CN115308635A - 一种供电回路检测系统及其接地极性和方向的判断方法 - Google Patents

一种供电回路检测系统及其接地极性和方向的判断方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种供电回路检测系统及其接地极性和方向的判断方法，包括主机、移动端、钳形电流互感器和电压连接线，所述主机包括有第一箱体以及置于第一箱体内的第一电压变送器、第二电压变送器、交流发生器、第一CPU处理器和无线发射器；所述主机还包括有第一面板以及置于第一面板上的第一液晶屏、第一操作按键、第一告警灯、第一天线及电压接口；所述移动端包括有第二箱体以及置于第二箱体内的电流采集器、第二CPU处理器及无线接收器。本发明为这一领域提供了一项新颖的可行的技术方案，能够对直流回路接地故障作出快速、准确的诊断，从而达到缩短检修时间、提高经济效益的目的。

Description

一种供电回路检测系统及其接地极性和方向的判断方法
技术领域
本发明属于直流供电回路接地电阻检测技术领域，具体涉及一种供电回路检测系统及其接地极性和方向的判断方法。
背景技术
直流系统是发电厂、变电站十分重要的系统，主要为控制回路、信号回路、继电保护自动装置、通讯、断路器分合操作等输送可靠稳定的电能。由于直流系统的复杂性和动态性，客观上增加了直流系统故障发生的概率，直流系统接地故障一直存在并经常发生在直流系统运行过程中。因此，需要定期或不定期检测直流系统是否存在发生了回路绝缘故障，是直流系统日常维护的重要工作，而采用方便快捷、安全可靠的检测设备是本领域技术人员亟需解决的问题。为此，我们提出一种供电回路检测系统及其接地极性和方向的判断方法，以解决上述背景技术中提到的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种供电回路检测系统及其接地极性和方向的判断方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种供电回路检测系统，包括主机、移动端、钳形电流互感器和电压连接线，所述主机包括有第一箱体以及置于第一箱体内的第一电压变送器、第二电压变送器、交流发生器、第一CPU处理器和无线发射器，所述第一CPU处理器分别连接有第一电压变送器、第二电压变送器、交流发生器和无线发射器；
所述主机还包括有第一面板以及置于第一面板上的第一液晶屏、第一操作按键、第一告警灯、第一天线及电压接口；
所述第一液晶屏、第一操作按键及第一告警灯分别与置于第一箱体内的第一CPU处理器连接，所述第一天线与无线发射器连接，所述电压接口的一端分别连接交流发生器、第一电压变送器及第二电压变送器，另一端通过电压连接线分别连接直流回路的正极U+、负极U-及大地；
所述移动端包括有第二箱体以及置于第二箱体内的电流采集器、第二CPU处理器及无线接收器，所述第二CPU处理器分别连接于电流采集器、无线接收器；
所述移动端还包括有第二面板以及置于第二面板上的第二液晶屏、第二操作按键、第二告警灯、第二天线及互感器接口，所述第二液晶屏、第二操作按键及第二告警灯分别连接于第二CPU处理器，所述第二天线与无线接收器连接，所述互感器接口的一端连接于钳形电流互感器，另一端连接于电流采集器。
所述第一面板上还留置有收纳槽，用于收纳所述移动端、钳形电流互感器及电压连接线。
一种供电回路检测系统的接地极性和方向的判断方法，具体包括以下步骤：
S1：主机对直流回路正极电压U+和负极电压U-进行采样；
S2：根据公式：
Figure BDA0003050931910000021
和
Figure BDA0003050931910000022
计算正极电阻R+和负极电阻R-的大小，其中R0为定值电阻；
S3：主机向直流回路注入一个交流信号；
S4：主机采样该交流信号的电压u，以及采样该交流信号经接地电阻形成回路的电流i；
S5：根据步骤S4采样的电压u和电流i，计算电压u和电流i的相位差
Figure BDA0003050931910000023
S6：根据公式：
Figure BDA0003050931910000024
计算正极电阻R+和负极电阻R-的大小，其中K为修正系数；
S7：主机采样直流回路正极电压U+和负极电压U-进行；
S8：对正极电压U+和负极电压U-进行分析和比较来判断接地极性：若U+＞U-，则接地极性为负极接地；若U+＜U-，则接地极性为正极接地；
S9：主机向直流回路注入一个交流信号；
S10：主机采样该交流信号的电压u；
S11：移动端采样该交流信号经接地电阻形成回路的电流i；
S12：主机通过无线信号将采样到的该交流信号的电压u送入移动端；
S13：移动端根据步骤S11采样的电流i和步骤S12接收的电压u，计算电压u和电流i的相位差θ；
S14：移动端对相位差θ进行分析和判断接地方向：若θ<90°，则判断接地方向为正；若θ≥90°，则判断接地方向为反。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供的一种供电回路检测系统及其接地极性和方向的判断方法，为这一领域提供了一项新颖的可行的技术方案，能够对直流回路接地故障作出快速、准确的诊断，从而达到缩短检修时间、提高经济效益的目的。
附图说明
图1为本发明实施原理示意图；
图2为本发明的主机结构原理图；
图3为本发明的第一面板结构图；
图4为本发明的移动端结构图；
图5为本发明的第二面板结构图。
图中：1-主机；2-移动端；3-钳形电流互感器；4-电压连接线；10-第一箱体；11-第一电压变送器；12-第二电压变送器；13-交流发生器；14-第一CPU处理器；15-无线发射器；16-电压接口；17-第一液晶屏；18-第一告警灯；19-第一操作按键；110-第一天线；111-收纳槽；112-第一面板；20-第二箱体；21-第二CPU处理器；22-无线接收器；23-电流采集器；24-第二液晶屏；25-第二告警灯；26-第二操作按键；27-第二天线；28-互感器接口；29-第二面板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了如图1-5的一种供电回路检测系统，包括主机1、移动端2、钳形电流互感器3和电压连接线4，所述主机1包括有第一箱体10以及置于第一箱体10内的第一电压变送器11、第二电压变送器12、交流发生器13、第一CPU处理器14和无线发射器15，所述第一CPU处理器14分别连接有第一电压变送器11、第二电压变送器12、交流发生器13和无线发射器15；
所述主机1还包括有第一面板112以及置于第一面板112上的第一液晶屏17、第一操作按键19、第一告警灯18、第一天线110及电压接口16；
所述第一液晶屏17、第一操作按键19及第一告警灯18分别与置于第一箱体10内的第一CPU处理器14连接，所述第一天线110与无线发射器15连接，所述电压接口16的一端分别连接交流发生器13、第一电压变送器11及第二电压变送器12，另一端通过电压连接线4分别连接直流回路的正极U+、负极U-及大地；
所述移动端2包括有第二箱体20以及置于第二箱体20内的电流采集器23、第二CPU处理器21及无线接收器22，所述第二CPU处理器21分别连接于电流采集器23、无线接收器22；
所述移动端2还包括有第二面板29以及置于第二面板29上的第二液晶屏24、第二操作按键26、第二告警灯25、第二天线27及互感器接口28，所述第二液晶屏24、第二操作按键26及第二告警灯25分别连接于第二CPU处理器21，所述第二天线27与无线接收器22连接，所述互感器接口28的一端连接于钳形电流互感器3，另一端连接于电流采集器23。
所述第一面板112上还留置有收纳槽，用于收纳所述移动端2、钳形电流互感器3及电压连接线4。
直流供电回路接地电阻检测包含直流法和交流法，直流法是根据主机1采样直流回路的正极电压U+和负极电压U-，进一步计算直流回路的正极电阻R+和负极电阻R-；
交流法是根据主机1注入直流回路的一个交流信号，该交流信号经直流回路接地电阻形成回路电流，通过采样该交流信号的电压u和回路电流i，进一步计算直流回路的直流回路的正极电阻R+和负极电阻R-。
直流供电回路接地极性判断，是根据主机1采样直流回路的正极电压U+和负极电压U-，通过分析、比较正极电压U+和负极电压U-的特征量，对接地极性做出判断。
直流供电回路接地方向判断，是根据主机1注入直流回路的一个交流信号，通过移动端2采样该交流信号的特征量，对接地方向做出判断。
进一步，直流供电回路接地电阻检测直流法包含以下步骤：
S1：主机1对直流回路正极电压U+和负极电压U-进行采样；
S2：根据公式：
Figure BDA0003050931910000051
(R0为一定值电阻)，计算正极电阻R+和负极电阻R-的大小。
进一步，直流供电回路电阻检测交流法包含以下步骤：
S1：主机1向直流回路注入一个交流信号；
S2：主机1采样该交流信号的电压u，以及采样该交流信号经接地电阻形成回路的电流i；
S3：根据步骤S2采样的电压u和电流i，计算电压u和电流i的相位差
Figure BDA0003050931910000061
S4：根据公式：
Figure BDA0003050931910000062
K为修正系数，
计算正极电阻R+和负极电阻R-的大小。
进一步，直流供电回路接地极性判断包括以下步骤：
S1：主机1采样直流回路正极电压U+和负极电压U-进行。
S2：对正极电压U+和负极电压U-进行分析，比较。
S3：通过U+和U-的大小来分析和判断接地极性：
若U+＞U-，则接地极性为负极接地；
若U+＜U-，则接地极性为正极接地。
进一步，直流供电回路接地方向判断包括以下步骤：
S1：主机1向直流回路注入一个交流信号；
S2：主机1采样该交流信号的电压u；
S3：移动端2采样该交流信号经接地电阻形成回路的电流i；
S4：主机1通过无线信号将采样到的该交流信号的电压u送入移动端2；
S5：移动端2根据步骤S3采样的电流i和步骤S4接收的电压u，计算电压u和电流i的相位差θ；
S6：移动端对相位差θ进行分析和判断接地方向：
(1)若θ<90°，则判断接地方向为正，
(2)若θ≥90°，则判断接地方向为反。
进一步，作为优选的实施方式，所述第一电压变送器11用来采样正极电压U+，所述第二电压变送器12用来采样负极电压U-，分别将直流回路的正极电压和负极电压转换成一个幅值小的电压量送入第一CPU处理器14进行分析处理，解析出正极和负极的直流分量，进而根据公式
Figure BDA0003050931910000071
(R0为一定值电阻)，
计算正极电阻R+和负极电阻R-的大小；
同时，通过U+和U-的大小来判断接地极性：
若U+＞U-，则接地极性为负极接地；
若U+＜U-，则接地极性为正极接地。
当计算出来的正极电阻R+和负极电阻R-低于设定的某一定值时，所述第一CPU处理器14发出驱动指令点亮所述第一告警灯18，以实现告警功能。
进一步，作为优选的实施方式，所述交流发生器13用来产生一个交流信号，该交流信号通过电压接口16和电压连接线4注入直流回路中，与直流回路中的接地电阻形成回路电流i；通过所述第一电压变送器11或所述第二电压变送器12采样该交流信号的电压，送入第一CPU处理器14进行分析处理，解析出交流信号分量电压u；所述交流发生器13也采样该交流信号与直流回路中的接地电阻形成回路电流i，送入第一CPU处理器14进行分析处理，解析出交流信号分量电流i，计算出交流信号分量电压u与交流信号分量电流i的相位差
Figure BDA0003050931910000072
进一步，根据公式：
Figure BDA0003050931910000073
K为修正系数，计算正极电阻R+和负极电阻R-的大小。
当计算出来的正极电阻R+和负极电阻R-低于设定的某一定值时，所述第一CPU处理器14发出驱动指令点亮所述第一告警灯18，以实现告警功能。
进一步，作为优选的实施方式，所述无线发射器15用来通过第一天线110发送第一CPU处理器14解析出交流信号分量电压u。
进一步，作为优选的实施方式，钳形电流互感器3将检测到回路电流i通过互感器接口28送入移动端2的电流采集器23进行采样，经过滤波处理后,送入第二CPU处理器21进行处理解析出交流信号分量电流i，同时，无线接收器22将通过第二天线27接收无线发射器15发送出来的交流信号分量电压u，送入送入第二CPU处理器21进行处理解析出交流信号分量电压u，进一步计算出交流信号分量电压u和交流信号分量电流i的相位差θ的大小，通过对相位差θ进行分析，判断出接地的方向：
(1)若θ<90°，则判断接地方向为正，
(2)若θ≥90°，则判断接地方向为反。
进一步，所述第一CPU处理器1和所述第二CPU处理器21由32位的ARM内核单片机构成；所述第一液晶屏17、第二液晶屏用来显示正极电压、负极电压、正极电阻R+，负极电阻R-，接地方向等数据信息；所述第一操作按键19和所述第二操作按键26用来对主机1和移动端2进行操作控制。
综上所述，与现有技术相比，本发明提供的一种供电回路检测系统及其接地极性和方向的判断方法，为这一领域提供了一项新颖的可行的技术方案，能够对直流回路接地故障作出快速、准确的诊断，从而达到缩短检修时间、提高经济效益的目的。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者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之内。

Claims (3)

1.一种供电回路检测系统，包括主机(1)、移动端(2)、钳形电流互感器(3)和电压连接线(4)，其特征在于：所述主机(1)包括有第一箱体(10)以及置于第一箱体(10)内的第一电压变送器(11)、第二电压变送器(12)、交流发生器(13)、第一CPU处理器(14)和无线发射器(15)，所述第一CPU处理器(14)分别连接有第一电压变送器(11)、第二电压变送器(12)、交流发生器(13)和无线发射器(15)；
所述主机(1)还包括有第一面板(112)以及置于第一面板(112)上的第一液晶屏(17)、第一操作按键(19)、第一告警灯(18)、第一天线(110)及电压接口(16)；
所述第一液晶屏(17)、第一操作按键(19)及第一告警灯(18)分别与置于第一箱体(10)内的第一CPU处理器(14)连接，所述第一天线(110)与无线发射器(15)连接，所述电压接口(16)的一端分别连接交流发生器(13)、第一电压变送器(11)及第二电压变送器(12)，另一端通过电压连接线(4)分别连接直流回路的正极U+、负极U-及大地；
所述移动端(2)包括有第二箱体(20)以及置于第二箱体(20)内的电流采集器(23)、第二CPU处理器(21)及无线接收器(22)，所述第二CPU处理器(21)分别连接于电流采集器(23)、无线接收器(22)；
所述移动端(2)还包括有第二面板(29)以及置于第二面板(29)上的第二液晶屏(24)、第二操作按键(26)、第二告警灯(25)、第二天线(27)及互感器接口(28)，所述第二液晶屏(24)、第二操作按键(26)及第二告警灯(25)分别连接于第二CPU处理器(21)，所述第二天线(27)与无线接收器(22)连接，所述互感器接口(28)的一端连接于钳形电流互感器(3)，另一端连接于电流采集器(23)。
2.根据权利要求1所述的一种供电回路检测系统，其特征在于：所述第一面板(112)上还留置有收纳槽，用于收纳所述移动端(2)、钳形电流互感器(3)及电压连接线(4)。
3.一种权利要求1所述的供电回路检测系统的接地极性和方向的判断方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1：主机(1)对直流回路正极电压U+和负极电压U-进行采样；
S2：根据公式：
Figure FDA0003050931900000021
和
Figure FDA0003050931900000022
计算正极电阻R+和负极电阻R-的大小，其中R0为定值电阻；
S3：主机(1)向直流回路注入一个交流信号；
S4：主机(1)采样该交流信号的电压u，以及采样该交流信号经接地电阻形成回路的电流i；
S5：根据步骤S4采样的电压u和电流i，计算电压u和电流i的相位差
Figure FDA0003050931900000023
S6：根据公式：
Figure FDA0003050931900000024
计算正极电阻R+和负极电阻R-的大小，其中K为修正系数；
S7：主机(1)采样直流回路正极电压U+和负极电压U-进行；
S8：对正极电压U+和负极电压U-进行分析和比较来判断接地极性：(1)若U+＞U-，则接地极性为负极接地；(2)若U+＜U-，则接地极性为正极接地；
S9：主机(1)向直流回路注入一个交流信号；
S10：主机(1)采样该交流信号的电压u；
S11：移动端(2)采样该交流信号经接地电阻形成回路的电流i；
S12：主机(1)通过无线信号将采样到的该交流信号的电压u送入移动端；
S13：移动端(2)根据步骤S11采样的电流i和步骤S12接收的电压u，计算电压u和电流i的相位差θ；
S14：移动端(2)对相位差θ进行分析和判断接地方向：(1)若θ<90°，则判断接地方向为正；(2)若θ≥90°，则判断接地方向为反。
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