CN1332211C - 直流电源系统接地故障检测方法及其检测电路 - Google Patents
直流电源系统接地故障检测方法及其检测电路 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1332211C CN1332211C CNB200410024237XA CN200410024237A CN1332211C CN 1332211 C CN1332211 C CN 1332211C CN B200410024237X A CNB200410024237X A CN B200410024237XA CN 200410024237 A CN200410024237 A CN 200410024237A CN 1332211 C CN1332211 C CN 1332211C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- circuit
- ground
- branch road
- current
- constant current
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
本发明提供了一种直流电源系统接地故障检测方法及检测电路。在直流电源系统各支路上装一霍尔电流互感器，支路的正负出线同时穿过该互感器，进行绝缘电阻测量时，在系统正母线/负母线对地之间加入一无源恒电流电路，测量此时负母线/正母线对地电压值以及恒电流电路的电流值，计算出二者的比值即为系统的绝缘电阻；当出现接地故障时，在非接地母线与地之间加入无源恒电流电路，测量此时接地母线对地电压值以及由各支路霍尔电流互感器测量流过各支路的电流值，计算二者的比值即可得到各支路的绝缘电阻值，绝缘电阻值低于设定标准值的支路即为接地支路，利用手持霍尔电流互感器沿该支路检测即可找出接地故障点。本发明实施简单、可靠，检测精度和准确度高。
Description
(一)技术领域
本发明涉及直流电源系统接地故障检测方法，适用于电力系统变电站、发电厂以及厂矿企业继电保护或控制装置采用的直流电源供电系统的绝缘及接地故障在线检测与定位。
(二)背景技术
目前，直流电源系统接地故障检测方法从技术上可分为交流法和直流法两大类。交流法一般是通过一低频信号发生器向接地母线注入一低频电流信号，然后利用信号接收器接收各供电支路中的交流电流幅值或相位，以判断接地支路。随着直流供电系统的复杂化以及数字保护及控制装置的大量使用使得系统分布电容和滤波电容容量急剧增加，容性电流的存在使该方法的精度和准确度降低。直流法一般是利用霍尔电流互感器测量系统各支路正负母线的对地漏电流，以判断系统接地故障，该方法可以不受分布电容的影响，但系统漏电流大小受系统绝缘电阻大小的影响，即使正或负母线产生直接接地故障，其漏电流大小却取决于另一正常母线绝缘电阻的大小。另外，由于系统绝缘电阻变化较大，漏电流也随之在很大范围内变化，因此该方法精度和准确度受到现有霍尔电流互感器灵敏度和精度的限制。总之现有故障检测方法的精度和准确度较差。
(三)发明内容
本发明针对现有直流电源系统接地故障检测方法精度和准确度差的不足，提供一种精度和准确度高的直流电源系统接地故障检测方法及其检测电路。
本发明采用的解决方案是：在直流电源系统各支路上装一霍尔电流互感器，支路的正负出线同时穿过该互感器，在进行绝缘电阻测量时，在系统正母线/负母线对地之间加入一无源恒电流电路，测量此时负母线/正母线对地电压值以及恒电流电路的电流值，计算出二者的比值即为系统的绝缘电阻；当系统出现接地故障时，在非接地母线与地之间加入无源恒电流电路，测量此时接地母线对地电压值以及由各支路霍尔电流互感器测量流过各支路的电流值，通过计算二者的比值即可得到各支路的绝缘电阻值，绝缘电阻值低于设定标准值的支路即为接地支路，利用手持霍尔电流互感器沿该支路检测即可找出接地故障点。
适用于上述检测方法的检测电路由无源恒电流电路、开关、电流检测电路、正负母线电压检测电路、各支路霍尔电流互感器及其测量和控制电路以及运算电路组成，无源恒电流电路经开关以及电流检测电路连到正母线或负母线与地之间；各支路正负母线经断路器后穿过霍尔电流互感器；控制电路控制无源恒电流电路的投入与切出，运算电路对测量值进行运算。
无源恒电流电路由功率管及电流反馈单元组成。当该电路跨接在母线与地之间时，可以使流过该电路的电流值近似保持恒定，并在很大范围内与跨接在该电路上的电压值无关。
无源恒电流电路的电流值设定在接近或等于霍尔电流互感器的额定值。
各支路的霍尔电流互感器选用额定值≤10mA的互感器，
本发明加入无源恒电流电路，利用母线电压产生恒定直流电流，无需外加信号。恒定电流值在较大范围内不受接地电阻值大小的影响，人为的将系统的漏电流或接地电流控制在霍尔电流互感器的额定工作电流值附近，霍尔电流互感器工作时处在最高精度状态，使得检测精度和准确度大大提高。不仅不受接地电容的影响，而且能实时准确地检测出直流母线的绝缘电阻、接地故障支路和接地电阻，实施简单、可靠，检测精度和准确度高。
(四)附图说明
图1是本发明直流电源系统接地故障检测方法的电路原理图。
图2是本发明的原理框图。
图3是本发明中无源恒电流电路的特性曲线图。
图4是本发明中无源恒电流电路的电路图。
其中：1、正直流母线，2、负直流母线，3、双刀单掷开关，4、双刀双掷开关，5、无源恒电流电路，6、电流检测电路，7、差分运算放大器，8、接地，9、核心电路，10、支路1断路器，11、支路1霍尔电流互感器，12、支路n断路器，13、支路n霍尔电流互感器，14、接地，15、多路模拟开关电路，16、高精度数/模(A/D)转换器电路，17、单片机电路，18、显示及键盘电路，19、报警电路，20、远传通讯电路，21、无源恒电流电路负极，22、无源恒电流电路正极，23、MOSFET功率管T1栅极，24、小功率三极管T2基极，Eb、直流电源，Rs1和Rs2、电流检测电阻，Rg、接地故障等效电阻，V1、正母线对地电压，V2、负母线对地电压，Is、正母线接地故障发生时本装置投入运行时由无源恒电流电路产生的流经接地故障点的电流，Ir、无源恒电流电路的电流设定值，Rgm、使无源恒电流电路维持恒电流的绝缘电阻或接地电阻最大值，T1、MOSFET功率管，T2、小功率三极管，R1、T1源极电流检测电阻，R2、T1栅极电阻
(五)具体实施方式
实施例：在图1给出的电路原理图中，直流电源系统由直流电源Eb、正直流母线1、负直流母线2和各支路及支路断路器10、12等组成。直流电源Eb通过正直流母线1、负直流母线2和支路断路器10、12向各支路提供直流电，正负母线1、2经断路器10、12后同时穿过各支路霍尔电流互感器11、13。本发明核心电路9中，正负母线1、2经开关3和开关4与无源恒电流电路5和电流检测电阻Rs1和Rs2相连。用差分运算放大器7检测电阻Rs1和Rs2上的电压降，可检测出恒电流电路5的电流值。V1和V2分别用于检测正母线1和负母线2的对地电压值。当检测母线绝缘电阻或接地电阻时，首先将开关4打到左侧或右侧位置，然后再合上开关3。当开关4打到左侧时，恒电流电路5的电流经开关4的右刀和电阻Rs1流入大地8，再由大地经母线对地等效绝缘电阻流入负母线2，经过直流电源Eb后，通过正母线1、开关3和开关4的左刀流回恒电流电路5形成一电流闭合回路。当开关4打到右侧时，恒电流电路5的电流经开关4的右刀和开关3流入负母线2，经过直流电源Eb后，通过正母线1由母线对地等效绝缘电阻流入大地8，电流由大地8经电阻Rs2和开关4的左刀流回恒电流电路5形成一电流闭合回路。开关3和4可以是继电器、机械开关或电子开关。当某支路正母线出现接地故障时，无源恒电流电路5通过开关3和4以及电流检测电路6连接到负母线2与地8之间；当某支路负母线出现接地故障时，无源恒电流电路5通过开关3和4以及电流检测电路6连接到正母线1与地8之间。
例如，当支路n的正母线1发生接地故障时，其等效接地电阻为Rg，此时将开关4打到如图1所示位置，然后再合上开关3，恒电流电路5电流流动方向如图1虚线Is所示。那么由霍尔电流互感器13所测得的电流值就是Is(忽略其它漏电流时)。由于恒电流电路5产生的电流在接近霍尔电流互感器的额定电流值，因此具有较高的测量精度。此时利用手持霍尔电流传感器沿该支路n检测即可找出接地故障点。
在图2所示框图中，来自霍尔电流互感器11、13等的信号经多路模拟开关15转换后与来自核心电路9检测的正负母线电压信号V1和V2以及恒电流电路电流检测值一起接入高精度数/模(A/D)转换电路16，然后由单片机17对这些A/D转换值进行分析计算，由显示电路18显示计算结果，并由报警电路19进行报警，同时可将数据通过通讯电路20上传到上位机。图中，单片机17对开关3和4以及多路模拟开关电路15和A/D转换电路16进行控制。通过键盘18或上位机通过通讯电路20可以设置比如支路数，接地电阻报警值，正负母线电压报警值等系统参数，实现人机对话。
图3中，电流值Ir为恒电流电路5的设定值，有Rgm≈Eb/Ir(Rs1和Rs2很小，这里可以忽略)。Ir由图4中小功率三极管T2的基极24与射极之间的电压值与电阻R1的比值确定，一般有Ir≈0.7(V)/R1
图4中，当在无源恒电流电路正极22和负极21之间加正电压后，电流流过MOSFET功率管T1和电阻R1，电阻R1、三极管T2和电阻R2组成电流反馈电路，自动调节T1栅极23与源极24之间的电压，达到控制流过MOSFET功率管T1电流的目的。
Claims (6)
1.一种直流电源系统接地故障检测方法，其特征是：在直流电源系统各支路上装一霍尔电流互感器，支路的正负出线同时穿过该互感器，在进行绝缘电阻测量时，在系统正母线/负母线对地之间加入一无源恒电流电路，测量此时负母线/正母线对地电压值以及恒电流电路的电流值，计算出二者的比值即为系统的绝缘电阻；当系统出现接地故障时，在非接地母线与地之间加入无源恒电流电路，测量此时接地母线对地电压值以及由各支路霍尔电流互感器测量流过各支路的电流值，通过计算二者的比值即可得到各支路的绝缘电阻值，绝缘电阻值低于设定标准值的支路即为接地支路，利用手持霍尔电流互感器沿该支路检测即可找出接地故障点。
2.根据权利要求1所述的直流电源系统接地故障检测方法，其特征是：所述无源恒电流电路由功率管及电流反馈单元组成。
3.根据权利要求1或2所述的直流电源系统接地故障检测方法，其特征是：所述无源恒电流电路的电流值设定在接近及等于霍尔电流互感器的额定值。
4.根据上述任何一项权利要求所述的直流电源系统接地故障检测方法，其特征是：所述各支路霍尔电流互感器选用额定值≤10mA的互感器。
5.一种适用于权利要求1所述的直流电源系统接地故障检测方法的检测电路，由无源恒电流电路、开关、电流检测电路、正负母线电压检测电路、各支路霍尔电流互感器、测量和控制电路以及运算电路组成，其特征是：无源恒电流电路经开关以及电流检测电路连到正母线或负母线与地之间；各支路正负母线经断路器后穿过霍尔电流互感器；测量和控制电路控制无源恒电流电路的投入与切出，运算电路对测量值进行运算。
6.根据权利要求5所述的检测电路，其特征是：所述开关是继电器、机械开关和电子开关中的一种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB200410024237XA CN1332211C (zh) | 2004-06-07 | 2004-06-07 | 直流电源系统接地故障检测方法及其检测电路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB200410024237XA CN1332211C (zh) | 2004-06-07 | 2004-06-07 | 直流电源系统接地故障检测方法及其检测电路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1584612A CN1584612A (zh) | 2005-02-23 |
| CN1332211C true CN1332211C (zh) | 2007-08-15 |
Family
ID=34600843
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB200410024237XA Expired - Fee Related CN1332211C (zh) | 2004-06-07 | 2004-06-07 | 直流电源系统接地故障检测方法及其检测电路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1332211C (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4092431A1 (de) * | 2021-05-20 | 2022-11-23 | Airbus (S.A.S.) | Strommessschaltkreis für einen stromrichter, stromrichterschaltkreis und stromrichter |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007060762A (ja) * | 2005-08-23 | 2007-03-08 | Mitsubishi Electric Corp | 負荷駆動システムの故障検出装置 |
| CN101738568B (zh) * | 2008-11-21 | 2012-07-11 | 山东惠工电气股份有限公司 | 分布式直流接地故障检测装置 |
| CN103018614B (zh) * | 2011-09-23 | 2017-11-28 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种直流系统绝缘监测方法及其设备 |
| CN102495329B (zh) * | 2011-11-14 | 2013-09-18 | 中国科学院等离子体物理研究所 | 一种聚变装置中超导线圈失超保护信号传输线通断自动测试方法 |
| CN103116108B (zh) * | 2013-02-20 | 2015-01-07 | 山东电力集团公司烟台供电公司 | 一种变电站直流电源系统用智能检测装置 |
| CN103163433A (zh) * | 2013-03-05 | 2013-06-19 | 贵阳新光电气有限公司 | 发电机定子、配电网绝缘在线监测及其接地选线方法 |
| CN104678264B (zh) * | 2013-11-30 | 2017-12-15 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | Auv直流供电系统在线绝缘检测及故障处理装置和方法 |
| CN104237645B (zh) * | 2014-09-04 | 2017-11-03 | 上海慕安电气有限公司 | 一种变电站直流系统绝缘状态在线监测系统和方法 |
| CN104267307B (zh) * | 2014-10-22 | 2017-02-08 | 重庆市防雷中心 | 接地装置及等电位连接故障远程监控系统 |
| JP6932964B2 (ja) * | 2017-03-25 | 2021-09-08 | 東京電力ホールディングス株式会社 | 直流電源供給回路の断線判別装置及び配線判別装置 |
| CN109239509A (zh) * | 2017-07-10 | 2019-01-18 | 比亚迪股份有限公司 | 列车以及列车的绝缘检测系统 |
| CN110333421B (zh) * | 2019-06-05 | 2021-08-03 | 陕西渭河发电有限公司 | 一种查找ups系统接地的方法及电路 |
| CN110596513B (zh) * | 2019-09-09 | 2024-03-15 | 广东万家乐燃气具有限公司 | 一种霍尔组件电压检测装置以及霍尔组件性能检测装置 |
| CN112816829B (zh) * | 2020-07-01 | 2023-07-14 | 广东电网有限责任公司揭阳供电局 | 一种故障定位的分析装置及分析方法 |
| CN117630583B (zh) * | 2024-01-26 | 2024-03-26 | 天津市天变航博电气发展有限公司 | 配电网电容电流及接地电阻检测装置的控制方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4638245A (en) * | 1984-09-27 | 1987-01-20 | Federal Pioneer Limited | Detection of ground faults in ungrounded DC power supply systems |
| US4739274A (en) * | 1985-09-06 | 1988-04-19 | Southern California Edison | DC ground fault detection |
| CN2453449Y (zh) * | 2000-11-13 | 2001-10-10 | 张艳莉 | 电力系统直流操作电源接地探测装置 |
| CN2549477Y (zh) * | 2002-05-10 | 2003-05-07 | 甘肃省电力公司 | 直流系统接地故障检测装置 |
-
2004
- 2004-06-07 CN CNB200410024237XA patent/CN1332211C/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4638245A (en) * | 1984-09-27 | 1987-01-20 | Federal Pioneer Limited | Detection of ground faults in ungrounded DC power supply systems |
| US4739274A (en) * | 1985-09-06 | 1988-04-19 | Southern California Edison | DC ground fault detection |
| CN2453449Y (zh) * | 2000-11-13 | 2001-10-10 | 张艳莉 | 电力系统直流操作电源接地探测装置 |
| CN2549477Y (zh) * | 2002-05-10 | 2003-05-07 | 甘肃省电力公司 | 直流系统接地故障检测装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 直流系统绝缘自动监测仪研制 王广柱等，电子测量与仪器学报，第12卷第2期 1998 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4092431A1 (de) * | 2021-05-20 | 2022-11-23 | Airbus (S.A.S.) | Strommessschaltkreis für einen stromrichter, stromrichterschaltkreis und stromrichter |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1584612A (zh) | 2005-02-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1332211C (zh) | 直流电源系统接地故障检测方法及其检测电路 | |
| CN1786726B (zh) | 定位电力配电系统中的接地故障的系统和方法 | |
| CN101551432B (zh) | 配电网故障定位方法 | |
| CN103840437B (zh) | 配电网铁磁谐振与单相接地故障的快速诊断与处理方法 | |
| CN103779833B (zh) | 直流漏电流检测与保护电路及检测与保护方法 | |
| CN102565696B (zh) | 一种保护压板快速测量装置及其测量方法 | |
| CN104535882A (zh) | 一种直流绝缘监测装置 | |
| CN104698291A (zh) | 三相四线制缺零线功能检测电路及检测方法 | |
| CN108445361A (zh) | 测量电力用直流系统接地电阻的系统和方法 | |
| CN205210220U (zh) | 一种测量直流线路对地漏电流的装置 | |
| CN102004213A (zh) | 直测式智能直流系统绝缘及状态诊断仪 | |
| CN117154649A (zh) | 一种供电线路控制方法和系统 | |
| CN101252276A (zh) | 小电流系统单相接地故障选线的一种方法 | |
| CN203204114U (zh) | 一种基于开口检流器的直流接地报警器 | |
| CN205404719U (zh) | 一种互感器公共回路多点接地检测仪 | |
| CN203405561U (zh) | 直流电源接地故障查找装置 | |
| CN105182157A (zh) | 基于高精度检测电流的中性点多点接地检测装置 | |
| CN105403808B (zh) | 一种直流线路接地故障点的定位方法及装置 | |
| CN209167865U (zh) | 一种开关量输入检测电路及监测系统 | |
| CN106019063A (zh) | 故障指示器和故障检测方法 | |
| CN103926468A (zh) | 一种直流电源系统对地电容检测电路 | |
| CN205015427U (zh) | 基于高精度检测电流的中性点多点接地检测装置 | |
| CN103116108B (zh) | 一种变电站直流电源系统用智能检测装置 | |
| CN107957568A (zh) | 电压互感器二次回路多点接地快速定位仪及查找方法 | |
| CN211263720U (zh) | 一种双钳表式直流接地查找仪 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Assignee: China Railway Shisiju Group The Electrificaytion Engineering Co.,Ltd. Assignor: Shandong University Contract fulfillment period: 2007.10.31 to 2012.10.30 contract change Contract record no.: 2009370000311 Denomination of invention: DC power supply system grounded fault detecting method and circuit Granted publication date: 20070815 License type: Exclusive license Record date: 2009.9.22 |
|
| LIC | Patent licence contract for exploitation submitted for record |
Free format text: EXCLUSIVE LICENSE; TIME LIMIT OF IMPLEMENTING CONTACT: 2007.10.31 TO 2012.10.30; CHANGE OF CONTRACT Name of requester: CHINA RAILWAY SHISIJU GROUP ELECTRICAL ENGINEERING Effective date: 20090922 |
|
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20070815 Termination date: 20120607 |