CN112014697A - 利用北斗系统的直流电源系统绝缘故障排查方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用北斗系统的直流电源系统绝缘故障排查方法，包括步骤S1：按照带北斗定位的直流电流传感器的最小定位精度距离，将带北斗定位的直流电流传感器均匀分布在直流馈线屏和负载之间的正负母线上；步骤S2：各个带北斗定位的直流电流传感器实时监测对应位置上的正负母线的安全参数和位置参数。本发明公开的一种利用北斗系统的直流电源系统绝缘故障排查方法，其通过借用北斗系统的定位功能，用于直流电源系统的绝缘故障定位排查上，实现快速查找定位点的目的。
Description
技术领域
本发明属于直流电源系统故障排查技术领域，具体涉及一种利用北斗系统的直流电源系统绝缘故障排查方法。
背景技术
直流电源系统是变电站、数据中心、轨道交通及居配用电的重要组成部分，是为了确保安全可靠用电的保障性电源系统，为以上的各个场合的其他直流继保、安保等设备提供操作电源。对直流电源系统而言，对地的绝缘状态是一个重要的监测对象，只因直流电源的对地绝缘故障会给直流电源带来许多的误动作，严重影响直流电源的运行安全，导致用电的不可靠。因此，绝缘监测是直流电源系统的一大关键任务，对绝缘的监测也是一个比较复杂的工作，涉及到多种绝缘故障状态，加之直流馈出支路数的数量很多，还需要监测各个馈线支路的绝缘状态。
从在网运行的情况来看，绝缘故障排查比较困难的是对某个支路出现了绝缘故障，定位其具体的故障点位置的问题。目前只能靠人力进行观察排查，效率慢，工作强度大，耗费人力。
在传统的直流电源系统里，特别是变电站里面大电压等级的系统内，有比较多的直流馈线需要连接到距离比较远的地方，而连接电缆一般都会走地下的电缆槽。电缆槽内由于潮湿等原因，经常会出现电缆漏电，导致绝缘下降。而在终端监控上，只能定位某个支路出现了绝缘下降或绝缘故障的报警，实际故障出现在这条支路的哪个位置不能准确定位。
发明内容
本发明的主要目的在于提供利用北斗系统的直流电源系统绝缘故障排查方法，其通过借用北斗系统的定位功能，用于直流电源系统的绝缘故障定位排查上，实现快速查找定位点的目的。
为达到以上目的，本发明提供一种利用北斗系统的直流电源系统绝缘故障排查方法，用于快速定位直流电源系统的绝缘故障点，包括以下步骤：
步骤S1：按照带北斗定位的直流电流传感器的最小定位精度距离，将带北斗定位的直流电流传感器均匀分布在直流馈线屏和负载之间的正负母线上(保证每个带北斗定位的直流电流传感器之间的最小定位精度距离相邻或者相切，一是最大程度上获得每一支路上每一位置的安全参数和位置参数，二是最大程度节约成本，不会浪费)；
步骤S2：各个带北斗定位的直流电流传感器实时监测对应位置上的正负母线的安全参数(安全参数包括电流信号和通讯等)和位置参数；
步骤S3：带北斗定位的直流电流传感器将监测的安全参数和位置参数通过北斗短报文通信功能发送到后台管理系统；
步骤S4：后台管理系统对安全参数和位置参数进行分析处理，并且快速定位直流电源系统的绝缘故障点(对绝缘故障点的分析处理可以通过软件编程实现智能化的数据分析，减少人工计算，实现快速定位排查的功能)。
作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，步骤S4具体实施为以下步骤：
步骤S4.1：如果正负母线上一个支路出现绝缘支路告警，后台管理系统查看支路上分布的各个带北斗定位的直流电流传感器的电流数值并且进行分析；
步骤S4.2：后台管理系统查找电流数值异常的带北斗定位的直流电流传感器，并且获得相应异常的带北斗定位的直流电流传感器的位置参数，快速定位直流电源系统的绝缘故障点。
作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，带北斗定位的直流电流传感器包括北斗模块、处理模块、采集模块和供电模块，其中：
采集模块对霍尔传感器的电流信号进行采集，并且将采集后的电流信号传输到处理模块(采集模块主要对霍尔传感器采集的电流信号进行分压采集、滤波和信号跟随等)；
处理模块与北斗模块进行信息交互，并且将处理后的电流信号传输到北斗模块，并且在一个支路出线异常时进行绝缘支路告警(处理模块选用单片机即可，如STM32F103系列等，加入适当的外围电路和抗干扰电路)；
北斗模块将监测的安全参数(电流信号)和位置参数通过北斗短报文通信功能发送到后台管理系统，同时接收多个卫星导航系统的信号，以实现联合定位、导航和授时(北斗模块主要选用BDS/GNSS定位导航模块)；
供电模块分别与北斗模块、处理模块和采集模块电性连接。
供电模块的主要功能是为整个传感器提供电源，主要由接触取电装置、电池系统和电源电路组成。
接触取电装置的作用是从电缆上取电，采用的是金属针穿侧取电，即用金属针刺穿电缆的绝缘层进行取电，本方面的取电装置需要从正负母线分别取电；
电池系统，即传感器的后备电源系统，平时进行充电，当外部供电不足或者掉电时则进行放电，以维持一段时间的装置运行，电池系统选用超级电容作为储能元件，可选用1F/5V规格的电解电容。
电源电路即给传感器内部供电的电源电路系统，装置内需要用到的电源主要有5V和3.3V。经过取电装置取的电根据应用场合不尽相同，一般有48V、220V、110V等。电源电路前级需要进行DC-DC的降压，降压到5V之后给部分的电路使用，再通过5V转成3.3V给到处理模块用电，DC-DC降压电路选用带隔离的反激拓扑结构，效率高。
作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，采集模块包括放大器U35，放大器U35的5管脚第一路通过电阻R11接采集端，放大器U35的5管脚第二路通过二极管D22接12V电源，放大器U35的5管脚第三路通过二极管D23接地，放大器U35的5管脚第四路通过电容C18接地。
作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，放大器U35的4管脚通过电容C48接地并且放大器U35的8管脚通过电容C51接地，放大器U35的7管脚第一路依次通过电阻R30和电容C27接地，放大器U35的7管脚第二路通过二极管D18接电源，放大器的7管脚第三路通过二极管D19接地。
附图说明
图1是本发明的利用北斗系统的直流电源系统绝缘故障排查方法的结构示意图。
图2是本发明的利用北斗系统的直流电源系统绝缘故障排查方法的采集模块电路图。
附图标记包括：10、直流馈线屏；20、负载；30、带北斗定位的直流电流传感器。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
参见附图的图1，图1是本发明的利用北斗系统的直流电源系统绝缘故障排查方法的结构示意图，图2是本发明的利用北斗系统的直流电源系统绝缘故障排查方法的采集模块电路图。
在本发明的优选实施例中，本领域技术人员应注意，本发明所涉及的后台管理系统、卫星导航系统等可被视为现有技术。
优选实施例。
本发明公开了一种利用北斗系统的直流电源系统绝缘故障排查方法，用于快速定位直流电源系统的绝缘故障点，包括以下步骤：
步骤S1：按照带北斗定位的直流电流传感器30的最小定位精度距离，将带北斗定位的直流电流传感器均匀分布在直流馈线屏10和负载20之间的正负母线(DC+和DC-)上(保证每个带北斗定位的直流电流传感器30之间的最小定位精度距离相邻或者相切，一是最大程度上获得每一支路上每一位置的安全参数和位置参数，二是最大程度节约成本，不会浪费，说明书附图的图1中北斗定位的直流电流传感器30外面的虚线表示小定位精度距离)；
步骤S2：各个带北斗定位的直流电流传感器30实时监测对应位置上的正负母线(DC+和DC-)的安全参数(安全参数包括电流信号和通讯等)和位置参数；
步骤S3：带北斗定位的直流电流传感器30将监测的安全参数和位置参数通过北斗短报文通信功能发送到后台管理系统(未示出)；
步骤S4：后台管理系统对安全参数和位置参数进行分析处理，并且快速定位直流电源系统的绝缘故障点(对绝缘故障点的分析处理可以通过软件编程实现智能化的数据分析，减少人工计算，实现快速定位排查的功能)。
具体的是，步骤S4具体实施为以下步骤：
步骤S4.1：如果正负母线(DC+和DC-)上一个支路出现绝缘支路告警，后台管理系统查看支路上分布的各个带北斗定位的直流电流传感器30的电流数值并且进行分析；
步骤S4.2：后台管理系统查找电流数值异常的带北斗定位的直流电流传感器30，并且获得相应异常的带北斗定位的直流电流传感器30的位置参数，快速定位直流电源系统的绝缘故障点。
更具体的是，带北斗定位的直流电流传感器30包括北斗模块、处理模块、采集模块和供电模块，其中：
采集模块对霍尔传感器的电流信号进行采集，并且将采集后的电流信号传输到处理模块(采集模块主要对霍尔传感器采集的电流信号进行分压采集、滤波和信号跟随等)；
处理模块与北斗模块进行信息交互，并且将处理后的电流信号传输到北斗模块，并且在一个支路出线异常时进行绝缘支路告警(处理模块选用单片机即可，如STM32F103系列等，加入适当的外围电路和抗干扰电路)；
北斗模块将监测的安全参数(电流信号)和位置参数通过北斗短报文通信功能发送到后台管理系统，同时接收多个卫星导航系统的信号，以实现联合定位、导航和授时(北斗模块主要选用BDS/GNSS定位导航模块)；
供电模块分别与北斗模块、处理模块和采集模块电性连接。
供电模块的主要功能是为整个传感器提供电源，主要由接触取电装置、电池系统和电源电路组成。
接触取电装置的作用是从电缆上取电，采用的是金属针穿侧取电，即用金属针刺穿电缆的绝缘层进行取电，本方面的取电装置需要从正负母线分别取电；
电池系统，即传感器的后备电源系统，平时进行充电，当外部供电不足或者掉电时则进行放电，以维持一段时间的装置运行，电池系统选用超级电容作为储能元件，可选用1F/5V规格的电解电容。
电源电路即给传感器内部供电的电源电路系统，装置内需要用到的电源主要有5V和3.3V。经过取电装置取的电根据应用场合不尽相同，一般有48V、220V、110V等。电源电路前级需要进行DC-DC的降压，降压到5V之后给部分的电路使用，再通过5V转成3.3V给到处理模块用电，DC-DC降压电路选用带隔离的反激拓扑结构，效率高。
进一步的是，采集模块包括放大器U35，放大器U35的5管脚第一路通过电阻R11接采集端，放大器U35的5管脚第二路通过二极管D22接12V电源，放大器U35的5管脚第三路通过二极管D23接地，放大器U35的5管脚第四路通过电容C18接地。
更进一步的是，放大器U35的4管脚通过电容C48接地并且放大器U35的8管脚通过电容C51接地，放大器U35的7管脚第一路依次通过电阻R30和电容C27接地，放大器U35的7管脚第二路通过二极管D18接电源，放大器的7管脚第三路通过二极管D19接地。
值得一提的是，本发明专利申请涉及的后台管理系统、卫星导航系统等技术特征应被视为现有技术，这些技术特征的具体结构、工作原理以及可能涉及到的控制方式、空间布置方式采用本领域的常规选择即可，不应被视为本发明专利的发明点所在，本发明专利不做进一步具体展开详述。
对于本领域的技术人员而言，依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种利用北斗系统的直流电源系统绝缘故障排查方法，用于快速定位直流电源系统的绝缘故障点，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：按照带北斗定位的直流电流传感器的最小定位精度距离，将带北斗定位的直流电流传感器均匀分布在直流馈线屏和负载之间的正负母线上；
步骤S2：各个带北斗定位的直流电流传感器实时监测对应位置上的正负母线的安全参数和位置参数；
步骤S3：带北斗定位的直流电流传感器将监测的安全参数和位置参数通过北斗短报文通信功能发送到后台管理系统；
步骤S4：后台管理系统对安全参数和位置参数进行分析处理，并且快速定位直流电源系统的绝缘故障点。
2.根据权利要求1所述的一种利用北斗系统的直流电源系统绝缘故障排查方法，其特征在于，步骤S4具体实施为以下步骤：
步骤S4.1：如果正负母线上一个支路出现绝缘支路告警，后台管理系统查看支路上分布的各个带北斗定位的直流电流传感器的电流数值并且进行分析；
步骤S4.2：后台管理系统查找电流数值异常的带北斗定位的直流电流传感器，并且获得相应异常的带北斗定位的直流电流传感器的位置参数，快速定位直流电源系统的绝缘故障点。
3.根据权利要求1或2任一项所述的一种利用北斗系统的直流电源系统绝缘故障排查方法，其特征在于，带北斗定位的直流电流传感器包括北斗模块、处理模块、采集模块和供电模块，其中：
采集模块对霍尔传感器的电流信号进行采集，并且将采集后的电流信号传输到处理模块；
处理模块与北斗模块进行信息交互，并且将处理后的电流信号传输到北斗模块，并且在一个支路出线异常时进行绝缘支路告警；
北斗模块将监测的安全参数和位置参数通过北斗短报文通信功能发送到后台管理系统，同时接收多个卫星导航系统的信号，以实现联合定位、导航和授时；
供电模块分别与北斗模块、处理模块和采集模块电性连接。
4.根据权利要求3所述的一种利用北斗系统的直流电源系统绝缘故障排查方法，其特征在于，采集模块包括放大器U35，放大器U35的5管脚第一路通过电阻R11接采集端，放大器U35的5管脚第二路通过二极管D22接12V电源，放大器U35的5管脚第三路通过二极管D23接地，放大器U35的5管脚第四路通过电容C18接地。
5.根据权利要求4所述的一种利用北斗系统的直流电源系统绝缘故障排查方法，其特征在于，放大器U35的4管脚通过电容C48接地并且放大器U35的8管脚通过电容C51接地，放大器U35的7管脚第一路依次通过电阻R30和电容C27接地，放大器U35的7管脚第二路通过二极管D18接电源，放大器的7管脚第三路通过二极管D19接地。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20201201 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |