CN221056580U - 绝缘故障定位装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及核电站绝缘故障维修技术领域，公开了绝缘故障定位装置，其包括：监测模块，用于与待检供电系统连接，并向待检供电系统输入低频交流电压，使待检供电系统的目标支路产生相应的低频电流；监测模块还用于获取待检供电系统返回的接地电流并基于接地电流得到待检供电系统的等效阻抗；若干电流传感器，电流传感器用于采集目标支路的低频电流；定位模块，用于根据低频电流得到故障定位结果；报警模块，用于基于等效阻抗和故障定位结果输出报警信号。本实用新型可确定待检供电系统是否存在绝缘接地故障，以及同时对多个支路进行故障定位，提高了故障支路的定位效率高。
Description
技术领域
本实用新型涉及核电站绝缘故障维修技术领域，尤其涉及一种绝缘故障定位装置。
背景技术
随着核电站运行年限的增加，供电系统的下游负荷可能因热量、潮湿、震动、磨损等因素产生绝缘异常故障，于近几年多次出现了发生。目前，因现有的绝缘监测设备性能较差，一部分绝缘监测设备只具备在供电系统出现接地绝缘故障时发出报警的功能，无法定位故障支路，使故障排查工作难度大；而另一部分绝缘监测设备虽然可以进行故障支路定位，但因电流检测通道数量少，导致在支路定位时，需要主机与电流传感器配合，以对多个支路逐个进行巡检，存在定位效率低的缺陷。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种绝缘故障定位装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种绝缘故障定位装置，包括：
监测模块，用于与待检供电系统连接，并向所述待检供电系统输入低频交流电压，使所述待检供电系统的目标支路产生相应的低频电流；所述监测模块还用于获取所述待检供电系统返回的接地电流并基于所述接地电流得到所述待检供电系统的等效阻抗；
若干电流传感器，所述电流传感器用于采集所述目标支路的低频电流；
定位模块，与各个所述电流传感器连接，所述定位模块用于根据所述低频电流得到故障定位结果；
报警模块，与所述监测模块和所述定位模块连接，用于基于所述等效阻抗和所述故障定位结果输出报警信号。
优选地，所述绝缘故障定位装置还包括系统接口，所述系统接口与所述监测模块和所述定位模块连接，所述系统接口用于连接所述待检供电系统，以使所述监测模块和所述定位模块通过所述系统接口从所述待检供电系统获取电能。
优选地，所述定位模块包括若干传感器接口，所述传感器接口用于与所述电流传感器一对一地连接。
优选地，所述系统接口和各所述传感器接口均设有闭锁机构和/或防反接机构。
优选地，所述绝缘故障定位装置还包括备用供电接口，所述备用供电接口与所述定位模块和监测模块连接，所述备用供电接口用于连接临时电源，以使所述监测模块和所述定位模块通过所述备用供电接口从所述临时电源获取备用电源。
优选地，所述绝缘故障定位装置还包括开关单元，所述开关单元包括第一连接端、第二连接端和第三连接端，所述第一连接端分别与所述监测模块和所述定位模块连接，所述第二连接端用于与所述待检供电系统连接，所述第三连接端用于与所述临时电源连接；
所述开关单元用于控制所述第一连接端与所述第二连接端或所述第三连接端连通。
优选地，所述绝缘故障定位装置还包括保护单元，所述保护单元串联在所述监测模块和所述定位模块的连接点与所述第一连接端之间，所述保护单元用于在所述开关单元输出的电能过流或过压时断开所述监测模块和定位模块的连接点与所述第一连接端之间的连接。
优选地，所述保护单元包括多个熔断器，所述多个熔断器一对一地串联在所述监测模块和所述定位模块的连接点与所述第一连接端之间的连接线上。
优选地，所述绝缘故障定位装置还包括壳体；
所述监测模块、所述定位模块和所述报警模块均设置在所述壳体内，所述系统接口、各所述传感器接口和所述开关单元均设于所述壳体上。
优选地，所述传感器接口和所述电流传感器的数量为12个。
本实用新型具有以下有益效果：提供一种绝缘故障定位装置；通过向待检供电系统输入低频交流电压，使待检供电系统的目标支路产生相应的低频电流，还获取待检供电系统返回的接地电流并基于接地电流得到所述待检供电系统的等效阻抗，使工作人员及时了解到待检供电系统的绝缘状况；定位模块通过与多个电流传感器配合，使定位模块可以同时对多个目标支路的低频电流进行检测，并根据所述低频电流得到故障定位结果，可同时对多个支路进行故障定位，显著提高了故障支路的定位效率；还通过报警模块基于等效阻抗和故障定位结果输出报警信号，以及时通知工作人员采取相应的措施。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是本实用新型一些实施例中绝缘故障定位装置的电路原理框图；
图2是监测模块检测待检供电系统的等效阻抗的拓扑图；
图3是本实用新型一些实施例中绝缘故障定位装置的电路图；
图4是本实用新型一些实施例中绝缘故障定位装置的结构示意图。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
以下描述中，需要理解的是，“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“纵”、“横”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“头”、“尾”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、以特定的方位构造和操作，仅是为了便于描述本技术方案，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本实用新型的限制。
如图1、图3和图4所示，本实用新型提供了一种绝缘故障定位装置，用于检测并显示核电站的电源系统及电源系统中各支路的接地绝缘状态。该绝缘故障定位装置包括监测模块1、定位模块3、报警模块4和若干电流传感器2。
监测模块1用于与待检供电系统连接，并向待检供电系统输入低频交流电压，使待检供电系统的目标支路产生相应的低频电流；监测模块1还用于获取待检供电系统返回的接地电流并基于接地电流得到待检供电系统的等效阻抗。
在一些实施例中，监测模块1可以为IM400型绝缘检测仪(由施耐德电气生产)。图2是监测模块1检测待检供电系统的等效阻抗的拓扑图，其中，Vi为IM400型绝缘检测仪内部的检测电源(用于输出低频交流电压)，RS为IM400型绝缘检测仪内部的采样电阻，IBF为检测电源输出的低频交流电流大小，Rnetworl为待测供电系统的供电母线的对地等效电阻，IR-BF为流经对地等效电阻的阻性电流分量，Cnetworl为待测供电系统的供电母线的对地等效电容，IC-BF为流经对地等效电阻的容性电流分量。在测试等效阻抗时，检测电源向供电母线输入，IM400型绝缘检测仪可在待检供电系统和地之间输入特定频率的低频交流电压，该低频交流电压会经供电母线、对地等效电阻、对地等效电容和地线返回到IM400型绝缘检测仪(即接地电流)，IM400型绝缘检测仪便可以通过现有算法将接地电流中的容性电流分量分离出来，得到阻性电流分量，从而可以基于采样电阻、低频交流电流和欧姆定律求出供电母线的对地等效电阻(即等效阻抗)大小。IM400型绝缘检测仪包括显示屏，该显示屏可以实时显示等效阻抗。IM400型绝缘检测仪还可记录供电母线的等效阻抗的变化趋势，并可通过其显示屏显示供电母线的等效阻抗在过去一段时间内的变化曲线，以便工作人员分析绝缘故障原因。
电流传感器2用于采集目标支路的低频电流。
在一些实施例中，电流传感器2为ETCR系列高精度钳形漏电流传感器，该型号电流传感器为开口式设计，可在电缆负荷不停电情况下钳入到目标支路的电缆上，进行电流采集，操作简单且方便，该电流传感器还具有分配率高(高达0.1mA)的优势，有助于提高绝缘故障定位装置的准确性。
定位模块3与各个电流传感器2连接，定位模块3用于根据低频电流得到故障定位结果。
在一些实施例中，定位模块3可以包括型号为IFL12C的绝缘故障定位器(施耐德电气生产)，以及与绝缘故障定位器连接的若干传感器接口6。传感器接口6用于与电流传感器2一对一地连接。
IFL12C型绝缘故障定位器包括12个电流传感器通道，可同时与12个电流传感器2连接，IFL12C型绝缘故障定位器可以与IM400型绝缘检测仪配合，在IM400型绝缘检测仪向待检供电系统输入低频交流电压后，会使待检供电系统的目标支路产生相应的低频电流，通过各电流传感器2检测流经这些支路的低频电流，从而计算出相应支路的绝缘阻值。需说明的是，支路的绝缘阻值的计算原理与IM400型绝缘检测仪相仿，在此不再详细叙述，两者的区别在于，IM400型绝缘检测仪计算的是供电母线的等效阻抗，而IFL12C型绝缘故障定位器计算的是供电母线上各个支路的绝缘阻值。IFL12C型绝缘故障定位器还会根据绝缘阻值生成故障定位结果(通过判断绝缘阻值是否在标准范围内，确定支路已接地故障或支路未出现接地故障)。IFL12C型绝缘故障定位器包括显示屏，该显示屏可以显示故障定位结果。IFL12C型绝缘故障定位器还可记录各个支路的绝缘阻值的变化趋势，并可通过其显示屏显进行显示各个支路的绝缘阻值变化曲线，以便工作人员分析绝缘故障原因。
可选地，传感器接口6和电流传感器2的数量为12个。
报警模块4与监测模块1和定位模块3连接，报警模块4用于基于等效阻抗和故障定位结果输出报警信号。一些实施例中，报警模块4可以包括声光报警器，在等效阻抗小于预值或者故障定位结果为支路已接地故障时，报警模块4将发出声光报警信号，以通知工作人员采取相应的措施。一些实施例中，报警模块4可以为设于核电厂主控室报警系统中的报警装置。
在一些实施例中，如图1所示，绝缘故障定位装置还包括系统接口5，系统接口5与监测模块1和定位模块3连接，系统接口5用于连接待检供电系统，以使监测模块1和定位模块3通过系统接口5从待检供电系统获取电能。待测供电系统用于为核电厂中的设备供电，而低频交流电压是输入到待测供电系统的供电母线上的，而且低频交流电压的频率与供电母线的输电频率不同，因此在供电系统正常运作时，可以从待测供电系统的供电母线取电。
在一些实施例中，系统接口5和各传感器接口6均设有闭锁机构和/或防反接机构。闭锁机构用于防止接线与接口接触不良，防反接机构用于防止接线的线序接反或接错。
为了使绝缘故障定位装置可以在待测供电系统暂停运作时系统的绝缘性能，在一些实施例中，如图1所示，绝缘故障定位装置还包括备用供电接口7。备用供电接口7与定位模块3和监测模块1连接，备用供电接口7用于连接临时电源，以使监测模块1和定位模块3通过备用供电接口7从临时电源获取备用电源。
在一些实施例中，如图1所示，绝缘故障定位装置还包括开关单元8。开关单元8包括第一连接端、第二连接端和第三连接端，第一连接端分别与监测模块1和定位模块3连接，第二连接端用于与待检供电系统连接，第三连接端用于与临时电源连接；开关单元8用于控制第一连接端与第二连接端或第三连接端连通。
在一些实施例中，如图3所示，开关单元8包括第一开关81、第二开关82、第三开关83和第四开关84。
第一开关81的第一端连接系统接口5的第一电源端，第一开关81的第二端连接第三开关83的第二输入端，第三开关83的第一输入端连接备用供电接口7的第一电源端，第三开关83的公共端连接监测模块1的第一供电端和定位模块3的第一供电端。
第二开关82的第一端连接系统接口5的第二电源端，第二开关82的第二端连接第四开关84的第二输入端，第四开关84的第一输入端连接备用供电接口7的第二电源端，第四开关84的公共端连接监测模块1的第二供电端和定位模块3的第二供电端。第二开关82的第二端还连接监测模块1的低频交流电压输出端，以向待测供电系统输入低频交流电压；系统接口5的接地端则连接监测模块1的接地电流输入端，以采集接地电流。
一些实施例中，第一开关81和第二开关82可以组合为第一联动开关812(可参照图4)，第一联动开关812还设有旋钮，可以通过转动旋钮同时控制第一开关81和第二开关82关断或者闭合。第三开关83和第四开关84可以组合为第二联动开关834(可参照图4)，第二联动开关834还设有旋钮，可以通过转动旋钮同时控制第三开关83和第四开关84的第一输入端与公共端闭合或者第三开关83和第四开关84的第二输入端与公共端闭合。在该实施例中，在测试时需控制第一开关81和第二开关82闭合，需要从待测供电系统取电时，则第三开关83和第四开关84的第二输入端与公共端闭合，在需要从临时电源取电时，则控制第三开关83和第四开关84的第一输入端与公共端闭合。
在一些实施例中，如图3所示，绝缘故障定位装置还包括保护单元9，保护单元9串联在监测模块1和定位模块3的连接点与第一连接端之间，保护单元用于在开关单元8输出的电能过流或过压时断开监测模块1和定位模块3的连接点与第一连接端之间的连接。
进一步地，在一些实施例中，如图3所示，保护单元9包括多个熔断器，多个熔断器一对一地串联在监测模块1和定位模块3的连接点与第一连接端之间的连接线上。
具体地，参照图3，开关单元8的第一连接端由第二开关82的第二端、第三开关83的公共端和第三开关83的公共端组成，监测模块1和定位模块3的连接点包括监测模块1和定位模块3的第一供电端连接后的交点、监测模块1和定位模块3的第二供电端连接后的交点，以及监测模块1的低频交流电压输出端和定位模块3的低频交流电压检测端连接后的交点。保护单元9具体包括第一熔断器FU1、第二熔断器FU2和第四熔断器FU4，第一熔断器FU1串联在第三开关83的公共端与监测模块1和定位模块3的第一供电端连接后的交点之间，第二熔断器FU2串联在第四开关84的公共端与监测模块1和定位模块3的第二供电端连接后的交点之间，第四熔断器FU4串联在第二开关82的第二端与监测模块1的低频交流电压输出端和定位模块3的低频交流电压检测端连接后的交点之间。
进一步地，在一些实施例中，如图3所示，保护单元9还包括第三熔断器FU3，第三熔断器FU3串联在系统接口5的接地端与监测模块1的接地电流输入端和定位模块3的低频交流电压接地端连接后的交点之间。
在一些实施例中，如图4所示，绝缘故障定位装置还包括壳体10。监测模块1、定位模块3和报警模块4均设置在壳体10内，系统接口5、各传感器接口6和开关单元8均设于壳体10上。
在一些实施例中，如图4所示，壳体10包括顶面101和第一侧面102。监测模块1和定位模块3的显示屏，以及开关单元8设于顶面101上，方便测试人员查看显示屏，以及操作开关单元8。系统接口5和各传感器接口6设于第一侧面102上。
本实用新型具有以下有益效果：提供一种绝缘故障定位装置；通过向待检供电系统输入低频交流电压，使待检供电系统的目标支路产生相应的低频电流，还获取待检供电系统返回的接地电流并基于接地电流得到所述待检供电系统的等效阻抗，使工作人员及时了解到待检供电系统的绝缘状况；定位模块通过与多个电流传感器配合，使定位模块可以同时对多个目标支路的低频电流进行检测，并根据所述低频电流得到故障定位结果，可同时对多个支路进行故障定位，显著提高了故障支路的定位效率；还通过报警模块基于等效阻抗和故障定位结果输出报警信号，以及时通知工作人员采取相应的措施。
可以理解的，以上实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本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，可以对上述技术特点进行自由组合，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，凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。
Claims (10)
1.一种绝缘故障定位装置，其特征在于，包括：
监测模块(1)，用于与待检供电系统连接，并向所述待检供电系统输入低频交流电压，使所述待检供电系统的目标支路产生相应的低频电流；所述监测模块(1)还用于获取所述待检供电系统返回的接地电流并基于所述接地电流得到所述待检供电系统的等效阻抗；
若干电流传感器(2)，所述电流传感器(2)用于采集所述目标支路的低频电流；
定位模块(3)，与各个所述电流传感器(2)连接，所述定位模块(3)用于根据所述低频电流得到故障定位结果；
报警模块(4)，与所述监测模块(1)和所述定位模块(3)连接，用于基于所述等效阻抗和所述故障定位结果输出报警信号。
2.根据权利要求1所述的绝缘故障定位装置，其特征在于，还包括系统接口(5)，所述系统接口(5)与所述监测模块(1)和所述定位模块(3)连接，所述系统接口(5)用于连接所述待检供电系统，以使所述监测模块(1)和所述定位模块(3)通过所述系统接口(5)从所述待检供电系统获取电能。
3.根据权利要求2所述的绝缘故障定位装置，其特征在于，所述定位模块(3)包括若干传感器接口(6)，所述传感器接口(6)用于与所述电流传感器(2)一对一地连接。
4.根据权利要求3所述的绝缘故障定位装置，其特征在于，所述系统接口(5)和各所述传感器接口(6)均设有闭锁机构和/或防反接机构。
5.根据权利要求4所述的绝缘故障定位装置，其特征在于，还包括备用供电接口(7)，所述备用供电接口(7)与所述定位模块(3)和监测模块(1)连接，所述备用供电接口(7)用于连接临时电源，以使所述监测模块(1)和所述定位模块(3)通过所述备用供电接口(7)从所述临时电源获取备用电源。
6.根据权利要求5所述的绝缘故障定位装置，其特征在于，还包括开关单元(8)，所述开关单元(8)包括第一连接端、第二连接端和第三连接端，所述第一连接端分别与所述监测模块(1)和所述定位模块(3)连接，所述第二连接端用于与所述待检供电系统连接，所述第三连接端用于与所述临时电源连接；
所述开关单元(8)用于控制所述第一连接端与所述第二连接端或所述第三连接端连通。
7.根据权利要求6所述的绝缘故障定位装置，其特征在于，还包括保护单元(9)，所述保护单元(9)串联在所述监测模块(1)和所述定位模块(3)的连接点与所述第一连接端之间，所述保护单元用于在所述开关单元(8)输出的电能过流或过压时断开所述监测模块(1)和定位模块(3)的连接点与所述第一连接端之间的连接。
8.根据权利要求7所述的绝缘故障定位装置，其特征在于，所述保护单元(9)包括多个熔断器，所述多个熔断器一对一地串联在所述监测模块(1)和所述定位模块(3)的连接点与所述第一连接端之间的连接线上。
9.根据权利要求6所述的绝缘故障定位装置，其特征在于，所述绝缘故障定位装置还包括壳体(10)；
所述监测模块(1)、所述定位模块(3)和所述报警模块(4)均设置在所述壳体(10)内，所述系统接口(5)、各所述传感器接口(6)和所述开关单元(8)均设于所述壳体(10)上。
10.根据权利要求3至9任一项所述的绝缘故障定位装置，其特征在于，所述传感器接口(6)和所述电流传感器(2)的数量为12个。
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