CN207817128U - 一种直流环网智能检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型设计开发了一种直流环网智能检测装置，直流环网智能检测装置包含直流母线电压监测仪表，检测直流系统充电机和蓄电池组输出负荷的电流仪表，具有人机交互功能的决策处理单元，控制开关通断两段直流母线的响应负载模块，以及具有接地控制功能的直流绝缘系统模块。通过监测两段直流母线电压，根据直流母线电压变化形成初步的环网类型预判，启动相应的决策算法，转变直流接地检测为直流环网检测功能，针对不同的环网类型控制响应负载模块与直流绝缘系统模块，同时根据测量电流情况有效检测判断直流环网并形成告警反馈。

Description

一种直流环网智能检测装置

技术领域

本实用新型涉及变电站供电直流系统技术领域，更具体地，涉及一种直流环网智能检测装置。

背景技术

直流系统是变电站重要的供电系统，主要负责站内继电保护设备、自动化设备、断路器分合闸回路、监控信号回路的电源供应，关系到变电站二次系统的测控运作以及主网设备故障情况下保护能否正常开出。区别于站内低压380V 交流电源系统，直流系统两极母线是不接地系统，因此容易因回路接地、寄生回路、电气环网而存在直流系统绝缘不足，电压失控等问题，多点接地时将导致误报警、误跳断路器等严重后果。

按照电力行业标准DL/T 5044-2014要求，变电站内配置两组蓄电池组的直流系统应采用两段单母接线方式，两段母线之间设联络断路器，且正常运行时两段母线应分别独立运行。因此正常情况下两组直流电源不应有环网连接情况，然而目前变电站大多经历过蓄电池组单改双、充电机更换、站内新出线间隔改扩建等技改修理工程，直流系统容易遗留同极环网或异极单端环网情况，由于两组直流母线电压控制的输出电压基本接近，正极环网、负极环网及正负极环网情况难以通过监控人为发现，特别是正负极异端环网与实际环网电阻大小密切相关，若环网电阻趋于较大值时，环网的两组母线亦缺乏有效装置及时检测告警，直流环网检测领域存在很大弥补空间。

发明内容

现阶段直流环网检测方法主要有电压调节法、接地判断法和信号注入法。

电压调节法为在安全的情况下调整一套直流充电机输出电压，如果另一套直流系统电压相应地跟随升高，则可判断两套直流系统存在环网情况，进而深入分析各级母线对地电压变化情况以细化分析是正极环网还是负极环网。该方法环网判断较为直观，然后还是需要较大程度调整直流系统其中一组母线的充电机电压，提高电压值需躲开直流电压正常浮动范围和测量误差，不可避免地影响到这一组母线所带负荷，不利于额定电压要求高的保护设备承受合格电压。此外，该方法仅适用于同极环网考虑，不适用异极环网检测，检测功能有限。

接地判断法为在直流系统安全情况下人为设置一组母线一极接地，然后改组母线对地电位将相应改变，此时再判断另一组母线对地电位情况，以此对比母线对地电位是否一致，如果变化一样将可判断两组直流母线存在环网情况。该方法判断亦可用在直流系统在异常情况下发生接地告警时，判断两套直流系统是否总是同时出现接地故障，有则说明环网故障。该方法是在直流接地情况下对环网的辅助判断，利用该方法存在以下三个问题：

1.额外对直流母线设置接地点实际上影响到了直流系统固有的绝缘检测装置的平衡电桥，因此将不可避免地触发直流系统绝缘检测报警，在直流系统发生真实接地故障情况下将干扰到变电站运维人员的正确判断，存在风险隐患；

2.在直流认为设置接地点之后，若直流系统负载端某一断路器间隔的控制回路发生一点接地时，此时直流系统将发生多点接地情况，容易导通控制回路而发出断路器跳闸命令，造成主网开关设备误跳，全网失压断电等严重后果；

3.针对两段母线接地极性接反等异极环网情况，接地判断法将加重直流系统本已存在的环网问题，增大环路泄露电流，并且将环网问题复杂化，不利于直观、有效判断出异极环网情况。

信号注入法为将低频交流信号注入两极直流母线，然后在馈线支路上逐一用专门的探测钳型电流表检测信号，当发现两段母线上存在低频信号时则可判定存在直流环网，进而在下级支路继续检测判定。该方法适合复杂的环路结构查找，但是检测方法依赖探测仪器的灵敏度，且直流系统与负荷间的传输联络基本采用对地分布电容大的电缆载体，注入的低频交流信号容易受到干扰衰减，因此探测钳表经常误判定，此外信号注入法也对直流系统产生不必要的纹波影响，有可能导致信号误动，实际应用效果差。

综上可知直流环网探测已有技术各有优缺点，但对直流系统产生较大的干扰影响，或者功能不够全面，不利于直流系统的安全稳定运行，检测方法有待完善提高。

另外，直流系统目前大多采用直流绝缘检测系统，然而直流绝缘检测系统针对直流接地情况，并无环网检测技术。同时上述环网检测方法皆无很好考虑直流环网检测技术对直流绝缘检测系统的影响，工程实际考虑不周。

为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，本实用新型采用的技术方案是：

一种直流环网智能检测装置，包括：

直流母线电压监测仪表和决策处理单元，所述直流母线电压监测仪表与决策处理单元相连，实时监测直流系统两段直流母线正、负极对地压差，并将测量结果反馈传输至所述决策处理单元；

充电单元电流测量仪表，所述充电单元电流测量仪表与所述决策处理单元相连，实时监测与直流系统两段直流母线相连的充电机和蓄电池的输出电流，并将测量结果反馈传输至所述决策处理单元；

决策处理单元，所述决策处理单元为直流环网智能检测装置的算法运算与中枢控制模块，根据各仪表检测情况启动决策算法，并控制所述响应负载模块和所述直流绝缘系统模块执行直流环网智能检测过程，结合仪表测量结果得出直流环网检测结论，输出响应及告警信号到人机交互界面，提醒用户掌握检测结果；

响应负载模块，所述响应负载模块与所述决策处理单元相连，为直流环网智能检测功能的执行模块；所述响应负载模块根据所述决策处理单元输出命令控制所述响应负载模块的开断或者改变所述响应负载模块负载的大小，并将动作完成信号及直流电流测量仪表结果反馈至所述决策处理单元；

直流绝缘系统模块，所述直流绝缘系统模块与所述决策处理单元相连，为直流环网智能检测功能的执行模块；所述直流绝缘系统模块具备直流系统母线绝缘检测仪的接地检测功能，结合直流母线电压监测实时检测直流母线接地情况，当进行直流环网检测时，改变直流系统两段母线的对地电位情况，并反馈动作完成信号至所述决策处理单元。

优选地，所述充电单元电流测量仪表包括：充电机的电流检测仪、蓄电池组的输出电流检测仪。

优选地，所述响应负载模块加载联通两段直流母线；所述响应负载模块包括：可控制开断的直流断路器、直流电流测量仪表、可控制变化阻值的阻性负载，可控制开断的直流断路器、直流电流测量仪表、可控制变化阻值的阻性负载三者串联；所述响应负载模块通过控制所述可控制开断的直流断路器分合或者改变所述可控制变化阻值的阻性负载的阻值大小来实现所述响应负载模块的开断或者改变所述响应负载模块负载的大小。

优选地，所述直流绝缘系统模块有两组控制电路，每组控制电路包括平衡电桥、接地单元，其中接地单元具有可控制分断的直流断路器，所述控制电路各自并联在两段直流母线；

所述直流绝缘系统模块通过所述平衡电桥实现直流系统母线绝缘检测仪的接地检测功能；

所述直流绝缘系统模块通过控制所述接地单元的所述直流断路器改变直流系统两段母线的对地电位情况。

一种利用直流环网智能检测装置的检测方法，所述检测方法通过所述直流环网智能检测装置实时监测直流系统两段母线对地电位情况，

所述检测方法包括以下步骤：

S1：开始；

S2：检测两段直流母线的对地电位，转入步骤S3；

S3：根据步骤S2中的对地电位判断直流系统是否存在接地故障，若存在接地故障转入步骤S9，若不存在接地故障转入步骤S4；

S4：检测母线电位是否符合预判情况，转入步骤S5；

S5：启动环网预判程序，转入步骤S6；

S6：启动相应的二次评判检测，转入步骤S7；

S7：判断是否存在环网，若存在环网则转入步骤S8，若不存在环网则返回步骤S2；

S8：发出环网告警，转入步骤S11；

S9：发出直流系统接地告警，转入步骤S10；

S10：闭锁直流环网检测功能，转入步骤S11；

S11：检测是否闭锁环网检测装置，若闭锁了环网检测装置则转入步骤S12，若没有闭锁环网检测装置则转入返回步骤S2。

S12：结束。

优选地，所述环网预判程序包括以下步骤：

步骤一：测量直流母线1正极对地电位与直流母线2正极对地电位；

步骤二：测量直流母线1负极对地电位与直流母线2负极对地电位；

步骤三：得出环网预判结论。

本实用新型设计开发了一种直流环网智能检测装置，直流环网智能检测装置包含直流母线电压监测仪表，检测直流系统充电机和蓄电池组输出负荷的电流仪表，具有人机交互功能的决策处理单元，控制开关通断两段直流母线的响应负载模块，以及具有接地控制功能的直流绝缘系统模块。通过监测两段直流母线电压，根据直流母线电压变化形成初步的环网类型预判，启动相应的决策算法，转变直流接地检测为直流环网检测功能，针对不同的环网类型控制响应负载模块与直流绝缘系统模块，同时根据测量电流情况有效检测判断直流环网并形成告警反馈。

附图说明

图1是直流环网智能检测装置工作示意图。

图2是本实用新型直流环网智能检测过程示意图。

附图标记说明：

1—直流母线电压监测仪表，2—联络开关K12，3—决策处理单元，4—响应负载模块，41—可控制开断的直流断路器，42—直流电流测量仪表，43—可控制变化阻值的阻性负载，5—响应负载模块，7—直流绝缘系统模块，71—接地断路器K1，72—平衡电阻R11，73—平衡电阻R12，8—直流绝缘系统模块， 81—接地断路器K2，72—平衡电阻R21，73—平衡电阻R22，9—#1充电机，10 —#1蓄电池，11—#2充电机，12—#2蓄电池。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

如图1所示，一种直流环网智能检测装置，包括：直流母线电压监测仪表 1、充电单元电流测量仪表、决策处理单元3、响应负载模块4、直流绝缘系统模块7。

其中，直流母线电压监测仪表1与决策处理单元3相连，实时监测直流系统两段直流母线正、负极对地压差，并将测量结果反馈传输至决策处理单元3。

充电单元电流测量仪表包括：直流母线1(KM1)上充电机的电流检测仪21、直流母线2(KM2)上充电机的电流检测仪21、直流母线1(KM1)上蓄电池组的输出电流检测仪22和直流母线2(KM2)上蓄电池组的输出电流检测仪22，充电单元电流测量仪表与决策处理单元3相连，实时监测与直流系统两段直流母线相连的充电机9、11和蓄电池10、12的输出电流，并将测量结果反馈传输至决策处理单元3。

决策处理单元3为直流环网智能检测装置的算法运算与中枢控制模块，根据各仪表检测情况启动决策算法，并控制响应负载模块和直流绝缘系统模块执行直流环网智能检测过程，结合仪表测量结果得出直流环网检测结论，输出响应及告警信号到人机交互界面，提醒用户掌握检测结果；

响应负载模块4、5与决策处理单元3相连，为直流环网智能检测功能的执行模块，为直流环网智能检测功能的执行模块；每个响应负载模块包括：可控制开断的直流断路器41、直流电流测量仪表42、和可控制变化阻值的阻性负载43，可控制开断的直流断路器41、直流电流测量仪表42、和可控制变化阻值的阻性负载43三者串联，两个响应负载模块分别加载联通两段直流母线，响应负载模块根据决策处理单元3输出命令控制可控制开断的直流断路器41、分合或者改变可控制变化阻值的阻性负载43、的阻值大小，并将动作完成信号及直流电流测量仪表42、结果反馈至决策处理单元3。

直流绝缘系统模块7、8与决策处理单元3相连，同为直流环网智能检测功能的执行模块；直流绝缘系统模块7、8有两组控制电路，每组控制电路包括平衡电桥、接地单元，接地单元具有可控制分断的接地断路器，接地断路器包括接地断路器K1 71、接地断路器K2 81，控制电路各自并联在两段直流母线；直流绝缘系统模块7、8通过平衡电桥具备一般直流系统母线绝缘检测仪的接地检测功能，结合直流母线电压监测可实时检测直流母线接地情况，当进行直流环网检测时控制接地单元的接地断路器K1 71、接地断路器K2 81，以此改变直流系统两段母线的对地电位情况，并反馈动作完成信号至决策处理单元3。

如图2所示，一种利用直流环网智能检测装置的检测方法，所述检测方法通过所述直流环网智能检测装置实时监测直流系统两段母线对地电位情况，

所述检测方法包括以下步骤：

S1：开始；

S2：检测两段直流母线的对地电位，转入步骤S3；

S3：根据步骤S2中的对地电位判断直流系统是否存在接地故障，若存在接地故障转入步骤S9，若不存在接地故障转入步骤S4；

S4：检测母线电位是否符合预判情况，转入步骤S5；

S5：启动环网预判程序，转入步骤S6；

S6：启动相应的二次评判检测，转入步骤S7；

S7：判断是否存在环网，若存在环网则转入步骤S8，若不存在环网则返回步骤S2；

S8：发出环网告警，转入步骤S11；

S9：发出直流系统接地告警，转入步骤S10；

S10：闭锁直流环网检测功能，转入步骤S11；

S11：检测是否闭锁环网检测装置，若闭锁了环网检测装置则转入步骤S12，若没有闭锁环网检测装置则转入返回步骤S2。

S12：结束。

具体地，结合图1、2，所述直流环网智能检测装置正常情况下实时监测直流系统两段母线对地电位情况，当发现直流母线电位符合环网预判情况时，启动所述决策处理单元的直流环网检测算法，所述直流环网检测算法分为环网预判程序和二次评判阶段，其中所述二次评判阶段控制所述响应负载模块和所述直流绝缘系统模块动作，结合动作产生的信号反馈得出二次评判结论，结合预判结论得出最终的环网检测结果。

所述环网预判程序包括：

步骤一：测量直流母线1正极对地电位与直流母线2正极对地电位；

步骤二：测量直流母线1负极对地电位与直流母线2负极对地电位；

步骤三：得出环网预判结论。

环网预判结论一：当直流母线1正极对地电位与直流母线2正极对地电位同时为正，且电位值相差小于额定电位0.5％，直流母线1负极对地电位与直流母线2负极对地电位同时为负时，预判直流系统可能存在正极环网，得到正极单端环网预判结论。

环网预判结论二：当直流母线1负极对地电位与直流母线2负极对地电位同时为负，且电位值相差小于额定电位0.5％时，直流母线1正极对地电位与直流母线2正极对地电位同时为正时，预判直流系统可能存在负极环网，得到负极单端环网预判结论。

环网预判结论三：当直流母线1正极对地电位与直流母线2正极对地电位同时为正，且电位值相差小于额定电位0.5％，直流母线1负极对地电位与直流母线2负极对地电位同时为负，且电位值相差小于额定电位0.5％，预判直流系统可能存在正负极同时环网，得到正负极双端环网预判结论。

环网预判结论四：当直流母线1正极对地电位与直流母线2正极对地电位同时为正，且电位值相差大于额定电位2％，直流母线1负极对地电位与直流母线2负极对地电位同时为负，且电位值相差大于额定电位2％。

步骤四：若得出环网预判结论为环网预判结论四时，进一步判断直流系统母线电压情况，得出第二次环网预判结论。

第二次环网预判结论一：当直流母线1正极对地电位小于直流母线2正极对地电位，当直流母线1负极对地电位绝对值大于直流母线2负极对地电位绝对值时，预判直流系统可能存在直流母线1正极与直流母线2负极存在电气环网，得到直流母线1正极与直流母线2负极异极单端环网预判结论。

第二次环网预判结论二：当直流母线1正极对地电位大于直流母线2正极对地电位，当直流母线1负极对地电位绝对值小于直流母线2负极对地电位绝对值时，预判直流系统可能存在直流母线1负极与直流母线2正极存在电气环网，得到直流母线1负极与直流母线2正极异极单端环网预判结论。

第二次环网预判结论三：当直流母线1正极对地电位与直流母线2正极对地电位同时与零电位相差小于额定电位5％，直流母线1负极对地电位与直流母线2负极对地电位同时与零电位相差小于额定电位5％，预判直流系统可能存在直流母线1负极与直流母线2正极存在电气环网，直流母线1正极与直流母线 2负极存在电气环网，得到两段直流母线异极双端环网预判结论。

得到环网预判结论后，根据预判结论启动执行模块进行二次评判检测，其中所述二次评判检测方法针对同极环网的环网预判结论一至三，启动两次动作策略。

动作策略1：确定直流系统与直流环网智能检测装置各开关及控制器恢复正常状态，控制断开直流绝缘系统模块8中的接地断路器K2 81，接着将响应负载模块5中的可控制变化阻值的阻性负载调至最大值，控制合上响应负载模块5中的直流断路器，此时控制可控制变化阻值的阻性负载将电阻值逐步调节降低，同时判断响应负载模块5中的直流电流测量仪表的测量电流1、以及充电单元电流测量仪表在直流母线1和直流母线2中检测电流的变化。

动作策略2：确定直流系统与直流环网智能检测装置各开关及控制器恢复正常状态，控制断开直流绝缘系统模块7中的接地断路器K1 71，接着将响应负载模块4中的可控制变化阻值的阻性负载43调至最大值，控制合上响应负载模块4中的直流断路器41，此时控制可控制变化阻值的阻性负载43将电阻值逐步调节降低，同时判断响应负载模块4中的直流电流测量仪表42的测量电流 2、以及充电单元电流测量仪表在直流母线1和直流母线2中检测电流的变化。

其中，非环网检测判定：若动作策略1过程中直流母线2对地电位升高，直流母线1充电单元输出电流(直流母线1(KM1)上充电机的电流检测仪21 测量电流与直流母线1(KM1)上蓄电池组的输出电流检测仪22测量电流的矢量和，以下表述“直流母线1充电单元输出电流”时同定义)和直流母线2充电单元输出电流(直流母线2(KM2)上充电机的电流检测仪21测量电流与直流母线2(KM2)上蓄电池组的输出电流检测仪22测量电流的矢量和，以下表述“直流母线2充电单元输出电流”时同定义)随着可控制变化阻值的阻性负载变化而没有增大，响应负载模块5测量电流1为零，而动作策略2过程中直流母线1对地电位升高，直流母线1充电单元输出电流和直流母线2充电单元输出电流随着可控制变化阻值的阻性负载43变化而没有增大，响应负载模块4测量电流2为零时，则可判断直流系统没有存在环网，返回评判不对应信息，并立即合上所述直流绝缘系统模块中的直流断路器41。

正极同极环网检测判定：若动作策略1过程中直流母线2对地电位与额定值相差5％，直流母线1充电单元输出电流没有增大，响应负载模块5测量电流 1有所增大，直流母线2充电单元输出电流有所增大，响应负载模块5测量电流1等于直流母线2充电单元输出电流增量，而动作策略2过程中直流母线1 对地电位与额定值相差5％，直流母线2充电单元输出电流没有增大，响应负载模块4测量电流2有所增大，直流母线1充电单元输出电流有所增大，响应负载模块4测量电流2等于直流母线1充电单元输出电流的增量时，则可判断直流系统存在正极同极环网，得出正极同极环网二次评判结论。

负极同极环网检测判定：若动作策略1过程中直流母线2对地电位与额定值相差5％，直流母线1充电单元输出电流有所增大，响应负载模块5测量电流 1有所增大，直流母线2充电单元输出电流没有增大，响应负载模块5测量电流1等于直流母线1充电单元输出电流的增量，动作策略2过程中直流母线1 对地电位与额定值相差5％，直流母线2充电单元输出电流有所增大，响应负载模块4测量电流2有所增大，直流母线1充电单元输出电流没有增大，直流母线2充电单元输出电流的增量等于响应负载模块4测量电流2时，则可判断直流系统存在负极同极环网，得出负极同极环网二次评判结论。

正极与负极双端同极环网检测判定：若动作策略1过程中响应负载模块5 测量电流1有所增大，若动作策略2过程中响应负载模块4测量电流2有所增大，且满足以下反馈情况之一：

(1)动作策略1中响应负载模块5的测量电流1等于直流母线1充电单元输出电流的增量，动作策略2中响应负载模块4的测量电流2等于直流母线2 充电单元输出电流增量；

(2)动作策略1中响应负载模块5的测量电流1等于直流母线1充电单元输出电流增量，动作策略2中响应负载模块4的测量电流2等于直流母线1充电单元输出电流增量；

(3)动作策略1中响应负载模块5的测量电流1等于直流母线2充电单元输出电流增量，动作策略2中响应负载模块4的测量电流2等于直流母线2充电单元输出电流增量；

(4)动作策略1中响应负载模块5的测量电流1等于直流母线1充电单元输出电流的增量和2充电单元输出电流的增量，动作策略2中响应负载模块4 的测量电流2等于直流母线1充电单元输出电流的增量和2充电单元输出电流的增量；

则可判断直流系统存在正极和负极双端同极环网，得出正极与负极双端同极环网二次评判结论。

正极与负极单端异极环网检测判定：针对异极环网的第二次环网预判结论一(为直流母线1正极与直流母线2负极异极单端环网预判结论)，将响应负载模块中的可控制变化阻值的阻性负载调至最大值，控制合上响应负载模块中的直流断路器，此时控制可控制变化阻值的阻性负载将电阻值逐步调节降低，当降低到一定值时，检测得到响应负载模块测量电流有所增大，直流母线1正极对地电位降低，同时直流母线2负极对地电位升高时，可得到直流母线1正极与直流母线2负极单端异极环网二次评判结论，其它电压变化情况返回评判不对应信息。

针对第二次环网预判结论二(为直流母线1负极与直流母线2正极异极单端环网预判结论)，将响应负载模块中的可控制变化阻值的阻性负载43调至最大值，控制合上响应负载模块中的直流断路器41，此时控制可控制变化阻值的阻性负载43将电阻值逐步调节降低，当降低到一定值时，检测得到响应负载模块测量电流有所增大，直流母线2正极对地电位降低，同时直流母线1负极对地电位升高时，可得到直流母线1负极与直流母线2正极异极单端环网二次评判结论。

正极与负极双端异极环网检测判定：针对异极环网的第三种预判情况(为两段直流母线异极双端环网预判结论)，此时两段直流母线的直流充电单元相当于串联短路，且由充电机主出力，充电电流非常大，一般将启动充电机固有的断电保护和熔断器烧断以切断环路，若检测充电机电流大于1.5倍设定值(设定值低于两段母线过流保护值，高于1.1倍两段母线额定电流值)持续超过3s，得出异极双端环网二次评判结论，并立即发出紧急告警。

直流环网智能检测原理说明。

针对正极单端同极环网，正极母线电压基本保持一致，此时两段母线的充电机输出电压差若有差别，负极对地电位将所有差别，因此可得到正极单端同极环网的预判结论。基于此通过控制响应负载模块和直流绝缘系统模块，检验反应结果以进一步认证预判结论。首先让其中一段直流母线(如直流母线2) 解除母线对地绝缘检测功能，以此消除环网通过电桥接地回路构成的泄露电流干扰。接着让响应负载模块的阻值(如可控制变化阻值的阻性负载)最大化后，确保合上直流断路器模块后两段直流系统具有最大绝缘性质的电气联络，合上直流断路器(直流断路器)后立即判断失去对地电桥母线(如直流母线2)的直流正负极对地电位，若母线正极对地电位升高，负极与另一段母线(直流母线1)正极对地电位相同，可见响应负载模块为唯一的电气联络回路，直流系统不存在环网问题；

若电位与正常情况相近，即失去对地电桥的母线正极对地电位与负极对地电位与失去电桥前对地电位相近，说明存在环网，需要进一步通过调节阻性负载以引出环路回流。当其中某一段直流充电单元(如直流母线1，主要为充电机出力)输出电流与同侧响应负载模块的测量电流(如响应负载测量电流1) 同时增大时，可见环路电流路径为：直流母线1直流充电机正极—充电机电流测量仪表—直流母线1正极母线—响应负载模块5(先后经过电流测量仪表-直流断路器-阻性负载)—直流母线2负极母线—直流母线1负极母线—直流母线 1直流充电机负极。动作策略1与动作策略2过程原理实际一致，两个动作过程反馈结果同时满足可有效检测得出存在负极单端同极环网。

当其中某一段直流充电单元(如直流母线2，主要为充电机出力)输出电流与对侧响应负载的测量电流(如响应负载测量电流1)同时增大时，可见环路电流路径为：直流母线2直流充电机正极—充电机电流测量仪表—直流母线 2正极母线—直流母线1正极母线—响应负载模块5(先后经过电流测量仪表- 直流断路器-阻性负载)—直流母线2负极母线—直流母线2直流充电机负极。同理采用两个动作策略过程同时判断，由此可有效检测得出正极单端同极环网。

当存在正负极双端同极环网情况时，先后两个动作策略控制下流过响应负载模块的阻性电流有可能仅为同侧直流母线充电机电流供流，亦有可能两个动作策略下全都是是某一侧直流母线充电机电流供流，亦有可能单个响应负载模块由两侧直流母线充电机电流供流，另一个响应负载模块由一侧直流母线充电机电流供流，取决于同极环网电阻导致的直流母线电位差异。通过检测充电机输出电流变化与响应负载模块测量电流变化便可有效监测正极和负极双端同极环网情况。

针对正负极单端异极环网情况，环网的正极对地电位和负极对地电位将随着环网电阻不同而相应改变。因此在此环网情况下(假设直流母线1正极与直流母线2负极环网)，不确定性的环网电阻将降低环网相连的母线1正极对地绝缘性能和母线2负极对地绝缘性能。由公式推导可知，

上式中，U₁为直流系统充电机1的输出电压(正负极压差)，U₂为直流系统充电机2的输出电压，R_X为环网电阻。

因此当R_X无穷大时，两段母线的对地电位与额定值相同，正常情况下设定R₁₁、R₁₂、R₂₁、R₂₂四个平衡电阻相等。故由

当R_X阻值由大减小时，可知U₁₊将减小，U_2-将增大(绝对值减小)，但 R_X＝0时，得U₁₊＝U_2-＝0,即环网的两极等效对地电位为零。因此可以在不确定性电阻R_X上并联一控制可变电阻，即响应负载模块的阻性电阻R_1X或 R_2X，当接近R_X时，将影响两段母线对地电位情况，根据电位变化趋势有效检测判断正负极单端异极环网。

针对正负极双端异极环网情况，此时相当于直流系统电源系统通过环网电阻相互串联导通，将引起极大的串联电流，正常情况下将启动直流系统充电机固有的过流保护动作，或者过流引起熔断器烧断，以此切断电源供应。若环网电阻很大，不足以引起上述保护动作时，可通过检测充电机过流及持续时间，当过流值低于两段母线过流保护值，高于1.1倍两段母线额定电流值，可直接得出异极双端环网二次评判结论，并立即发出紧急告警信号反馈。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种直流环网智能检测装置，其特征在于，包括：

直流母线电压监测仪表（1）和决策处理单元（3），所述直流母线电压监测仪表（1）与所述决策处理单元（3）相连，实时监测直流系统两段直流母线正、负极对地压差，并将测量结果反馈传输至所述决策处理单元（3）；

充电单元电流测量仪表，所述充电单元电流测量仪表与所述决策处理单元相连，实时监测与直流系统两段直流母线相连的充电机（9、11）和蓄电池（10、12）的输出电流，并将测量结果反馈传输至所述决策处理单元（3）；

决策处理单元（3），所述决策处理单元（3）为直流环网智能检测装置的算法运算与中枢控制模块；

响应负载模块（4、5），所述响应负载模块（4、5）与所述决策处理单元（3）相连，为直流环网智能检测功能的执行模块；所述响应负载模块（4、5）根据所述决策处理单元（3）输出命令控制所述响应负载模块（4、5）的开断或者改变所述响应负载模块（4、5）负载的大小，并将动作完成信号及直流电流测量仪表（42）结果反馈至所述决策处理单元（3）；

直流绝缘系统模块（7、8），所述直流绝缘系统模块（7、8）与所述决策处理单元（3）相连，为直流环网智能检测功能的执行模块；所述直流绝缘系统模块（7、8）具备直流系统母线绝缘检测仪的接地检测功能，结合直流母线电压监测实时检测直流母线接地情况，当进行直流环网检测时，改变直流系统两段母线的对地电位情况，并反馈动作完成信号至所述决策处理单元（3）。

2.根据权利要求1所述的直流环网智能检测装置，其特征在于：所述充电单元电流测量仪表包括：充电机的电流检测仪、蓄电池组的输出电流检测仪。

3.根据权利要求1所述的直流环网智能检测装置，其特征在于：所述响应负载模块（4、5）加载联通两段直流母线；所述响应负载模块（4、5）包括：可控制开断的直流断路器（41）、直流电流测量仪表（42）、可控制变化阻值的阻性负载（43），可控制开断的直流断路器（41）、直流电流测量仪表（42）、可控制变化阻值的阻性负载（43）三者串联；

所述响应负载模块（4、5）通过控制所述可控制开断的直流断路器（41）分合或者改变所述可控制变化阻值的阻性负载（43）的阻值大小来实现所述响应负载模块（4、5）的开断或者改变所述响应负载模块（4、5）负载的大小。

4.根据权利要求1或3所述的直流环网智能检测装置，其特征在于：所述直流绝缘系统模块（7、8）有两组控制电路，每组控制电路包括平衡电桥、接地单元，其中接地单元具有可控制分断的接地断路器，所述控制电路各自并联在两段直流母线；

所述直流绝缘系统模块（7、8）通过所述平衡电桥实现直流系统母线绝缘检测仪的接地检测功能；

所述直流绝缘系统模块（7、8）通过控制所述接地单元的所述接地断路器改变直流系统两段母线的对地电位情况。