CN210894562U - 直流系统的故障检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种直流系统的故障检测系统。该故障检测系统包括不平衡电桥模块、控制模块、网络通信模块和监控模块，不平衡电桥模块分别与所述直流系统母线的正极和负极、控制模块相连，控制模块通过网络通信模块与监控模块相连，不平衡电桥模块用于检测直流系统母线电压、直流系统母线的正极和负极对地电压；控制模块用于根据直流系统母线电压、直流系统母线的正极和负极对地电压计算直流系统母线正极和负极对地绝缘电阻，并将计算得到的直流系统母线正极和负极对地绝缘电阻与设定值进行比较。本实用新型检测电路电路简单，对地绝缘电阻测量精度高，接地故障判断可靠性高。

Description

直流系统的故障检测系统

技术领域

本实用新型涉及直流系统领域，特别是涉及一种直流系统的故障检测系统。

背景技术

直流系统在发电厂、变电站中起着重要意义，它主要为发电厂、变电站等电力系统中的继电保护装置，自动化监控系统、自动控制装置等二次设备提供电源，这些二次设备的正常工作对保障发电厂、变电站的安全运行有着重要的意义。然而，直流系统在长期的运行过程中，受环境和气候的影响会导致接线端子和触头受潮，造成对地绝缘电阻下降，严重会导致接地故障，进而导致继电保护装置和自动控制装置误动或拒动，进而引发严重的电力系统事故。

传统的对于直流系统的接地故障的检测方法主要有：低频信号注入法和平衡电桥法，平衡电桥法相对于低频信号注入法测量方法相对简单，但只能检测非对称故障，绝缘电阻检测精度不高；低频信号注入法虽对绝缘电阻检测精度较高但会导致直流系统的电压纹波较大，影响其他设备的正常使用。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单，检测精度高的直流系统的故障检测系统。

为实现本实用新型的目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种直流系统的故障检测系统，包括不平衡电桥模块、控制模块、网络通信模块和监控模块，所述不平衡电桥模块分别与所述直流系统母线的正极和负极、所述控制模块相连，所述控制模块通过所述网络通信模块与所述监控模块相连，所述不平衡电桥模块用于检测所述直流系统母线电压、所述直流系统母线的正极和负极对地电压；所述控制模块用于根据所述直流系统母线电压、所述直流系统母线的正极和负极对地电压计算所述直流系统母线正极和负极对地绝缘电阻，并将计算得到的所述直流系统母线正极和负极对地绝缘电阻与设定值进行比较，当所述直流系统母线正极和负极对地绝缘电阻小于所述设定值时，所述控制模块通过所述网络通信模块控制所述监控模块显示所述直流系统故障绝缘状态、和所述直流系统母线正极和负极对地绝缘电阻值。

上述的直流系统的故障检测系统，包括不平衡电桥模块、控制模块、网络通信模块和监控模块，不平衡电桥模块分别与直流系统母线的正极和负极、控制模块相连，控制模块通过网络通信模块与监控模块相连，不平衡电桥模块用于检测直流系统母线电压、直流系统母线的正极和负极对地电压；控制模块用于根据直流系统母线电压、直流系统母线的正极和负极对地电压计算直流系统母线正极对地电阻和负极对地绝缘电阻，并将计算得到的直流系统母线正极和负极对地绝缘电阻与设定值进行比较，当直流系统母线正极和负极对地绝缘电阻R-小于设定值时，控制模块通过网络通信模块控制监控模块显示直流系统绝缘故障极性、和直流系统母线正极和负极对地绝缘电阻值。本实用新型检测电路电路简单，对地绝缘电阻测量精度高，接地故障判断可靠性高。

在其中一个实施例中，所述不平衡电桥模块包括不平衡电桥电路和第一电压检测电路和第二电压检测电路，所述不平衡电桥电路包括继电器K1、继电器 K2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6和电阻R7，所述继电器K1的线圈和所述继电器K2的线圈分别与所述控制模块相连，所述电阻 R1和所述电阻R2串联在所述直流系统母线的正极和负极之间，所述第一电压检测电路用于检测所述电阻R1和所述电阻R2之间的电压；所述电阻R3和所述电阻R4串联在所述直流系统母线负极、大地之间，所述第二电压检测电路用于检测所述电阻R3和所述电阻R4之间的电压；所述电阻R5分别与所述直流系统母线正极、大地相连；所述电阻R6与所述继电器K1的触点串联在所述直流系统母线正极、大地之间，所述电阻R7与所述继电器K2的触点串联在所述直流系统母线负极、大地之间。

在其中一个实施例中，所述电阻R5、所述电阻R6和所述电阻R7的阻值相等。

在其中一个实施例中，所述故障检测系统还包括报警模块，所述控制模块与所述报警模块相连，当所述直流系统母线正极和负极对地绝缘电阻小于所述设定值时，所述控制模块控制所述报警模块发出报警提示。

附图说明

图1为一实施例中直流系统的故障检测系统的结构示意图；

图2为另一实施例中不平衡电桥模块的电路原理示意图；

图3为又一实施例中直流系统的故障检测系统的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的首选实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

参见图1，本实施例提供了一种直流系统的故障检测系统，包括不平衡电桥模块100、控制模块200、网络通信模块300和监控模块400，不平衡电桥模块 100分别与直流系统母线的正极和负极、控制模块200相连，控制模块200通过网络通信模块400与监控模块500相连，不平衡电桥模块100用于检测直流系统母线电压U、直流系统母线的正极对地电压U+和负极对地电压U-；控制模块 200用于根据直流系统母线电压U、直流系统母线的正极对地电压U+和负极对地电压U-计算直流系统母线正极对地电阻R+和负极对地绝缘电阻R-，并将计算得到的直流系统母线正极对地电阻R+和负极对地绝缘电阻R-与设定值进行比较，当直流系统母线正极对地电阻R+和负极对地绝缘电阻R-小于设定值时，控制模块200通过网络通信模块300控制监控模块400显示直流系统绝缘故障状态、和直流系统母线正极和负极对地绝缘电阻值。

在本实施例中，参见图2，不平衡电桥模块100包括不平衡电桥电路110和第一电压检测电路120和第二电压检测电路130，不平衡电桥电路110包括继电器K1、继电器K2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6和电阻R7，继电器K1的线圈和所述继电器K2的线圈分别与控制模块相连，电阻 R1和电阻R2串联在直流系统母线的正极和负极之间，第一电压检测电路120用于检测电阻R1和电阻R2之间的电压；电阻R3和所述电阻R4串联在直流系统母线负极、大地之间，第二电压检测电路130用于检测电阻R3和电阻R4之间的电压；电阻R5分别与直流系统母线正极、大地相连；电阻R6与所述继电器 K1的触点K11串联在直流系统母线正极、大地之间，电阻R7与所述继电器K2 的触点K22串联在直流系统母线负极、大地之间。具体地，电阻R5、电阻R6和电阻R7的阻值都为R。

需要说明的是，本实施例提供的不平衡电桥模块100的工作原理为：操作人员可通过监控系统向控制模块200发送操作指令，通过控制模块200来控制继电器K1线圈和继电器K2线圈的得电或失电，当控制模块200接收操作指令控制继电器K1线圈得电，继电器K2线圈失电时，继电器K1的常开触点K11闭合，继电器K2的常开触点K22断开，第一电压检测电路120检测电阻R1和电阻R2之间的电压U1，第二电压检测电路130检测电阻R3和电阻R4之间的电压 U2；当控制模块200接收操作指令控制继电器K1线圈失电，继电器K2线圈得电时，继电器K1的常开触点K11断开，继电器K2的常开触点K22闭合，第一电压检测电路120检测电阻R1和电阻R2之间的电压U3，第二电压检测电路130 检测电阻R3和电阻R4之间的电压U4。通过两次的测量电压U1、电压U2、电压 U3和电压U4即可计算出对地绝缘电阻，当计算得到的对地绝缘电阻小于设定值时，控制模块200则将当前的绝缘状态，绝缘电阻数据上传至监控模块400进行显示。

具体地，当继电器K1线圈得电，继电器K2线圈失电时，直流系统母线电压Uˊ、直流系统母线的正极对地电压U+ˊ和负极对地电压为U-ˊ与第一次测量电压U1和U2的关系表达式为：

Uˊ＝[(R1+R2)/R2]×U1；U-ˊ＝[(R3+R4)/R4]×U2

根据图2中节点A处列基尔霍夫电流方程可得：

(U+ˊ/R)+(U+ˊ/R)+(U+ˊ/R+)＝(U-ˊ/R)+(U-ˊ/R-)

同理，当继电器K1线圈失电，继电器K2线圈得电时，直流系统母线电压U〞、直流系统母线的正极对地电压U+〞和负极对地电压为U-〞与第一次测量电压U3 和U4的关系表达式为：

U〞＝[(R1+R2)/R2]×U3；U-〞＝[(R3+R4)/R4]×U4

根据图2中节点A处列基尔霍夫电流方程可得：

(U+〞/R)+(U+〞/R+)＝(U-〞/R)+(U-〞/R)+(U-〞/R-)

综合上述方程，即可计算出直流系统母线正极对地绝缘电阻R+和负极对地绝缘电阻R-，表达式为:

R+＝[(U-ˊ×U+〞-U+ˊ×U-〞)×R]/[2×U+ˊ×U-〞-U-ˊ×U+〞+ U-ˊ×U-〞]

R-＝[(U-ˊ×U+〞-U+ˊ×U-〞)×R]/[2×U+ˊ×U-〞-U-ˊ×U+〞+ U+ˊ×U+〞]

相比于传统的平衡电桥检测对地绝缘电阻，本实施例提供的不平衡电桥检测对地绝缘电阻能判断出多点接地等复杂接地故障，比如正极和负极对地绝缘电阻是单极下降还是两极绝缘电阻同时下降的绝缘情况，弥补了平衡电桥只能检测非对称故障的缺陷，检测精度高，且电路结构简单。

上述的直流系统的故障检测系统，包括不平衡电桥模块100、控制模块200、网络通信模块300和监控模块400，不平衡电桥模块100分别与直流系统母线的正极和负极、控制模块200相连，控制模块200通过网络通信模块400与监控模块500相连，不平衡电桥模块100用于检测直流系统母线电压U、直流系统母线的正极对地电压U+和负极对地电压U-；控制模块200用于根据直流系统母线电压U、直流系统母线的正极对地电压U+和负极对地电压U-计算直流系统母线正极对地电阻R+和负极对地绝缘电阻R-，并将计算得到的直流系统母线正极对地电阻R+和负极对地绝缘电阻R-与设定值进行比较，当直流系统母线正极对地电阻R+和负极对地绝缘电阻R-小于设定值时，控制模块200通过网络通信模块 300控制监控模块400显示直流系统绝缘故障状态、和直流系统母线正极和负极对地绝缘电阻值。本实用新型检测电路电路简单，对地绝缘电阻测量精度高，接地故障判断可靠性高。

在一个实施例中，参见图3，故障检测系统还包括报警模块500，控制模块 200与报警模块500相连，当直流系统母线正极对地电阻R+和负极对地绝缘电阻R-小于设定值时，控制模块200控制报警模块500发出报警提示。

在本实施例中，控制模块200可以采用单片机控制芯片，网络通信模块300 可采用4G网络或WiFi通信模块，报警模块500可采用声光报警，本实施例不做限制，具体可根据实际情况进行选择。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一种直流系统的故障检测系统，其特征在于，包括不平衡电桥模块、控制模块、网络通信模块和监控模块，所述不平衡电桥模块分别与所述直流系统母线的正极和负极、所述控制模块相连，所述控制模块通过所述网络通信模块与所述监控模块相连，所述不平衡电桥模块用于检测所述直流系统母线电压、所述直流系统母线的正极和负极对地电压；所述控制模块用于根据所述直流系统母线电压、所述直流系统母线的正极和负极对地电压计算所述直流系统母线正极和负极对地绝缘电阻，并将计算得到的所述直流系统母线正极和负极对地绝缘电阻与设定值进行比较，当所述直流系统母线正极和负极对地绝缘电阻小于所述设定值时，所述控制模块通过所述网络通信模块控制所述监控模块显示所述直流系统故障绝缘状态、和所述直流系统母线正极和负极对地绝缘电阻值。

2.根据权利要求1所述的直流系统的故障检测系统，其特征在于，所述不平衡电桥模块包括不平衡电桥电路和第一电压检测电路和第二电压检测电路，所述不平衡电桥电路包括继电器K1、继电器K2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6和电阻R7，所述继电器K1的线圈和所述继电器K2的线圈分别与所述控制模块相连，所述电阻R1和所述电阻R2串联在所述直流系统母线的正极和负极之间，所述第一电压检测电路用于检测所述电阻R1和所述电阻R2之间的电压；所述电阻R3和所述电阻R4串联在所述直流系统母线负极、大地之间，所述第二电压检测电路用于检测所述电阻R3和所述电阻R4之间的电压；所述电阻R5分别与所述直流系统母线正极、大地相连；所述电阻R6与所述继电器K1的触点串联在所述直流系统母线正极、大地之间，所述电阻R7与所述继电器K2的触点串联在所述直流系统母线负极、大地之间。

3.根据权利要求2所述的直流系统的故障检测系统，其特征在于，所述电阻R5、所述电阻R6和所述电阻R7的阻值相等。

4.根据权利要求1所述的直流系统的故障检测系统，其特征在于，所述故障检测系统还包括报警模块，所述控制模块与所述报警模块相连，当所述直流系统母线正极和负极对地绝缘电阻小于所述设定值时，所述控制模块控制所述报警模块发出报警提示。

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