CN109725229A - 一种区分电容性与电阻性瞬时接地故障支路的检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种区分电容性与电阻性瞬时接地故障支路的检测装置，包括绝缘监测设备、模块监测设备和电流互感器；绝缘监测设备分别与直流系统的正极母线、负极母线和大地相连；电流互感器连接在直流系统的各支路上；绝缘监测设备和电流互感器均与模块监测设备连接。本发明同时还公开了一种区分电容性与电阻性瞬时接地故障支路的检测方法，模块监测设备通过对连接在支路上的电流互感器进行电流数据获取，根据其变化规则，对发生瞬时接地故障的支路进行定位，并结合绝缘监测设备的信息，区分出该支路是发生电容性还是电阻性瞬时接地故障。本发明能够快速准确地检测和区分电容性与电阻性瞬时接地故障支路，可广泛应用于电力系统领域。

Description

一种区分电容性与电阻性瞬时接地故障支路的检测装置及 方法

技术领域

本发明涉及直流系统故障检测技术，具体涉及一种区分电容性与电阻性瞬时接地故障支路的检测装置及方法。

背景技术

目前，在变电站直流电源系统运行过程中，时常会出现短时接地故障，即瞬时接地故障，从而影响变电站直流电源系统的正常工作。为了保证变电站直流电源系统的可靠工作，检修工作人员很有必要及时的发现和检测出存在故障隐患的支路。

但是，由于发生故障的时间太短，现有的检测方法基本上都是依赖人工操作、蹲守，而且大部分在线绝缘监测装置可能监测不到故障的发生，更谈不上对发生瞬时接地故障支路的判断以及定位。因此，这样不仅会增加工作人员的工作负担，而且效率低。另外，现有的检测方法没法排查故障隐患。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种准确性高且效率高的区分电容性和电阻性的直流系统瞬时接地故障支路的检测装置及方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种区分电容性与电阻性瞬时接地故障支路的检测装置，包括绝缘监测设备、模块监测设备和电流互感器；绝缘监测设备分别与直流系统的正极母线、负极母线和大地相连；电流互感器为多个，分别连接在直流系统的各支路上；绝缘监测设备和电流互感器均与模块监测设备连接。

进一步地，所述的模块监测设备包括主处理器、片外FLASH存储单元、16路信号放大处理单元、16路电流互感器采集接口单元、CAN收发器、CAN通信接口、LED指示单元和地址拨码器；主处理器通过CAN收发器与CAN通信接口连接，CAN通信接口通过CAN总线与所述的绝缘监测设备连接；片外FLASH存储单元、地址拨码器和LED指示单元均与主处理器连接；主处理器通过16路信号放大处理单元与16路电流互感器采集接口单元连接，16路电流互感器采集接口单元通过信号线与所述的电流互感器连接。

进一步地，所述的主处理器设有AD采集单元，16路信号放大处理单元通过AD采集单元与主处理器连接。

一种区分电容性与电阻性瞬时接地故障支路的检测方法，基于上述的检测装置实现，其特征在于：包括如下步骤：

A、绝缘监测设备对连接的直流系统进行实时电压采样和测量，并计算得到瞬时接地故障前后正极对地电压差值和负极对地电压差值；

B、绝缘监测设备根据正极对地电压差值以及负极对地电压差值之间的电压变化关系，判断直流系统是否发生瞬时接地故障以及接地故障的极性；

C、当绝缘监测设备判断发生瞬时接地故障后，将故障信息发送至模块监测设备，模块监测设备获取此故障信息后，对连接在各支路上的电流互感器进行电流数据获取，并且根据获取的各支路的电流数据的变化规则，对发生瞬时接地故障的支路进行定位，并根据该支路电流变化方向，区分出该支路是发生电容性还是电阻性瞬时接地故障。

进一步地，所述步骤A具体包括：

A1、在故障发生前，获取直流系统的第一正极对地电压和第一负极对地电压；

A2、在故障发生时，获取直流系统的第二正极对地电压和第二负极对地电压；

A3、在故障发生后，获取直流系统的第三正极对地电压和第三负极对地电压；

A4、将获取的第一正极对地电压与第一负极对地电压进行相减，得到第一正负极对地电压差值；将获取的第二正极对地电压与第二负极对地电压进行相减，得到第二正负极对地电压差值；将获取的第三正极对地电压与第三负极对地电压进行相减，得到第三正负极对地电压差值。

进一步地，所述步骤B具体包括：

B1、判断当第一正负极对地电压差值大于第二正负极对地电压差值时，第二正负极对地电压差值是否小于第三正负极对地电压差值；若是，则判断直流系统发生瞬时接地故障，反之，则判断直流系统不存在瞬时接地故障；

B2、当判断出直流系统发生瞬时接地故障后，如果第二正极对地电压大于第二负极对地电压，则判断直流系统发生负极瞬时接地故障，反之，则判断直流系统发生正极瞬时接地故障。

进一步地，所述步骤C具体包括：

C1、模块监测设备对电流互感器传过来的电流数据的波形进行分析，若第一个脉冲为波峰，且峰值达到的漏电流突变量的门限以上，判断该支路为故障支路，且电流变化方向为正向；若第一个脉冲为波谷，且谷值达到的漏电流突变量的门限以下，判断该支路为故障支路，且电流变化方向为反向；若第一个脉冲的峰值或谷值没有达到漏电流突变量的门限，则认为电流无变化，判断该支路为非故障支路；

C2、当直流系统瞬时接地故障为正极时，如果支路电流变化方向也为正向，即判断该支路为电阻性瞬时接地故障支路，如果支路电流变化方向为反向，则判断该支路为电容性瞬时接地故障支路；

C3、当直流系统瞬时接地故障为负极时，如果支路电流变化方向也为反向，即判断该支路为电阻性瞬时接地故障支路，如果支路电流变化方向为正向，则判断该支路为电容性瞬时接地故障支路。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的装置能够自动准确地对直流系统发生瞬时接地故障进行检测，无需依赖人工操作，从而减轻工作人员的工作负担，提高故障检测的效率。

2、本发明的装置设有电流互感器，在进行瞬时接地故障馈线定位过程中，无需额外交流信号的注入，而是根据发生瞬时接地故障支路的电流变化方向和系统瞬时接地极性，进行故障支路定位，区分电阻性与电容性瞬时接地故障支路，这样能够大大提高直流系统工作的安全性。

3、本发明的方法简单而且易于操作，能够自动准确地对直流系统发生瞬时接地故障进行判断，定位出故障支路，并区分出是电阻性还是电容性瞬时接地故障，降低直流系统发生瞬时接地故障的查找难度。

附图说明

图1是本发明检测装置的结构框图；

图2是本发明模块监测设备的结构框图；

附图标记说明：1-绝缘监测设备；2-模块监测设备；3-电流互感器；4-主处理器；5-片外FLASH存储单元；6-AD采集单元；7-16路信号放大处理单元；8-16路电流互感器采集接口单元；9-CAN收发器；10-CAN通信接口；11-LED指示单元；12-地址拨码器；+Km-直流系统的正极母线；-Km-直流系统的负极母线。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，一种区分电容性与电阻性瞬时接地故障支路的检测装置，包括绝缘监测设备1、模块监测设备2和电流互感器3。绝缘监测设备1分别与直流系统的正极母线(+Km)、负极母线(-Km)和大地(GND)相连；电流互感器3为多个，分别连接在直流系统的各支路上；绝缘监测设备1和电流互感器3均与模块监测设备2连接。

如图2所示，模块监测设备2包括主处理器4、片外FLASH存储单元5、AD采集单元6、16路信号放大处理单元7、16路电流互感器采集接口单元8、CAN收发器9、CAN通信接口10、LED指示单元11和地址拨码器12。片外FLASH存储单元5、AD采集单元6、LED指示单元11和地址拨码器12均与主处理器4连接。主处理器4通过CAN收发器9与CAN通信接口10连接，CAN通信接口10通过CAN总线与绝缘监测设备1连接。主处理器4依次通过AD采集单元6、16路信号放大处理单元7与16路电流互感器采集接口单元8连接，16路电流互感器采集接口单元8通过信号线与各支路上的电流互感器3连接。

一种区分电容性与电阻性瞬时接地故障支路的检测方法，基于上述的检测装置实现，具体包括如下步骤：

A、绝缘监测设备对连接的直流系统进行实时电压采样和测量，并计算得到瞬时接地故障前后正极对地电压差值和负极对地电压差值；具体包括：

A1、在故障发生前，获取直流系统的第一正极对地电压和第一负极对地电压；

A2、在故障发生时，获取直流系统的第二正极对地电压和第二负极对地电压；

A3、在故障发生后，获取直流系统的第三正极对地电压和第三负极对地电压；

A4、将获取的第一正极对地电压与第一负极对地电压进行相减，得到第一正负极对地电压差值；将获取的第二正极对地电压与第二负极对地电压进行相减，得到第二正负极对地电压差值；将获取的第三正极对地电压与第三负极对地电压进行相减，得到第三正负极对地电压差值。

B、绝缘监测设备根据正极对地电压差值以及负极对地电压差值之间的电压变化关系，判断直流系统是否发生瞬时接地故障以及接地故障的极性；具体包括：

B1、判断当第一正负极对地电压差值大于第二正负极对地电压差值时，第二正负极对地电压差值是否小于第三正负极对地电压差值；若是，则判断直流系统发生瞬时接地故障，反之，则判断直流系统不存在瞬时接地故障；

B2、当判断出直流系统发生瞬时接地故障后，如果第二正极对地电压大于第二负极对地电压，则判断直流系统发生负极瞬时接地故障，反之，则判断直流系统发生正极瞬时接地故障。

C、当绝缘监测设备判断发生瞬时接地故障后，将故障信息发送至模块监测设备，模块监测设备获取此故障信息后，对连接在各支路上的电流互感器进行电流数据获取，并且根据获取的各支路的电流数据的变化规则，对发生瞬时接地故障的支路进行定位，并根据该支路电流变化方向，区分出该支路是发生电容性还是电阻性瞬时接地故障；具体包括：

C1、模块监测设备对电流互感器传过来的电流数据的波形进行分析，若第一个脉冲为波峰，且峰值达到的漏电流突变量的门限以上，判断该支路为故障支路，且电流变化方向为正向；若第一个脉冲为波谷，且谷值达到的漏电流突变量的门限以下，判断该支路为故障支路，且电流变化方向为反向；若第一个脉冲的峰值或谷值没有达到漏电流突变量的门限，则认为电流无变化，判断该支路为非故障支路；

C2、当直流系统瞬时接地故障为正极时，如果支路电流变化方向也为正向，即判断该支路为电阻性瞬时接地故障支路，如果支路电流变化方向为反向，则判断该支路为电容性瞬时接地故障支路；

C3、当直流系统瞬时接地故障为负极时，如果支路电流变化方向也为反向，即判断该支路为电阻性瞬时接地故障支路，如果支路电流变化方向为正向，则判断该支路为电容性瞬时接地故障支路。

特别说明：电阻性瞬时接地故障支路才认为是故障支路，电容性瞬时接地故障支路则认为是干扰。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种区分电容性与电阻性瞬时接地故障支路的检测装置，其特征在于：包括绝缘监测设备、模块监测设备和电流互感器；绝缘监测设备分别与直流系统的正极母线、负极母线和大地相连；电流互感器为多个，分别连接在直流系统的各支路上；绝缘监测设备和电流互感器均与模块监测设备连接。

2.根据权利要求1所述的一种区分电容性与电阻性瞬时接地故障支路的检测装置，其特征在于：所述的模块监测设备包括主处理器、片外FLASH存储单元、16路信号放大处理单元、16路电流互感器采集接口单元、CAN收发器、CAN通信接口、LED指示单元和地址拨码器；主处理器通过CAN收发器与CAN通信接口连接，CAN通信接口通过CAN总线与所述的绝缘监测设备连接；片外FLASH存储单元、地址拨码器和LED指示单元均与主处理器连接；主处理器通过16路信号放大处理单元与16路电流互感器采集接口单元连接，16路电流互感器采集接口单元通过信号线与所述的电流互感器连接。

3.根据权利要求1所述的一种区分电容性与电阻性瞬时接地故障支路的检测装置，其特征在于：所述的主处理器设有AD采集单元，16路信号放大处理单元通过AD采集单元与主处理器连接。

4.一种区分电容性与电阻性瞬时接地故障支路的检测方法，基于权利要求1至3任一所述的检测装置实现，其特征在于：包括如下步骤：

A、绝缘监测设备对连接的直流系统进行实时电压采样和测量，并计算得到瞬时接地故障前后正极对地电压差值和负极对地电压差值；

B、绝缘监测设备根据正极对地电压差值以及负极对地电压差值之间的电压变化关系，判断直流系统是否发生瞬时接地故障以及接地故障的极性；

C、当绝缘监测设备判断发生瞬时接地故障后，将故障信息发送至模块监测设备，模块监测设备获取此故障信息后，对连接在各支路上的电流互感器进行电流数据获取，并且根据获取的各支路的电流数据的变化规则，对发生瞬时接地故障的支路进行定位，并根据该支路电流变化方向，区分出该支路是发生电容性还是电阻性瞬时接地故障。

5.根据权利要求4所述的一种区分电容性与电阻性瞬时接地故障支路的检测装置的检测方法，其特征在于：所述步骤A具体包括：

A1、在故障发生前，获取直流系统的第一正极对地电压和第一负极对地电压；

A2、在故障发生时，获取直流系统的第二正极对地电压和第二负极对地电压；

A3、在故障发生后，获取直流系统的第三正极对地电压和第三负极对地电压；

A4、将获取的第一正极对地电压与第一负极对地电压进行相减，得到第一正负极对地电压差值；将获取的第二正极对地电压与第二负极对地电压进行相减，得到第二正负极对地电压差值；将获取的第三正极对地电压与第三负极对地电压进行相减，得到第三正负极对地电压差值。

6.根据权利要求5所述的一种区分电容性与电阻性瞬时接地故障支路的检测装置的检测方法，其特征在于：所述步骤B具体包括：

B1、判断当第一正负极对地电压差值大于第二正负极对地电压差值时，第二正负极对地电压差值是否小于第三正负极对地电压差值；若是，则判断直流系统发生瞬时接地故障，反之，则判断直流系统不存在瞬时接地故障；

B2、当判断出直流系统发生瞬时接地故障后，如果第二正极对地电压大于第二负极对地电压，则判断直流系统发生负极瞬时接地故障，反之，则判断直流系统发生正极瞬时接地故障。

7.根据权利要求6所述的一种区分电容性与电阻性瞬时接地故障支路的检测装置的检测方法，其特征在于：所述步骤C具体包括：

C1、模块监测设备对电流互感器传过来的电流数据的波形进行分析，若第一个脉冲为波峰，且峰值达到的漏电流突变量的门限以上，判断该支路为故障支路，且电流变化方向为正向；若第一个脉冲为波谷，且谷值达到的漏电流突变量的门限以下，判断该支路为故障支路，且电流变化方向为反向；若第一个脉冲的峰值或谷值没有达到漏电流突变量的门限，则认为电流无变化，判断该支路为非故障支路；

C2、当直流系统瞬时接地故障为正极时，如果支路电流变化方向也为正向，即判断该支路为电阻性瞬时接地故障支路，如果支路电流变化方向为反向，则判断该支路为电容性瞬时接地故障支路；

C3、当直流系统瞬时接地故障为负极时，如果支路电流变化方向也为反向，即判断该支路为电阻性瞬时接地故障支路，如果支路电流变化方向为正向，则判断该支路为电容性瞬时接地故障支路。