CN217820765U - 切换单元和直流绝缘检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种切换单元和直流绝缘检测装置，该直流绝缘检测装置包括：第一直流绝缘检测单元和第二直流绝缘检测单元；切换单元包括第一直流接触器K1和第二直流接触器K2，第一直流绝缘检测单元和第二直流绝缘检测单元分别与第二直流接触器K2连接以及第一直流接触器K1连接；通过第一直流接触器K1和第二直流接触器K2分别控制第一直流绝缘检测单元和第二直流绝缘检测单元的接入与断开，从而实现直流系统中两套直流绝缘检测装置的轮流运行，防止两套直流绝缘检测装置同时投入运行后相互产生信号干扰，造成误报警。

Description

切换单元和直流绝缘检测装置

技术领域

本实用新型涉及直流绝缘检测技术领域，尤其是涉及一种切换单元和直流绝缘检测装置。

背景技术

随着分布式新能源发电项目的迅速发展，风电、光伏场站通过将电源汇集在升压站后再由高压线路送出，从而接入电网。新能源电场升压站电压等级一般为110kV，通常该规格及以下的变电站宜装设一组蓄电池，对于重要的110kV变电站也可装设两组蓄电池。为兼顾直流系统运行的可靠性和经济性，新能源场站升压站所采用的直流系统一般配置两段直流母线，采用相同的两套直流充电器及其附属设备，共用一组蓄电池。

运行过程中将直流母线互联开关合上，两组母线互联运行，蓄电池组通过运行切换开关切至I段母线或II段母线上运行，使蓄电池组可以对两段母线提供电源，每段母线各配置一套直流绝缘电阻检测系统，直流绝缘检测装置通过电压输入开关接入直流系统母线。

由于两组直流绝缘检测装置均采用平衡桥原理，当两套装置接入同一组直流母线时，母线上会出现两组平衡桥电阻，影响装置对母线电压和绝缘电阻的检测。另外，母线互联情况下，为了计算各支路绝缘电阻，两套直流绝缘检测装置同时向一个支路注入超低频电流信号，会造成支路电流互感器采样失准，装置之间相互干扰，造成绝缘检测装置误报警，无法正确判断故障支路。也就是说，现有直流母线互联运行方式中，存在干扰较大，误报警率高的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种切换单元和直流绝缘检测装置，以缓解现有技术中存在的两套直流绝缘检测装置之间干扰较大的技术问题。

第一方面，本实用新型提供了一种切换单元，应用于直流绝缘检测装置，上述直流绝缘检测装置包括：第一直流绝缘检测单元和第二直流绝缘检测单元；上述第一直流绝缘检测单元与上述第二直流绝缘检测单元分别接入升压站直流系统的第一段母线和第二段母线，用于检测直流母线的运行状态；上述切换单元包括第一直流接触器K1和第二直流接触器K2；上述第一直流绝缘检测单元与上述第二直流接触器K2连接，上述第二直流绝缘检测单元与上述第一直流接触器K1连接；上述第一直流接触器K1和上述第二直流接触器K2分别用于控制上述第一直流绝缘检测单元和上述第二直流绝缘检测单元的接入与断开。

在一种实施方式中，上述切换单元包括：直流空气开关；上述直流空气开关用于控制上述切换单元与上述第一直流绝缘检测单元和上述第二直流绝缘检测单元的连接；当上述直流空气开关断开时，上述切换单元与上述第一直流绝缘检测单元和上述第二直流绝缘检测单元不连接，上述第一直流绝缘检测单元和上述第二直流绝缘检测单元均接入上述升压站直流系统同时运行；当上述直流空气开关闭合时，上述切换单元与上述第一直流绝缘检测单元和上述第二直流绝缘检测单元分别连接，上述第一直流绝缘检测单元或上述第二直流绝缘检测单元接入上述升压站直流系统。

在一种实施方式中，上述切换单元还包括：选择开关、自定义控制回路和延时控制回路；上述选择开关包括第一触点、第二触点和第三触点；上述第一触点与上述直流空气开关连接；上述第二触点用于将上述自定义控制回路导通，以使上述切换单元实现自定义控制；上述第三触点用于将上述延时控制回路导通，以使上述切换单元实现延时控制。

在一种实施方式中，上述第一直流接触器K1包括：第一常开触点、第一常闭触点、第二常闭触点和第三常闭触点；上述第二直流接触器K2包括：第二常开触点、第四常闭触点、第五常闭触点和第六常闭触点。

在一种实施方式中，上述自定义控制回路包括：第一自复位式开关、第二自复位式开关和第三自复位式开关；上述第一自复位式开关的一端与上述选择开关的上述第二触点连接；上述第一自复位式开关的另一端与上述第二自复位式开关的第一端和上述第三自复位式开关的第一端分别连接；上述第二自复位式开关的第二端和上述第三自复位式开关的第二端分别与上述第一直流接触器K1和上述第二直流接触器K2连接。

在一种实施方式中，上述延时控制回路包括：第一直流延时继电器KT1和第二直流延时继电器KT2；上述第一直流延时继电器KT1与上述第一直流接触器K1连接；上述第二直流延时继电器KT2与上述第二直流接触器K2连接。

第二方面，本实用新型提供了一种直流绝缘检测装置，包括：第一直流绝缘检测单元、第二直流绝缘检测单元和上述第一方面任意一项所述的切换单元。

本实用新型提供了一种切换单元和直流绝缘检测装置，该装置包括：第一直流绝缘检测单元、第二直流绝缘检测单元和切换单元；切换单元包括第一直流接触器K1和第二直流接触器K2，第一直流绝缘检测单元和第二直流绝缘检测单元分别与第二直流接触器K2连接以及第一直流接触器K1连接；通过第一直流接触器K1和第二直流接触器K2分别控制第一直流绝缘检测单元和第二直流绝缘检测单元的接入与断开，从而实现直流系统中两套直流绝缘检测装置的轮流运行，防止两套直流绝缘检测装置同时投入运行后相互产生信号干扰，造成误报警。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种现有的升压站直流系统接线原理图；

图2为本实用新型实施例提供的一种直流绝缘检测装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种切换单元的电路原理图；

图4为本实用新型实施例提供的一种改进后的升压站直流系统接线原理图。

图标：1-直流绝缘检测装置；2-支路电流采集模块；3-支路电流互感器；4-绝缘检测装置电压输入开关；5-直流母线互联开关；6-直流电源输入开关；7-蓄电池运行切换开关；8-直流充电器模块；9-蓄电池组输出开关；10-交流电源输入开关；11-蓄电池组；12-K2接触器辅助触点；13-K1接触器辅助触点；DK-直流空气开关；SA-选择开关；SB1-按钮式开关(第一自复位式开关)；SB2-按钮式开关(第二自复位式开关)；SB3-按钮式开关(第三自复位式开关)；K1-第一直流接触器；K2-第二直流接触器；KT1-第一直流延时继电器；KT2-第二直流延时继电器。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

随着分布式新能源发电项目的迅速发展，风电、光伏场站通过将电源汇集在升压站后再由高压线路送出，从而接入电网。新能源电场升压站电压等级一般为110kV，根据《电力工程直流电源系统设计技术规程》(DL/T 5044-2014)的规定：110kV及以下变电站宜装设一组蓄电池，对于重要的110kV变电站也可装设两组蓄电池。为兼顾直流系统运行的可靠性和经济性，新能源场站升压站所采用的220V直流系统一般配置两段直流母线，采用相同的两套直流充电器及其附属设备，共用一组蓄电池。在直流系统中，绝缘下降或直接接地将对设备的稳定运行和人身安全构成威胁，为加强直流绝缘检测，每段母线上配置了直流绝缘监测装置，将直流母线正、负两级接入装置，通过平衡电桥原理检测直流母线电压，采用超低频电流注入法，在各个支路安装电流互感器，用于检测各支路绝缘电阻情况。

参见图1所示的一种现有的升压站直流系统接线原理图，正常工作方式下，直流充电器模块将输入的380V交流整流为直流220V输出至直流母线上。由于直流系统只配置一组蓄电池，为保证直流系统运行稳定性，全站失电情况下直流系统供电正常，现场运行人员一般将直流母线互联开关合上，两组母线互联运行，蓄电池组通过运行切换开关切至I段母线或II段母线上运行，使蓄电池组可以对两段母线提供电源。每段母线各配置一套直流绝缘电阻检测系统，直流绝缘检测装置通过电压输入开关接入直流系统母线，每个支路电流互感器采集电流信号后汇集到电流采集模块，电流采集模块与直流绝缘检测装置之间通过485串口通信，检测直流母线的运行状态至检测主机，用于判断各支路电阻情况。

由于两组直流绝缘检测装置均采用平衡桥原理，当两套装置接入同一组直流母线时，母线上会出现两组平衡桥电阻，影响装置对母线电压和绝缘电阻的检测。另外，母线互联情况下，为了计算各支路绝缘电阻，两套直流绝缘检测装置同时向一个支路注入超低频电流信号，会造成支路电流互感器采样失准，装置之间相互干扰，造成绝缘检测装置误报警，无法正确判断故障支路。也就是说，现有直流母线互联运行方式中，存在干扰较大，误报警率高的问题。

基于此本申请提出了一种切换单元和直流绝缘检测装置，以缓解两套直流绝缘检测装置同时投入运行后相互产生信号干扰的问题。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种直流绝缘检测装置进行详细介绍，参见图2所示的一种直流绝缘检测装置的结构示意图，该直流绝缘检测装置主要包括：第一直流绝缘检测单元210、第二直流绝缘检测单元220和切换单元230。

第一直流绝缘检测单元210与第二直流绝缘检测单元220分别接入升压站直流系统的第一段母线(Ⅰ段母线)和第二段母线(Ⅱ段母线)，用于检测直流母线的运行状态。切换单元230包括第一直流接触器K1(231)和第二直流接触器K2(232)；第一直流绝缘检测单元210与第二直流接触器K2(232)连接，第二直流绝缘检测单元220与第一直流接触器K1连接(231)；第一直流接触器K1和第二直流接触器K2分别用于控制第一直流绝缘检测单元和第二直流绝缘检测单元的接入与断开。

针对直流母线互联运行方式下两套直流绝缘检测装置运行会造成误报警的问题，可增加一组直流绝缘检测装置的延时切换回路，切换回路电源取自直流系统220V母线负荷开关，将两套绝缘检测装置按延时轮流投入直流母线上运行，若特殊情况下两段母线分列运行，可退出此切换回路，将两套投入到各自直流母线上运行。

其中，第一直流接触器K1和第二直流接触器K2的线圈额定电压均为220VDC，触点电压等级均为220VDC，触点额定电流为18A，包括一对常开触点和三对常闭触点。

即，在一种实施例中，第一直流接触器K1包括：第一常开触点、第一常闭触点、第二常闭触点和第三常闭触点；第二直流接触器K2包括：第二常开触点、第四常闭触点、第五常闭触点和第六常闭触点。

在一种实施例中，切换单元可以包括：直流空气开关，该直流空气开关用于控制切换单元与第一直流绝缘检测单元和第二直流绝缘检测单元的连接。

当直流空气开关断开时，切换单元与第一直流绝缘检测单元和第二直流绝缘检测单元不连接，第一直流绝缘检测单元和第二直流绝缘检测单元均接入升压站直流系统同时运行；

当直流空气开关闭合时，切换单元与第一直流绝缘检测单元和第二直流绝缘检测单元分别连接，第一直流绝缘检测单元或第二直流绝缘检测单元接入升压站直流系统。

作为一个具体的示例，参见图3所示的一种切换单元的电路原理图，直流空气开关DK，其电压等级为220VDC，额定电流10A。

在一种实施例中，切换单元还包括：选择开关、自定义控制回路和延时控制回路；选择开关包括第一触点、第二触点和第三触点；第一触点与直流空气开关连接；第二触点用于将自定义控制回路导通，以使切换单元实现自定义控制；第三触点用于将延时控制回路导通，以使切换单元实现延时控制。

作为一个具体的示例，参见图3，选择开关SA可以是双位置选择开关，电压等级220VDC，触点额定电流10A。

在一种实施例中，自定义控制回路包括：第一自复位式开关、第二自复位式开关和第三自复位式开关；第一自复位式开关的一端与选择开关的第二触点连接；第一自复位式开关的另一端与第二自复位式开关的第一端和第三自复位式开关的第一端分别连接；第二自复位式开关的第二端和第三自复位式开关的第二端分别与第一直流接触器K1和第二直流接触器K2连接。

作为一个具体的示例，参见图3，第一自复位式开关、第二自复位式开关和第三自复位式开关分别对应按钮式开关SB1、SB2、SB3，电压等级均为220VDC，触点额定电流均为10A。

作为一个具体的示例，参见图3，(2)合上回路电源开关DK，当SA切至手动位置，①-②之间触点接通，若此时按下SB2，K1接触器线圈带电，K1接触器常开触点闭合，对K1接触器线圈实现自保持带电功能，同时K1接触器常闭触点(图4中13)断开，第2套直流绝缘检测装置直流母线电压输入回路断开，装置退出运行。若此时再按下SB3，K2接触器线圈带电，K2接触器常开触点闭合，对K2接触器线圈实现自保持带电功能，同时K2接触器常闭触点断开(图4中12)，第1套直流绝缘检测装置直流母线电压输入回路断开，双套直流绝缘检测装置退出运行。则此时，按下SB1，K1接触器与K2接触器线圈失电，K1接触器与K2接触器常闭接点恢复，两套直流绝缘检测装置直流电压输入回路恢复正常，可投入运行。故可通过此回路实现两套装置的手动投入与退出功能。

在一种实施方式中，延时控制回路包括：第一直流延时继电器KT1和第二直流延时继电器KT2；第一直流延时继电器KT1与第一直流接触器K1连接；第二直流延时继电器KT2与第二直流接触器K2连接。

作为一个具体的示例，参见图3，第一直流延时继电器KT1和第二直流延时继电器KT2的线圈额定电压均为220VDC，触点电压等级均为220VDC，触点额定电流均为10A，包括两对延时断开触点，延时整定范围为：1min至120min，延时误差不超过2.5％。

增加延时切换回路后，对直流绝缘检测装置电压输入回路进行改进，在每套装置直流母线电压输入开关后增加相应的直流接触器辅助触点，如图4改进后直流系统接线原理图所示，第1套直流绝缘检测装置母线电压输入开关后串入K2接触器辅助触点12(常闭触点)，第2套直流绝缘检测装置母线电压输入开关后串入K1接触器辅助触点13(常闭触点)。

本实施例采用延时继电器控制两套直流绝缘检测装置的投退时间，继电器动作时间可灵活整定，回路设计简单，自动模式下无需现场运行人员操作，保证了直流系统监测的完整性。

作为一个具体的示例，参见图3-图4，合上回路电源开关DK，当SA切至自动位置，①-③之间触点接通，此时K1接触器与K2接触器形成“抢动”回路，若假设此时K1接触器线圈回路先通电，图4中K1辅助触点13(常闭触点)断开，KT1延时继电器线圈也通电，开始计时，K1接触器常闭触点立即断开，则K2接触器线圈无法带电，此时第2套直流绝缘检测装置退出运行。当KT1通电时间达到继电器动作延时后，KT1常闭触点断开，则此时K1接触器线圈失电，K1接触器常闭触点恢复闭合，同时K2接触器线圈电源回路接通，图4中K2接触器辅助触点12(常闭触点)断开，KT2延时继电器线圈通电，当KT2通电时间达到继电器动作延时后，KT2常闭触点断开，则K2接触器线圈失电，K1接触器恢复运行。如此往返，可通过整定KT1与KT2的动作延时，实现两套直流绝缘检测装置轮流投入直流母线上运行。同时K1与K2接触器常闭触点互相串入对方线圈电源回路，可有效保证自动方式下，只允许一套绝缘检测装置投入运行。

本申请主要针对新能源场站配置两套直流充电及附属设备、共用一组蓄电池的运行模式，通过对两套直流绝缘检测装置增加切换回路，可有效实现两套装置手动投退或自动切换功能，防止两套直流绝缘检测装置同时投入运行后相互产生信号干扰，造成装置误报警。

其中，切换单元采用直流接触器常闭触点，在接触器故障或电源消失的情况下，两套直流绝缘检测装置均能够保持在投运状态，降低了切换回路故障对设备运行造成的不利影响。对于当前新能源场站，为降低建设成本，建设方考虑配置一组蓄电池，运行过程中将升压站直流系统两段母线并列运行。针对这种直流系统运行模式，通过对两套直流绝缘检测装置增加一套直流电压输入切换回路，可有效实现两套直流绝缘检测装置的自动或手动方式下的投退功能。自动方式下通过设置延时继电器动作时间，两套装置可轮流投入，消除母线绝缘电阻和支路绝缘电阻的监测过程中两套装置相互影响的风险，当I段母线或II段母线上任一支路发生绝缘故障，在该段母线直流绝缘检测装置投入运行时间内可有效检测与报警，便于运行人员及时处理。

需要说明的是，对于切换单元所包括的延时继电器、直流接触器、按钮开关等电气元件的运行参数替代更换后，仍可实现直流接触器的延时自动切换，如将此回路运用到同样模式的直流110VDC系统，仍可以解决两套直流绝缘检测装置运行时相互干扰的问题。

本申请实施例提供了一种切换单元和直流绝缘检测装置，针对两套直流绝缘检测装置在母线互联运行的模式下，可以消除两套装置同时投运时相互干扰的问题，保证了直流系统母线和支路绝缘电阻检测的完整性，通过采取自动延时切换的方式，减少了现场人员运维的工作量，提高了绝缘检测装置投退的灵活度。

本申请实施例的电路设计简单，对原直流系统接线方式改动较少，采用常闭触点串入直流绝缘检测装置回路的方式，降低了切换单元故障对直流系统绝缘检测装置的影响，便于使用与推广。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种切换单元，其特征在于，应用于直流绝缘检测装置所述直流绝缘检测装置包括：第一直流绝缘检测单元和第二直流绝缘检测单元；所述第一直流绝缘检测单元与所述第二直流绝缘检测单元分别接入升压站直流系统的第一段母线和第二段母线，用于检测直流母线的运行状态；

所述切换单元包括第一直流接触器K1和第二直流接触器K2；所述第一直流绝缘检测单元与所述第二直流接触器K2连接，所述第二直流绝缘检测单元与所述第一直流接触器K1连接；所述第一直流接触器K1和所述第二直流接触器K2分别用于控制所述第一直流绝缘检测单元和所述第二直流绝缘检测单元的接入与断开。

2.根据权利要求1所述的切换单元，其特征在于，所述切换单元包括：直流空气开关；

所述直流空气开关用于控制所述切换单元与所述第一直流绝缘检测单元和所述第二直流绝缘检测单元的连接；

当所述直流空气开关断开时，所述切换单元与所述第一直流绝缘检测单元和所述第二直流绝缘检测单元不连接，所述第一直流绝缘检测单元和所述第二直流绝缘检测单元均接入所述升压站直流系统同时运行；

当所述直流空气开关闭合时，所述切换单元与所述第一直流绝缘检测单元和所述第二直流绝缘检测单元分别连接，所述第一直流绝缘检测单元或所述第二直流绝缘检测单元接入所述升压站直流系统。

3.根据权利要求2所述的切换单元，其特征在于，所述切换单元还包括：选择开关、自定义控制回路和延时控制回路；

所述选择开关包括第一触点、第二触点和第三触点；所述第一触点与所述直流空气开关连接；

所述第二触点用于将所述自定义控制回路导通，以使所述切换单元实现自定义控制；

所述第三触点用于将所述延时控制回路导通，以使所述切换单元实现延时控制。

4.根据权利要求3所述的切换单元，其特征在于，所述第一直流接触器K1包括：第一常开触点、第一常闭触点、第二常闭触点和第三常闭触点；

所述第二直流接触器K2包括：第二常开触点、第四常闭触点、第五常闭触点和第六常闭触点。

5.根据权利要求4所述的切换单元，其特征在于，所述自定义控制回路包括：第一自复位式开关、第二自复位式开关和第三自复位式开关；

所述第一自复位式开关的一端与所述选择开关的所述第二触点连接；

所述第一自复位式开关的另一端与所述第二自复位式开关的第一端和所述第三自复位式开关的第一端分别连接；

所述第二自复位式开关的第二端和所述第三自复位式开关的第二端分别与所述第一直流接触器K1和所述第二直流接触器K2连接。

6.根据权利要求4所述的切换单元，其特征在于，所述延时控制回路包括：第一直流延时继电器KT1和第二直流延时继电器KT2；

所述第一直流延时继电器KT1与所述第一直流接触器K1连接；所述第二直流延时继电器KT2与所述第二直流接触器K2连接。

7.一种直流绝缘检测装置，其特征在于，包括：第一直流绝缘检测单元、第二直流绝缘检测单元和权利要求1-6任意一项所述的切换单元。

Images