CN117452280A - 便携式自动巡检直流装置和基于该装置的故障检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及便携式自动巡检直流装置和基于该装置的故障检测方法，装置包括直流电源、传感器和检测元件，所述直流电源连接负载，负载为新增负载，装置与原始负载和原始负载对应的原始直流电源隔离，直流电源和每个负载的连接处设有至少一个传感器，传感器的输出连接检测元件；所述检测元件包括模数转换器、比较器、告警模块、控制模块和存储模块；模数转换器的输入连接所有传感器的输出，模数转换器的输出连接比较器的输入，比较器的输出连接告警模块。与现有技术相比，本发明具有准确检测在变电站进行扩建或改建过程中的接地故障等优点。
Description
技术领域
本发明涉及变电站的直流接地检测的技术领域，尤其是涉及便携式自动巡检直流装置和基于该装置的故障检测方法。
背景技术
变电站内二次系统的心脏——直流电源，为所有的继电保护装置、自动化装置、断路器操作及远动通讯装置提供稳定的电源，是保证变电站稳定运行的重要组成部分。直流系统接地会破坏站内二次设备的运行环境，可能造成继电保护、自动化装置、信号回路的拒动或误动，更严重的可能会导致保护装置越级跳闸。
在变电站进行扩建或改建时，往往会将新的负载接在原来的负载对应的直流电源上，但是新的负载没有经过变电站环境下的试运行，如果发生接地故障，故障隐蔽、短暂，且排查困难，而且会影响原本负载的正常运行。
发明内容
本发明的目的就是为了准确检测在变电站进行扩建或改建过程中的接地故障而提供的一种便携式自动巡检直流装置和基于该装置的故障检测方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种便携式自动巡检直流装置，装置包括直流电源、传感器和检测元件，所述直流电源连接负载，直流电源和每个负载的连接处设有至少一个传感器，传感器的输出连接检测元件，所述负载为新增负载，装置与原始负载和原始负载对应的原始直流电源隔离；
所述检测元件包括模数转换器、比较器、告警模块、控制模块和存储模块；
模数转换器的输入连接所有传感器的输出，模数转换器的输出连接比较器的输入，比较器的输出连接告警模块。
进一步地，检测元件还包括信号放大器和信号处理器，其中模数转换器的输出连接信号放大器的输入，信号放大器的输出连接信号处理器的输入，信号处理器的输出连接比较器的输入。
进一步地，信号处理器还连接控制器，控制器连接存储模块。
进一步地，所述传感器为霍尔传感器。
进一步地，所述告警模块包括告警指示灯和蜂鸣器。
本发明的另一方面，还提出一种上述的便携式自动巡检直流装置的电流故障检测方法，方法包括：
将变电站的负载划分为原运行负载和新增负载，所述原运行负载连接原始直流电源，新增负载连接便携式自动巡检直流装置，原始直流电源和便携式自动巡检直流装置之间相互隔离；
传感器获取新增负载的电流和对应的位置信息，将电流发送至模数转换器，得到电流值，将电流值输入比较器，若比较器输出高电平，则告警模块获取该电流值对应的位置信息并发出告警，若比较器输出低电平，告警模块不发出告警。
进一步地，将电流发送至模数转换器，得到电流值，将电流值输入比较器的具体步骤为：
将电流发送至模数转换器，得到初始电流值，初始电流值经过信号放大器进行信号放大，放大的电流值经过信号处理器进行信号去噪，得到去噪后的电流值，去噪后的电流值输入比较器。
进一步地，放大的电流值经过信号处理器进行信号去噪的具体步骤为：
放大的电流值进入信号处理器，信号处理器将放大的电流值发送至控制模块进行信号去噪，控制模块将去噪后的信号存入存储模块。
进一步地，所述新增负载的电流为漏电流，将电流值输入比较器后，所述比较器检测电流值是否超过给定电流值，若是，则比较器输出高电平，反之，比较器输出低电平。
进一步地，告警模块发出告警的具体为：告警模块发出告警和对应的位置信息。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的装置直流电源和每个扩建后的新增负载的连接处设有至少一个传感器，采用分布式传感，当某一个直流回路发生故障时，新增的负载对应的告警模块会发出告警，同时，本发明的装置与扩建前的直流电源和负载隔离，互不影响，减少新增的负载出现问题时对原有运行系统的影响。
附图说明
图1为本发明的装置结构的示意图；
图2为本发明的检测元件结构的示意图；
图3为漏电流产生原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本发明提出一种便携式自动巡检直流装置和基于该装置的故障检测方法，装置的结构图如图1所示。
本发明的装置包括直流电源、传感器和检测元件，所述直流电源连接负载，直流电源和每个负载的连接处设有至少一个传感器，传感器的输出连接检测元件，所述负载为新增负载，装置与原始负载和原始负载对应的原始直流电源隔离。
检测元件的结构图如图2所示，检测元件包括模数转换器、比较器、告警模块、控制模块和存储模块；
模数转换器的输入连接所有传感器的输出，模数转换器的输出连接比较器的输入，比较器的输出连接告警模块。
检测元件还包括信号放大器和信号处理器，其中模数转换器的输出连接信号放大器的输入，信号放大器的输出连接信号处理器的输入，信号处理器的输出连接比较器的输入。
信号处理器还连接控制器，控制器连接存储模块。
本发明中，传感器可以为霍尔元件，告警模块可以包括告警指示灯和蜂鸣器。
各负载中，装设各相互独立的传感器以及检测元件，当某一个直流回路发生故障时，该回路的元器件会发出告警，从而实现对故障回路的准确判断。智能型元件包含了信号传感、放大、处理，以及报警阈值的设定、信号的输出与告警指示灯等功能。
本发明提出的基于上述装置的电流故障检测方法，包括：
将变电站的负载划分为原运行负载和新增负载，所述原运行负载连接原始直流电源，新增负载连接便携式自动巡检直流装置，原始直流电源和便携式自动巡检直流装置之间相互隔离；
传感器获取新增负载的电流和对应的位置信息，将电流发送至模数转换器，得到电流值，将电流值输入比较器，若比较器输出高电平，则告警模块获取该电流值对应的位置信息并发出告警，若比较器输出低电平，告警模块不发出告警。发出告警时，告警指示灯和蜂鸣器开始工作。
将电流发送至模数转换器，得到电流值，将电流值输入比较器的具体步骤为：
将电流发送至模数转换器，得到初始电流值，初始电流值经过信号放大器进行信号放大，放大的电流值经过信号处理器进行信号去噪，得到去噪后的电流值，去噪后的电流值输入比较器。
放大的电流值经过信号处理器进行信号去噪的具体步骤为：
放大的电流值进入信号处理器，信号处理器将放大的电流值发送至控制模块进行信号去噪，控制模块将去噪后的信号存入存储模块。
所述新增负载的电流为漏电流，将电流值输入比较器后，所述比较器检测电流值是否超过给定电流值，若是，则比较器输出高电平，反之，比较器输出低电平。
告警模块发出告警的具体为：告警模块发出告警和对应的位置信息。
本发明通过检测漏电流是否超过阈值判断是否出现接地故障，漏电流的原理如图3所示。本发明同时传输对应的位置信息，实现故障的定位。
发出告警后，告警的信息可以显示在监控器上，监控器适合1000A以下的直流系统，完成直流系统控制和各项监测任务，便携式监控器具有可靠的后台通信功能，适合无人值守和自动运行的场合，操作方便简单。
监控器可以实现以下功能：
1.交流管理功能：智能化交流管理方式，完全的停电、过压、欠压告警功能。
2.报警功能：监控器对交流过欠压，缺相断电、母线过欠压、电池欠压、整流模块过压以及系统绝缘故障等多达352条告警信息均给出报警。
3.开关量功能：检查开关支路的跳闸或正常状态，并报警提醒功能；并能支持多达20种的自定义输入，超过20种自定义输出。
4.母线绝缘检测功能：支持母线差压告警及母线不平衡告警。
5.交串直检测功能：支持检测直流母线交流串入数值检测功能。
6.支路绝缘检测功能:支持检测每路直流输出漏电检测。
7.历史故障记录：多达100M的存储空间，可以查看任意时间段的故障信息。
8.事件记录：多达100M的存储空间，记录电池充电信息。
本发明中，负载可以为电源及信号直流回路中的保护装置直流电源，也可以为断路器的直流操作回路中的断路器操作界面。
本发明通过霍尔元件，采用漏电流法进行判断，当系统正常时电流流入等于流出，当发生直流接地故障时，电流平衡被破坏，从而发出接地故障告警。
下面是基于本发明的装置和方法的实际应用于500kV的线路改造工程，并且依次模拟了当发生各类直流故障时，装置的告警情况。
直流正接地故障时的数据如表1所示。
表1直流正接地故障数据
直流负接地故障时的数据如表2所示。
表2直流负接地故障数据
直流正极经过渡电阻接地故障时的数据如表3所示。
表3直流正极经过渡电阻接地故障数据
直流负极多点接地故障时的数据如表4所示。
表4直流负极多点接地故障数据
综上，本发明的装置和方法可以检测出各种不同的接地故障情况，并定位到该故障的位置，为后续的维修提供基础。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种便携式自动巡检直流装置，其特征在于，装置包括直流电源、传感器和检测元件，所述直流电源连接负载，直流电源和每个负载的连接处设有至少一个传感器，传感器的输出连接检测元件，所述负载为新增负载，装置与原始负载和原始负载对应的原始直流电源隔离；
所述检测元件包括模数转换器、比较器、告警模块、控制模块和存储模块；
模数转换器的输入连接所有传感器的输出，模数转换器的输出连接比较器的输入，比较器的输出连接告警模块。
2.根据权利要求1所述的一种便携式自动巡检直流装置，其特征在于，检测元件还包括信号放大器和信号处理器，其中模数转换器的输出连接信号放大器的输入，信号放大器的输出连接信号处理器的输入，信号处理器的输出连接比较器的输入。
3.根据权利要求2所述的一种便携式自动巡检直流装置，其特征在于，信号处理器还连接控制器，控制器连接存储模块。
4.根据权利要求1所述的一种便携式自动巡检直流装置，其特征在于，所述传感器为霍尔传感器。
5.根据权利要求1所述的一种便携式自动巡检直流装置，其特征在于，所述告警模块包括告警指示灯和蜂鸣器。
6.一种基于权利要求3-5中任一所述的便携式自动巡检直流装置的电流故障检测方法，其特征在于，方法包括：
将变电站的负载划分为原运行负载和新增负载，所述原运行负载连接原始直流电源，新增负载连接便携式自动巡检直流装置，原始直流电源和便携式自动巡检直流装置之间相互隔离；
传感器获取新增负载的电流和对应的位置信息，将电流发送至模数转换器，得到电流值，将电流值输入比较器，若比较器输出高电平，则告警模块获取该电流值对应的位置信息并发出告警，若比较器输出低电平，告警模块不发出告警。
7.根据权利要求6所述的一种电流故障检测方法，其特征在于，将电流发送至模数转换器，得到电流值，将电流值输入比较器的具体步骤为：
将电流发送至模数转换器，得到初始电流值，初始电流值经过信号放大器进行信号放大，放大的电流值经过信号处理器进行信号去噪，得到去噪后的电流值，去噪后的电流值输入比较器。
8.根据权利要求7所述的一种电流故障检测方法，其特征在于，放大的电流值经过信号处理器进行信号去噪的具体步骤为：
放大的电流值进入信号处理器，信号处理器将放大的电流值发送至控制模块进行信号去噪，控制模块将去噪后的信号存入存储模块。
9.根据权利要求6所述的一种电流故障检测方法，其特征在于，所述新增负载的电流为漏电流，将电流值输入比较器后，所述比较器检测电流值是否超过给定电流值，若是，则比较器输出高电平，反之，比较器输出低电平。
10.根据权利要求6所述的一种电流故障检测方法，其特征在于，告警模块发出告警的具体为：告警模块发出告警和对应的位置信息。
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