CN204789852U - 直流电源系统蓄电池组接地故障的检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是提供一种直流电源系统蓄电池组接地故障的检测装置，包括了：被测试蓄电池组、总电压采样电路、正端对地电压电路、负端对地电压电路、高阻电桥电路、低阻电桥电路、多路选择开关、运算放大电路、A/D转换器、主处理器、显示器、电池参数输入单元、通讯接口等组成；不需要在蓄电池回路做任何改变，有效判定是直流回路接地故障还是蓄电池接地故障，采用电压判断方法和高低阻抗电桥变换信号判断法，实现了快速、准确定位直流电源系统蓄电池组是由哪一只蓄电池发生接地故障所致。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力设备检测领域，特别是涉及一种直流电源系统绝缘监测装置对蓄电池组接地故障的检测方法。
背景技术
应用于变电站的直流电源系统是一个不接地的供电电源系统，检测直流系统对地绝缘监测装置都是采用绝缘监测继电器和直流绝缘监测装置。绝缘监测继电器和直流绝缘监测装置的测量原理都是采用一个对地电桥来判断直流系统正极和负极的状态，来测量正负极对地绝缘电阻值，分析直流系统的对地绝缘状态，该方法测试原理简单，实用可靠。由于该方法仅针对整个直流电源系统进行测试，无法准确定位到哪一只蓄电池发生接地故障，采用以往的电桥原理来判断其对地电压，转换成对地绝缘电阻方法已不再适用了。无法准确地判断出蓄电池对地电阻，在选择确定接地故障时，没有专业应用于蓄电池接地故障的检测仪器来确定故障点，电力工作者在排查电池组接地故障时，都是依靠各自的经验判定接地故障点的发生点发生在哪只蓄电池。国家能源局针对这个问题，2014年4月15日发布了国能【2014】161号文件关于印发《防止电力生产事故的二十五项重点要求》的通知，其中22.2.3.23条明确提出直流绝缘监测装置应具备蓄电池和单体蓄电池绝缘状态功能。所以开发一种直流电源系统蓄电池组接地故障的检测装置，对于提高电网安全具有积极的意义。
发明内容
本实用新型所要解决的技术是提供一种能准确地对蓄电池组接地进行判断的方法，为电力工作者快速而准确地判断蓄电池接地故障定位。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用高低阻抗电桥来快速准确地判断直流系统接地故障断蓄电池接地故障类型的方法。
本实用新型是提供一种直流电源系统蓄电池组接地故障的检测装置，其特征在于，包括了：被测试蓄电池组、总电压采样电路、正端对地电压电路、负端对地电压电路、高阻电桥电路、低阻电桥电路、多路选择开关、运算放大电路、A/D转换器、主处理器、显示器、电池参数输入单元、通讯接口等组成；其电路连接为：被测试蓄电池组与总电压采样电路相接；被测试蓄电池组正极与正端对地电压电路相接；被测试蓄电池组负极与负端对地电压电路相接；被测试蓄电池组与高阻电桥电路相接；被测试蓄电池组与低阻电桥电路相接；总电压采样电路与多路选择开关相接；正端对地电压电路与多路选择开关相接；负端对地电压电路与多路选择开关相接；高阻电桥电路与多路选择开关相接；低阻电桥电路与多路选择开关相接；多路选择开关与运算放大电路相接；运算放大电路与A/D转换器相接；A/D转换器与主处理器相接；主处理器与显示器相接；主处理器与电池参数输入单元相接；主处理器与通讯接口相接；主处理器与多路选择开关相接。总电压采样电路、正端对地电压电路、负端对地电压电路所测量到蓄电池组总电压、正对地电压、负对地电压等信息通过多路选择开关的选择性测量、运算放大电路的运算处理、通过A/D转换器后的数据在主处理器处理下、判定蓄电池是否发生接地故障。通过高阻电桥电路、低阻电桥电路在多路选择开关和主处理器的开断测量控制判定，利用高低阻抗电路电压和分析对地电压信息确定发生接地故障的电池号。快速地解决了直流系统发生蓄电池绝缘故障不能准确确定接地故障点的问题；
本实用新型的好处。
本装置的监测可以有效判定是直流回路接地故障还是蓄电池接地故障。
通过本装置的监测可以尽快确定发生蓄电池接地故障的哪一只电池发生接地故障所致。
本装置的实施可以有效地定位故障，不需要在蓄电池回路做任何改变。
附图说明
图1是直流电源系统蓄电池组接地故障的检测装置原理图。
图2是利用对地监测电桥等效电路原理框图，
具体实施方法。
实施例一：如图1所示，本实用新型装置的结构示意原理图，本实用新型是为变电站直流电源蓄电池组提供一种直流电源系统蓄电池组接地故障的检测装置，其包括了：被测试蓄电池组（1）、总电压采样电路（2）、正端对地电压电路（3）、负端对地电压电路（4）、高阻电桥电路（5）、低阻电桥电路（6）、多路选择开关（7）、运算放大电路（8）、A/D转换器（9）、主处理器（10）、显示器（11）、电池参数输入单元（12）、通讯接口（13）等；其连接为被测试蓄电池组（1）与总电压采样电路（2）相接；被测试蓄电池组（1）正极与正端对地电压电路（3）相接；被测试蓄电池组（1）负极与负端对地电压电路（4）相接；被测试蓄电池组（1）与高阻电桥电路（5）相接；被测试蓄电池组（1）与低阻电桥电路（6）相接；总电压采样电路（2）与多路选择开关（7）相接；正端对地电压电路（3）与多路选择开关（7）相接；负端对地电压电路（4）与多路选择开关（7）相接；高阻电桥电路（5）与多路选择开关（7）相接；低阻电桥电路（6）与多路选择开关（7）相接；多路选择开关（7）与运算放大电路（8）相接；运算放大电路（8）与A/D转换器（9）相接；A/D转换器（9）与主处理器（10）相接；主处理器（10）与显示器（11）相接；主处理器（10）与电池参数输入单元（12）相接；主处理器（10）与通讯接口（13）相接；主处理器（10）与多路选择开关（7）相接。总电压采样电路(2)、正端对地电压电路（3）、负端对地电压电路（4）所测量到蓄电池组总电压、正对地电压、负对地电压等信息通过多路选择开关（7）的选择性测量、多路选择开关（7）在主处理器（10）的控制下，经过运算放大电路（8）的运算处理成为0-5V的电压信号、通过A/D转换器（9）后的数据成为了数字信号送给主处理器（10）处理、主处理器（10）根据各对地电压、总电压来判定蓄电池是否发生接地故障。主处理器（10）再通过高阻电桥电路（5）和低阻电桥电路（6）经过多路选择开关（7）和主处理器（10）分别控制下，根据高阻电桥电路（5）和低阻电桥电路（6）两种状态下的测量对地电压，主处理器（10）通过比较计算分析，结合电池参数输入单元（12），开断测量控制高阻电桥电路（5）与低阻电桥电路（6）的不同信息，判定下分析对地电压信息确定发生接地故障的电池号。快速地解决直流系统发生蓄电池绝缘故障不能准确地确定接地故障点的问题。变电站直流电源中的蓄电池做为被测试蓄电池组（1）是由许多单节蓄电池串联组成的蓄电池组，通常的电池组电压为220V，分别采用2V、104只或12V、18只单体蓄电池串联组成。总电压采样电路（2）采用分压电阻网络的直流电压互感器，通过一个电压跟随器变换，再送A/D进行电压采样作用，由运放组成的加法器采集被测蓄电池组(1)总电压。正端对地电压电路（3）采用正极对地分压电阻网络，通过一个电压跟随器后转换成0-5V的直流电压入号，再送A/D转换器（9）进行电压采样作用，通过差分电路采集母线的正对地电压。负端对地电压电路（4）采用负极对地分压电阻网络，通过一个电压跟随器后再进行反向输出，转换成0-5V的直流电压入号，再送A/D转换器（9）进行电压采样作用，，通过差分电路采集母线的负对地电压。高阻电桥电路（5）由负载电阻组成的平衡电桥电路，采用平衡桥原理判断哪节蓄电池接地，高阻搞采样，对电池测量没有任何的影响，其对地的高阻搞我们采用的是大于10MΩ电阻，判断蓄电池单边接地。低阻电桥电路（6）采用负载电阻组成的不平衡桥电桥电路原理，采用不平衡桥原理判断哪节蓄电池接地，低阻抗采用的电阻阻抗为1MΩ判断蓄电池双边接地。多路选择开关（7）在主处理器（10）控制下完成各数据通段、收集、分配，负载控制，主要型号CD4051的多开关，是将所有数据传输给运算放大电路（8），其工作原理采用BCD码控制完成，对收集的信号进行分类。
运算放大电路（8）对连续模拟信号进行测量或滤波，经过运算，所有的输入电压对应放大后输出为0-5V。将总电压采样电路所测量的总电压信号（2）、正端对地电压电路所测量的正对地电压信号（3）、负端对地电压电路所测量的负对地电压信号（4）、高阻电桥电路所测量的电压信号（5）、低阻电桥电路所测量的电压信号（6），经过经过整形、滤波，提供给A/D转换器（9）。A/D转换器（9）各种信息的模拟信号进行转换，转换成数字信号传输给主处理器（10）。型号为ML14433。为131/2位A/D转换器，保证了测量的精度。主处理器（10）同时接收到，总电压采样电路所测量的总电压信号（2）、正端对地电压电路所测量的正对地电压信号（3）、负端对地电压电路所测量的负对地电压信号（4）、高阻电桥电路所测量的电压信号（5）、低阻电桥电路所测量的电压信号（6），主处理器（10）根据总电压信号、正对地电压信号、负对地电压信号高阻电桥电路电压信号、低阻电桥电路电压信号，控制各数据通段、收集、分配，实现了对外的数据的存贮、报警、显示、通讯、负载控制。采用美国MC公司生产的MTS32系列处理器完成。显示器（11）为平面超薄的显示设备，连接主处理器（10），尺寸大于7.5寸，由北京迪文公司生产的系列显示器。电池参数输入（12）可输入被测试蓄电池组的电压等级、蓄电池的节数、单节蓄电池的电压、蓄电池的容量、蓄电池的型号，连接主处理器（10）做为判定电池绝缘接地故障定位分析的方法。通讯单元（16）对内可以提供多种通讯接口，通讯单元（16）对外可以提供多个以太网（10/100Base-TX、100Base-FX）、数字RS-232以及模拟通道接口。同时可以适用多种协议（60870-5-101、IEC60870-5-104、DNP3.0等）。
实施例二：如图2所示，本实用新型对地监测电桥等效电路的结构示意图，包括了：被测试蓄电池组、负载电阻R1、负载电阻R2、负载电阻R3、负载电阻R4、负载电阻R5、负载电阻R6；被测试蓄电池组与负载电阻R1相接；被测试蓄电池组与负载电阻R2相接；被测试蓄电池组与负载电阻R3相接；被测试蓄电池组与负载电阻R4相接；负载电阻R5与负载电阻R1相接；负载电阻R5与负载电阻R2相接；负载电阻R6与负载电阻R3相接；负载电阻R6与负载电阻R4相接。
被测试蓄电池组的端电压、正对地电压、负对地电压来判定被测试的蓄电池组绝缘是否良好，如果蓄电池组正对地电压和负对地电压不一致时，判断蓄电池组绝缘不良，通常默认判定大于10%为门限，主处理器收到的电池电压信号、正对地电压信号、负对地电压信号分别在高阻电桥电路和低阻电桥电路的控制下，其对地电压也发生了一定变化，根据电池参数输入不同电压类型，如：2V、4V、6V、12V电池。
正负极接地电桥将直流电源正极对地和负极对地电压进行测量，不平衡桥投入测量对地电压不同计算，不同对地电压测量到了接地电阻的不一样。利用直流系统的接地电桥，采用一个高阻平衡桥，一个低阻不平衡桥，高阻平衡与低阻不平衡桥，所测量的电压值V1和V2不变，认为是蓄电池接地，所对应的接地点是接地电池，其接地部位就是电池对应号，如50V是第50÷2.1V=第24号电池，采用电压判断方法对电桥变换信号判断法，可以实现直流系统绝缘监测蓄电池的接地判定主，直接准确地蓄电池接地故障是由哪只电池所致。
Claims (1)
1.本实用新型是提供一种直流电源系统蓄电池组接地故障的检测装置，其特征在于，包括了：被测试蓄电池组、总电压采样电路、正端对地电压电路、负端对地电压电路、高阻电桥电路、低阻电桥电路、多路选择开关、运算放大电路、A/D转换器、主处理器、显示器、电池参数输入单元、通讯接口等组成；其连接为：被测试蓄电池组与总电压采样电路相接；被测试蓄电池组与正端对地电压电路相接；被测试蓄电池组与负端对地电压电路相接；被测试蓄电池组与高阻电桥电路相接；被测试蓄电池组与低阻电桥电路相接；总电压采样电路与多路选择开关相接；正端对地电压电路与多路选择开关相接；负端对地电压电路与多路选择开关相接；高阻电桥电路与多路选择开关相接；低阻电桥电路与多路选择开关相接；多路选择开关与运算放大电路相接；运算放大电路与A/D转换器相接；A/D转换器与主处理器相接；主处理器与显示器相接；主处理器与电池参数输入单元相接；主处理器与通讯接口相接；主处理器与多路选择开关相接。
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