，在长期运行过程中由于环境和气候的变化、电缆以及接头的老化、设备本身的问题，变电站内的某条负载支路可能会发生直流接地故障。而直流接地包括一点接地和两点接地；对于一点接地可能造成保护装置和自动装置误动或拒动，对于两点接地，除了可能造成继电保护、自动装置误动或拒动外，还可能造成直流保险熔断，使得保护装置、自动装置和控制回路失去电源，在复杂保护回路中同极两点接地，还可能将某些继电器短接，造成事故扩大。

这时需要技术人员到现场对变电站直流系统的每条负载支路逐一进行检查，如果查找故障支路时间过长，该故障支路还会继续影响直流系统，极易因为电压的变化而造成保护装置的误动和拒动；如果查找到故障支路时，现有技术也没有对故障支路和直流系统中的正常负载进行隔离，给电力系统的安全带来了极大的隐患。基于此，本发明实施例提供的一种直流接地故障隔离设备和系统，可以确定故障支路并进行隔离，减小查找故障支路的难度并提高电力系统的安全性。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种直流接地故障隔离设备进行详细介绍。

实施例一

本发明实施例提供了一种直流接地故障隔离设备，如图1所示，该设备包括：绝缘监测装置10和开关装置组11；其中，该绝缘监测装置10包括第一绝缘监测装置101和第二绝缘监测装置102；开关装置组11包括多个开关装置，多个开关装置的输出端与负载支路组的多个负载支路一一对应连接；每个开关装置的输入端分别与主母线和备用母线连接；第一绝缘监测装置101分别与多个开关装置和主母线连接；第二绝缘监测装置102分别与多个开关装置和备用母线连接；

进一步地，负载支路组中包括负载支路的个数与开关装置组11中开关装置111的个数是一一对应的，该开关装置111用于控制对应的负载支路与主母线连接还是与备用母线连接。在正常情况下，通过主母线对负载支路进行直流供电，此时开关装置组11与主母线连接，而与备用母线是断开状态。

进一步地，第一绝缘监测装置101用于监控与主母线连接的负载支路的状态，该状态信息为接地信息；第一绝缘监测装置101可根据该接地信息判断与主母线连接的负载支路是否发生直流接地故障，该接地信息是作为判断负载支路组中是否存在直流接地故障的负载支路的重要依据。而负载支路组中发生直流接地故障(故障支路)不仅可以通过绝缘监测装置进行判断，还可以通过瞬停法进行判断、电压变化进行判断和循序渐进法进行判断，其最终目标就是检测负载支路组中是否存在直流接地故障的负载支路。

根据上述的接地信息，第一绝缘监测装置101会判断出负载支路组中是否存在故障支路，但是并不能确定负载支路组中的故障支路。作为一种可能的实施方式，在电力场所中只有一条主母线的情况下，增加一条备用母线，需要说明的是，备用母线经过排查没有任何故障，用来排查负载支路组中的故障支路并将故障支路隔离；也就是备用母线排查出故障支路之后，通过故障支路对应的开关装置将故障支路从主母线接到备用母线上，从而保证了主母线中负载支路安全稳定的运行。

作为一种可能的实施方式，在正常状态下，负载支路组都与主母线进行连接；当第一绝缘监测装置101监测出负载支路组中存在故障支路后，先对负载支路组中的第一负载支路进行检测；具体为，将第一负载支路与备用母线连接并将该第一负载支路断开与主母线的连接；此时，第二绝缘监测装置102监测第一负载支路的接地信息，判断该第一负载支路是否为故障支路；如果第一负载支路不是故障支路，将该第一负载支路重新连接到主母线上并断开第一负载支路与备用母线的连接；而如果第一负载支路是故障支路，记下该负载支路的标号；依照上述方式，逐一判断与主母线连接的负载支路是否是故障支路，直至对负载支路组全部检测完毕，记下全部故障支路的标号，并对全部负载支路组监测完毕后，将所有记为故障支路的负载支路进行隔离。

可以理解的是，负载支路组中可以有多条故障支路；备用母线与主母线相配合对负载支路组中的故障支路进行一一排查，而排查出的多个故障支路都连接在备用母线上。技术人员对故障支路检修后，通过备用母线进行检测后可判断出故障支路是否已修复完成，并把修复好的故障支路通过对应的开关装置重连在主母线上，继续运行修复完成的负载支路。

本发明实施例中，包括：绝缘监测装置和开关装置组；其中，该绝缘监测装置包括第一绝缘监测装置和第二绝缘监测装置；开关装置组包括多个开关装置，多个开关装置的输出端与负载支路组的多个负载支路一一对应连接；每个开关装置的输入端分别与主母线和备用母线连接；第一绝缘监测装置分别与多个开关装置和主母线连接；第二绝缘监测装置分别与多个开关装置和备用母线连接；当负载支路组通过开关装置组与主母线连接时，第一绝缘监测装置用于监测负载支路组的直流接地信息，并根据直流接地信息判断负载支路组是否发生直流接地故障；当负载支路组发生直流接地故障时，第二绝缘监测装置用于监测每个负载支路，确定发生直流接地故障的负载支路，并隔离发生直流接地故障对应的负载支路。通过增加一条备用母线来确定故障支路，并对故障支路进行隔离，以减小查找故障支路的难度并提高电力系统的安全性。

实施例二

本发明实施例还提供了另一种直流接地故障隔离设备，如图2所示，图2为本发明实施例提供的另一种直流接地故障隔离设备中，开关装置的结构示意图；该开关装置111包括依次连接的智能开关20和开关控制模块23；该智能开关20包括第一继电器21和第二继电器22；第一继电器21包括第一指示灯211，第二继电器22包括第二指示灯221；

上述开关控制模块23用于接收绝缘监测装置10的控制指令，并根据控制指令控制智能开关20在主母线和备用母线之间进行切换。当开关控制模块23接收到第一绝缘监测装置101发送的第一控制指令时，该第一控制指令包括将某条负载支路与备用母线进行连接；当开关控制模块23接收到第二绝缘监测装置102发送的第二控制指令时，该第二控制指令包括将某条负载支路与主母线进行连接；所以，可以理解的是，第一绝缘监测装置101发送的第一控制指令与备用母线的连接相关；而第二绝缘监测装置102发送的第二控制指令与主母线的连接相关。

当智能开关20与主母线连接时，开关控制模块23控制第一继电器21闭合并控制第二继电器22断开；当智能开关20与备用母线连接时，开关控制模块23控制第一继电器21断开并控制第二继电器22闭合。第一指示灯211用于在第一继电器21闭合时点亮，第二指示灯221用于在第二继电器22闭合时点亮。

如图3所示，图3为本发明实施例提供的另一种直流接地故障隔离设备中，绝缘监测装置的结构示意图；该绝缘监测装置10包括依次连接的电压传感器31和监测控制模块32，还包括与监测控制模块32连接的报警模块33；

电压传感器31用于监测与主母线或备用母线连接的负载支路的电压值；监测控制模块32用于接收电压值，根据电压值判断与主母线或备用母线连接的负载支路是否发生直流接地故障，并发送控制指令至对应的开关装置111。

当负载支路组发生直流接地故障时，第一绝缘监测装置101发送第一控制指令至第一负载支路对应的第一开关控制模块，以使第一开关控制模块控制第一智能开关与备用母线进行连接。当第一开关智能开关与备用母线进行连接时，第一开关控制模块自动控制第一智能开关断开与主母线的连接。第二绝缘监测装置监测第一负载支路的第一直流接地信息，并根据第一直流接地信息判断第一负载支路是否发生直流接地故障；如果是，确定第一负载支路发生直流接地故障；如果否，发送第二控制指令至第一开关控制模块，以使第一开关控制模块控制第一智能开关与主母线连接。

需要说明的是，开关装置中的智能开关与主母线和备用母线中二者其一进行连接，例如，第一绝缘监测装置101发送第一控制指令，以使第一智能开关与备用母线进行连接，这时，第一智能开关在与备用母线连接的同时自动断开与主母线的连接；如果第二绝缘监测装置102发送第二控制指令，以使第一智能开关与主母线进行连接，这时，第一智能开关在与主母线连接的同时自动断开与备用母线的连接。可以理解的是，该第一负载支路为负载支路组中的第一条负载支路，而第一开关控制模块、第一智能开关与第一负载支路相对应。

上述监测控制模块32还用于当负载支路发生直流接地故障时，发送报警指令至报警模块；报警模块33用于接收报警指令，并发出报警信息。该报警信息可以是发出警报鸣叫或者以提示灯来提示工作人员。

本发明实施例中依次对负载支路组中的负载支路进行检测，对所有的故障支路都连接在备用母线上进行隔离，从而保证了电力场所中直流系统的正常和稳定的运行，并且减小了检修人员的排查难度，大大缩短了工作时间，提高了工作效率。

实施例三

本发明实施例提供了一种直流接地故障隔离系统，如图4所示，该系统包括实施例一或实施例二所述的直流接地故障隔离设备40，还包括与直流接地故障隔离设备40连接的外部设备41；该外部设备用于监测该直流接地故障隔离设备40的运行信息。

将本系统可应用于变电站直流系统中，当发生直流接地故障时，能够有效进行故障支路和正常支路的隔离，并时刻对直流系统的负载支路进行监测，有效提升变电站电力系统的安全运行，对继电保护设备有重大意义。

本发明实施例中，包括：绝缘监测装置和开关装置组；其中，该绝缘监测装置包括第一绝缘监测装置和第二绝缘监测装置；开关装置组包括多个开关装置，多个开关装置的输出端与负载支路组的多个负载支路一一对应连接；每个开关装置的输入端分别与主母线和备用母线连接；第一绝缘监测装置分别与多个开关装置和主母线连接；第二绝缘监测装置分别与多个开关装置和备用母线连接；当负载支路组通过开关装置组与主母线连接时，第一绝缘监测装置用于监测负载支路组的直流接地信息，并根据直流接地信息判断负载支路组是否发生直流接地故障；当负载支路组发生直流接地故障时，第二绝缘监测装置用于监测每个负载支路，确定发生直流接地故障的负载支路，并隔离发生直流接地故障对应的负载支路。通过增加一条备用母线来确定故障支路，并对故障支路进行隔离，以减小查找故障支路的难度并提高电力系统的安全性。

本发明实施例提供的直流接地故障隔离系统，与上述实施例提供的直流接地故障隔离设备具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的设备和系统的具体工作过程，可以参考前述设备实施例中的对应过程，在此不再赘述。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种直流接地故障隔离设备，其特征在于，包括：绝缘监测装置和开关装置组；其中，所述绝缘监测装置包括第一绝缘监测装置和第二绝缘监测装置；所述开关装置组包括多个开关装置，多个所述开关装置的输出端与负载支路组中的多个负载支路一一对应连接；

每个所述开关装置的输入端分别与主母线和备用母线连接；所述第一绝缘监测装置分别与多个所述开关装置和所述主母线连接；所述第二绝缘监测装置分别与多个所述开关装置和所述备用母线连接；

当所述负载支路组通过所述开关装置组与所述主母线连接时，所述第一绝缘监测装置用于监测所述负载支路组的直流接地信息，并根据所述直流接地信息判断所述负载支路组是否发生直流接地故障；

当所述负载支路组发生直流接地故障时，所述第二绝缘监测装置用于监测每个所述负载支路，确定发生直流接地故障的负载支路，并隔离发生直流接地故障对应的负载支路。

2.根据权利要求1所述的直流接地故障隔离设备，其特征在于，所述开关装置包括依次连接的智能开关和开关控制模块；

所述开关控制模块用于接收所述绝缘监测装置的控制指令，并根据所述控制指令控制所述智能开关在所述主母线和所述备用母线之间进行切换。

3.根据权利要求2所述的直流接地故障隔离设备，其特征在于，所述第一绝缘监测装置还用于：

当所述负载支路组发生直流接地故障时，发送第一控制指令至第一负载支路对应的第一开关控制模块，以使所述第一开关控制模块控制第一智能开关与所述备用母线进行连接。

4.根据权利要求3所述的直流接地故障隔离设备，其特征在于，所述第一开关控制模块还用于：

当所述第一智能开关与所述备用母线进行连接时，所述第一开关控制模块控制所述第一智能开关断开与所述主母线的连接。

5.根据权利要求4所述的直流接地故障隔离设备，其特征在于，所述第二绝缘监测装置还用于：

监测所述第一负载支路的第一直流接地信息，并根据所述第一直流接地信息判断所述第一负载支路是否发生直流接地故障；如果是，确定所述第一负载支路发生直流接地故障；如果否，发送第二控制指令至所述第一开关控制模块，以使所述第一开关控制模块控制所述第一智能开关与所述主母线连接。

6.根据权利要求1所述的直流接地故障隔离设备，其特征在于，所述绝缘监测装置包括依次连接的电压传感器和监测控制模块；

所述电压传感器用于监测与所述主母线或所述备用母线连接的负载支路的电压值；

所述监测控制模块用于接收所述电压值，根据所述电压值判断与所述主母线或所述备用母线连接的负载支路是否发生直流接地故障，并发送控制指令至对应的开关装置。

7.根据权利要求6所述的直流接地故障隔离设备，其特征在于，所述绝缘监测还包括与所述监测控制模块连接的报警模块；

所述监测控制模块还用于当所述负载支路发生直流接地故障时，发送报警指令至所述报警模块；

所述报警模块用于接收所述报警指令，并发出报警信息。

8.根据权利要求2所述的直流接地故障隔离设备，其特征在于，所述智能开关包括第一继电器和第二继电器；

当所述智能开关与所述主母线连接时，所述开关控制模块控制所述第一继电器闭合并控制所述第二继电器断开；

当所述智能开关与所述备用母线连接时，所述开关控制模块控制所述第一继电器断开并控制所述第二继电器闭合。

9.根据权利要求8所述的直流接地故障隔离设备，其特征在于，所述第一继电器包括第一指示灯，所述第二继电器包括第二指示灯；

所述第一指示灯用于在所述第一继电器闭合时点亮，所述第二指示灯用于在所述第二继电器闭合时点亮。

10.一种直流接地故障隔离系统，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的直流接地故障隔离设备，还包括与所述直流接地故障隔离设备连接的外部设备。