專利名稱：直流系統(tǒng)漏電流在線巡回監(jiān)測方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于直流系統(tǒng)漏電流在線巡回監(jiān)測的方法及其裝置。
發(fā)電廠和變電站的直流系統(tǒng)為其控制，保護，信號和自動裝置提供電源，直流系統(tǒng)的安全連續(xù)運行對保證發(fā)電、供電有著極大的重要性。直流系統(tǒng)為浮空的不接地系統(tǒng)，如果發(fā)生兩點同時接地可能引起上述裝置誤動作，造成事故。長期實時監(jiān)測直流系統(tǒng)的對地漏電流狀況，將接地(兩點接點)故障隱患提前消除，避免因兩點接地所能帶來的危害。以及如何及時準(zhǔn)確地排除直流系統(tǒng)接地故障，是長期以來人們急需解決的問題。
近年來，國內(nèi)外對直流系統(tǒng)接地故障的檢測進行了很多研究，并相繼研制了一些實用裝置。例如在直流母線上加一低頻信號源，然后用帶有放大電路的鉗形電流表檢測母線上各支路的低頻電流，當(dāng)某一支路的電流增加，大于設(shè)定值時即認為該支路發(fā)生接地故障。與此相似的還有在直流母線與地之間交替地加入二個不同頻率的低頻電壓信號、通過便攜式電流探頭探測各支路電流，利用微機對電流信號進行采樣、處理、計算，指示出二種不同頻率的電流幅值和比值，決定故障線路。
由于在大型發(fā)電廠，變電站直流系統(tǒng)支路數(shù)很多，有的多達數(shù)千條以上，因此使得上述檢測方法受到限制，而且向直流系統(tǒng)疊加信號源，同樣給直流系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行帶來了一個不穩(wěn)定因素，一般發(fā)電廠，變電站不敢隨便選用該類裝置，盡管一些裝置分別采用不同的措施力圖解決多支路和長期穩(wěn)定性問題，例如將便攜式電流表改用交流互感器安裝到每條支路，另外在疊加信號源時附加很多保護電路，但上述裝置需要在檢測過程中反復(fù)調(diào)整，只有在發(fā)生接點信號后，才可投入，而且操作復(fù)雜，影響檢測速度，而且還是很難滿足方便、安全、準(zhǔn)確及長期運行的要求。
本發(fā)明的目的是，主要解決上述裝置的不足，提出一種能實時在線監(jiān)測直流系統(tǒng)各支路對地漏電流的方法和實用裝置。
本方法由專用的直流傳感器安裝到直流系統(tǒng)各支路入口，該直流傳感器是利用磁飽和法的諧波型磁調(diào)制器，通過磁調(diào)制原理將直流系統(tǒng)支路對地漏電流，即支路差流信號調(diào)制為交流信號，再由微機判別儀根據(jù)各傳感器的輸出信號反映出各支路的對地漏電流。通過信號處理電路對信號進行拾取，處理，最后由微機作出判別。
該發(fā)明的原理是設(shè)正負母線對地電壓為U+，U-，支路n的對地電阻為Rk，支路負載為LDn，C1、C2為兩個結(jié)構(gòu)尺寸相同，磁特性一致的鐵芯，其上分別繞有交流澈磁繞組We。兩繞線鐵芯構(gòu)成直流傳感器，澈磁信號由PT提供。將直流傳感器套在直流支路的入口處，正、負支路同時穿入直流傳感器的磁芯中。鐵芯C1、C2兩個澈磁繞組的接法應(yīng)使其中一個鐵芯上直流信號(差流信號)和交流澈磁繞組產(chǎn)生的磁通方向一致(如鐵芯C1)，而在另一個鐵芯上直流信號與交流澈磁繞組產(chǎn)生的磁通方向恰好相反(如鐵芯C2)。在該電路中，交流激磁電壓為對稱方波，而由o、b兩端引出信號電壓，用以檢測鐵芯中的恒定磁通。
由于方波對稱Uao＝Uoc，所以Uob=Uab-Uao=Uab-12Uao]]>或Uob=Uab-12(Uab+Ubc)=12(Uab+Ubo)=12d(φ1-φ2)dt]]>由此可知，由o、b兩端引出的電壓，可以反映兩個磁芯中磁通的差別。
上述結(jié)構(gòu)中，當(dāng)直流信號Io＝i1－i2＝0時，即支路無接地時，兩個鐵芯上的磁通完全相等，這時φ1＝φ2，Uob=12d(φ1-φ2)dt=0]]>當(dāng)直流電流I0＝i1－i2＝is時即支路對地漏直流為is時，在恒定磁勢作用下，鐵芯C1中的恒定磁勢與交流激勵磁勢方向一致，而在鐵芯C2中方向恰恰相反，因此φ≠φ2，于是Uob=12d(φ1-φ2)dt]]>≠0。Uob中二次諧波分量與I0＝i1－i2＝is成正比。即支路接地時或絕緣變差時，支路兩根線出現(xiàn)差流，傳感器檢測出這個電流差值，從而探測出支路對地漏電流，解決漏電流的無接觸檢測問題。
將多個探頭分別安裝在各支路的入口處，由開關(guān)信號控制巡回檢測每一個探頭的輸出信號，經(jīng)計算機采樣、處理、判斷，即可檢測出每一條直流支路的漏電流情況。該裝置既可用于故障定位(支路定位)，也可用于長期監(jiān)測，將故障防止于發(fā)生之前。
本發(fā)明有如下特點(1)對直流系統(tǒng)各支路直流漏電流實現(xiàn)無接觸檢測，從而可判斷各支路接地或絕緣狀況；(2)實現(xiàn)多支路巡回監(jiān)測，避免操作的復(fù)雜性；(3)對直流系統(tǒng)各支路對地漏電流實現(xiàn)不間斷實時監(jiān)測，并根據(jù)電流監(jiān)測值，在漏電流值超過設(shè)立值時，給出報警，指出接地或絕緣情況差的支路。本發(fā)明不受直流系統(tǒng)母線電壓的影響，不需一條一條支路依次查找，能夠準(zhǔn)確探測出接地或絕緣差的線路，并反映其絕緣程度。
本發(fā)明和裝置的優(yōu)點在于不向直流系統(tǒng)疊加信號源，消除了直流系統(tǒng)引入誤動作的不安全因素，直接對直流以系統(tǒng)漏電流進行無接觸檢測。另外此裝置可以長期不間斷運行，實時監(jiān)測直流系統(tǒng)漏電流情況，防止兩點接地故障的發(fā)生，也可以在接地故障發(fā)生后，應(yīng)用本裝置直接查找接地支路，并檢測其漏電流大小。傳感器及裝置體積小，安裝方便，準(zhǔn)確，靈敏度高，一次安裝可一勞永逸。
圖一裝置傳感器，及傳感器安裝原理圖二裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖三微機判別儀方框圖；圖四專用激磁信號源方框圖；圖五專用激磁信號源原理圖；以下結(jié)合附圖
對本裝置實施例作詳細說明。
根據(jù)本方法制成的巡回監(jiān)測裝置由三部分組成、分別是直流傳感器1，專用交流激磁信號源2及微機監(jiān)測儀3。直流傳感器由兩個環(huán)形磁芯C1、C2及繞組We組成。其信號由17輸出端輸出，激磁信號由28、29輸入端輸入。在直流系統(tǒng)的支路入口處，安裝有專用的直流傳感器1，直流傳感器1的輸入端28、29與交流激磁信號源2的輸出端26、27相聯(lián)接，其輸出端17與微機監(jiān)測儀3相聯(lián)接。
所說的專用直流傳感器1為兩個結(jié)構(gòu)尺寸相同，磁特性一致的鐵芯C1、C2，在其鐵芯C1、C2上分別繞有交流澈磁繞組We，兩個交流澈磁繞組串聯(lián)聯(lián)接，其聯(lián)接點b為信號輸出端17，兩個端點為信號輸入端28、29，直流支路的正負支路同時穿入直流傳感器的鐵芯中。
專用交流激磁信號源由振蕩電路23，分頻30，開關(guān)控制電路24，功放電路25組成，其中，振蕩電路產(chǎn)生高頻信號經(jīng)216分頻得一低頻方波信號，由D觸發(fā)器平衡輸出，經(jīng)跟隨器進入功放電路25，功率放大后的信號由輸出端26、27輸出。功放電路25由晶體管Q1、Q2、Q3、Q4組成達林頓式結(jié)構(gòu)，R3、R4為限流電阻，C5、R5組成吸收回路，T為脈沖變壓器，提供平衡功率輸出。
所說的振蕩電路的組成形式為放大器A1、電容器C、放大器A2、晶體振蕩器J依次串聯(lián)成一個回路，在電容器C與晶體振蕩器J的兩端分別接有兩個電阻R1和R2；所說的分頻電路由216分頻電路與D觸發(fā)器串聯(lián)組成；所說的功放電路由4個三極晶體管Q1、Q2、Q3、Q4組成達林頓式結(jié)構(gòu)，在三極管Q1、Q2的發(fā)射極與Q3、Q4的基極之間分別串有限流電阻R3、R4，三極管Q3、Q4的集電極分別與脈沖變壓器T的輸入端相聯(lián)接，脈沖變壓器T的輸出端構(gòu)成交流激磁信號源的輸出端26、27。
微機監(jiān)測儀3由多路選擇器4，模擬信號處理，計算機系統(tǒng)及電源部分組成。由直流傳感器1輸出的信號送到多路選擇器4選擇，經(jīng)前置放大器5放大及阻抗變換，經(jīng)帶通濾波器6濾波，經(jīng)相敏解調(diào)電路7解調(diào)，再經(jīng)低通濾器和直流放大器8后進入A/D轉(zhuǎn)換器9。計算機系統(tǒng)由單片機10，程序存貯器11，帶掉電保護的數(shù)據(jù)存貯器12，并行接口13，數(shù)碼顯示器14，小鍵盤15，開關(guān)量輸入、輸出電路16組成，并行輸出19與多路選擇器4和激磁信號源中的開關(guān)控制電路24相聯(lián)接，并對其進行控制。電源部分由電源變壓器20，整流器21及穩(wěn)壓器22組成。
整個系統(tǒng)的工作過程是由微機監(jiān)測儀控制依次巡回檢測每條支路對應(yīng)的直流傳感器的輸出信號，經(jīng)計算機進行數(shù)據(jù)處理，指示出對應(yīng)支路的漏電流值，如果某支路(或某些支路)接地漏電流超過設(shè)定值，則計算機監(jiān)測儀給出聲光報警，并顯示故障支路號，及漏電流值，由數(shù)碼管15顯示。
權(quán)利要求
1.一種直流系統(tǒng)漏電流在線巡回監(jiān)測方法為，在直流系統(tǒng)各支路入口處，安裝專用的直流傳感器，利用磁飽和法的諧波型磁調(diào)制器，通過磁調(diào)制原理將直流支路對地漏電流，即直流支路差流信號調(diào)制為交流信號，由微機監(jiān)測儀根據(jù)直流傳感器的輸出信號反映出直流支路的對地漏電流信號，然后通過信號處理電路對信號進行拾取、處理，最后由微機作出判別。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說的監(jiān)測方法，其特征在于，所說的專用直流傳感器為兩個結(jié)構(gòu)尺寸相同，磁特性一致的鐵芯C1、C2，在其鐵芯上分別繞有交流激磁繞組We，兩個繞線鐵芯構(gòu)成直流傳感器，直流支路的正負支路同時穿入直流傳感器的鐵芯中，所說的直流傳感器的澈磁信號由交流澈磁信號源提供，鐵芯C1、C2上兩個澈磁繞組的接法為，其中一個鐵芯上直流信號和交流澈磁繞組產(chǎn)生的磁通方向一致(如鐵芯C1)，而在另一個鐵芯上直流信號與交流激磁繞組產(chǎn)生的磁通方向相反(如鐵芯C2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所說的監(jiān)測方法，其特征在于，加在直流傳感器上的交流澈磁電壓為對稱方波，當(dāng)直流支路對地漏電流is＝0時，兩個鐵芯C1、C2上的磁通完全相等即φ1＝φ2；當(dāng)直流支路對地漏電流is≠0時，兩個鐵芯C1、C2上的磁通φ1≠φ2，則直流傳感器檢測到該電流差值信號Uob=12d(φ1-φ2)dt≠0,]]>且Uob與is成正比。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所說的監(jiān)測方法，其特征在于，當(dāng)直流系統(tǒng)有多個支路時，在各支路入口處，各裝一個直流傳感器，微機監(jiān)測儀根據(jù)各直流支路的對地漏電流信號，依次進行巡回檢測。
5.一種直流系統(tǒng)漏電流在線巡回監(jiān)測裝置，其特征在于，在直流系統(tǒng)的支路入口處，安裝有專用的直流傳感器，直流傳感器的輸入端與交流澈磁信號源相聯(lián)接，其輸出端與微機監(jiān)測儀相聯(lián)接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所說的監(jiān)測裝置，其特征在于，所說的專用直流傳感器為兩個結(jié)構(gòu)尺寸相同，磁特性一致的鐵芯C1，C2，在其鐵芯上分別繞有交流激磁繞組We，兩個交流激磁繞組串聯(lián)聯(lián)接，其聯(lián)接點為信號輸出端，兩個端點為信號輸入端，直流支路的正負支路同時穿入直流傳感器的鐵芯中。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所說的監(jiān)測裝置，其特征在于，所說的交流澈磁信號源由振蕩電路、分頻電路、開關(guān)控制電路、功放電路依次聯(lián)接組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求書7所說的監(jiān)測裝置，其特征在于，所說的振蕩電路的組成形式為放大器A1、電容器C、放大器A2、晶體振蕩器依次串聯(lián)成一個回路，在電容器C與晶體振蕩器的兩端分別接有兩個電阻R1和R2；所說的分頻電路由216分頻電路與D觸發(fā)器串聯(lián)組成；所說的功放電路由三極晶體管Q1、Q2、Q3、Q4組成達林頓式結(jié)構(gòu)，在三極管Q1、Q2的發(fā)射極與Q3、Q4的基極之間分別串有限流電阻R3、R4，三極管Q3、Q4的集電極分別與脈沖變壓器T的輸入端相聯(lián)接，脈沖變壓器T的輸出端構(gòu)成交流激磁信號源的輸出端。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所說的監(jiān)測裝置，其特征在于，所說的微機監(jiān)測儀的組成形式為多路開關(guān)選擇器與前置放大器聯(lián)接，前置放大器與帶通濾波器、相敏解調(diào)電路、低通濾波器和直流放大器、A/D轉(zhuǎn)換器依次串聯(lián)后與計算機系統(tǒng)聯(lián)接；計算機系統(tǒng)包括單片機、程序存貯器、掉電保護的數(shù)字存貯器、并行接口、數(shù)碼顯示器、小鍵盤和開關(guān)量輸入、輸出電路，并行接口的輸出與多路選擇器相聯(lián)接，來自直流傳感器輸出端的信號線與微機監(jiān)測儀中多路選擇器相聯(lián)接。
10.按照權(quán)利要求5、8、9所說的監(jiān)測裝置，其特征在于，當(dāng)直流系統(tǒng)支路數(shù)大于1時，在每條直流系統(tǒng)支路入口各裝有一個直流傳感器，每條支路中的直流傳感器輸出端都與微機監(jiān)測儀中的多路選擇器相聯(lián)接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種直流系統(tǒng)對地漏電流的監(jiān)測方法及監(jiān)測裝置，利用直流傳感器安裝在直流支路入口，直接對直流系統(tǒng)各支路漏電流進行無接觸檢測，對各支路漏電狀況進行長期不間斷監(jiān)測。本裝置由直流傳感器，微機監(jiān)測儀和激磁功率源三部分組成，監(jiān)測支路可多達128路，裝置體積小，安裝方便，對漏電流的檢測準(zhǔn)確、靈敏度高、分辨率可達0.1mA。
文檔編號C09G1/00GK1120671SQ95106128
公開日1996年4月17日 申請日期1995年5月31日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月31日
發(fā)明者游大海, 馮卓明 申請人:華中理工大學(xué)