CN109765467B - 直流配电系统及其对地绝缘故障检测方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种直流配电系统及其对地绝缘故障检测方法。所述直流配电系统包括主配电柜、N个下级配电设备、主控制器以及多个子控制器。每个下级配电设备包括多条线路。所述主控制器设置于所述主配电柜。每个下级配电设备中设置一个子控制器。所述多个子控制器与所述主控制器通信连接。当第M个下级配电设备开始进行自检工作时，第M个子控制器发送交流激励信号。所述交流激励信号为扫频信号。当所述交流激励信号为低频时可以降低检测过程中线路或设备对地电容的影响。当所述交流激励信号为高频率时，由于线路电感对交流信号的阻隔作用，可以更精准的检测本地线路或设备对地绝缘故障，减小其他位置对地绝缘阻抗的影响。

Description

直流配电系统及其对地绝缘故障检测方法

技术领域

本申请涉及电力系统领域，特别是涉及一种直流配电系统及其对地绝缘故障检测方法。

背景技术

直流配电系统可能因为绝缘破坏带来巨大的安全隐患，引发触电和火灾等电气安全事故，因此常采用绝缘监测方法予以预防。由于直流配用电系统全部连接在一起，传统的绝缘监测方法很难对绝缘损坏的位置进行准确定位，以及故障线路选线和保护切除。

为了提高直流配用电系统绝缘检测的可靠性和准确性，传统方案常利用外加电流激励源进行检测。采用电流激励源进行检测时，离所述电流激励源位置越远的故障点，对绝缘监测的影响越小。但是，交流激励源会对正常供电的电能质量产生一定的影响，同时也更容易受对地分布电容的影响而产生错误。

发明内容

基于此，有必要针对交流激励源容易受对地分布电容的影响从而无法对故障进行准确定位问题，提供一种直流配电系统及其对地绝缘故障检测方法。

一种直流配电系统对地绝缘故障检测方法。所述直流配电系统包括主配电柜和N个下级配电设备，所述主配电柜与N个下级配电设备分别电连接；

所述主配电柜包括主控制器；

每个下级配电设备包括一个子控制器和多条线路，所述N为大于等于1的正整数；

所述检测方法包括：

所述主控制器依次向所述N个下级配电设备发送检测命令；

当第M个子控制器接收到所述检测命令时，所述第M个子控制器发送交流激励信号,所述交流激励信号为扫频信号，所述M为整数，且1≤M≤N；

所述第M个所述子控制器判断所述第M个下级配电设备中每一条线路的电流是否大于第二预设电流值；

当至少一条线路中的电流大于第二预设电流值时，所述第M个子控制器向所述主控制器发送所述第M个下级配电设备对地绝缘故障的检测信息；

当所有线路中的电流均小于或等于所述第二预设电流值时，所述第M个所述子控制器向主控制器发送所述第M个下级配电设备正常的检测信息；

当所述主控制器接收到所述第M个所述子控制器反馈的所述第M个下级配电设备对地绝缘故障或所述第M个下级配电设备正常的检测信息时，所述主控制器向第M+1个子控制器发送检测命令，直至第N个子控制器完成检测工作。

在其中一个实施例中，所述主控制器依次向所述N个下级配电设备发送检测命令的步骤，包括：

每个子控制器预设一个互不相等的电压值；

所述主控制器依次发送不同的电压信号；

当所述多个子控制器中的一个所述子控制器接收到与其预设电压值相等的电压信号时，当前下级配电设备开始进行自检工作。

在其中一个实施例中，所述扫频信号的范围为0Hz-100KHz。

在其中一个实施例中，当所述第M个子控制器向所述主控制器发送所述第M个下级配电设备对地绝缘故障的检测信息后，还包括：

所述主控制器控制报警器进行报警，设置于所述主配电柜，并与所述主控制器通信连接。

在其中一个实施例中，在所述主控制器依次向所述N个下级配电设备发送检测命令之前，还包括：

所述检测单元检测所述直流配电系统的电流值是否大于第一预设电流值，所述检测单元设置于所述主配电柜，所述主控制器与所述检测单元通信连接；

当所述直流配电系统的电流值大于第一预设电流值时，所述主控制器向所述多个下级配电设备依次发送检测命令。

一种直流配电系统，包括：

主配电柜；

N个下级配电设备，每个下级配电设备与所述主配电柜分别电连接，每个下级配电设备包括多条线路；

主控制器，设置于所述主配电柜，向所述多个下级配电设备依次发送检测命令；以及

N个子控制器，一个子控制器对应设置于一个所述下级配电设备，所述N个子控制器分别与所述主控制器通信连接，用于控制所述当前下级配电设备开始进行自检工作，并将所述第M个下级配电设备对地绝缘故障或所述第M个下级配电设备正常的检测信息反馈给所述主控制器，所述N、M为整数，且N≥1，1≤M≤N。

在其中一个实施例中，还包括：

报警器，设置于所述主配电柜，并与所述主控制器通信连接，当检测到第L条线路为故障线路并被切断与所述直流配电系统电连接时，所述主控制器控制所述报警器进行报警。

在其中一个实施例中，还包括：

显示器，设置于所述主配电柜，并与所述主控制器通信连接，当检测到第L条线路为故障线路并被切断与所述直流配电系统电连接时，所述主控制器控制所述显示器显示对地故障检测信息。

在其中一个实施例中，当第M个下级配电设备开始进行自检工作时，所述第M个下级配电设备中的第M个子控制器发送交流激励信号,所述交流激励信号为扫频信号，所述扫频信号的范围为0Hz-100KHz。

在其中一个实施例中，还包括：

检测单元，与所述主控制器通信连接，用于检测所述直流配电系统是否故障。

本申请提供一种直流配电系统及其对地绝缘故障检测方法。所述直流配电系统包括主配电柜和N个下级配电设备。所述主配电柜与N个下级配电设备分别电连接。每个下级配电设备包括多个子控制器和多条线路。所述直流配电系统还包括主控制器以及多个子控制器。所述主控制器设置于所述主配电柜，用于依次向所述多个下级配电设备发送检测命令。所述多个子控制器设置于所述多个下级配电设备。具体的，每个下级配电设备中设置一个子控制器。所述多个子控制器与所述主控制器通信连接，用于控制所述当前下级配电设备开始进行自检工作。当第M个下级配电设备开始进行自检工作时，第M个子控制器发送交流激励信号。所述交流激励信号为扫频信号，用于检测当前下级配电设备是否故障。扫频信号分为低频信号和高频信号。当所述交流激励信号为低频时可以降低检测过程中线路或设备对地电容的影响，并能对本地线路或设备对地故障确定一个较大的范围。当所述交流激励信号为高频率时，由于线路电感对交流信号的阻隔作用，可以更精准的检测本地线路或设备对地绝缘故障，减小其他位置对地绝缘阻抗的影响。

附图说明

图1为本申请一个实施例提供的一种直流配电系统对地绝缘故障检测方法流程图；

图2为本申请一个实施例提供的一种直流配电系统对地绝缘故障检测方法流程图；

图3为本申请一个实施例提供的主控制器发送的电压信号与不同下级配电设备对地绝缘检测的对应关系图；

图4为本申请一个实施例提供的一种直流配电系统结构连接图；

图5为本申请一个实施例提供的一种直流配电系统结构连接图。

主要附图元件标号

直流配电系统100

主配电柜10

下级配电设备20

主控制器110

检测单元120

子控制器210

断路器230

报警器240

显示器250

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本申请的一种直流配电系统及其对地绝缘故障检测方法进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

请参见图1，本申请一个实施例中提供一种直流配电系统对地绝缘故障检测方法。所述直流配电系统100包括主配电柜10和N个下级配电设备20。所述主配电柜10与N个下级配电设备20分别电连接。所述主配电柜10包括主控制器110。每个下级配电设备20包括一个子控制器210和多条线路。所述N为大于等于1的正整数。所述检测方法包括：

S100，所述主控制器110依次向所述N个下级配电设备20发送检测命令。

步骤S100中，所述主控制器110可以为微控制器或控制电路，只要能控制所述N个下级配电设备20依次进行自检工作即可。所述下级配电设备20可以为开关柜或其他用电设备。

S200，当第M个子控制器210接收到所述检测命令时，所述第M个子控制器210发送交流激励信号。所述交流激励信号为扫频信号。所述M为整数，且1≤M≤N。

步骤S200中，当所述主控制器110向第M个发送检测命令时，并且所述第M个子控制器210接收到命令后。所述第M个子控制器210开始向所在的下级配电设备20中的每条线路中发送扫频模式的交流激励信号。所述扫频信号的范围为0Hz-100KHz。所述扫频信号包括低频信号和高频信号。所述低频信号的范围为0Hz-10KHz，所述高频信号的范围为10KHz-100KHz。

S300，所述第M个所述子控制器210判断所述第M个下级配电设备20中每一条线路的电流是否大于第二预设电流值。

步骤S300中，所述子控制器210具有判断单元，所述判断单元将检测到的每条线路的电流值与预设电流值进行比较，以判断当前线路是否发生对地绝缘故障。所述第二预设电流值为不发生对地绝缘故障时电流的边界值。

S400，当至少一条线路中的电流大于第二预设电流值时，所述第M个子控制器210向所述主控制器110发送所述第M个下级配电设备20对地绝缘故障的检测信息。

步骤S400中，当至少一条线路中的电流大于第二预设电流值时，所述判断单元即可判断所述当前下级配电设备20发生对地绝缘故障。并且所述当前子控制器210向所述主控制器110发送所述当前下级配电设备20对地绝缘故障的检测信息。

S500，当所有线路中的电流均小于或等于所述第二预设电流值时，所述第M个所述子控制器210向主控制器110发送所述第M个下级配电设备20正常的检测信息。

步骤S500中，所述第M个所述子控制器210向主控制器110发送所述第M个下级配电设备20正常的检测信息后，所述第M个下级配电设备20正常运行。

S600，当所述主控制器110接收到所述第M个所述子控制器210反馈的所述第M个下级配电设备20对地绝缘故障或所述第M个下级配电设备20正常的检测信息时，所述主控制器110向第M+1个子控制器210发送检测命令，直至第N个子控制器210完成检测工作。

步骤S600中，当第M个下级配电设备20完成检测工作后，所述第M个下级配电设备20的安全状况不影响所述主控制器110控制其他未进行检测的下级配电设备20继续进行自检测工作。

本实施例中，当第M个下级配电设备20开始进行自检工作时，第M个子控制器210发送交流激励信号。所述交流激励信号为扫频信号，用于检测当前下级配电设备20是否故障。扫频信号分为低频信号和高频信号。当所述交流激励信号为低频时可以降低检测过程中线路或设备对地电容的影响，并能对本地线路或设备对地故障确定一个较大的范围。当所述交流激励信号为高频率时，由于线路电感对交流信号的阻隔作用，可以更精准的检测本地线路或设备对地绝缘故障，减小其他位置对地绝缘阻抗的影响。

请参见图2和图3，在一个实施例中，在S100，所述主控制器110依次向所述N个下级配电设备20发送检测命令的步骤之前以及步骤中包括：

S10，所述检测单元120检测所述直流配电系统100的电流值是否大于第一预设电流值。

步骤S10中，所述检测单元120设置于所述主配电柜10。所述主控制器110与所述检测单元120通信连接。所述第一预设电流值为所述直流配电系统100没有发生对地绝缘故障时电流的边界值。

S20，当所述直流配电系统100的电流值大于第一预设电流值时，每个子控制器210中预设一个互不相等的电压值。

步骤S20中，每个所述预设的电压值与所述检测命令相对应。只有当所述主控制器110发送与所述预设电压值相等的电压信号时，所述下级配电设备20才能开始自检工作。

S30，所述主控制器110依次发送不同的电压信号。

步骤S30中，所述主控制器110依次发送的电压信号与所述下级配电设备20中设置的电压阈值一一对应。当一个所述下级配电设备20完成自检工作后，所述主控制器110发送下个电压信号，以控制下一个所述下级配电设备20开启自检工作。

S40，当所述多个子控制器210中的一个所述子控制器210接收到与其预设电压值相等的电压信号时，当前下级配电设备20开始进行自检工作。

步骤S40中，所述主控制器110通过依次发送不同的电压信号的方式进而控制各个所述下级配电设备20在不同时段进行自检工作。

本实施例中，所述检测方法通过分级发送电压信号控制所述下级配电设备20的自检工作的开启。当所述下级配电设备20没有接收到所述电压信号时，所述下级配电设备20处于待命状态。分级检测的模式一方面提高了故障定位的准确性，另一方面减小了对电能质量的影响并且降低了工作损耗。

在一个实施例中，当所述第M个子控制器210向所述主控制器110发送所述第M个下级配电设备20对地绝缘故障的检测信息后，还包括：

S700，所述第M个子控制器210向断路器230发送断路信号。

步骤S700中，所述断路器230设置为多个。每个所述断路器230对应设置于所述多条线路中的每条线路。位于同一个所述下级配电设备20中的所述断路器230和所述子控制器210通信连接。

S800，所述断路器230接收到所述断路信号后，对故障线路进行断路。

步骤S800中，当所述断路器230对所述故障线路进行断路时，所述主控制器110也可以控制对所述故障线路进行报警，提示当前工作人员对所述故障线路进行维修。

本实施例中，所述检测方法还包括通过断路器对所述故障线路进行断路。防止此线路对所述直流供电系统100继续供电或检测是否还有其他线路发生对地绝缘故障的工作的影响。

请参见图4，本申请一个实施例中提供一种直流配电系统100。所述直流配电系统100包括：主配电柜10、N个下级配电设备20、主控制器110和N个子控制器210。

所述主配电柜10用于提供电能。所述主配电柜10与每个下级配电设备20分别电连接。每个下级配电设备20包括多条线路。所述主控制器110设置于所述主配电柜10，用于向所述多个下级配电设备依次发送检测命令。所述主控制器110可以为微控制器或控制电路，只要能控制所述N个下级配电设备20依次进行自检工作即可。所述下级配电设备20可以为开关柜或其他用电设备。

所述N个子控制器210中的一个子控制器210对应设置于一个所述下级配电设备20。所述N个子控制器210分别与所述主控制器110通信连接。所述N个子控制器210用于控制所述当前下级配电设备20开始进行自检工作。当第M个下级配电设备20开始进行自检工作时，所述第M个子控制器210开始向所在的下级配电设备20中的每条线路中发送扫频模式的交流激励信号。所述扫频信号的范围为0Hz-100KHz。所述扫频信号包括低频信号和高频信号。所述低频信号的范围为0Hz-10KHz，所述高频信号的范围为10KHz-100KHz。所述N个子控制器210还用于将所述第M个下级配电设备20对地绝缘故障或所述第M个下级配电设备20正常的检测信息反馈给所述主控制器110。所述N、M为整数，且N≥1，1≤M≤N。

本实施例中，所述直流配电系统100包括主配电柜10和N个下级配电设备20。所述主配电柜10与N个下级配电设备20分别电连接。每个下级配电设备20包括多条线路。所述直流配电系统100还包括主控制器110和多个子控制器210。所述主控制器110设置于所述主配电柜10，用于依次向所述多个下级配电设备20发送检测命令。所述多个子控制器210设置于所述多个下级配电设备20。具体的，每个下级配电设备20中设置一个子控制器210。所述多个子控制器210与所述主控制器110通信连接，用于控制所述当前下级配电设备210开始进行自检工作。当第M个下级配电设备210开始进行自检工作时，第M个子控制器发送交流激励信号。所述交流激励信号为扫频信号，用于检测当前下级配电设备20是否故障。扫频信号分为低频信号和高频信号。当所述交流激励信号为低频时可以降低检测过程中线路或设备对地电容的影响，并能对本地线路或设备对地故障确定一个较大的范围。当所述交流激励信号为高频率时，由于线路电感对交流信号的阻隔作用，可以更精准的检测本地线路或设备对地绝缘故障，减小其他位置对地绝缘阻抗的影响。

请参见图5，在一个实施例中，所述直流配电系统100还包括：多个断路器230、报警器240、显示器250和检测单元120。

所述检测单元120与所述主控制器110通信连接，用于检测所述直流配电系统100是否故障。所述多条线路中的每条线路上设置一个所述断路器230。位于同一个所述下级配电设备20中的所述断路器230和所述子控制器210通信连接，用于切断故障线路与所述直流配电系统100的电连接。所述报警器240设置于所述主配电柜10。并所述报警器240与所述主控制器110通信连接。当检测到第L条线路为故障线路并被切断与所述直流配电系统100电连接时，所述主控制器110控制所述报警器240进行报警。所述报警器240可以为蜂鸣报警器或者LED闪烁灯报警器。所述显示器250设置于所述主配电柜10，并与所述主控制器110通信连接。当检测到第L条线路为故障线路并被切断与所述直流配电系统100电连接时，所述主控制器110控制所述显示器250显示对地故障检测信息。具体的所述显示器250显示的信息可以为第几个下级配电设备20中的第几条线路为故障线路。

本实施例中，所述直流配电系统100通过所述检测单元120检测所述直流配电系统100中是否存在对地绝缘故障。当检测到故障线路时所述直流配电系统100通过所述断路器230对故障线路进行断路，防止此线路对所述直流供电系统100继续供电或检测是否还有其他线路发生对地绝缘故障的工作的影响。并通过所述报警器240和所述显示器250通知当前工作人员所述故障线路进行检修。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种直流配电系统对地绝缘故障检测方法，其特征在于，所述直流配电系统(100)包括主配电柜(10)和N个下级配电设备(20)，所述主配电柜(10)与N个下级配电设备(20)分别电连接；

所述主配电柜(10)包括主控制器(110)；

每个下级配电设备(20)包括一个子控制器(210)和多条线路，所述N为大于等于1的正整数；

所述检测方法包括：

每个所述子控制器(210)预设一个互不相等的电压值；

所述主控制器(110)依次向所述N个下级配电设备(20)发送不同的电压信号；

当多个所述子控制器(210)中的第M个子控制器(210)接收到与其预设电压值相等的电压信号时，所述第M个子控制器(210)发送交流激励信号,所述交流激励信号为扫频信号，所述M为整数，且1≤M≤N；

所述第M个所述子控制器(210)判断所述第M个下级配电设备(20)中每一条线路的电流是否大于第二预设电流值；

当至少一条线路中的电流大于第二预设电流值时，所述第M个子控制器(210)向所述主控制器(110)发送所述第M个下级配电设备(20)对地绝缘故障的检测信息；

当所有线路中的电流均小于或等于所述第二预设电流值时，所述第M个所述子控制器(210)向主控制器(110)发送所述第M个下级配电设备(20)正常的检测信息；

当所述主控制器(110)接收到所述第M个所述子控制器(210)反馈的所述第M个下级配电设备(20)对地绝缘故障或所述第M个下级配电设备(20)正常的检测信息时，所述主控制器(110)向第M+1个子控制器(210)发送检测命令，直至第N个子控制器(210)完成检测工作。

2.根据权利要求1所述的故障检测方法，其特征在于，所述扫频信号的范围为0Hz-100KHz。

3.根据权利要求1所述的故障检测方法，其特征在于，当所述第M个子控制器(210)向所述主控制器(110)发送所述第M个下级配电设备(20)对地绝缘故障的检测信息后，还包括：

所述主控制器(110)控制报警器(240)进行报警，设置于所述主配电柜(10)，并与所述主控制器(110)通信连接。

4.根据权利要求1所述的故障检测方法，其特征在于，

在所述主控制器(110)依次向所述N个下级配电设备(20)发送检测命令之前，还包括：

检测单元(120)检测所述直流配电系统(100)的电流值是否大于第一预设电流值，所述检测单元(120)设置于所述主配电柜(10)，所述主控制器(110)与所述检测单元(120)通信连接；

当所述直流配电系统(100)的电流值大于第一预设电流值时，所述主控制器(110)向所述多个下级配电设备(20)依次发送检测命令。

5.一种直流配电系统(100)，其特征在于，包括：

主配电柜(10)；

N个下级配电设备(20)，每个下级配电设备(20)与所述主配电柜(10)分别电连接，每个下级配电设备(20)包括多条线路；

主控制器(110)，设置于所述主配电柜(10)；以及

N个子控制器(210)，一个子控制器(210)对应设置于一个所述下级配电设备(20)，每个所述子控制器(210)预设有一个互不相等的电压值，所述N个子控制器(210)分别与所述主控制器(110)通信连接，所述主控制器(110)依次向所述N个下级配电设备(20)发送不同的电压信号，第M个子控制器(210)用于接收到与其预设电压值相等的电压信号时控制所述下级配电设备(20)开始进行自检工作，并将所述第M个下级配电设备(20)对地绝缘故障或所述第M个下级配电设备(20)正常的检测信息反馈给所述主控制器(110)，所述N、M为整数，且N≥1，1≤M≤N。

6.根据权利要求5所述的直流配电系统(100)，其特征在于，还包括：

报警器(240)，设置于所述主配电柜(10)，并与所述主控制器(110)通信连接，当检测到第L条线路为故障线路并被切断与所述直流配电系统(100)电连接时，所述主控制器(110)控制所述报警器(240)进行报警。

7.根据权利要求6所述的直流配电系统(100)，其特征在于，还包括：

显示器(250)，设置于所述主配电柜(10)，并与所述主控制器(110)通信连接，当检测到第L条线路为故障线路并被切断与所述直流配电系统(100)电连接时，所述主控制器(110)控制所述显示器(250)显示对地故障检测信息。

8.根据权利要求5所述的直流配电系统(100)，其特征在于，当第M个下级配电设备(20)开始进行自检工作时，所述第M个下级配电设备(20)中的第M个子控制器(210)发送交流激励信号,所述交流激励信号为扫频信号，所述扫频信号的范围为0Hz-100KHz。

9.根据权利要求5-8中任一项所述的直流配电系统(100)，其特征在于，还包括：

检测单元(120)，与所述主控制器(110)通信连接，用于检测所述直流配电系统(100)是否故障。

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