CN112054506A - 一种智能监测交流串入直流报警并自愈的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能监测交流串入直流报警并自愈的方法，包括以下步骤：S1)研制开发增强型直流系统绝缘监察装置和切除交流侵入故障装置等。S2)根据现场直流系统运行情况让切除交流侵入故障装置选择是否“开启抵御交流侵入”。S3）如果设定“不开启”，则当有交流侵入时，系统只监测出侵入的交流值并报警。S4)如果设置为“开启”，设定绝缘监测装置交流串入跳闸定值，当监测到交流侵入时，闭合切除交流侵入故障装置中的回路开关，对交流侵入进行抵御处理并恢复系统正常。本发明可以在任何工况条件下实现监测是否有交流串入直流的现象，并开启报警及自动恢复的功能，且操作简单、安全可靠。

Description

一种智能监测交流串入直流报警并自愈的方法

技术领域

本发明涉及一种智能监测交流串入直流报警并自愈的方法，是对不同情况交流串入直流之后报警并跳闸的技术研究。

背景技术

电力直流电源由于现场安全措施不到位、检修维护人员疏忽大意错误接线，或设备绝缘性能出现故障，引起交直流回路短路互串，这种缺陷轻则造成二次设备损坏，重则导致断路器误动、拒动，引起电网大面积停电等严重事故。因此，已有相关单位开展直流系统防交流侵入技术研究，实现侵入直流系统交流幅值在线监测和告警，金属性交流侵入自动跳闸隔离故障支路，从而提高直流电源和电力系统运行的安全性。

交流量窜入直流回路，首先引起直流接地。若有较大的对地分布电容，交流量窜入直流回路会引起中间转换继电器动作，从而造成保护的误动。另一方面，影响直流系统电压质量，导致保护装置工作电源异常。防止交流侵入主要预防措施：1、提高二次回路的抗干扰能力：减小电缆长度，减小分布电容；提高出口继电器动作功率；重要光耦隔离开人回路，应采用大功率中间继电器隔离措施；2、采取措施尽量防止直流接地或交直流混联：尽量避免使用交流220V电源，例如：保护屏柜内的交流照明回路不在使用，交直流端子在设计时应该分列进行布置，且间隔距离符合相关安全标准，对交流接线端子必须具备显著标识；3、开展新投厂站直流系统串入交流试验。

经检索国内有关文献、数据库和INTERNET网，检出相关文献多篇，经分析检索结果，得出以下结论：交流侵入直流系统对直流系统的危害巨大，因此建立交流侵入直流监测系统十分必要。从检出文献述及的内容看：山东省电力公司济南供电公司的实用新型专利CN203069713U，涉及一种交流窜入直流监测装置，包括直流信号处理装置，直流母线通过变压器和模数转换器连接直流信号处理装置，直流信号处理装置与远程PC通信连接。甘肃省电力公司的实用新型专利CN203688648U，涉及一种检测交流电串入直流系统的装置，包括交流量采集电路、数据信号采集电路、A/D转换器和处理器，所述交流量采集电路的输出端电连接在数据信号采集电路的输入端，所述数据信号采集电路的输出端电连接在A/D转换器的输入端，所述A/D转换器的输出端电连接在处理器的输入端。通过对电网直流电源进行实时的监控，从而避免交流电串入直流电源中，防止造成对直流电源的损伤。温州市科星电子有限公司的实用新型专利CN202854307U，涉及一种变电站用交流窜入直流电源报警装置，包括采集电路、信号处理电路、显示电路、报警电路、时钟电路、信号保存电路、按键电路，其特征在于，所述采集电路的两个输入端分别和直流系统的正负极相接，采集电路的输出端和信号处理电路的第一输入端相接，按键电路接在信号处理电路的第二输入端，时钟电路、报警电路及信号保存电路并联接在信号处理电路的第三输入端，信号处理电路的输出端和显示电路相接。

综上所述，国内已有交流侵入直流监测装置的文献报道，当前电力行业对交流侵入直流问题已经开始重视，众多公司已经开始针对这个问题寻求解决方案，但是仅仅实现了交流窜直流故障的在线实时检测和告警，如何对侵入交流故障主动处理，全面提高直流系统抵御交流侵入能力，在国内外还是一项技术空白。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种智能监测交流串入直流报警并自愈的方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种智能监测交流串入直流报警并自愈的方法，其特征是，包括以下步骤：

S1) 研制开发增强型直流系统绝缘监察装置和切除交流侵入故障装置等，编写相应的监控软件，然后把各组成部分结合为一个完整系统，进行实验室初步测试，对结果进行分析并加以改进，研制出合格产品；

S2) 根据现场直流系统运行情况让切除交流侵入故障装置选择是否“开启抵御交流侵入”，若运行环境良好，交流和直流电缆敷设情况良好则选择否，若现场存在交直流电缆敷设混放或经过改造之后电缆有交叉情况则选择“是”；

S3）当设置为“不开启”，则当有交流侵入时，系统只监测出侵入的交流值并报警；

S4) 当设置为“开启”，设定绝缘监测装置交流串入跳闸定值，当监测到交流侵入时，闭合切除交流侵入故障装置中的回路开关，对交流侵入进行抵御处理并恢复系统正常。

进一步的，若运行未发生异常，则重复进行步骤S3。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明可以在任何工况条件下实现监测是否有交流串入直流的现象，并开启报警及自动恢复的功能，且操作简单、安全可靠。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

D1、D2为二极管，R为可调限流电阻，J1、J2为接触器主节点，M1、M2为接触器线圈，接触器线圈由绝缘监测装置控制输出，M1、M2励磁由智能监控装置节点控制。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例。

参见图1，本实施例中，一种智能监测交流串入直流报警并自愈的方法；

工作原理：直流系统正常运行时，在绝缘监控装置可设定是否“开启抵御交流侵入”，如果设定“不开启”，则当有交流侵入时，系统只监测出侵入的交流值并报警，不闭合J1、J2，如果设置为“开启”，当监测到交流侵入时，闭合J1、J2，对交流侵入进行抵御处理。例如当交流侵入正极时，首先根据检测的交流电压计算改变投入的限流电阻以保证短路电流大小适中，再根据延时设定启动延时，延时时间到后闭合接触器J1短路窜电故障支路，闭合时间约10ms，10ms后J1自动断开，闭合期间流经开关K1、接触器J1的短路交流电流的经二极管D1整流，正半波被D1截止，而负半波经过D1、开关K1，以保证其方向与直流开关极性一致，瞬间的半波短路电流将迫使K1开关跳闸，从而将故障回路从直流系统中切除；如果故障支路开关存在故障无法跳开，10ms后J1自动断开，短路电流也随即切除，系统因短路电流产生其它危害的几率大大减小。当负极发生金属性交流侵入时，原理与正极雷同，不再叙述。

根据直流系统运行情况可分以下几种：

a. 当直流系统中无交流侵入情况时，根据正母线、大地、负母线电位关系以及二极管反向阻抗无限大的原理，两个二极管均处于截止状态，P1、P2、D1、D2均无电流通过，对母线运行不产生任何影响。

b. 当直流系统有一极绝缘下降时，正母线电压仍然不会小于大地，负母线电压不会大于大地，所以两个二极管仍处于截止状态，对母线运行状况不产生任何影响。

c. 当直流系统当中有一支路发生金属性站用变交流侵入时，如图1所示N支路正极接入交流电压，交流电的正半周被D1截止，而负半周经过D1、开关KN发生短路，瞬间的短路电流将迫使KN开关跳闸，从而将故障回路从直流系统中切除。当负极发生金属性交流侵入时，原理与正极雷同，不再叙述。

d. 当直流系统当中发生电阻性或耦合性交流侵入时，如图1所示，N支路正极发生电阻型或耦合性交流侵入，此时由于交流电压值较小，交流电压流经KN开关、P1熔断器、D1大功率二极管、母线等设备，此系统可直接钳制电阻性和耦合性交流电压侵入，迫使母线对地电压波动范围缩小，降低交流侵入直流系统的危害。

e. 当直流系统发生高压交流电压侵入时，此时由于二极管钳制电压的作用，使得直流电源正母线电压始终高于大地，负母线电压始终低于大地，将母线对地电压的波动控制在常规的直流接地范围内，有效的使直流电压对地波动保持在相对稳定的状态，降低交流电压，避免了高压反击在击穿其他二次设备。对于高压反击，此系统只能降低高压反击所带来的损害程度，无法避免高压反击所带来的危害，真正避免高压反击的方法还需要降低地网的对地电阻。

进一步的，具体步骤如下：

1. 直流系统绝缘监控装置可设定是否“开启抵御交流侵入”，并设定绝缘监测装置的报警值

根据现场直流系统运行情况选择是否“开启抵御交流侵入”，若运行环境良好，交流和直流电缆敷设情况良好可以选择否，若现场存在交直流电缆敷设混放或经过改造之后电缆有交叉情况应选择“是”，设定绝缘检测装置报警值，当交流分量达到报警值后由绝缘监测装置发出信号使得J1、J2闭合。

2. 二极管接地点选取

二极管的接地点的选取必须远离一次设备，否则当一次设备发生故障时，地网的接地电阻又大，反而给高压侵入直流提供了通道，所以二极管的接地点必须远离一次设备，而且地网的接地电阻必须尽量小，这样才能保证高压反击时对地电压的相对稳定，继保室的直流屏接地处具有优势。

3. 二极管参数选取

二极管耐压选择：低压交流侵入时交流电压为220V，参数容易满足，而高压交流侵入时，高压反击电压值可达千伏，因此要求正负母线和地线之间二极管的耐压值5000V以上，为了避免高压反击时将二极管击穿，导致地线和直流母线短路，可将正负极两个二极管均由多个二极管（例如3-5个）串联组成，多个二极管同时被击穿的概率大幅度减小。

二极管电流选择：如图1所示，综合空气开关阻值、电缆阻值、熔断器阻值、二极管阻值以及地网对大地的接地阻值，总和大约在2欧姆到5欧姆之间，当高达千伏的高压交流侵入时，最高可产生接近千安的电流，所以二极管的过流应选择1500A以上。

4. 过流保护保险选择：过流保险选择需要考虑它的应用，i.高压交流流经电池保险时要避免电池保险被熔断，过流保险配置的选择要低于电池保险一级；ii.厂（站）用交流侵入，在迫跳故障支路开关时，如果故障支路开关本身存在故障，无法正常动作，短路电流就有可能导致上一级（馈线总开关）跳开，所以过流保险配置的选择要低于支路馈线上级开关。

本实施例中，智能监测交流串入直流报警并自愈的方法的步骤如下：

S1) 研制开发增强型直流系统绝缘监察装置和切除交流侵入故障装置等，编写相应的监控软件，然后把各组成部分结合为一个完整系统，进行实验室初步测试，对结果进行分析并加以改进，研制出合格产品。

S2) 根据现场直流系统运行情况让切除交流侵入故障装置选择是否“开启抵御交流侵入”，若运行环境良好，交流和直流电缆敷设情况良好则选择否，若现场存在交直流电缆敷设混放或经过改造之后电缆有交叉情况则选择“是”。

S3）当设置为“不开启”，则当有交流侵入时，系统只监测出侵入的交流值并报警。

S4) 当设置为“开启”，设定绝缘监测装置交流串入跳闸定值，当监测到交流侵入时，闭合切除交流侵入故障装置中的回路开关，对交流侵入进行抵御处理并恢复系统正常。例如图1，当交流侵入正极时，首先根据检测的交流电压计算改变投入的限流电阻以保证短路电流大小适中，再根据延时设定启动延时，延时时间到后闭合接触器J1短路窜电故障支路，闭合时间约10ms，10ms后J1自动断开，闭合期间流经开关K1、接触器J1的短路交流电流的经二极管D1整流，正半波被D1截止，而负半波经过D1、开关K1，以保证其方向与直流开关极性一致，瞬间的半波短路电流将迫使K1开关跳闸，从而将故障回路从直流系统中切除；如果故障支路开关存在故障无法跳开，10ms后J1自动断开，短路电流也随即切除，系统因短路电流产生其它危害的几率大大减小。若运行未发生异常，则重复进行步骤S3。

实施过程：

采用智能控制技术，实现监测交流串入直流报警并自动恢复。

（1）对厂站直流电源绝缘问题进行调研及收集资料，并制定可行性实施方案。

（2）研制开发增强型直流系统绝缘监察装置和切除交流侵入故障装置等，编写相应的监控软件，然后把各组成部分结合为一个完整系统，进行实验室初步测试，对结果进行分析并加以改进。

（3）在电厂直流电源系统安装强型直流系统绝缘监察装置和切除交流侵入故障装置等，模拟各种绝缘故障并进行联机测试，如测试情况良好，达到设计目标，进入试运行。

（4）挂网运行半年，如系统能够正常运行，各项指标良好，正式投运，并编写整理相关技术文档，完成项目验收。

本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种智能监测交流串入直流报警并自愈的方法，其特征是，包括以下步骤：

S1) 研制开发增强型直流系统绝缘监察装置和切除交流侵入故障装置，编写相应的监控软件，然后把各组成部分结合为一个完整系统，进行实验室初步测试，对结果进行分析并加以改进，研制出合格产品；

S2) 根据现场直流系统运行情况让切除交流侵入故障装置选择是否“开启抵御交流侵入”，若运行环境良好，交流和直流电缆敷设情况良好则选择否，若现场存在交直流电缆敷设混放或经过改造之后电缆有交叉情况则选择“是”；

S3）当设置为“不开启”，则当有交流侵入时，系统只监测出侵入的交流值并报警；

S4) 当设置为“开启”，设定绝缘监测装置交流串入跳闸定值，当监测到交流侵入时，闭合切除交流侵入故障装置中的回路开关，对交流侵入进行抵御处理并恢复系统正常。

2.根据权利要求1所述的智能监测交流串入直流报警并自愈的方法，其特征是，若运行未发生异常，则重复进行步骤S3。

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