專利名稱：直流接地監(jiān)測告警裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是對電力設(shè)備起保護(hù)、控制作用的二次直流系統(tǒng)，特別是監(jiān)測直流接地告警及選擇接地點(diǎn)的一種裝置。
當(dāng)今時代科技騰飛，電力系統(tǒng)規(guī)模日趨壯大，特別是五十萬變電所的興建，使大容量、超高壓長線路發(fā)、變、輸電配套工程得以迅猛發(fā)展。相應(yīng)地，作為對一次設(shè)備起到保護(hù)、控制作用的繼電保護(hù)、安全自動裝置以及操作控制回路等構(gòu)成的二次直流系統(tǒng)，為適應(yīng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的變化和滿足系統(tǒng)穩(wěn)定的要求，也正在向眾多和復(fù)雜化發(fā)展。這就增加了直流系統(tǒng)故障的幾率，而直流系統(tǒng)健康水平將直接危急到一次系統(tǒng)安全。
直流回路兩點(diǎn)接地，將會引起繼電保護(hù)、開關(guān)等不正確動作、設(shè)備燒損、電源短路等事故也時有發(fā)生。所以在出現(xiàn)直流接地時，必須立即選擇，盡快處理。目前，系統(tǒng)中普遍采用“拉路法”尋找直流接地。這就不得不忍痛割愛地人為依次拉開各待選回路的工作電源，使這些保護(hù)控制回路失去它們的工作能力。一但在此期間發(fā)生系統(tǒng)事故，勢必會使事故擴(kuò)大化，造成嚴(yán)重惡果。距離保護(hù)在拉、合直流時很容易誤動;高頻保護(hù)一側(cè)失去直流電源時，另一側(cè)也很容易誤動。由于變電所內(nèi)設(shè)備眾多，“拉路法”選擇占用時間又長，反反復(fù)復(fù)地與調(diào)度聯(lián)系，以及相鄰變電所的配合，加之停用保護(hù)，交換高頻保護(hù)信號等一系列操作，一但忘記了聯(lián)系，在保護(hù)運(yùn)行的情況下單側(cè)拉開直流電源，將可能造成不可預(yù)測的后果。另外，系統(tǒng)中采用老式絕緣監(jiān)察裝置，不但元件較多和粗本、成本高，而且反映參數(shù)也很不直觀。為了了解接地參數(shù)，尚需進(jìn)行幾次測量和較復(fù)雜的計算。裝置靈敏度低、可靠性差，有時還會造成誤測量和誤判斷。
本發(fā)明的目的是針對上述問題，提供一種能快速直觀顯示接地參數(shù)，實現(xiàn)直流接地回路的不斷電選擇的直流接地監(jiān)測告警裝置。
本發(fā)明的任務(wù)是按如下方式完成的正常情況下，參數(shù)相等的兩只平衡電阻Rp以及中性人為接地點(diǎn)處的接地繼電器Jo，接地極別判斷發(fā)光二極管XD+、XD-，使工作電源正負(fù)極對地達(dá)到平衡。沒有接地電流I。產(chǎn)生，故Jo不動作，XD+、XD-不亮，表示絕緣良好。
兩只微動按鈕AN+、AN-的常閉接點(diǎn)，將表頭跨接在電源正負(fù)極兩端，使電壓表正常監(jiān)示母線電壓。當(dāng)按動微型按鈕AN+、AN-進(jìn)行參數(shù)測量時，由于電壓表內(nèi)阻Rb接地繼電器線圈內(nèi)阻Rj等的參與，對平衡回路產(chǎn)生一些影響，出現(xiàn)了一定數(shù)量的不平衡電流Ip。但由于選擇配置時考慮到這種情況，使表頭內(nèi)阻Rb遠(yuǎn)大于Rp及Rj，使Ip相對很小，不會使Jo動作而告警。而發(fā)光二極管的啟輝電流是很小的，測量時所出現(xiàn)的這個不平衡電流Ip仍然能使它發(fā)光。這并不意味著有接地，而是向我們指示所測量的電壓是正極，還是負(fù)極，這正是設(shè)計時所追求的效果。原理很簡單，當(dāng)分別按動AN+、AN-測量正負(fù)極對地電壓時，所產(chǎn)生的Ip流經(jīng)兩只發(fā)光管的方向不相同，因此XD+和XD-分別在不同測量狀態(tài)下發(fā)光。
當(dāng)直流系統(tǒng)絕緣水平下降時，接地電阻Rx 自然地破壞了裝置的平衡，出現(xiàn)了接地電流Io，由于接地極別不同，Io的方向就不同，所以正、反互并的兩只發(fā)光二極管也分別在不同的接地極別時形成通路而發(fā)光。當(dāng)接地電阻Rx達(dá)到裝置設(shè)計起動值時，所產(chǎn)生的Io使Jo動作，ZJo中間繼電器也將隨著Jo的動作而動作。ZJo的一付接點(diǎn)閉合，點(diǎn)亮直流接地光字牌，警鈴告警。ZJo的另一付接點(diǎn)閉合后，將準(zhǔn)備好各區(qū)域饋線屏的信號燈回路，以便為選擇操作提供可靠的信息。
電源切換開關(guān)QK正常時投向工作電源U1位置，使絕緣監(jiān)測繼電器監(jiān)察工作的直流電源。當(dāng)發(fā)生直流接地時，將絕緣監(jiān)測裝置的電源切換開關(guān)QK投向代用電源U2的位置，使接地信號消失，這時絕緣監(jiān)測裝置已經(jīng)退出對工作電源的監(jiān)察，可以實現(xiàn)各區(qū)域及各回路的一對一珍斷。
接地區(qū)域的確認(rèn)利用主屏上各區(qū)域配電開關(guān)1K-nK與區(qū)域代用開關(guān)1K-nK相配合，將這些區(qū)域內(nèi)的負(fù)荷分別轉(zhuǎn)到代用電源U2上，然后拉開待選區(qū)域的工作電源開關(guān)1K-nK。如有接地，絕緣監(jiān)測裝置將告警，說明接地在該區(qū)域內(nèi)。
接地回路的確認(rèn)合上任何一個回路的代用開關(guān)1DK-nDK，觀察接地信號指示，證明兩電源可靠并列后，取下待選回路的直流保險器，觀察接地信號是否消失？如果接地信號消失，說明該回路沒有接地。應(yīng)給上保險器，觀察接地信號指示證明兩電源可靠并列后，退出該回路代用開關(guān)，向下一回路進(jìn)行。如果接地信號不消失，則說明該回路有接地點(diǎn)。首先將絕緣監(jiān)測裝置投向工作電源位置，觀察接地信號消失，然后給上該回路的保險出現(xiàn)接地信號，證明兩電源可靠并列后，退出該回路代用開關(guān)。
本發(fā)明具有接地參數(shù)直接顯示，操作簡單，不但能夠保證各待選回路不失去工作電源，而且縮短選擇接地區(qū)域的定向確認(rèn)時間，提高了保護(hù)投入率和系統(tǒng)安全率等特點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明的原理框圖。
圖2為本發(fā)明絕緣監(jiān)測裝置原理圖。
圖3為本發(fā)明絕緣參數(shù)計算簡化圖。
圖4為本發(fā)明區(qū)域確認(rèn)原理圖。
圖5為本發(fā)明回路診斷原理圖。
圖6為本發(fā)明表頭刻度盤結(jié)構(gòu)圖。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述參照圖1本發(fā)明是在直流電源接地時將絕緣監(jiān)測裝置(1)從工作電源U1轉(zhuǎn)換到代用電源U2上，經(jīng)區(qū)域確認(rèn)(2)、回路診斷(3)完成監(jiān)測、選擇查找接地點(diǎn)的全過程。
參照圖2、4、5、6絕緣監(jiān)測裝置(1)與工作電源U1和代用電源U2用電源轉(zhuǎn)換開關(guān)QK連接，代用電源U2與每個區(qū)域和每條回路間均設(shè)有代用開關(guān)1K′-nK′、1DK-nDK絕緣監(jiān)測裝置是由參數(shù)相等的兩只平衡電阻Rp，以及中性點(diǎn)人為接地處之間連接有接地繼電器Jo和正、反互并的兩只發(fā)光二極管XD+、XD-，中間繼電器ZJo與Jo常開接點(diǎn)和降壓電阻RZJo串聯(lián)后，連接到直流電源上。兩只微動按鈕AN+、AN-的常閉接點(diǎn)將表頭跨接在電源的正負(fù)極兩端，用于顯示工作電壓，兩個常開接點(diǎn)一端串接接地，另一端接表頭的正負(fù)極，用于顯示接地電壓、接地電阻、接地程度等參數(shù)。表盤的上端安裝有兩只發(fā)光二極管XD+、XD-直接顯示接地極性，并刻有工作電壓V、接地電壓V 及左邊一半刻接地電阻KΩ，右邊一半刻接地程度%等四種刻度。
實施例代用電源U2采用三相隔離變壓器進(jìn)行隔離后，利用可控硅進(jìn)行三相全波整流，以及濾波器濾波后，得到合格的直流電壓。用切換開關(guān)完成代用輸出或試驗輸出的不同輸出形式?？靠煽毓璧目刂茦O進(jìn)行輸出電壓的大小調(diào)節(jié)，輸出容量不小于15KVA，輸出電壓可在0-300V之間平滑調(diào)整，一般均調(diào)整到220V。代用電源能夠?qū)崿F(xiàn)試驗輸出的目的，是為專業(yè)試驗人員提供一組隔離、·不接地的“專用”試驗電源，以避免試驗人員進(jìn)行繼電保護(hù)等試驗工作，試驗電源對系統(tǒng)直流電源的影響，并可以防止誤接線造成的繼電保護(hù)、開關(guān)等誤動作。由于該類電源有典型電路，這里就不細(xì)說明。另外，代用電源還可以用系統(tǒng)中兩套直流電源互相代用。
絕緣監(jiān)測裝置本著簡便易行、經(jīng)濟(jì)實用、可靠直觀的原則。各元器件均采用小型化，除電源切換開關(guān)QK、微動按鈕AN+、AN-獨(dú)立引出便于操作以外，其余元件平衡電阻Rp、接地繼電器Jo、中間繼電器ZJo、極性判別發(fā)光二極管XD+、XD-、雙向限幅保護(hù)穩(wěn)壓二極管Wy均裝在表頭內(nèi)。不但能簡化接線、節(jié)省材料、降低成本、增加功能、簡化操作，而且能提高裝置的反映電阻的靈敏度一倍以上(由普通絕緣監(jiān)察繼電器的25K提高到50K)。完全滿足各變電所繼電保護(hù)裝置、開關(guān)等的安全要求。這里雙向限幅穩(wěn)壓二極管Wy起到很大作用。我們知道由于提高裝置對接地電阻的反映能力，則電源直接接地時所出現(xiàn)的最大接地電流Io與裝置設(shè)計最大接地電阻使繼電器Jo剛好動作的電流相比很大，將會出現(xiàn)過載燒壞Jo或XD+、XD-。而采取此雙向穩(wěn)壓限幅措施后，可以有效地防止過載，而裝置反映能力確可以隨意提高。
電壓表選用較大內(nèi)阻Rb(這里取150K)16C4-V型直流電壓表。正常時監(jiān)示電源電壓，而直流接地時，能夠指示接地極別、程度、電阻、電壓等參數(shù)。由于絕緣監(jiān)測繼電器與電壓表組合成一體，除繼電器平衡電阻中性點(diǎn)處兩只二極管直接指示接地極別外。當(dāng)你按動正負(fù)兩只微動按鈕時，由于接地電阻、電壓表內(nèi)阻、繼電器線圈電阻及平衡電阻等的共同參與。使得出現(xiàn)不同接地電阻的情況下，電壓表頭實際獲得的分壓值也不同。有了這種概念，就可以制做出接地電阻、接地程度、接地電壓等構(gòu)成的第二條刻度線。參照圖3，Rp為平衡電阻Rj為繼電器內(nèi)阻、Rx′為接地電阻Rx與電壓表內(nèi)阻Rb之并聯(lián)等效電阻、Ue為電源額定電壓、Uw為限幅穩(wěn)壓值、Ud為發(fā)光二極管管壓降。當(dāng)接地電流為Io時，那么電壓表能得到的分壓為Ub＝Io×Rx′。
1、接地電阻刻度的定位由于限幅穩(wěn)壓管的參與，當(dāng)接地電阻Rx不同，確定刻度位置所需要的計算公式也就不同，這就需要計算出能夠達(dá)到穩(wěn)壓管工作的臨界接地電阻值R。
Ro′＝0.5Rj(Ue-Ud)/(Uw-Ud)-(Rj+0.5Rp)(式中Ro′＝Ro∥Rb)計算出Ro后，就可根據(jù)不同的假設(shè)接地電阻Rx采用相應(yīng)的計算公式計算，確定出相應(yīng)的位置，并組成接地電阻刻度線。
當(dāng)Rx′≥Ro′采用Ub＝Rx(Ue-2Ud)/(2Rx′+2Rj+Rp)當(dāng)Rx′≤Ro′時采用Ub＝Rx′(Ue-2Uw)/(2Rx′+Rp)推導(dǎo)過程略。
為了更精確和直觀，也可以采用模擬法，以改變電阻箱來直接確定Rx在刻度線上的位置。
2、正、負(fù)極對地電壓的定位對于上面的Rx′≥Ro′公式，，當(dāng)Rx為無窮大時，Rx′＝Rb，這樣就找出第二刻度線上的Ue/2。由于Rb的參與，這個位置較第一刻度線的中間位置應(yīng)有所偏小，這就導(dǎo)致第二刻度線上的前、后兩段刻度每格間距不相等，前半段有所偏小，后半段有所偏大。這兩段組成了一條完整的測試接地電壓刻度線。
3、接地程度刻度線的定位把上面提及的第二刻度線Ue/2處定為0%位，滿檔處定為100%位，則其它百分比位置就相應(yīng)確定出來了。當(dāng)你分別按動微動按鈕AN+、AN-時，所需了解的接地參數(shù)將均被反映出來。
測試微動按鈕AN+、AN-采用微型KWX觸動按鈕，接地繼電器選擇體積小造價低的JAG4-1H小功率干簧繼電器，線圈電阻為3KΩ動作電流2mA返回系數(shù)較高，中間繼電器ZJo采用JRC-20MA型小密封繼電器，平衡電阻Rp應(yīng)盡量小，而當(dāng)Jo的內(nèi)阻Rj裝置反應(yīng)接地電阻能力Rx等參數(shù)確定后，Rp的選擇固定在一定的范圍，阻值太大則影響裝置反應(yīng)能力，太小又使Rp本身功率增大。選擇計算如下參照圖3Ue＝220V、Io＝2mA、Rx＝50K、Rj＝3k做為已知條件，并忽略發(fā)光管Ud的影響，則可以得到方程式(Ue-Io×(Rx+Rj))/(Ue) = (RP)/(RP//(Rx+Rj)+RP)將已知數(shù)據(jù)代入上述方程式，可以得到Rp＝4K，就是說當(dāng)Rp取4K時，接地電阻Rx達(dá)到50K產(chǎn)生的Io正好使Jo動作。其實Rp在1-5K之間取值時，對Io的影響不是很大(可以算出Io在2.07mA-1.98mA)。Rp采用兩只7KΩ20W電阻并聯(lián)等效為3.5K40W電阻。因為接地電阻為0時，Rp能消耗的實際功率最大為P= (U2)/(R) = (2202)/(3.5×103) =13.8W所以取Rp為40W已足夠用了。
權(quán)利要求
1.一種直流接地監(jiān)測告警裝置，它包括工作電源U1、絕緣監(jiān)測裝置(1)，其特征在于，絕緣監(jiān)測裝置(1)與工作電源U1和代用電源U2用電源轉(zhuǎn)換開關(guān)QK連接，代用電源U2與每個區(qū)域和每條回路間均設(shè)有代用開關(guān)1K′-nK′、1DK-nDK。
2.如權(quán)利要求1所述的直流接地監(jiān)測告警裝置其特征在于，絕緣監(jiān)測裝置是由參數(shù)相等的兩只平衡電阻Rp，以及中性點(diǎn)人為接地處之間連接有接地繼電器Jo和正、反互并的兩只發(fā)光二極管XD+、XD-組成。
3.如權(quán)利要求2所述的直流接地監(jiān)測告警裝置其特征在于，兩只微動按鈕AN+、AN-的常閉接點(diǎn)將表頭跨接在電源的正負(fù)極兩端，用于顯示工作電壓，兩個常開接點(diǎn)一端串接接地，另一端接表頭的正負(fù)極，用于顯示接地電壓、接地電阻、接地程度等參數(shù)。
4.如權(quán)利要求2、3所述的直流接地監(jiān)測告警裝置其特征在于，表盤的上端安裝有兩只發(fā)光二極管XD+、XD-，并刻有工作電壓V、接地電壓V及左邊一半刻接地電阻KΩ，右邊一半刻接地程度%等四種刻度
5.如權(quán)利要求2、3所述的直流接地監(jiān)測告警裝置其特征在于，平衡電阻Rp、接地繼電器Jo、中間繼電器ZJo、極性判別發(fā)光二極管XD+、XD-、雙向限幅保護(hù)穩(wěn)壓二極管Wy均裝在表頭內(nèi)。
全文摘要
一種直流接地監(jiān)測告警裝置，其特征在于，絕緣監(jiān)測裝置與工作電源U1和代用電源U2用電源轉(zhuǎn)換開關(guān)QK連接，代用電源U2與每個區(qū)域和每條回路間均設(shè)有代用開關(guān)1K′-nK′、1DK-nDK，絕緣監(jiān)測裝置是由兩只平衡電阻、接地繼電器和正、反互并的兩只發(fā)光二極管、微動開關(guān)多用表組成。本發(fā)明具有接地參數(shù)(接地電壓、接地電阻、接地程度、接地極性)直接顯示，操作簡單，不但能夠保證各待選回路不失去工作電源，而且縮短選擇接地區(qū)域的定向確認(rèn)時間，提高了保護(hù)投入率和系統(tǒng)安全率等特點(diǎn)。
文檔編號G01R31/02GK1070486SQ9210989
公開日1993年3月31日 申請日期1992年9月21日 優(yōu)先權(quán)日1992年9月21日
發(fā)明者尤田柱 申請人:遼源電業(yè)局