CN114062959B - 一种直流绝缘系统中交流窜入直流故障检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直流绝缘系统中交流窜入直流故障检测系统及方法，包括：第一直流母线、第二直流母线，本申请通过设置两路直流母线，第一直流母线作为主要的直流供电系统，第二直流母线作为备用的直流供电系统，且两路不可以同时工作，当其中一路母线检测到有交流成分时，则自动切换至另一路直流母线，为各需要供电的继电器等设备正常供电，防止继电器发送误开、误关等操作，保证正常工作，另外在第一交流成分检测电容或第二交流成分检测电容检测到交流成分时，第一报警器或第二报警器自动报警，并且还会通过远程监控终端进行远程报警，实现现场和监控端两侧同时进行预警作用，以便工作人员及时进行排查，大大提高预警效力，保证及时进行维修。

Description

一种直流绝缘系统中交流窜入直流故障检测系统及方法

技术领域

本发明涉及直流监测技术领域，具体为一种直流绝缘系统中交流窜入直流故障检测系统及方法。

背景技术

直流系统作为电力系统的重要组成部分，为一些重要负荷、继电保护及自动装置、交流不停电电源、远动通讯装置、控制及信号回路提供稳定可靠地工作电源。

由于工作人员误接线、交直流电缆绝缘下降或损坏、直流电缆对地电容过大、开关质量不合格等均会造成交流电源窜入直流系统，造成各继电保护开关误动等故障。

目前，现有技术中一般都只是监测直流系统中的交流成分，并不能及时的进行告警以及相应处理。

因此，本申请提供一种直流绝缘系统中交流窜入直流故障检测系统及方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直流绝缘系统中交流窜入直流故障检测系统及方法，旨在。

本发明是这样实现的：

第一方面，本申请提供一种直流绝缘系统中交流窜入直流故障检测系统，包括：第一直流母线、第二直流母线、第一交流成分检测电容、第一电压传感器、第一信号调理模块、A/D转换器、处理器、通信模块和远程监控终端，所述第一直流母线和第二直流母线均包括正极和负极，所述第一直流母线的正极输入端和所述第二直流母线的正极输入端之间通过第一单刀双掷开关进行切换选择连接，所述第一直流母线的负极输入端和所述第二直流母线的负极输入端之间通过第二单刀双掷开关进行切换选择连接，所述第一直流母线的正极依次串联第一电阻、第二电阻，所述第二电阻接地，所述第一直流母线的负极依次串联第三电阻、第四电阻，所述第四电阻接地，所述第一电阻和所述第二电阻的连接点处连接所述第一交流成分检测电容的第一端，所述第三电阻和所述第四电阻的连接点处连接所述第一交流成分检测电容的第二端，所述第一电压传感器并联在所述第一交流成分检测电容的两端，用于采集所述第一交流成分检测电容的电压，所述第一交流成分检测电容的两端分别串联有第一单刀双掷开关的第一线圈和第二单刀双掷开关的第二线圈，所述第一电压传感器的输出端连接所述第一信号调理模块，所述第一信号调理模块连接所述A/D转换器，所述A/D转换器连接所述处理器，所述处理器通过所述通信模块与所述远程监控终端进行远程通信。

可选地，所述系统还包括第二交流成分检测电容、第二电压传感器和第二信号调理模块，所述第二直流母线的正极依次串联有第五电阻、第六电阻，所述第六电阻接地，所述第二直流母线的负极依次串联有第七电阻、第八电阻，所述第八电阻接地，所述第五电阻和第六电阻的连接点连接所述第二交流成分检测电容的第一端，所述第七电阻和所述第八电阻的连接点连接所述第二交流成分检测电容的第二端，所述第二交流成分检测电容的两端分别串联有第一线圈和第二线圈，所述第二电压传感器并联在所述第二交流成分检测电容的两端，所述第二电压传感器的输出端连接所述第二信号调理模块，所述第二信号调理模块连接所述A/D转换器。

可选地，所述第第一信号调理模块和所述第二信号调理模块均由信号放大器和滤波器组成。

可选地，所述第一交流成分检测电容还并联有第一报警开关和第一报警器，第一交流成分检测电容串联有第一报警开关线圈。

可选地，所述第二交流成分检测电容还并联有第二报警开关和第二报警器，第二交流成分检测电容串联有第二报警开关线圈。

可选地，通信模块采用5G通信或无线网关通信。

可选地，处理器采用80C52单片机。

第二方面，本申请提供一种直流绝缘系统中交流窜入直流故障检测方法，所述方法包括：

初始状态时，第一单刀双掷开关接通第一直流母线正极，第二单刀双掷开关接通第一直流母线负极，当第一直流母线的正极或负极窜入交流电源时，第一交流成分检测电容开始充电；同时第一线圈、第二线圈和第一报警开关线圈同时通电，第一单刀双掷开关断开第一直流母线正极，接通第二直流母线正极，第二单刀双掷开关接通第二直流母线负极，第一报警开关接通，第一报警器开始现场报警；

同时第一电压传感器检测第一交流成分检测电容两端的交流电压，并发送给第一信号调理模块；

经过第一信号调理模块对交流信号进行放大、滤波处理后发送给A/D转换器；

A/D转换器将调理后的模拟交流电压信号转换成数字交流电压信号，并发送给处理器；

处理器将该信号通过通信模块发送给远程监控终端；

远程监控终端将该交流电压信号与预设的最低交流信号比较，如果超过阈值，则进行远程监控报警。

可选地，所述方法还包括：

当切换至第二直流母线供电时，采用上述方法继续进行交流检测，一旦检测到交流信号，则根据上述方法切换至第一直流母线，并进行现场报警和远程报警。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：首先，本申请设置了两路直流母线，第一直流母线作为主要的直流供电系统，第二直流母线作为备用的直流供电系统，且两路不可以同时工作，当其中一路母线检测到有交流成分时，则自动切换至另一路直流母线，为各需要供电的继电器等设备正常供电，防止继电器发送误开、误关等操作，保证正常工作，另外通过报警器和报警开关线圈的设置，在第一交流成分检测电容或第二交流成分检测电容检测到交流成分时，第一报警器或第二报警器自动报警，并且还会通过远程监控终端进行远程报警提示，实现现场和监控端两侧同时进行预警作用，以便工作人员及时进行排查，大大提高预警效力，保证及时进行维修。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本申请实施例的直流电源绝缘系统中交流窜入直流故障检测系统的电路示意图。

其中，1、第一电压传感器；2、第一信号调理模块；3、A/D转换器；4、处理器；5、通信模块；6、远程监控终端；7、第二电压传感器；8、第二信号调理模块。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本申请提供一种直流绝缘系统中交流窜入直流故障检测系统，包括：第一直流母线、第二直流母线、第一交流成分检测电容C1、第一电压传感器1、第一信号调理模块2、A/D转换器3、处理器4、通信模块5和远程监控终端6，所述第一直流母线和第二直流母线均包括正极和负极，所述第一直流母线的正极输入端和所述第二直流母线的正极输入端之间通过第一单刀双掷开关S1进行切换选择连接，所述第一直流母线的负极输入端和所述第二直流母线的负极输入端之间通过第二单刀双掷开关S2进行切换选择连接，所述第一直流母线的正极依次串联第一电阻R1、第二电阻R2，所述第二电阻R2接地，所述第一直流母线的负极依次串联第三电阻R 3、第四电阻R 4，所述第四电阻R4接地，所述第一电阻R1和所述第二电阻R2的连接点处连接所述第一交流成分检测电容C1的第一端，所述第三电阻R3和所述第四电阻R4的连接点处连接所述第一交流成分检测电容C1的第二端，所述第一电压传感器1并联在所述第一交流成分检测电容C1的两端，用于采集所述第一交流成分检测电容C1的电压，所述第一交流成分检测电容C1的两端分别串联有第一单刀双掷开关S1的第一线圈和第二单刀双掷开关S2的第二线圈，所述第一电压传感器1的输出端连接所述第一信号调理模块2，所述第一信号调理模块2连接所述A/D转换器3，所述A/D转换器3连接所述处理器4，所述处理器4通过所述通信模块5与所述远程监控终端6进行远程通信。

其中，在本申请中，第一直流母线作为主要供电系统，第二直流母线作为备用供电系统，正常工作时，第一单刀双掷开关S1和第二单刀双掷开关S2接通第一直流母线的正负极，由第一直流母线供电。

在本申请中，由该直流系统供电的各开关、继电器等设备，均连接有两路直流母线。

可选地，所述系统还包括第二交流成分检测电容C2、第二电压传感器7和第二信号调理模块8，所述第二直流母线的正极依次串联有第五电阻R5、第六电阻R6，所述第六电阻R6接地，所述第二直流母线的负极依次串联有第七电阻R7、第八电阻R8，所述第八电阻R8接地，所述第五电阻R5和第六电阻R6的连接点连接所述第二交流成分检测电容C2的第一端，所述第七电阻R7和所述第八电阻R8的连接点连接所述第二交流成分检测电容C2的第二端，所述第二交流成分检测电容C2的两端分别串联有第一线圈K1和第二线圈K2，所述第二电压传感器7并联在所述第二交流成分检测电容C2的两端，所述第二电压传感器7的输出端连接所述第二信号调理模块8，所述第二信号调理模块8连接所述A/D转换器3。

可选地，所述第第一信号调理模块2和所述第二信号调理模块8均由信号放大器和滤波器组成。

可选地，所述第一交流成分检测电容C1还并联有第一报警开关S3和第一报警器L1，第一交流成分检测电容C1串联有第一报警开关线圈K3。

可选地，所述第二交流成分检测电容还并联有第二报警开关S4和第二报警器L2，第二交流成分检测电容串联有第二报警开关线圈K4。

初始状态时，第一报警开关S3和第二报警开关S4处于断开状态。

可选地，通信模块5采用5G通信或无线网关通信。

可选地，处理器4采用80C52单片机。

第二方面，基于同样的发明构思，在上述检测系统的基础上，本申请提供一种直流绝缘系统中交流窜入直流故障检测方法，所述方法包括：

初始状态时，第一单刀双掷开关S1接通第一直流母线正极，第二单刀双掷开关S2接通第一直流母线负极，当第一直流母线的正极或负极窜入交流电源时，第一交流成分检测电容C1开始充电；同时第一线圈、第二线圈和第一报警开关线圈同时通电，第一单刀双掷开关S1断开第一直流母线正极，接通第二直流母线正极，第二单刀双掷开关S2接通第二直流母线负极，第一报警开关接通，第一报警器开始现场报警；

同时第一电压传感器1检测第一交流成分检测电容C1两端的交流电压，并发送给第一信号调理模块2；

经过第一信号调理模块2对交流信号进行放大、滤波处理后发送给A/D转换器3；

A/D转换器3将调理后的模拟交流电压信号转换成数字交流电压信号，并发送给处理器4；

处理器4将该信号通过通信模块5发送给远程监控终端6；

远程监控终端6将该交流电压信号与预设的最低交流信号比较，如果超过阈值，则进行远程监控报警。

可选地，所述方法还包括：

当切换至第二直流母线供电时，采用上述方法继续进行交流检测，一旦检测到交流信号，则根据上述方法切换至第一直流母线，并进行现场报警和远程报警。

以上仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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之内。

Claims (9)

1.一种直流绝缘系统中交流窜入直流故障检测系统，其特征在于，包括：第一直流母线、第二直流母线、第一交流成分检测电容、第一电压传感器、第一信号调理模块、A/D转换器、处理器、通信模块和远程监控终端，所述第一直流母线和第二直流母线均包括正极和负极，所述第一直流母线的正极输入端和所述第二直流母线的正极输入端之间通过第一单刀双掷开关进行切换选择连接，所述第一直流母线的负极输入端和所述第二直流母线的负极输入端之间通过第二单刀双掷开关进行切换选择连接，所述第一直流母线的正极依次串联第一电阻、第二电阻，所述第二电阻接地，所述第一直流母线的负极依次串联第三电阻、第四电阻，所述第四电阻接地，所述第一电阻和所述第二电阻的连接点处连接所述第一交流成分检测电容的第一端，所述第三电阻和所述第四电阻的连接点处连接所述第一交流成分检测电容的第二端，所述第一电压传感器并联在所述第一交流成分检测电容的两端，用于采集所述第一交流成分检测电容的电压，所述第一交流成分检测电容的两端分别串联有第一单刀双掷开关的第一线圈和第二单刀双掷开关的第二线圈，所述第一电压传感器的输出端连接所述第一信号调理模块，所述第一信号调理模块连接所述A/D转换器，所述A/D转换器连接所述处理器，所述处理器通过所述通信模块与所述远程监控终端进行远程通信。

2.根据权利要求1所述的一种直流绝缘系统中交流窜入直流故障检测系统，其特征在于，所述系统还包括第二交流成分检测电容、第二电压传感器和第二信号调理模块，所述第二直流母线的正极依次串联有第五电阻、第六电阻，所述第六电阻接地，所述第二直流母线的负极依次串联有第七电阻、第八电阻，所述第八电阻接地，所述第五电阻和第六电阻的连接点连接所述第二交流成分检测电容的第一端，所述第七电阻和所述第八电阻的连接点连接所述第二交流成分检测电容的第二端，所述第二交流成分检测电容的两端分别串联有第一线圈和第二线圈，所述第二电压传感器并联在所述第二交流成分检测电容的两端，所述第二电压传感器的输出端连接所述第二信号调理模块，所述第二信号调理模块连接所述A/D转换器。

3.根据权利要求2所述的一种直流绝缘系统中交流窜入直流故障检测系统，其特征在于，所述第第一信号调理模块和所述第二信号调理模块均由信号放大器和滤波器组成。

4.根据权利要求1所述的一种直流绝缘系统中交流窜入直流故障检测系统，其特征在于，所述第一交流成分检测电容还并联有第一报警开关和第一报警器，第一交流成分检测电容串联有第一报警开关线圈。

5.根据权利要求2所述的一种直流绝缘系统中交流窜入直流故障检测系统，其特征在于，所述第二交流成分检测电容还并联有第二报警开关和第二报警器，第二交流成分检测电容串联有第二报警开关线圈。

6.根据权利要求1所述的一种直流绝缘系统中交流窜入直流故障检测系统，其特征在于，通信模块采用5G通信或无线网关通信。

7.根据权利要求1所述的一种直流绝缘系统中交流窜入直流故障检测系统，其特征在于，处理器采用80C52单片机。

8.一种直流绝缘系统中交流窜入直流故障检测方法，其特征在于，所述方法包括：

初始状态时，第一单刀双掷开关接通第一直流母线正极，第二单刀双掷开关接通第一直流母线负极，当第一直流母线的正极或负极窜入交流电源时，第一交流成分检测电容开始充电；所述第一交流成分检测电容的两端分别串联有第一单刀双掷开关的第一线圈和第二单刀双掷开关的第二线圈，同时第一线圈、第二线圈和第一报警开关线圈同时通电，第一单刀双掷开关断开第一直流母线正极，接通第二直流母线正极，第二单刀双掷开关接通第二直流母线负极，第一报警开关接通，第一报警器开始现场报警；

同时第一电压传感器检测第一交流成分检测电容两端的交流电压，并发送给第一信号调理模块；

经过第一信号调理模块对交流信号进行放大、滤波处理后发送给A/D转换器；

A/D转换器将调理后的模拟交流电压信号转换成数字交流电压信号，并发送给处理器；

处理器将该信号通过通信模块发送给远程监控终端；

远程监控终端将该交流电压信号与预设的最低交流信号比较，如果超过阈值，则进行远程监控报警。

9.根据权利要求8所述的一种直流绝缘系统中交流窜入直流故障检测方法，其特征在于，所述方法还包括：

当切换至第二直流母线供电时，采用上述方法继续进行交流检测，一旦检测到交流信号，则根据上述方法切换至第一直流母线，并进行现场报警和远程报警。