CN205067643U - 变电站直流供电系统的分布式绝缘监测装置 - Google Patents

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宋义
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Abstract

本实用新型公开了一种变电站直流供电系统的分布式绝缘监测装置,包括与供电母线相连的母线绝缘检测器,供电母线经过隔离电源连接各供电支路,隔离电源输出端侧的供电支路中连接有支路绝缘检测器;所述的母线绝缘检测器和支路绝缘检测器通过现场总线与分布式直流监测主机相连。本实用新型通过对变电站直流供电系统采用分布式绝缘监测的方式,实现了系统支路电源的分离,避免了支路误动问题的发生,有利于电力系统的安全运行;本实用新型在检测器进行工作时,检测方法相对简单,一旦检测到直流接地问题,不需要通过注入信号或者利用传感器就能够对故障支路进行定位。

Description

变电站直流供电系统的分布式绝缘监测装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种变电站监测装置,具体涉及一种变电站直流供电系统的分布式绝缘监测装置。
背景技术
[0002] 变电站直流系统的规模十分庞大,主要是为相关装置和通讯设备进行供电,在电力系统中占据着重要地位。直流系统接地故障频繁发生,一般的检测方法不能够完全保证支路直流接地故障点的定位,这严重威胁着电力系统的安全性。
[0003] 现有的直流供电系统绝缘检测方法主要有以下几种:
[0004] 1、电桥法
[0005] 电桥法是检测直流系统绝缘情况的主要方法之一,它主要分为平衡电桥法和不平衡电桥法。电桥法主要是将直流系统对地绝缘电阻同人为的两个电阻连接成电桥,在系统正常的情况下,电桥平衡,如果出现故障,电桥失去平衡后则会产生报警。其中平衡电桥法不能够检测直流接地故障,只对系统绝缘性有一定的检测作用,局限性大。而不平衡电桥法虽然比平衡电桥法先进些,但是也只能检测出系统接地故障,却无法判断故障支路,有一定的局限性。
[0006] 2、漏电流法
[0007] 漏电流法是将传感器套在直流系统各个支路的正负导线上面,工作原理如图1所示。如果电流大小相等且呈反向,就会消除磁场,传感器二次侧输出值则为零。该方法的绝缘检测装置是用来显示母线电压的,一旦系统发生接地,传感器就会输出电压值。但是,利用该方法仍然不能解决对正负母线的绝缘性进行判断,即使连接两个电阻和开关来进行解决,也无法对接地故障进行判断,而且传感器会受到一定的干扰,精确度会降低。
[0008] 3、低频信号法
[0009] 低频信号法主要是定时的对系统母线与大地间注入低频交流信号,利用交流信号来对直流系统接地故障进行有效的监测。该方法主要分为定频法和变频法,其中定频法又分为支路加传感器和不加传感器的两种检测手段,在采用定频法时,检测结果受到了系统分布式电容的严重影响。变频法是在定频法的基础上研究出来的,有效的提高了检测结果的准确度,但是使用范围仍有局限性。
[0010] 通过对直流系统绝缘检测方法分析,我们清楚的了解到这些方法的局限性,它们无法对故障支路进行准确定位,影响了系统的安全性。弱电微机保护一般采用的是24V,而变电站多为110V和120V,为此需要通过逆变电源来协助。微机保护逆变电源的使用效果欠佳,存在一定的问题,容易引发开关量误动。
实用新型内容
[0011] 本实用新型的目的在于针对上述现有技术中的缺陷,提供一种能够对绝缘情况进行实时监测,提高监测的准确性,并且支路直流接地故障点定位精确的变电站直流供电系统的分布式绝缘监测装置。
[0012] 为了实现上述目的,本实用新型采用的技术方案为:包括与供电母线相连的母线绝缘检测器,供电母线经过隔离电源连接各供电支路,隔离电源输出端侧的供电支路中连接有支路绝缘检测器;所述的母线绝缘检测器和支路绝缘检测器通过现场总线与分布式直流监测主机相连。
[0013] 所述的母线绝缘检测器包括不平衡电桥、隔离放大电路、Α/D转换器、CPU、数据显不丰旲块和通讯t旲块;
[0014] 所述的不平衡电桥输入端与供电母线相连,输出端依次经过隔离放大电路和A/D转换器与CPU的输入端相连;CPU的输出端与数据显示模块相连,CPU通过通讯模块接入现场总线,与分布式直流监测主机相连。
[0015] 所述的支路绝缘检测器包括不平衡电桥、隔离放大电路、Α/D转换器、CPU、数据显不丰旲块和通讯t旲块;
[0016] 所述的不平衡电桥输入端与隔离电源输出端侧的供电支路相连,输出端依次经过隔离放大电路和Α/D转换器与CPU的输入端相连;CPU的输出端与数据显示模块相连,CPU通过通讯模块接入现场总线,与分布式直流监测主机相连;所述的隔离电源为隔离放大电路、Α/D转换器、CPU、数据显示模块以及通讯模块提供工作电压。
[0017] 所述现场总线包括RS485总线。
[0018] 所述分布式直流监测主机还连接有远传通讯模块,分布式直流监测主机通过远传通讯模块与设置在供电管理中心的后台监控系统相连。
[0019] 所述的分布式直流监测主机与供电母线相连,其工作电压由供电母线提供。
[0020] 所述的分布式直流监测主机采用工控机或者PLC。
[0021] 与现有技术相比,本实用新型通过对变电站直流供电系统采用分布式绝缘监测的方式,实现了系统支路电源的分离,避免了支路误动问题的发生,有利于电力系统安全运行;本实用新型检测器进行工作时,检测方法相对简单,一旦检测到出现直流接地问题,不需要通过注入信号或者利用传感器就能够对故障支路进行定位。本实用新型操作方便、安全可靠,不仅提高了支路直流接地定位的精确度,方便了维修工作,而且能够对直流供电系统绝缘情况进行实时监测,提高了直流供电系统绝缘监测的准确性,提高了直流供电系统的可靠性。
附图说明
[0022] 图1现有技术漏电流法的原理示意框图;
[0023] 图2本实用新型的结构示意框图;
[0024] 图3本实用新型检测器的结构示意框图;
[0025] 附图中:1.供电母线;2.母线绝缘检测器;3.支路绝缘检测器;4.隔离电源;5.分布式直流监测主机;6.不平衡电桥;7.隔离放大电路;8.Α/D转换器;9.CPU ;10.数据显示模块;11.通讯模块。
具体实施方式
[0026] 下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明。
[0027] 参见图2,本实用新型所述的变电站直流供电系统包括供电母线1和多个供电支路,该分布式绝缘监测装置包括分布式直流监测主机5和若干个检测器,供电支路通过隔离电源4与供电母线1相连。检测器包括母线绝缘检测器2和支路绝缘检测器3,其中母线绝缘检测器2设置在供电母线1中,支路绝缘检测器3设置在隔离电源4输出端侧的供电支路中,供电支路例如照明回路、通讯电源支路、信号回路和附属设备支路等,母线绝缘检测器2和支路绝缘检测器3通过RS485总线与分布式直流监测主机5相连。隔离电源4根据现场情况采用相应的DC-DC隔离电源即可。分布式直流监测主机5采用工控机或PLC均可,其工作电压由供电母线1来提供。
[0028] 如图3所示,母线绝缘检测器2和支路绝缘检测器3均包括不平衡电桥6、隔离放大电路7、Α/D转换器8、CPU9、数据显示模块10和通讯模块11,不平衡电桥6的输出端分别经过隔离放大电路7和Α/D转换器8与CPU9的输入端相连,隔离放大电路7包括隔离放大电路A1和隔离放大电路A2。CPU9的输出端与数据显示模块10相连,CPU9通过通讯模块11接入现场总线,与分布式直流监测主机5相连,通讯模块11优选RS485通讯模块,现场总线优选RS485总线。其中,母线绝缘检测器2的不平衡电桥6输入端与供电母线1相连,支路绝缘检测器3的不平衡电桥6输入端与隔离电源4输出端侧的供电支路相连;+KM和-KM分别为电源的输入端。隔离电源4分别为支路绝缘检测器3中的隔离放大电路7、Α/D转换器8、CPU9、数据显示模块10和通讯模块11提供工作电压。通讯模块11采用隔离RS485模块,数据显示模块10为直流供电系统的运行和状态指示显示模块。
[0029] 为了进行远程监控,本实用新型分布式直流监测主机5还连接有远传通讯模块,分布式直流监测主机5通过远传通讯模块与设置在供电管理中心的后台监控系统相连。
[0030] 本实用新型的系统组成与工作原理如下:根据直流供电系统的复杂结构,本实用新型采用由繁化简的原则,将复杂的拓扑关系变简单。这就需要在直流系统的供电支路上面安装隔离电源4,之后再在其支路上分别安装直流接地检测器,各个检测器分工不同,共同完成检测任务后,通过RS485总线输送到分布式直流监测主机5中。该分布式绝缘监测装置的母线绝缘检测器2以及各个支路绝缘检测器3所检测的范围各不同,其中母线绝缘检测器2主要是用来检测直流母线的。这种分布式绝缘监测装置相对于以往的集中式监测系统来说,实现了系统支路电源的分离,避免了支路误动问题的发生,有利于电力系统的安全运行。在检测器进行工作时,检测方法相对简单,一旦检测到直流接地问题,不需要通过注入信号或者利用传感器就能够对故障支路进行定位,这主要是由系统分布式结构决定的,受外界环境的干扰性较小,采用不平衡电桥法即可完成检测工作。该分布式绝缘监测装置相对轻便,安装操作较简单,具有很好的经济性和实用性。利用分布式绝缘监测装置进行检测工作时,不仅可以迅速的对故障支路进行定位,而且系统还可以对故障进行显示记录并报警,节约了大量的维修时间,方便了维修工作的开展,进一步减少了停电事故的发生。
[0031] 本实用新型所述检测器的工作原理如下:检测器在工作时,通过RS485总线进行数据传输,它的工作电源组则是通过直流母线电压转换的,可以选择隔离放大器或者光耦进行隔离。在分布式直流监测系统中,检测器与隔离电源4之间既可以合为一体,也可以相互分开。隔离电源4对检测器来说尤为重要,它除了能够产生隔离的直流母线电压,还能够为检测器提供工作电压,一旦将检测器作为分体,就需要利用另一种形式产生工作电源。如果系统存在接地故障时,可以通过状态指示电路检测,也可以通过隔离RS485 口进行传输。
[0032]由于变电站内直流供电系统的安全性非常重要,一旦系统发生故障,就会引发跳闸停电事故,降低了供电质量。在进行直流系统检测时,通常我们采用电桥法、漏电流法、低频信号法等,虽然这些检测手段能够起到一定的效果,但是不能完全保证直流系统的安全性。而本实用新型的变电站直流供电系统的分布式绝缘监测装置不仅操作方便、安全可靠,还提高了支路直流接地定位的精确度,方便了维修工作,进一步提高了直流系统的可靠性。
[0033] 除说明书所述的技术特征外,均为本专业技术人员的已知技术。
[0034] 以上所述只是本实用新型的优选实施方式,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也被视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种变电站直流供电系统的分布式绝缘监测装置,其特征在于:包括与供电母线(1)相连的母线绝缘检测器(2),供电母线⑴经过隔离电源⑷连接各供电支路,隔离电源(4)输出端侧的供电支路中连接有支路绝缘检测器(3);所述的母线绝缘检测器(2)和支路绝缘检测器(3)通过现场总线与分布式直流监测主机(5)相连。
2.根据权利要求1所述的变电站直流供电系统的分布式绝缘监测装置,其特征在于:所述的母线绝缘检测器⑵包括不平衡电桥(6)、隔离放大电路(7)、A/D转换器(8)、CPU (9)、数据显示模块(10)和通讯模块(11); 所述的不平衡电桥(6)输入端与供电母线(1)相连,输出端依次经过隔离放大电路(7)和A/D转换器(8)与CPU (9)的输入端相连;CPU(9)的输出端与数据显示模块(10)相连,CPU(9)通过通讯模块(11)接入现场总线,与分布式直流监测主机(5)相连。
3.根据权利要求1所述的变电站直流供电系统的分布式绝缘监测装置,其特征在于:所述的支路绝缘检测器⑶包括不平衡电桥(6)、隔离放大电路(7)、A/D转换器(8)、CPU (9)、数据显示模块(10)和通讯模块(11); 所述的不平衡电桥(6)输入端与隔离电源(4)输出端侧的供电支路相连,输出端依次经过隔离放大电路(7)和A/D转换器(8)与CPU(9)的输入端相连;CPU(9)的输出端与数据显示模块(10)相连,CPU(9)通过通讯模块(11)接入现场总线,与分布式直流监测主机(5)相连;所述的隔离电源⑷为隔离放大电路(7)、A/D转换器⑶、CPU(9)、数据显示模块(10)以及通讯模块(11)提供工作电压。
4.根据权利要求1至3中任意一项权利要求所述的变电站直流供电系统的分布式绝缘监测装置,其特征在于:所述现场总线包括RS485总线。
5.根据权利要求1至3中任意一项权利要求所述的变电站直流供电系统的分布式绝缘监测装置,其特征在于:所述分布式直流监测主机(5)还连接有远传通讯模块,分布式直流监测主机(5)通过远传通讯模块与设置在供电管理中心的后台监控系统相连。
6.根据权利要求1所述的变电站直流供电系统的分布式绝缘监测装置,其特征在于:所述的分布式直流监测主机(5)与供电母线(1)相连,其工作电压由供电母线(1)提供。
7.根据权利要求1或6所述的变电站直流供电系统的分布式绝缘监测装置,其特征在于:所述的分布式直流监测主机(5)采用工控机或者PLC。
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