CN111487560A - 一种直流漏电保护方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种直流漏电保护方法，该保护方法能够应用在接地系统中，也能应用在非接地系统中，还能应用在直流母线接地或不接地随机切换的系统中，本发明保护方法利用电磁线圈原理实现无源检测，可以快速检测到漏电故障，发出故障报警，并可自动切断故障回路，减少了工程量，提高了时效性和精确性；同时，本发明方法可靠性高，能够大量推广应用。

Description

一种直流漏电保护方法
技术领域
本发明涉及一种直流漏电保护方法，属于直流系统漏电保护技术领域。
背景技术
直流系统因其安全、可靠、经济、高效、易于接入新能源及储能设备等优势，应用范围不断扩大。为防止直流系统发生人体触碰、接地、交流窜入等故障和异常工况，造成人身和设备安全，直流系统必须具备漏电保护的功能。现有的直流漏电保护通常采用有源器件，通过用有源器件检测直流漏电流信号达到保护的目的。但是相关的有源器件在检测过程中易受干扰，制备成本高且体积大不易推广，阻碍了直流系统的应用与发展。
发明内容
发明目的：为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种直流漏电保护方法，该保护方法无需通过有源器件来查找故障点，有效降低了查找故障点的难度，提高了漏电保护的时效性以及查找的精确性。
技术方案：一种直流漏电保护方法，所述保护方法应用在不接地系统或高阻接地系统中，具体包括如下步骤：
(1)通过检测直流母线对地绝缘来判断直流母线是否发生绝缘降低或接地故障，当检测到直流母线某一极发生绝缘电阻降低或接地故障时，间隙性或周期性改变另一极与大地之间的接入阻抗，诱使故障点和地之间产生脉动的漏电流；或当检测到直流母线双极均发生绝缘电阻降低或接地故障时，间隙性或周期性改变正负极与大地之间的接入阻抗，正极接地时负极不接地，负极接地时正不接地，诱使故障点和地之间产生脉动的漏电流；
(2)利用预先安装在各支路的用于检测脉动电流的器件来检测该支路是否产生脉动漏电流；
(3)当检测器件检测到该支路的脉动电流大于预设门槛时，检测器件驱动告警信号或同时驱动告警信号以及驱动开断元件断开该支路，切除故障点完成漏电保护；
(4)当故障切除后，重复步骤(1)～(3)。
一种直流漏电保护方法，所述保护方法应用在接地系统中，具体包括如下步骤：
(1)通过检测直流电源接地线上的电流来判断直流母线非接地极是否存在绝缘降低或接地故障，当通过检测接地线上的电流判断出发生绝缘降低或接地故障时，断开原接地极与大地之间的接地线，间隙性或周期性改变正负极与大地之间的接入阻抗，正接地时负不接地，负接地时正不接地，诱使故障点和地之间产生脉动的漏电流；
或者通过检测直流母线正负极的流出与流入电流差值来判断直流母线是否存在绝缘降低或接地故障，当正极流出电流与负极流入电流大小不相等且差值大于设定值时，判断为绝缘降低或接地故障，此时断开原接地极与大地之间的接地线，间隙性或周期性改变正负极与大地之间的接入阻抗，正接地时负不接地，负接地时正不接地，诱使故障点和地之间产生脉动的漏电流；
(2)利用预先安装在各支路的用于检测脉动电流的器件来检测该支路是否产生脉动漏电流；
(3)当检测器件检测到该支路的脉动电流大于预设门槛时，检测器件驱动告警信号或同时驱动告警信号以及驱动开断元件断开该支路，切除故障点完成漏电保护；
(4)当故障切除后，重复步骤(1)～(3)。
一种直流漏电保护方法，在直流母线接地和不接地随机切换中，所述保护方法具体采用如下步骤：
(1)在直流母线的正极和负极分别与大地之间接有能间隙性或周期性改变接地极与大地之间接入阻抗的装置，正极接地时负极不接地，负极接地时正极不接地，间隙性或周期性改变正负极的接地方式，诱使故障点和地之间产生脉动的漏电流；
(2)当有漏电现象发生时，由于非故障极与地之间的阻抗一直在做间隙性或周期性改变，从而故障点和地之间会产生脉动的漏电流；
(3)利用预先安装在各支路的用于检测脉动电流的器件来检测该支路是否产生脉动漏电流；
(4)当检测器件检测到该支路的脉动电流大于预设门槛时，检测器件驱动告警信号或同时驱动告警信号以及驱动开断元件断开该支路，切除故障点完成漏电保护。
其中，用于检测脉动漏电流的器件为电磁线圈，电磁线圈通过驱动电路发出告警信号或通过驱动电路驱动开断元件断开。
其中，间隙性或周期性改变直流母线与大地之间的接入阻抗的方式为：直流母线与大地之间串入电阻和可控开关，通过可控开关的开断实现直流母线与大地之间接入阻抗的间隙性或周期性变化；当开关导通时，直流母线与大地之间通过电阻接地，由不接地系统变为接地系统；当开关断开时，直流母线与大地之间无连接，由接地系统变为不接地系统，如此间隙性或周期性切换实现母线与大地之间的阻抗变化。其中，在直流电源的正负母线上利用平衡电桥测电阻法或者不平衡桥测电阻法，检测直流母线对地电阻，当直流母线中某个电极的对地电阻小于设定值时，判断该电极发生绝缘电阻降低或接地故障。
其中，在接地线上或者直流母线上装有电流传感器用于检测直流母线是否存在绝缘电阻降低或接地故障。
有益效果：本发明保护方法可以快速检测到漏电故障，发出故障报警，并可自动切断故障回路，减少了工程量，提高了时效性和精确性；同时，本发明方法可靠性高，能够推广应用。
附图说明
图1为本发明直流漏电保护方法应用在不接地系统或高阻接地系统中的方法流程图；
图2为本发明直流漏电保护方法应用在接地系统中的方法流程图；
图3为本发明直流漏电保护方法在直流母线接地方式随时变换的方法流程图；
图4为本发明直流漏电保护方法利用IGBT对直流母线与大地之间接入阻抗进行间隙性或周期性改变，从而改变直流母线与大地间阻值和接地方式的原理图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明的技术方案作进一步详细说明。
实施例1
如图1所示，一种直流漏电保护方法，上述保护方法应用在不接地系统或高阻接地系统中，具体包括如下步骤：
(1)通过检测直流母线对地绝缘电阻来判断直流母线是否发生绝缘电阻降低或接地故障(在直流电源正负母线上利用平衡电桥测电阻法，检测直流母线对地电阻，当直流母线中某个电极对地电阻小于设定值时，判断该电极发生绝缘电阻降低或接地故障)，当检测到直流母线某一极有绝缘电阻降低或接地故障时(CPU检测到该故障信号发生时，CPU控制驱动电路，间隙性或周期性的开断IGBT实现直流母线(非故障极)与地之间阻值的间隙性或周期性变化)，通过间隙性或周期性改变另一极与大地之间的接入阻抗(在直流母线的正极和负极分别与大地之间接有能间隙性或周期性改变接地极与大地之间接入阻抗的装置，驱动非故障的电极处于接地、不接地的循环周期中)，诱使故障点和地之间产生脉动的漏电流；
(2)利用预先安装在各支路的电磁线圈检测该支路是否产生脉动漏电流；
(3)当电磁线圈检测到该支路的脉动电流大于预设门槛时，电磁线圈根据需求驱动告警信号或驱动该支路上的开断元件断开该支路，切除故障点完成漏电保护；
(4)当故障切除后，重复步骤(1)～(3)。
实施例2
如图1所示，一种直流漏电保护方法，上述保护方法应用在不接地系统或高阻接地系统中，具体包括如下步骤：
(1)通过检测直流母线对地绝缘电阻来判断直流母线是否发生绝缘电阻降低或接地故障(在直流电源正负母线上利用不平衡电桥测电阻法，检测直流母线对地电阻，当直流母线中某个电极或两个电极对地电阻均小于设定值时，判断该电极或直流母线双极均发生绝缘电阻降低或接地故障)；
当检测到直流母线某一极有绝缘电阻降低或接地故障时(CPU检测到该故障信号发生时，CPU控制驱动电路，间隙性或周期性的开断IGBT实现直流母线(非故障极)与地之间阻值的间隙性或周期性变化)，通过间隙性或周期性改变非故障极与大地之间的接入阻抗(在直流母线的正极和负极分别与大地之间接有能间隙性或周期性改变母线与大地之间接入阻抗的装置，驱动非故障的电极处于接地、不接地的循环周期中)；诱使故障点和地之间产生脉动的漏电流；
或当检测到直流母线双极均有绝缘电阻降低或接地故障时，直流母线正负极与大地之间装有能够间隙性或周期性改变母线与大地之间接入阻抗的装置(如图4所示)，间隙性或周期性的开断IGBT实现直流母线正负极与地之间的阻值，通过间隙性或周期性改变直流母线与大地之间的接入阻抗(正极接地时负极不接地，负极接地时正极不接地)，诱使故障点和地之间产生脉动的漏电流；
(2)利用预先安装在各支路的电磁线圈检测该支路是否产生脉动漏电流；
(3)当电磁线圈检测到该支路的脉动电流大于预设门槛时，电磁线圈根据需求驱动告警信号或驱动该支路上的开断元件断开该支路，切除故障点完成漏电保护；
(4)当故障切除后，重复步骤(1)～(3)。
实施例3
如图2所示，一种直流漏电保护方法，上述保护方法应用在接地系统中，具体包括如下步骤：
(1)接地系统中，通过接地线上的电流传感器来检测直流电源接地线上的电流，从而来判断直流母线是否存在绝缘电阻降低或接地故障，当通过检测接地线上的电流判断出发生绝缘电阻降低或接地故障时，断开原接地极与大地之间的接地线(接地线上设有开关)，在正负极与大地之间装有能够间隙性或周期性改变母线与大地之间接入阻抗的装置(图4的装置，使接地极处于接地、不接地的循环周期中，正接地时负不接地，负接地时正不接地)，诱使故障点和地之间产生脉动的漏电流；
(2)利用预先安装在各支路的电磁线圈检测该支路是否产生脉动漏电流；
(3)当电磁线圈检测到该支路的脉动电流大于预设门槛时，电磁线圈根据需求驱动告警信号或驱动开断元件断开该支路，切除故障点完成漏电保护；
(4)当故障切除后，重复步骤(1)～(3)。
实施例4
如图2所示，一种直流漏电保护方法，上述保护方法应用在接地系统中，具体包括如下步骤：
(1)接地系统中，通过检测直流母线正负极的流出与流入电流差值，来判断直流母线是否存在绝缘电阻降低或接地故障，当正极流出电流与负极流入电流大小不相等且差值大于设定值时，断开原接地极与大地之间的接地线(接地线上设有开关)，在正负极与大地之间装有能够间隙性或周期性改变母线与大地之间接入阻抗的装置(图4的装置，使接地极处于接地、不接地的循环周期中，正接地时负不接地，负接地时正不接地)，诱使故障点和地之间产生脉动的漏电流；
(2)利用预先安装在各支路的电磁线圈检测该支路是否产生脉动漏电流；
(3)当电磁线圈检测到该支路的脉动电流大于预设门槛时，电磁线圈根据需求驱动告警信号或驱动开断元件断开该支路，切除故障点完成漏电保护；
(4)当故障切除后，重复步骤(1)～(3)。
实施例5
如图3所示，一种直流漏电保护方法，在直流母线接地和不接地随机切换中，所述保护方法具体采用如下步骤：
(1)在直流母线的正极和负极分别与大地之间接有能间隙性或周期性改变接地极与大地之间接入阻抗的装置，正极接地时负极不接地，负极接地时正极不接地，间隙性或周期性(频率可设置，在电磁线圈正常工作频率范围内即可)改变正负极的接地方式，诱使故障点和地之间产生脉动的漏电流；
(2)当有漏电现象发生时，由于另一极与地之间的阻抗一直在做间隙性或周期性改变，从而故障点和地之间会产生脉动的漏电流；
(3)利用预先安装在各支路的电磁线圈来检测该支路是否产生脉动漏电流；
(4)当电磁线圈检测到该支路的脉动电流大于预设门槛时，电磁线圈根据需求驱动告警信号或驱动开断元件断开该支路，切除故障点完成漏电保护。
如图4所示，本发明间隙性或周期性改变直流母线与大地之间的接入阻抗的方式为：在直流母线与地之间串入由IGBT控制开断的电阻，该电阻用来防止由于IGBT开断引起的直流电源短路，并起到保护器件的目的；当IGBT导通时，母线与地之间通过电阻接地，由不接地系统变为接地系统；当IGBT关断时，母线与地之间无连接，由接地系统变为不接地系统。由CPU控制驱动电路，间隙性或周期性的开断IGBT实现直流母线与地之间阻值的间隙性或周期性变化。

Claims (7)

1.一种直流漏电保护方法，其特征在于，所述保护方法应用在不接地系统或高阻接地系统中，具体包括如下步骤：
(1)通过检测直流母线对地绝缘来判断直流母线是否发生绝缘降低或接地故障，当检测到直流母线某一极发生绝缘电阻降低或接地故障时，间隙性或周期性改变另一极与大地之间的接入阻抗，诱使故障点和地之间产生脉动的漏电流；或当检测到直流母线双极均发生绝缘电阻降低或接地故障时，间隙性或周期性改变正负极与大地之间的接入阻抗，正极接地时负极不接地，负极接地时正不接地，诱使故障点和地之间产生脉动的漏电流；
(2)利用预先安装在各支路的用于检测脉动电流的器件来检测该支路是否产生脉动漏电流；
(3)当检测器件检测到该支路的脉动电流大于预设门槛时，检测器件驱动告警信号或同时驱动告警信号以及驱动开断元件断开该支路，切除故障点完成漏电保护；
(4)当故障切除后，重复步骤(1)～(3)。
2.一种直流漏电保护方法，其特征在于，所述保护方法应用在接地系统中，具体包括如下步骤：
(1)通过检测直流电源接地线上的电流来判断直流母线是否存在绝缘降低或接地故障，当通过检测接地线上的电流判断出直流母线发生绝缘降低或接地故障时，断开原接地极与大地之间的接地线，间隙性或周期性改变直流母线正负极与大地之间的接入阻抗，正接地时负不接地，负接地时正不接地，诱使故障点和地之间产生脉动的漏电流；
或者通过检测直流母线正负极的流出与流入电流值来判断直流母线是否存在绝缘降低或接地故障，当正极流出电流与负极流入电流大小不相等且差值大于设定值时，判断为绝缘降低或接地故障，此时断开原接地极与大地之间的接地线，间隙性或周期性改变直流母线正负极与大地之间的接入阻抗，正接地时负不接地，负接地时正不接地，诱使故障点和地之间产生脉动的漏电流；
(2)利用预先安装在各支路的用于检测脉动电流的器件来检测该支路是否产生脉动漏电流；
(3)当检测器件检测到该支路的脉动电流大于预设门槛时，检测器件驱动告警信号或同时驱动告警信号以及驱动开断元件断开该支路，切除故障点完成漏电保护；
(4)当故障切除后，重复步骤(1)～(3)。
3.一种直流漏电保护方法，其特征在于，在直流母线接地和不接地随机切换中，所述保护方法具体采用如下步骤：
(1)在直流母线的正极和负极分别与大地之间接有能间隙性或周期性改变直流母线与大地之间接入阻抗的装置，正极接地时负极不接地，负极接地时正极不接地，间隙性或周期性改变正负极的接地方式，诱使故障点和地之间产生脉动的漏电流；
(2)当有漏电现象发生时，由于另一极与地之间的阻抗一直在做间隙性或周期性改变，从而故障点和地之间会产生脉动的漏电流；
(3)利用预先安装在各支路的用于检测脉动电流的器件来检测该支路是否产生脉动漏电流；
(4)当检测器件检测到该支路的脉动电流大于预设门槛时，检测器件驱动告警信号或同时驱动告警信号以及驱动开断元件断开该支路，切除故障点完成漏电保护。
4.根据权利要求1～3任一所述的直流漏电保护方法，其特征在于：用于检测脉动漏电流的器件为电磁线圈，电磁线圈通过驱动电路发出告警信号或通过驱动电路驱动开断元件断开。
5.根据权利要求1～3任一所述的直流漏电保护方法，其特征在于：间隙性或周期性改变直流母线与大地之间的接入阻抗的方式为：直流母线与大地之间串入电阻和可控开关，通过可控开关的开断实现直流母线与大地之间接入阻抗的间隙性或周期性变化；当开关导通时，直流母线与大地之间通过电阻接地，由不接地系统变为接地系统；当开关断开时，直流母线与大地之间无连接，由接地系统变为不接地系统。
6.根据权利要求1所述的直流漏电保护方法，其特征在于：在直流电源的正负母线上利用平衡电桥测电阻法或者不平衡桥测电阻法，检测直流母线对地电阻，当直流母线中某个电极的对地电阻小于设定值时，判断该电极发生绝缘电阻降低或接地故障。
7.根据权利要求2所述的直流漏电保护方法，其特征在于：在接地线上或者正负母线上装有电流传感器用于检测直流母线是否存在绝缘降低或接地故障。
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