CN116660624A - 一种直流系统的绝缘电阻的检测方法、介质及系统 - Google Patents

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宋志龙
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李晨程
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Abstract

本发明公开一种直流系统的绝缘电阻的检测方法、介质及系统，包括：建立直流系统的绝缘电阻的检测电路，包括：连接在直流系统的正极母线和负极母线之间的负载，连接正极母线的正极绝缘电阻，连接负极母线的负极绝缘电阻，两个串联的投切电阻，串联在一个投切电阻和正极母线之间的正极断路器，串联在另一个投切电阻和负极母线之间的负极断路器；闭合正极断路器，断开负极断路器，采集检测电路的第一漏电流，第一正极对地电压和第一负极对地电压；闭合负极断路器，断开正极断路器，采集检测电路的第二漏电流，第二正极对地电压和第二负极对地电压；计算得到直流系统的正极绝缘电阻和负极绝缘电阻。本发明不额外增加成本且检测得到的绝缘电阻误差小。

Description

一种直流系统的绝缘电阻的检测方法、介质及系统
技术领域
本发明涉及绝缘电阻检测技术领域，尤其涉及一种直流系统的绝缘电阻的检测方法、介质及系统。
背景技术
在电力系统的正常稳定运行中，变电站发挥着不可替代的作用。而变电站的正常运行，需要直流系统为继电保护、测量仪表等二次设备提供稳定电能，因此，直流系统的异常现象会直接影响变电站整体运行的稳定性和安全性，对于直流系统绝缘水平的实时监测具有重要现实意义。
图1示出传统监测方法的示意图。变电站传统绝缘监测方法主要是不平衡电桥-支路漏电流法。不平衡电桥-支路漏电流法主要包括正负极投切电阻R、正负极断路器K+和K-、接地装置、电压互感器PT和漏电流传感器CT。正常工作时，正负极断路器K+和K来回投切，此时电压互感器PT测量正、负极母线对地电压，随后对于电压信息进行计算即可得到接地电阻大小。若发生接地故障，则可通过漏电流传感器CT确定故障支路。然而此方法绝缘电阻计算有较高的误差，绝缘电阻测量不够准确。
发明内容
本发明实施例提供一种直流系统的绝缘电阻的检测方法、介质及系统，以解决现有技术检测绝缘电阻误差较大的问题。
第一方面，提供一种直流系统的绝缘电阻的检测方法，包括：
建立直流系统的绝缘电阻的检测电路，其中，所述检测电路包括：连接在所述直流系统的正极母线和负极母线之间的负载，连接所述正极母线的正极绝缘电阻，连接所述负极母线的负极绝缘电阻，两个串联的投切电阻，串联在一个投切电阻和所述正极母线之间的正极断路器，串联在另一个投切电阻和所述负极母线之间的负极断路器；
闭合所述正极断路器，断开所述负极断路器，采集所述检测电路的第一漏电流，第一正极对地电压和第一负极对地电压；
闭合所述负极断路器，断开所述正极断路器，采集所述检测电路的第二漏电流，第二正极对地电压和第二负极对地电压；
采用第一漏电流，第一正极对地电压，第一负极对地电压，第二漏电流，第二正极对地电压和第二负极对地电压计算得到所述直流系统的正极绝缘电阻和负极绝缘电阻。
第二方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令；所述计算机程序指令被处理器执行时实现如上述第一方面实施例所述的直流系统的绝缘电阻的检测方法。
第三方面，提供一种直流系统的绝缘电阻的检测系统，包括：如上述第二方面实施例所述的计算机可读存储介质。
这样，本发明实施例，可在不额外增加电气装置的基础上，提高绝缘电阻的检测的准确度，不会额外增加成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术的绝缘电阻的检测方法的电路示意图，其中，(a)正极断路器闭合，负极断路器断开，(b)正极断路器断开，负极断路器闭合；
图2是本发明实施例的直流系统的绝缘电阻的检测方法的流程图；
图3是本发明实施例的直流系统的绝缘电阻的检测方法的电路示意图，其中，(a)正极断路器闭合，负极断路器断开，(b)正极断路器断开，负极断路器闭合；
图4是仅考虑漏电流情况下采用电流法计算绝缘电阻的图3的等效电路示意图，其中，(a)正极断路器闭合，负极断路器断开，(b)正极断路器断开，负极断路器闭合；
图5是仅考虑漏电流情况下采用电压法计算绝缘电阻的图3的等效电路示意图，其中，(a)正极断路器闭合，负极断路器断开，(b)正极断路器断开，负极断路器闭合。
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作出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种直流系统的绝缘电阻的检测方法。如图2所示，本发明实施例的方法包括如下的步骤：
步骤S201：建立直流系统的绝缘电阻的检测电路。
其中，如图3所示，检测电路包括：连接在直流系统的正极母线和负极母线之间的负载，连接正极母线的正极绝缘电阻R+，连接负极母线的负极绝缘电阻R-，两个串联的投切电阻R，串联在一个投切电阻R和正极母线之间的正极断路器K+，串联在另一个投切电阻R和负极母线之间的负极断路器K-。
漏电流互感器CT装设在负载支路上，可测量正、负极母线电流代数和。对地电压可通过电压互感器测量，一个电压互感器连接正极母线，另一个电压互感器连接负极母线。
步骤S202：闭合正极断路器，断开负极断路器，采集检测电路的第一漏电流，第一正极对地电压和第一负极对地电压。
第一漏电流即为正极母线的漏电流，第一正极对地电压即为正极母线的对地电压，第一负极对地电压即为负极母线的对地电压。
步骤S203：闭合负极断路器，断开正极断路器，采集检测电路的第二漏电流，第二正极对地电压和第二负极对地电压。
第二漏电流即为负极母线的漏电流，第二正极对地电压即为正极母线的对地电压，第二负极对地电压即为负极母线的对地电压。
为减少投切电阻损耗，每天轮转投切一次，正常状态时K+和K-都处于分闸状态。漏电流可通过漏电流传感器采集，漏电流传感器必须安装在控制电缆外侧，只包含正、负极母线而不包含屏蔽层。在电阻投切过程中当漏电流传感器未检测到漏电流，则表明支路绝缘水平良好。
步骤S204：采用第一漏电流，第一正极对地电压，第一负极对地电压，第二漏电流，第二正极对地电压和第二负极对地电压计算得到直流系统的正极绝缘电阻和负极绝缘电阻。
首先仅通过漏电流信息的电流法进行绝缘电阻的计算，具体如下：
在仅考虑漏电流情况下，图3(a)和(b)等效电路图如4(a)和(b)所示。
其中，R-//R＝R×R-/(R+R-)，R+//R＝R×R+/(R+R+)。
使用MATLAB软件对式(1)、(2)进行求解，具体步骤为：
采用syms函数定义符号变量，对应程序为：syms I1 I2 U R R+R-。
列出待求解方程(通过移项将等式右边化为0)，对应程序为：
eqn1＝U/(I2+R×I2/R-)-R×R-/(R+R-)-R+；
eqn2＝U/(I1+R×I1/R+)-R×R+/(R+R+)-R-。
通过solve函数进行联立方程的求解，对应程序为：
[R1,R2]＝solve(eqn1,eqn2,R1,R2)。
R1＝R+，R2＝R-，这样，可得式(3)、(4)：
随后仅通过电压信息的电压法进行绝缘电阻的计算，具体如下：
在仅考虑漏电流情况下，图3(a)和(b)等效电路图如图5(a)和(b)所示。
由电阻分压原理可得：
其中，R//R+＝R×R+/(R+R+)，R//R-＝R×R-/(R+R-)。
对式(5)、式(6)进行求解，可得：
由于上述两种方法的计算结果均具有一定误差，因此，本发明实施例通过加权求和的形式来得到更精确的绝缘电阻计算公式。具体的，本发明实施例的正极绝缘电阻和负极绝缘电阻的计算式包括：
其中，R+表示正极绝缘电阻，R-表示负极绝缘电阻，U表示正极母线和负极母线之间的电压，R表示投切电阻，A表示第一权重，B表示第二权重，I1表示第一漏电流，I2表示第二漏电流，U1表示第一正极对地电压，U2表示第一负极对地电压，U3表示第二正极对地电压，U4表示第二负极对地电压。
对于不同直流系统，第一权重和第二权重通过仿真确定，具体的，对于一直流系统，权重仿真结果如表1所示。
表1权重仿真结果
A B 误差率(％)
0.1 0.9 -0.0418
0.2 0.8 0.0216
0.3 0.7 0.0850
0.4 0.6 0.1484
0.5 0.5 0.2118
0.6 0.4 0.2753
0.7 0.3 0.3387
0.8 0.2 0.4021
0.9 0.1 0.4655
通过表1可知A＝0.2，B＝0.8时，得到的误差最小。
因此，对于一直流系统，正极绝缘电阻和负极绝缘电阻的计算式具体如下：
通过设置不同大小的绝缘电阻，对本发明实施例的方法准确性验证，验证结果如表2所示。
表2不同方法的误差率
实际值(Ω) 电流法误差率(％) 电压法误差率(％) 结合法误差率(％)
100 -0.847 -0.025 -0.189
200 0.043 -0.045 -0.028
300 0.326 -0.065 0.013
400 0.458 -0.085 0.023
500 0.529 -0.106 0.021
600 0.569 -0.125 0.014
700 0.593 -0.145 0.002
800 0.606 -0.165 -0.011
900 0.611 -0.185 -0.026
1000 0.611 -0.205 -0.042
由表2可知，除去极个别的采用本发明实施例的电阻值结合法得到的误差率高于电压法的误差率，其余绝缘电阻情况下，本发明实施例的方法的误差率均低于电流法和电压法，具有更高的准确性。
通过上述的方法，只需要测量漏电流和系统正、负极对地电压，在原有绝缘监测设备的基础上不需要安装额外的电气装置。
此外，本发明实施例还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令；所述计算机程序指令被处理器执行时实现如上述实施例所述的直流系统的绝缘电阻的检测方法。
此外，本发明实施例还提供一种直流系统的绝缘电阻的检测系统，包括：如上述实施例所述的计算机可读存储介质。
该检测系统，具有结构简单的特点，在原有绝缘监测设备的基础上不需要安装额外的电气装置。
综上，本发明实施例，可在不额外增加电气装置的基础上，提高绝缘电阻的检测的准确度，不会额外增加成本。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种直流系统的绝缘电阻的检测方法，其特征在于，包括：
建立直流系统的绝缘电阻的检测电路，其中，所述检测电路包括：连接在所述直流系统的正极母线和负极母线之间的负载，连接所述正极母线的正极绝缘电阻，连接所述负极母线的负极绝缘电阻，两个串联的投切电阻，串联在一个投切电阻和所述正极母线之间的正极断路器，串联在另一个投切电阻和所述负极母线之间的负极断路器；
闭合所述正极断路器，断开所述负极断路器，采集所述检测电路的第一漏电流，第一正极对地电压和第一负极对地电压；
闭合所述负极断路器，断开所述正极断路器，采集所述检测电路的第二漏电流，第二正极对地电压和第二负极对地电压；
采用第一漏电流，第一正极对地电压，第一负极对地电压，第二漏电流，第二正极对地电压和第二负极对地电压计算得到所述直流系统的正极绝缘电阻和负极绝缘电阻。
2.根据权利要求1所述的直流系统的绝缘电阻的检测方法，其特征在于，所述正极绝缘电阻和所述负极绝缘电阻的计算式包括：
其中，R+表示正极绝缘电阻，R-表示负极绝缘电阻，U表示正极母线和负极母线之间的电压，R表示投切电阻，A表示第一权重，B表示第二权重，I1表示第一漏电流，I2表示第二漏电流，U1表示第一正极对地电压，U2表示第一负极对地电压，U3表示第二正极对地电压，U4表示第二负极对地电压。
3.根据权利要求1所述的直流系统的绝缘电阻的检测方法，其特征在于：所述正极绝缘电阻、所述负极绝缘电阻和两个所述投切电阻均接地。
4.根据权利要求1所述的直流系统的绝缘电阻的检测方法，其特征在于：所述负载与所述正极母线和所述负极母线连接的线路上设置有用于测量所述正极母线和所述负极母线的电流代数和的漏电流传感器。
5.根据权利要求2所述的直流系统的绝缘电阻的检测方法，其特征在于：所述第一权重为20％，所述第二权重为80％。
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于：所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令；所述计算机程序指令被处理器执行时实现如权利要求1～5中任一项所述的直流系统的绝缘电阻的检测方法。
7.一种直流系统的绝缘电阻的检测系统，其特征在于，包括：如权利要求6所述的计算机可读存储介质。
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