直流系統(tǒng)交流竄入故障點(diǎn)定位查找裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的是,提供一種能快速查找交流竄入直流系統(tǒng)故障點(diǎn)物理位置的方法,當(dāng)直流系統(tǒng)任一點(diǎn)發(fā)生交流竄入時(shí),能快速的準(zhǔn)確的查找定位交流竄入的具體物理位置,消除故障,避免發(fā)生第二點(diǎn)交流竄入而造成直流正負(fù)極短路,保證直流系統(tǒng)安全運(yùn)行。本發(fā)明方法包含監(jiān)測(cè)主機(jī)、手持式定位儀和鉗形互感器。當(dāng)有交流竄入直流時(shí),監(jiān)測(cè)主機(jī)測(cè)量出竄入的交流量的值UL,直流電壓的值Ud、正極對(duì)地電壓值U+、負(fù)極對(duì)地電壓值U?,智能判斷交流竄入極性、方式及計(jì)算出等效電阻電阻值R,并向交流竄入極對(duì)大地注入一個(gè)0.125Hz的超低頻信號(hào)電流Id,根據(jù)交流竄入的方式,交流源等效為電阻接地,交流竄入點(diǎn)的查找既可看作電阻接地點(diǎn)的查找,鉗形互感器接入手持式定位儀,手持式定位儀與監(jiān)測(cè)主機(jī)通過(guò)紅外信號(hào)發(fā)射與接收實(shí)現(xiàn)信號(hào)同步,用鉗形互感器與手持式定位儀順著信號(hào)電流Id的流向查找交流竄入故障點(diǎn),查找到信號(hào)電流Id突然消失的位置就是交流竄入的故障點(diǎn)位置。
【專利說(shuō)明】
直流系統(tǒng)交流竄入故障點(diǎn)定位查找裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種直流系統(tǒng)交流竄入故障點(diǎn)定位查找裝置及方法,屬于直流系統(tǒng)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》(國(guó)家能源局安全
[2014]161號(hào))“第22.2.3.22條:嚴(yán)防交流竄入直流故障出現(xiàn)?!?“第22.2.3.23.3條:新建或改造的變電所,直流電源系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)裝置,應(yīng)具備交流竄直流故障的測(cè)記和報(bào)警功能。原有的直流電源系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)裝置,應(yīng)逐步進(jìn)行改造,使其具備交流竄直流故障的測(cè)記和報(bào)警功能?!币?guī)定,目前市場(chǎng)上已有廠家生產(chǎn)出關(guān)于交流竄入直流系統(tǒng)的測(cè)記告警裝置,也有相關(guān)專利文獻(xiàn)。
[0003]但是,由于交流竄入直流系統(tǒng)具有間歇性、隱蔽性及直流系統(tǒng)回路的復(fù)雜性,這類監(jiān)測(cè)裝置及專利文獻(xiàn)都不能定位查找交流竄入的故障點(diǎn),也就是說(shuō)當(dāng)交流竄入直流系統(tǒng)時(shí)這類裝置及專利文獻(xiàn)只能檢測(cè)到有交流竄入,而不能判斷交流是從哪一支路竄入,更不能查找定位交流竄入的具體物理位置,不能做到及時(shí)準(zhǔn)確的消除交流竄入直流故障,給廠/站的安全生產(chǎn)埋下嚴(yán)重隱患。
[0004]從竄入方式來(lái)分,交流竄入直流系統(tǒng)可分為直接竄入和經(jīng)過(guò)渡電阻竄入,由于交流電的N極是接地的,所以直接竄入方式可以把交流源UL看作是一個(gè)OK電阻接地,經(jīng)過(guò)渡電阻竄入方式可以把交流源UL看作是一個(gè)電阻值為R的電阻接地。從竄入極性來(lái)分交流竄入直流系統(tǒng)可分為從直流正極竄入、從直流負(fù)極竄入、從直流正負(fù)極同時(shí)竄入。
[0005]圖1?圖6是交流竄入直流系統(tǒng)的示意圖,其中,圖1是直接從直流正極對(duì)地竄入示意圖,體現(xiàn)為交流源UL直接疊加在直流正極對(duì)大地上;圖2是直接從直流負(fù)極對(duì)地竄入示意圖,體現(xiàn)為交流源UL直接疊加在直流負(fù)極對(duì)大地上;圖3是直接從直流正負(fù)極同時(shí)對(duì)大地竄入示意圖,體現(xiàn)為交流源UL直接同時(shí)疊加在直流負(fù)極對(duì)大地和正極對(duì)大地上;圖4是交流源UL經(jīng)過(guò)渡電阻從直流正極對(duì)大地竄入示意圖,體現(xiàn)為交流源UL經(jīng)一個(gè)過(guò)渡電阻疊加在直流正極對(duì)大地上;圖5是交流源UL經(jīng)過(guò)渡電阻從直流負(fù)極對(duì)大地竄入示意圖,體現(xiàn)為交流源UL經(jīng)一個(gè)過(guò)渡電阻疊加在直流負(fù)極對(duì)大地上;圖6是交流源UL經(jīng)過(guò)渡電阻從直流正負(fù)極同時(shí)對(duì)大地竄入示意圖,體現(xiàn)為交流源UL分別經(jīng)一個(gè)過(guò)渡電阻疊加在直流負(fù)極對(duì)大地和正極對(duì)大地上。
[0006]交流竄入直流系統(tǒng)將嚴(yán)重影響系統(tǒng)的安全運(yùn)行,尤其是所述的交流N極直接竄入或經(jīng)消弧線圈同時(shí)從直流正負(fù)竄入和經(jīng)過(guò)渡電阻同時(shí)從直流正負(fù)竄入,極易造成直流正負(fù)極短路,給直流系統(tǒng)的安全運(yùn)行埋下極大隱患,所以當(dāng)直流系統(tǒng)任一點(diǎn)發(fā)生交流竄入時(shí),必須及時(shí)的準(zhǔn)確的消除故障,以避免發(fā)生第二點(diǎn)交流竄入而造成直流正負(fù)極短路。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明的目的是,提供一種能快速查找交流竄入直流系統(tǒng)故障點(diǎn)物理位置的方法,當(dāng)直流系統(tǒng)任一點(diǎn)發(fā)生交流竄入時(shí),能快速的準(zhǔn)確的查找定位交流竄入的具體物理位置,消除故障,避免發(fā)生第二點(diǎn)交流竄入而造成直流正負(fù)極短路,保證直流系統(tǒng)安全運(yùn)行。
[0008]本發(fā)明方法包含監(jiān)測(cè)主機(jī)、手持式定位儀和鉗形互感器,監(jiān)測(cè)主機(jī)用來(lái)測(cè)量竄入的交流電壓UL、直流系統(tǒng)母線電壓Ud、直流正極對(duì)地電壓U+、直流負(fù)極對(duì)地電壓U-及發(fā)超低頻電流信號(hào)Id,手持式定位儀用來(lái)查找定位交流竄入的具體物理位置,鉗形互感器用來(lái)感應(yīng)監(jiān)測(cè)主機(jī)發(fā)出的超低頻電流信號(hào)。當(dāng)有交流竄入直流時(shí),監(jiān)測(cè)主機(jī)測(cè)量出竄入的交流量的值UL,直流電壓的值Ud、正極對(duì)地電壓值U+、負(fù)極對(duì)地電壓值U-,智能判斷交流竄入極性、方式及計(jì)算出等效電阻電阻值R,并向交流竄入極對(duì)大地注入一個(gè)0.125Hz的超低頻信號(hào)電流Id,根據(jù)交流竄入的方式,交流源等效為電阻接地,交流竄入點(diǎn)的查找既可看作電阻接地點(diǎn)的查找,鉗形互感器接入手持式定位儀,手持式定位儀與監(jiān)測(cè)主機(jī)通過(guò)紅外信號(hào)發(fā)射與接收實(shí)現(xiàn)信號(hào)同步,用鉗形互感器與手持式定位儀順著信號(hào)電流Id的流向查找交流竄入故障點(diǎn),查找到信號(hào)電流Id突然消失的位置就是交流竄入的故障點(diǎn)位置。
[0009]所述監(jiān)測(cè)主機(jī)包含電壓采集回路、超低頻信號(hào)發(fā)生器、CPU控制器1、紅外發(fā)射器、顯示器1、告警器,電壓采集回路通過(guò)采集交流電壓量UL、母線電壓量Ud、直流正極對(duì)地電壓U+、直流負(fù)極對(duì)地電壓U-經(jīng)處理后送入CPU控制器I,CPU控制器I對(duì)交流電壓量UL、母線電壓量Ud、直流正極對(duì)地電壓U+、直流負(fù)極對(duì)地電壓U-進(jìn)行計(jì)算處理,啟動(dòng)超低頻信號(hào)發(fā)生器向交流竄入極對(duì)大地注入一個(gè)0.125Hz的超低頻信號(hào)電流Id,智能判斷交流竄入極性、方式并計(jì)算出等效電阻R的電阻值及信號(hào)電流Id的值,通過(guò)顯示器I顯示交流電壓量UL、母線電壓量Ud、直流正極對(duì)地電壓U+、直流負(fù)極對(duì)地電壓U-、等效電阻值R及信號(hào)電流I d值,告警器發(fā)出交流竄入告警信號(hào),同時(shí)通過(guò)紅外發(fā)生器發(fā)送等效電阻值及信號(hào)電流Id值。
[0010]所述手持式定位儀包含電流放大器、0.125Hz帯通濾波器2、相位比較器、A/D變換器、CPU控制器2、紅外接收器、顯示器2、語(yǔ)音告警器、按鍵按鈕,電流放大器用來(lái)對(duì)鉗形互感器感應(yīng)微弱電流信號(hào)進(jìn)行放大,其輸入端接鉗形互感器的二次輸出、輸出端接0.125Hz帯通濾波器2的輸入;0.125Hz帯通濾波器2用來(lái)提取0.125Hz的電流信號(hào),其輸入端接電流放大器的輸出、輸出端接相位比較器的輸入;相位比較器用來(lái)對(duì)0.125Hz的電流信號(hào)進(jìn)行相位比較,判斷其是容性電流還是阻性電流,其輸入端接0.125Hz帯通濾波器2的輸出、輸出端接A/D變換器的輸入;A/D變換器用來(lái)把0.125Hz的模擬電流信號(hào)變換成能被CPU控制器2識(shí)別處理的數(shù)字信號(hào),其輸入端接相位比較器的輸出、輸出端接CPU控制器2的I/O口 ;紅外接收器用來(lái)接收監(jiān)測(cè)主機(jī)發(fā)送的紅外信號(hào),并送入CPU控制器2;按鍵按鈕用來(lái)對(duì)手持式定位儀進(jìn)行工作狀態(tài)控制,有通訊按鈕和探測(cè)按鈕,通訊按鈕按下,CPU控制器2啟動(dòng)紅外接收器接收監(jiān)測(cè)主機(jī)發(fā)送的紅外信號(hào),實(shí)現(xiàn)信號(hào)同步,探測(cè)按鈕按下,CPU控制器2讀取A/D變換器輸出信號(hào),CPU控制器2對(duì)A/D變換器送入的數(shù)字量進(jìn)行計(jì)算處理并與紅外接收器接收的信號(hào)進(jìn)行相位比較,計(jì)算出等效電阻值及信號(hào)電流Id值,通過(guò)顯示器2顯示等效電阻值及信號(hào)電流Id值,語(yǔ)音告警器發(fā)出告警信號(hào)。
[0011]所述鉗形互感器用來(lái)感應(yīng)監(jiān)測(cè)主機(jī)發(fā)出的超低頻電流信號(hào)大小,采用無(wú)源高精度交流互感器。
[0012]所述電壓采集回路由分壓電阻網(wǎng)絡(luò)、直流取樣、交流提取、放大濾波、信號(hào)調(diào)理2、A/D變換組成,分壓電阻網(wǎng)絡(luò)用來(lái)對(duì)交流電壓和直流電壓進(jìn)行限壓,限壓后分兩路,一路采集直流分量,一路采集交流分量,其輸入接在直流母線正負(fù)極上,輸出分別接直流取樣和交流提取;直流取樣用來(lái)提取直流分量電壓U+和U-,其輸入接分壓電阻網(wǎng)絡(luò)的輸出,輸出接放大濾波;放大濾波用來(lái)濾除直流分量中的交流分量,其輸入接直流取樣的輸出,輸出接A/D變換;交流提取用來(lái)提取竄入直流的交流分量電壓UL,其輸入接分壓電阻網(wǎng)絡(luò)的輸出,輸出接信號(hào)調(diào)理2;信號(hào)調(diào)理2用來(lái)對(duì)交流分量電壓進(jìn)行變換,使其變?yōu)槟鼙籄/D變換采集的信號(hào)量,其輸入接交流提取的輸出,輸出接A/D變換;A/D變換同時(shí)采集直流分量電壓和交流分量電壓,并換成能被(PU控制器I識(shí)別的數(shù)字信號(hào)量。
[0013]所述超低頻信號(hào)發(fā)生器由CPU控制器3、D/A變換、0.125Hz帯通濾波器1、信號(hào)調(diào)理
1、功率放大、電容隔離、限流電阻網(wǎng)絡(luò)組成,CPU控制器3用來(lái)產(chǎn)生頻率為0.125Hz的數(shù)字信號(hào)量,其輸出接D/A變換;D/A變換用來(lái)把CPU控制器3輸出的數(shù)字信號(hào)量變換成模擬信號(hào)量,其輸入接CHJ控制器3的I/O口,輸出接0.125Hz帯通濾波器I的輸入;0.125Hz帯通濾波器I用來(lái)提取0.125Hz的有用信號(hào)濾除其余干擾信號(hào),其輸入接D/A變換的輸出,輸出接信號(hào)調(diào)理I的輸入;信號(hào)調(diào)理I用來(lái)對(duì)提取的0.125Hz有用信號(hào)進(jìn)行波形調(diào)理,使其成為對(duì)稱平滑的正弦波形,其輸入接0.125Hz帯通濾波器I的輸出,輸出接功率放大的輸入;功率放大用來(lái)放大信號(hào)調(diào)理I輸出的正弦信號(hào),其輸入接信號(hào)調(diào)理I的輸出,輸出接電容隔離;電容隔離用來(lái)隔離直流分量,其輸入接功率放大的輸出,輸出接限流電阻網(wǎng)絡(luò)的輸入;限流電阻網(wǎng)絡(luò)用來(lái)對(duì)
0.125Hz信號(hào)進(jìn)行限流保護(hù),其輸入接電容隔離的輸出,輸出接直流的正負(fù)極。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是直接從直流正極對(duì)大地竄入示意圖。
[0015]圖2是直接從直流負(fù)極對(duì)大地竄入示意圖。
[0016]圖3是直接從直流正負(fù)極同時(shí)對(duì)大地竄入示意圖。
[0017]圖4是交流經(jīng)過(guò)渡電阻從直流正極對(duì)大地竄入示意圖。
[0018]圖5是交流經(jīng)過(guò)渡電阻從直流負(fù)極對(duì)大地竄入示意圖。
[0019]圖6是交流經(jīng)過(guò)渡電阻從直流正負(fù)極同時(shí)對(duì)大地竄入示意圖。
[0020]圖7是本發(fā)明組成及交流竄入點(diǎn)查找判斷方法原理圖。
[0021 ]圖8是監(jiān)測(cè)主機(jī)及手持式定位儀實(shí)施原理圖。
[0022]圖9是超低頻信號(hào)發(fā)生器及電壓采集回路實(shí)施原理圖。
[0023]圖10是交流竄入監(jiān)測(cè)及竄入點(diǎn)查找實(shí)施原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]參考圖7?圖10,本發(fā)明是一種直流系統(tǒng)交流竄入故障點(diǎn)定位查找裝置及方法。
[0025]結(jié)合圖7,本發(fā)明由監(jiān)測(cè)主機(jī)、手持式定位儀和鉗形互感器組成,監(jiān)測(cè)主機(jī)接入直流母線電壓的正極U+、負(fù)極U-和大地,負(fù)載I正極A點(diǎn)竄入交流源UL,把竄入交流源UL等效為一個(gè)電阻值為R的電阻,監(jiān)測(cè)主機(jī)向正極對(duì)地注入一個(gè)超低頻信號(hào)電流Id,鉗形互感器接入手持式定位儀,鉗形互感器夾在負(fù)載I的饋線上順著信號(hào)電流Id的流向查找竄入點(diǎn),在負(fù)載I饋線的B點(diǎn),手持式定位儀測(cè)量有信號(hào)電流Id,往下查找在負(fù)載I饋線的C點(diǎn),手持式定位儀測(cè)量信號(hào)電流Id消失,判斷竄入點(diǎn)就在B點(diǎn)和C點(diǎn)之間的A點(diǎn),即負(fù)載I饋線上信號(hào)電流突然消失的點(diǎn)就是竄入點(diǎn)。
[0026]結(jié)合圖8,所述監(jiān)測(cè)主機(jī)包含電壓采集回路、超低頻信號(hào)發(fā)生器、CPU控制器1、紅外發(fā)射器、顯示器1、告警器,電壓采集回路通過(guò)采集交流電壓量、母線電壓量經(jīng)處理后送入CPU控制器I,CPU控制器I對(duì)交流電壓量、母線電壓量進(jìn)行計(jì)算處理,啟動(dòng)超低頻信號(hào)發(fā)生器向交流竄入極對(duì)大地注入一個(gè)0.125Hz的超低頻信號(hào)電流Id,智能判斷交流竄入極性、方式并計(jì)算出等效電阻電阻值及信號(hào)電流Id的值,通過(guò)顯示器I顯示交流電壓值、母線電壓值、等效電阻值及信號(hào)電流Id值,告警器發(fā)出交流竄入告警信號(hào),同時(shí)通過(guò)紅外發(fā)生器發(fā)送等效電阻值及信號(hào)電流Id值。CPU控制器I由型號(hào)為STC89C58RD+的單片機(jī)構(gòu)成,紅外發(fā)射器由型號(hào)為此?2120的紅外編碼/解碼器與型號(hào)為2取1010的紅外收發(fā)器構(gòu)成,顯示器1由4.3寸工業(yè)觸摸屏構(gòu)成,告警器由告警指示燈及蜂鳴器構(gòu)成。
[0027]所述手持式定位儀包含電流放大器、0.125Hz帯通濾波器2、相位比較器、A/D變換器、CPU控制器2、紅外接收器、顯示器2、語(yǔ)音告警器、按鍵按鈕,電流放大器用來(lái)對(duì)鉗形互感器感應(yīng)微弱電流信號(hào)進(jìn)行放大,其輸入端接鉗形互感器的二次輸出、輸出端接0.125Hz帯通濾波器2的輸入;0.125Hz帯通濾波器2用來(lái)提取0.125Hz的電流信號(hào),其輸入端接電流放大器的輸出、輸出端接相位比較器的輸入;相位比較器用來(lái)對(duì)0.125Hz的電流信號(hào)進(jìn)行相位比較,判斷其是容性電流還是阻性電流,其輸入端接0.125Hz帯通濾波器2的輸出、輸出端接A/D變換器的輸入;A/D變換器用來(lái)把0.125Hz的模擬電流信號(hào)變換成能被CPU控制器2識(shí)別處理的數(shù)字信號(hào),其輸入端接相位比較器的輸出、輸出端接CPU控制器2的I/O口 ;紅外接收器用來(lái)接收監(jiān)測(cè)主機(jī)發(fā)送的紅外信號(hào),并送入CPU控制器2;按鍵按鈕用來(lái)對(duì)手持式定位儀進(jìn)行工作狀態(tài)控制,有通訊按鈕和探測(cè)按鈕,通訊按鈕按下,CPU控制器2啟動(dòng)紅外接收器接收監(jiān)測(cè)主機(jī)發(fā)送的紅外信號(hào),實(shí)現(xiàn)信號(hào)同步,探測(cè)按鈕按下,CPU控制器2讀取A/D變換器輸出信號(hào),CPU控制器2對(duì)A/D變換器送入的數(shù)字量進(jìn)行計(jì)算處理并與紅外接收器接收的信號(hào)進(jìn)行相位比較,計(jì)算出等效電阻值及信號(hào)電流Id值,通過(guò)顯示器2顯示等效電阻值及信號(hào)電流Id值,語(yǔ)音告警器發(fā)出告警信號(hào)。電流放大器由集成芯片0P07及電阻電容構(gòu)成,0.125Hz帯通濾波器2由集成芯片TL062及電阻電容構(gòu)成,相位比較器由集成芯片TL062及電阻電容構(gòu)成,A/D變換器由11位TLC2543及電阻電容構(gòu)成,CPU控制器2由型號(hào)為STC89C58RD+的單片機(jī)構(gòu)成,紅外接收器由型號(hào)為MCP2120的紅外編碼/解碼器與型號(hào)為ZHX1010的紅外收發(fā)器構(gòu)成,顯示器2由0MJ4*8液晶顯示屏構(gòu)成,語(yǔ)音告警器由蜂鳴器構(gòu)成,按鍵按鈕由通訊鍵和探測(cè)按鈕構(gòu)成。
[0028]所述鉗形互感器用來(lái)感應(yīng)監(jiān)測(cè)主機(jī)發(fā)出的超低頻電流信號(hào)大小,采用無(wú)源高精度交流互感器。
[0029]結(jié)合圖9,所述電壓采集回路由分壓電阻網(wǎng)絡(luò)、直流取樣、交流提取、放大濾波、信號(hào)調(diào)理2、A/D變換組成,分壓電阻網(wǎng)絡(luò)用來(lái)對(duì)交流電壓和直流電壓進(jìn)行限壓,限壓后分兩路,一路采集直流分量,一路采集交流分量,其輸入接在直流母線正負(fù)極上,輸出分別接直流取樣和交流提取;直流取樣用來(lái)提取直流分量電壓U+和U-,其輸入接分壓電阻網(wǎng)絡(luò)的輸出,輸出接放大濾波;放大濾波用來(lái)濾除直流分量中的交流分量,其輸入接直流取樣的輸出,輸出接A/D變換;交流提取用來(lái)提取竄入直流的交流分量電壓,其輸入接分壓電阻網(wǎng)絡(luò)的輸出,輸出接信號(hào)調(diào)理2;信號(hào)調(diào)理2用來(lái)對(duì)交流分量電壓進(jìn)行變換,使其變?yōu)槟鼙籄/D變換采集的信號(hào)量,其輸入接交流提取的輸出,輸出接A/D變換;A/D變換同時(shí)采集直流分量電壓和交流分量電壓,并換成能被CPU控制器I識(shí)別的數(shù)字信號(hào)量。分壓電阻網(wǎng)絡(luò)由I個(gè)200K電阻和I個(gè)20K電阻串聯(lián)接在正極與I個(gè)200K電阻和I個(gè)20K電阻串聯(lián)接在負(fù)極構(gòu)成,直流提取由2K可調(diào)電位器及穩(wěn)壓二極管構(gòu)成,放大濾波由集成芯片TL062及電阻電容構(gòu)成,交流提取由集成芯片0Ρ07及電阻電容構(gòu)成50Hz帯通濾波電路實(shí)現(xiàn),信號(hào)調(diào)理2由集成芯片TL062、電阻電容及二極管IN4148構(gòu)成,A/D變換由11位TLC2543及電阻電容構(gòu)成。
[0030]所述超低頻信號(hào)發(fā)生器由CPU控制器3、D/A變換、0.125Hz帯通濾波器1、信號(hào)調(diào)理
1、功率放大、電容隔離、限流電阻網(wǎng)絡(luò)組成,CPU控制器3用來(lái)產(chǎn)生頻率為0.125Hz的數(shù)字信號(hào)量,其輸出接D/A變換;D/A變換用來(lái)把CPU控制器3輸出的數(shù)字信號(hào)量變換成模擬信號(hào)量,其輸入接CHJ控制器3的I/O口,輸出接0.125Hz帯通濾波器I的輸入;0.125Hz帯通濾波器I用來(lái)提取0.125Hz的有用信號(hào)濾除其余干擾信號(hào),其輸入接D/A變換的輸出,輸出接信號(hào)調(diào)理I的輸入;信號(hào)調(diào)理I用來(lái)對(duì)提取的0.125Hz有用信號(hào)進(jìn)行波形調(diào)理,使其成為對(duì)稱平滑的正弦波形,其輸入接0.125Hz帯通濾波器I的輸出,輸出接功率放大的輸入;功率放大用來(lái)放大信號(hào)調(diào)理I輸出的正弦信號(hào),其輸入接信號(hào)調(diào)理I的輸出,輸出接電容隔離;電容隔離用來(lái)隔離直流分量,其輸入接功率放大的輸出,輸出接限流電阻網(wǎng)絡(luò)的輸入;限流電阻網(wǎng)絡(luò)用來(lái)對(duì)
0.125Hz信號(hào)進(jìn)行限流保護(hù),其輸入接電容隔離的輸出,輸出接直流的正負(fù)極。CPU控制器3由型號(hào)為31^89058^)+的單片機(jī)構(gòu)成、0/^變換由數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片0六07512構(gòu)成、0.125取帯通濾波器I由集成芯片TL062及電阻電容構(gòu)成、信號(hào)調(diào)理I由集成芯片TL062、電阻電容及可調(diào)電位器構(gòu)成、功率放大由功放集成芯片0PA445及電阻電容構(gòu)成、電容隔離由有兩個(gè)電解電容負(fù)極相連構(gòu)成、限流電阻網(wǎng)絡(luò)由3個(gè)10K/2W電阻串聯(lián)接在直流正極上和3個(gè)10K/2W電阻串聯(lián)接在直流負(fù)極上構(gòu)成。
[0031]結(jié)合圖10,直流系統(tǒng)負(fù)載I支路發(fā)生交流竄入故障,監(jiān)測(cè)主機(jī)通過(guò)電壓采集回路采集交流電壓量、母線電壓量經(jīng)處理后送入CPU控制器I,CPU控制器I對(duì)交流電壓量、母線電壓量進(jìn)行計(jì)算處理,智能判斷交流竄入極性、方式并計(jì)算出等效電阻電阻值及信號(hào)電流Id的值,啟動(dòng)超低頻信號(hào)發(fā)生器向交流竄入極對(duì)大地注入一個(gè)0.125Hz的超低頻信號(hào)電流Id,通過(guò)顯示器I顯示交流電壓值、母線電壓值、等效電阻值及信號(hào)電流Id值,告警器發(fā)出交流竄入告警信號(hào),同時(shí)通過(guò)紅外發(fā)生器發(fā)送等效電阻值及信號(hào)電流Id值。手持式定位儀上的通訊按鍵按下,接收監(jiān)測(cè)主機(jī)發(fā)送的紅外信號(hào)實(shí)現(xiàn)信號(hào)同步;鉗形互感器接入手持式定位儀,并順著信號(hào)電流流向夾在負(fù)載I饋線支路上感應(yīng)信號(hào)電流Id的大小,感應(yīng)的微弱電流經(jīng)電流放大器放大、0.125Hz帯通濾波器2提取0.125Hz的電流信號(hào)、相位比較器對(duì)0.125Hz的電流信號(hào)進(jìn)行相位比較、A/D變換器把0.125Hz模擬電流信號(hào)變換成能被CPU控制器2識(shí)別處理的數(shù)字信號(hào),探測(cè)按鈕按下,CPU控制器2讀取A/D變換器輸出信號(hào),CPU控制器2對(duì)A/D變換器送入的數(shù)字量進(jìn)行計(jì)算處理并與紅外接收器接收的信號(hào)進(jìn)行相位比較,計(jì)算出等效電阻值及信號(hào)電流Id值,通過(guò)顯示器2顯示等效電阻值及信號(hào)電流Id值,語(yǔ)音告警器發(fā)出告警信號(hào)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.本發(fā)明是一種直流系統(tǒng)交流竄入故障點(diǎn)定位查找裝置及方法,當(dāng)直流系統(tǒng)任一點(diǎn)發(fā)生交流竄入時(shí),能快速的準(zhǔn)確的查找定位交流竄入的具體物理位置,消除故障,避免發(fā)生第二點(diǎn)交流竄入而造成直流正負(fù)極短路,保證直流系統(tǒng)安全運(yùn)行,其特征在于: 本發(fā)明包含監(jiān)測(cè)主機(jī)、手持式定位儀和鉗形互感器,監(jiān)測(cè)主機(jī)用來(lái)測(cè)量竄入的交流電壓UL、直流系統(tǒng)母線電壓Ud、直流正極對(duì)地電壓U+、直流負(fù)極對(duì)地電壓U-及發(fā)超低頻電流信號(hào)Id,手持式定位儀用來(lái)查找定位交流竄入的具體物理位置,鉗形互感器用來(lái)感應(yīng)監(jiān)測(cè)主機(jī)發(fā)出的超低頻電流信號(hào),當(dāng)有交流竄入直流時(shí),監(jiān)測(cè)主機(jī)測(cè)量出竄入的交流量的值UL,直流電壓的值Ud、正極對(duì)地電壓值U+、負(fù)極對(duì)地電壓值U-,智能判斷交流竄入極性、方式及計(jì)算出等效電阻電阻值R,并向交流竄入極對(duì)大地注入一個(gè)0.125Hz的超低頻信號(hào)電流Id,根據(jù)交流竄入的方式,交流源等效為電阻接地,交流竄入點(diǎn)的查找既可看作電阻接地點(diǎn)的查找,鉗形互感器接入手持式定位儀,手持式定位儀與監(jiān)測(cè)主機(jī)通過(guò)紅外信號(hào)發(fā)射與接收實(shí)現(xiàn)信號(hào)同步,用鉗形互感器與手持式定位儀順著信號(hào)電流Id的流向查找交流竄入故障點(diǎn),查找到信號(hào)電流Id突然消失的位置就是交流竄入的故障點(diǎn)位置; 所述監(jiān)測(cè)主機(jī)包含電壓采集回路、超低頻信號(hào)發(fā)生器、CPU控制器1、紅外發(fā)射器、顯示器1、告警器,電壓采集回路通過(guò)采集交流電壓量UL、母線電壓量Ud、直流正極對(duì)地電壓U+、直流負(fù)極對(duì)地電壓U-經(jīng)處理后送入CPU控制器I,CPU控制器I對(duì)交流電壓量UL、母線電壓量Ud、直流正極對(duì)地電壓U+、直流負(fù)極對(duì)地電壓U-進(jìn)行計(jì)算處理,啟動(dòng)超低頻信號(hào)發(fā)生器向交流竄入極對(duì)大地注入一個(gè)0.125Hz的超低頻信號(hào)電流Id,智能判斷交流竄入極性、方式并計(jì)算出等效電阻R的電阻值及信號(hào)電流Id的值,通過(guò)顯示器I顯示交流電壓量UL、母線電壓量Ud、直流正極對(duì)地電壓U+、直流負(fù)極對(duì)地電壓U-、等效電阻值R及信號(hào)電流I d值,告警器發(fā)出交流竄入告警信號(hào),同時(shí)通過(guò)紅外發(fā)生器發(fā)送等效電阻值及信號(hào)電流Id值; 所述手持式定位儀包含電流放大器、0.125Hz帯通濾波器2、相位比較器、A/D變換器、CPU控制器2、紅外接收器、顯示器2、語(yǔ)音告警器、按鍵按鈕,電流放大器用來(lái)對(duì)鉗形互感器感應(yīng)微弱電流信號(hào)進(jìn)行放大,其輸入端接鉗形互感器的二次輸出、輸出端接0.125Hz帯通濾波器2的輸入;0.125Hz帯通濾波器2用來(lái)提取0.125Hz的電流信號(hào),其輸入端接電流放大器的輸出、輸出端接相位比較器的輸入;相位比較器用來(lái)對(duì)0.125Hz的電流信號(hào)進(jìn)行相位比較,判斷其是容性電流還是阻性電流,其輸入端接0.125Hz帯通濾波器2的輸出、輸出端接A/D變換器的輸入;A/D變換器用來(lái)把0.125Hz的模擬電流信號(hào)變換成能被CPU控制器2識(shí)別處理的數(shù)字信號(hào),其輸入端接相位比較器的輸出、輸出端接CPU控制器2的I/O口 ;紅外接收器用來(lái)接收監(jiān)測(cè)主機(jī)發(fā)送的紅外信號(hào),并送入CPU控制器2;按鍵按鈕用來(lái)對(duì)手持式定位儀進(jìn)行工作狀態(tài)控制,有通訊按鈕和探測(cè)按鈕,通訊按鈕按下,CPU控制器2啟動(dòng)紅外接收器接收監(jiān)測(cè)主機(jī)發(fā)送的紅外信號(hào),實(shí)現(xiàn)信號(hào)同步,探測(cè)按鈕按下,CPU控制器2讀取A/D變換器輸出信號(hào),CPU控制器2對(duì)A/D變換器送入的數(shù)字量進(jìn)行計(jì)算處理并與紅外接收器接收的信號(hào)進(jìn)行相位比較,計(jì)算出等效電阻值及信號(hào)電流Id值,通過(guò)顯示器2顯示等效電阻值及信號(hào)電流Id值,語(yǔ)音告警器發(fā)出告警信號(hào); 所述鉗形互感器用來(lái)感應(yīng)監(jiān)測(cè)主機(jī)發(fā)出的超低頻電流信號(hào)大小,采用無(wú)源高精度交流互感器; 所述電壓采集回路由分壓電阻網(wǎng)絡(luò)、直流取樣、交流提取、放大濾波、信號(hào)調(diào)理2、A/D變換組成,分壓電阻網(wǎng)絡(luò)用來(lái)對(duì)交流電壓和直流電壓進(jìn)行限壓,限壓后分兩路,一路采集直流分量,一路采集交流分量,其輸入接在直流母線正負(fù)極上,輸出分別接直流取樣和交流提取;直流取樣用來(lái)提取直流分量電壓U+和U-,其輸入接分壓電阻網(wǎng)絡(luò)的輸出,輸出接放大濾波;放大濾波用來(lái)濾除直流分量中的交流分量,其輸入接直流取樣的輸出,輸出接A/D變換;交流提取用來(lái)提取竄入直流的交流分量電壓UL,其輸入接分壓電阻網(wǎng)絡(luò)的輸出,輸出接信號(hào)調(diào)理2;信號(hào)調(diào)理2用來(lái)對(duì)交流分量電壓進(jìn)行變換,使其變?yōu)槟鼙籄/D變換采集的信號(hào)量,其輸入接交流提取的輸出,輸出接A/D變換;A/D變換同時(shí)采集直流分量電壓和交流分量電壓,并換成能被(PU控制器I識(shí)別的數(shù)字信號(hào)量; 所述超低頻信號(hào)發(fā)生器由CPU控制器3、D/A變換、0.125Hz帯通濾波器1、信號(hào)調(diào)理1、功率放大、電容隔離、限流電阻網(wǎng)絡(luò)組成,CPU控制器3用來(lái)產(chǎn)生頻率為0.125Hz的數(shù)字信號(hào)量,其輸出接D/A變換;D/A變換用來(lái)把CPU控制器3輸出的數(shù)字信號(hào)量變換成模擬信號(hào)量,其輸入接CPU控制器3的I/O 口,輸出接0.125Hz帯通濾波器I的輸入;0.125Hz帯通濾波器I用來(lái)提取0.125Hz的有用信號(hào)濾除其余干擾信號(hào),其輸入接D/A變換的輸出,輸出接信號(hào)調(diào)理I的輸入;信號(hào)調(diào)理I用來(lái)對(duì)提取的0.125Hz有用信號(hào)進(jìn)行波形調(diào)理,使其成為對(duì)稱平滑的正弦波形,其輸入接0.125Hz帯通濾波器I的輸出,輸出接功率放大的輸入;功率放大用來(lái)放大信號(hào)調(diào)理I輸出的正弦信號(hào),其輸入接信號(hào)調(diào)理I的輸出,輸出接電容隔離;電容隔離用來(lái)隔離直流分量,其輸入接功率放大的輸出,輸出接限流電阻網(wǎng)絡(luò)的輸入;限流電阻網(wǎng)絡(luò)用來(lái)對(duì).0.125Hz信號(hào)進(jìn)行限流保護(hù),其輸入接電容隔離的輸出,輸出接直流的正負(fù)極。2.根據(jù)權(quán)利I要求所述一種直流系統(tǒng)交流竄入故障點(diǎn)定位查找裝置及方法,其特征在于,當(dāng)有交流竄入直流時(shí),監(jiān)測(cè)主機(jī)測(cè)量出竄入的交流量的值UL,直流電壓的值Ud、正極對(duì)地電壓值U+、負(fù)極對(duì)地電壓值U-,智能判斷交流竄入極性、方式及計(jì)算出等效電阻電阻值R,并向交流竄入極對(duì)大地注入一個(gè)0.125Hz的超低頻信號(hào)電流Id。3.根據(jù)權(quán)利I要求所述一種直流系統(tǒng)交流竄入故障點(diǎn)定位查找裝置及方法,其特征在于,根據(jù)交流竄入的方式,交流源等效為電阻接地,交流竄入點(diǎn)的查找既可看作電阻接地點(diǎn)的查找。4.根據(jù)權(quán)利I要求所述一種直流系統(tǒng)交流竄入故障點(diǎn)定位查找裝置及方法,其特征在于,手持式定位儀與監(jiān)測(cè)主機(jī)通過(guò)紅外信號(hào)發(fā)射與接收實(shí)現(xiàn)信號(hào)同步。5.根據(jù)權(quán)利I要求所述一種直流系統(tǒng)交流竄入故障點(diǎn)定位查找裝置及方法,其特征在于,用鉗形互感器與手持式定位儀順著信號(hào)電流Id的流向查找交流竄入故障點(diǎn),查找到信號(hào)電流Id突然消失的位置就是交流竄入的故障點(diǎn)位置。6.根據(jù)權(quán)利I要求所述一種直流系統(tǒng)交流竄入故障點(diǎn)定位查找裝置及方法,其特征在于,超低頻信號(hào)發(fā)生器由CPU控制器3、D/A變換、0.125Hz帯通濾波器1、信號(hào)調(diào)理1、功率放大、電容隔離、限流電阻網(wǎng)絡(luò)組成,CPU控制器3用來(lái)產(chǎn)生頻率為0.125Hz的數(shù)字信號(hào)量,其輸出接D/A變換;D/A變換用來(lái)把CPU控制器3輸出的數(shù)字信號(hào)量變換成模擬信號(hào)量,其輸入接CPU控制器3的I/O 口,輸出接0.125Hz帯通濾波器I的輸入;0.125Hz帯通濾波器I用來(lái)提取.0.125Hz的有用信號(hào)濾除其余干擾信號(hào),其輸入接D/A變換的輸出,輸出接信號(hào)調(diào)理I的輸入;信號(hào)調(diào)理I用來(lái)對(duì)提取的0.125Hz有用信號(hào)進(jìn)行波形調(diào)理,使其成為對(duì)稱平滑的正弦波形,其輸入接0.125Hz帯通濾波器I的輸出,輸出接功率放大的輸入;功率放大用來(lái)放大信號(hào)調(diào)理I輸出的正弦信號(hào),其輸入接信號(hào)調(diào)理I的輸出,輸出接電容隔離;電容隔離用來(lái)隔離直流分量,其輸入接功率放大的輸出,輸出接限流電阻網(wǎng)絡(luò)的輸入;限流電阻網(wǎng)絡(luò)用來(lái)對(duì) .0.125Hz信號(hào)進(jìn)行限流保護(hù),其輸入接電容隔離的輸出,輸出接直流的正負(fù)極。
【文檔編號(hào)】G01R31/00GK105938167SQ201610425169
【公開(kāi)日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年6月16日
【發(fā)明人】石建輝, 毛舉, 盧波
【申請(qǐng)人】貴陽(yáng)英納瑞電氣有限公司