CN112285511A - 一种适用于海上平台电站的低压绝缘监测及故障选线系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种适用于海上平台电站的低压绝缘监测及故障选线系统，该系统由绝缘监测仪、绝缘故障定位仪、测量电流互感器构成。绝缘监测仪连接在系统和地之间，连续不间断地测量并显示低压配电系统系统内的相线和地之间的绝缘阻值。当系统对地的绝缘阻值降至预先设定的报警值时，绝缘监测仪输出报警信号并发送测试电流信号，安装在发生绝缘故障回路中的测量电流互感器监测到该电流信号后，反馈给绝缘故障定位仪，从而定位到故障回路。本发明可应用于各种系统，包括交流系统，直流系统和带直流成分的交流系统、变频驱动系统以及具有较高对地泄漏电容的系统等，弥补了其他绝缘监测及故障选线方法应用的局限性。

Description

一种适用于海上平台电站的低压绝缘监测及故障选线系统
技术领域
本发明涉及海上孤岛电网运行可靠性监测领域，特别涉及一种适用于海上平台电站的低压绝缘监测及故障选线系统。
背景技术
常规海上平台400V低压配电盘原有在线绝缘监测设备只对整段母线系统绝缘进行监测，并不能准确监测出具体哪一路负载存在绝缘故障。由于海上平台大部分重要电气设备受运行工况的影响倒停非常困难，为平台电气人员对接地故障查找带来了非常大的困难，有时甚至使低压盘母线长期处于单相接地故障下运行，给低压母线电力系统运行带来非常大的安全隐患。
为了提升海上平台低压母排电力系统的稳定性，当低压母排发生单相接地故障时，能第一时间锁定故障点并方便现场电气人员及时对接地故障进行排查、解决，有必要研究适用于海上平台电站的低压绝缘监测及故障选线技术，实现绝缘监测与故障回路的精确定位。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种适用于海上平台电站的低压绝缘监测及故障选线系统。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种适用于海上平台电站的低压绝缘监测及故障选线系统，其包括绝缘监测仪、若干绝缘故障定位仪以及若干测量电流互感器；所述绝缘监测仪包括绝缘故障监测电路、声光报警电路、绝缘故障测试电流发生装置以及采集显示系统；其中，所述绝缘故障监测电路用于对低压配电系统内的相线和地之间的绝缘阻值进行监测，当小于预设值时触发声光报警电路进行声光报警，同时触发绝缘故障测试电流发生装置发送定位电流信号；所述采集显示系统用于对监测到的绝缘阻值进行显示，同时对绝缘故障定位仪发送的故障定位信息进行显示；各所述测量电流互感器用于监测所述绝缘监测仪发送的定位电流信号并传输至绝缘故障定位仪；所述绝缘故障定位仪根据测量电流互感器发送的信号，检测各支路出线口是否存在注入信号，并将检测到注入信号的支路确定为故障支路，传送故障定位信息至所述绝缘监测仪。
进一步地，所述绝缘故障监测电路包括设置在低压配电变压器中性点处的若干注入信号源以及分别与各所述注入电源串联的采样电阻，各采样电阻另一端分别与低压配电系统内的各相线相连。
进一步地，所述绝缘故障监测电路监测到的故障特征量I为：
Figure BDA0002747099130000021
式中，U为注入信号源；R为采样电阻；RC为低压配电系统中C相的对地绝缘电阻；RPE为外露可导电部分接地电阻。
进一步地，所述注入源采用自适应的脉冲电压信号。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：(1)本发明由于设置的绝缘监测仪能够实时监测低压配电系统的绝缘故障；(2)本发明由于绝缘监测仪、绝缘故障定位仪和测量电流互感器相互配合，能够对故障线路进行监测和定位，有效缩短查询时间及时发现故障地卓越的性能，极大提高低压配电系统安全运行；(3)本发明适用范围广，可应用于交流系统、直流系统、带直流成分的交流系统、变频驱动系统以及具有较高对地泄漏电容的系统等。因此，本发明可以广泛应用于海上平台电站领域。
附图说明
图1是本发明适用于海上平台电站的低压绝缘监测及故障定位系统结构图；
图2是本发明实施例中绝缘监测仪工作原理图；
图3是本发明实施例中绝缘监测仪注入的自适应的脉冲电压信号的波形图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1所示，本发明提供的一种适用于海上平台电站的低压绝缘监测及故障选线系统，其包括：绝缘监测仪、若干绝缘故障定位仪以及若干测量电流互感器。其中，绝缘监测仪连接在低压配电系统和地之间，用于实时测量并显示低压配电系统内的相线和地之间的绝缘阻值，当监测到的绝缘阻值低于预设值时进行声光报警，同时发送定位电流信号给测量电流互感器；测量电流互感器安装在需要监测的线路出线口，用于监测绝缘监测仪发送的定位电流信号并传输至绝缘故障定位仪；绝缘故障定位仪根据测量电流互感器发送的信号，检测各支路出线口是否存在注入信号，并将检测到注入信号的支路确定为故障支路，传送故障定位信息至绝缘监测仪；绝缘监测仪对接收到的故障定位信息进行显示。
进一步地，如图2、图3所示，绝缘监测仪包括绝缘故障监测电路、声光报警电路、绝缘故障测试电流发生装置以及采集显示系统。其中，绝缘故障监测电路用于对低压配电系统内的相线和地之间的绝缘阻值进行监测，当小于预设值时触发声光报警电路进行声光报警，同时触发绝缘故障测试电流发生装置发送定位电流信号；采集显示系统用于对监测到的绝缘阻值进行显示，同时对绝缘故障定位仪发送的故障定位信息进行显示。
进一步地，如图2所示，绝缘故障监测电路包括设置在低压配电变压器中性点处的多个注入信号源U(如图3)以及分别与各注入信号源U串联的采样电阻R，各采样电阻R另一端分别与低压配电系统内的各相线相连。其工作原理为：假设低压配电系统的C相导体上发生绝缘劣化，其对地绝缘电阻RC下降，则注入信号源U注入的信号沿采样电阻R、对地绝缘电阻RC和外露可导电部分接地电阻RPE构成闭合回路，此时故障特征量I的关系式如下式所示：
Figure BDA0002747099130000031
可知，当对地绝缘电阻RC变小到一定程度时，故障特征量I剧增，采样电阻R上的电压降UR＝IR超过预先设定值时，绝缘监测仪就会反应出低压配电系统的绝缘下降，进而触发声光信号报警，并通过计算，在基于单片机构建的采集系统上显示RC大小。
进一步地，对于绝缘监测仪的注入信号源U而言，如果注入的信号为直流信号，则仅适用于对地泄漏电容较小的系统；而如果注入的为低频载波脉冲信号，会受到系统电容电流的严重干扰，假如支路中存在大电容元件或等效对地电容较大时，必须对电容电流进行补偿后才能使用该方法。
如图3所示，本发明通过叠加自适应的脉冲电压信号，该脉冲电压信号是一种离散信号,与普通模拟信号(如正弦波)相比,波形之间在时间轴不连续(波形与波形之间有明显的间隔)但具有一定的周期性，使得该系统可以应用于包括交流系统，直流系统、带直流成分的交流系统、变频驱动系统以及具有较高对地泄漏电容的系统等。
进一步地，每一个绝缘故障定位仪均与一组零序电流互感器相连，每一组零序电流互感器的数量不超过12个。
本发明的工作原理为：绝缘监测仪连接在低压配电系统和地之间，连续不间断地测量并显示低压配电系统系统内的相线和地之间的绝缘阻值。当低压配电系统对地的绝缘阻值降至预先设定的报警值时，绝缘监测仪输出报警信号。绝缘监测仪报警以后，触发其内部的绝缘故障测试电流发生装置对地闭合并发送定位电流信号。该定位电流信号经过绝缘故障点、大地、绝缘故障测试电流发生装置，构成一个完整的回路，安装在发生绝缘故障回路中的测量电流互感器监测到该电流信号后，反馈给绝缘故障定位仪，从而定位到故障回路。绝缘故障定位仪将定位信息发送给绝缘监测仪，由绝缘监测仪进行报警。
以上以具体实施例的方式描述了本发明的工作原理和测量方法，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，本领域的技术人员可根据需求进行适当变化，这些变化都归入所要求保护的范围内。

Claims (4)

1.一种适用于海上平台电站的低压绝缘监测及故障选线系统，其包括绝缘监测仪、若干绝缘故障定位仪以及若干测量电流互感器；其特征在于，所述绝缘监测仪包括绝缘故障监测电路、声光报警电路、绝缘故障测试电流发生装置以及采集显示系统；其中，所述绝缘故障监测电路用于对低压配电系统内的相线和地之间的绝缘阻值进行监测，当小于预设值时触发声光报警电路进行声光报警，同时触发绝缘故障测试电流发生装置发送定位电流信号；所述采集显示系统用于对监测到的绝缘阻值进行显示，同时对绝缘故障定位仪发送的故障定位信息进行显示；
各所述测量电流互感器用于监测所述绝缘监测仪发送的定位电流信号并传输至绝缘故障定位仪；
所述绝缘故障定位仪根据测量电流互感器发送的信号，检测各支路出线口是否存在注入信号，并将检测到注入信号的支路确定为故障支路，传送故障定位信息至所述绝缘监测仪。
2.如权利要求1所述的一种适用于海上平台电站的低压绝缘监测及故障选线系统，其特征在于，所述绝缘故障监测电路包括设置在低压配电变压器中性点处的若干注入信号源以及分别与各所述注入电源串联的采样电阻，各采样电阻另一端分别与低压配电系统内的各相线相连。
3.如权利要求2所述的一种适用于海上平台电站的低压绝缘监测及故障选线系统，其特征在于，所述绝缘故障监测电路监测到的故障特征量I为：
Figure FDA0002747099120000011
式中，U为注入信号源；R为采样电阻；RC为低压配电系统中C相的对地绝缘电阻；RPE为外露可导电部分接地电阻。
4.如权利要求2所述的一种适用于海上平台电站的低压绝缘监测及故障选线系统，其特征在于，所述注入源采用自适应的脉冲电压信号。
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