一种具有绝缘监测及主动防范功能的控制保护系统技术方案

本发明专利技术公开了一种具有绝缘监测及主动防范功能的控制保护系统，包括DC/DC电源模块、开入元件线性光耦采样模块以及绝缘监测装置；所述DC/DC电源模块的输出端和开入元件输入端口的电源接口相连接；所述开入元件线性光耦采样模块用于监测开入元件输入端口的电压，判断其是否开入，并监测其电压U

A control and protection system with insulation monitoring and active prevention function

【技术实现步骤摘要】
一种具有绝缘监测及主动防范功能的控制保护系统
本专利技术涉及电力监测领域，具体涉及一种具有绝缘监测及主动防范功能的控制保护系统。
技术介绍
现有的外部电缆绝缘下降有如下检测技术：在直流系统增加绝缘监测装置，但绝缘监测装置只能监视到哪一支路接地(现一般一套保护装置或者多套保护装置共用一支电源回路)，但具体哪根电缆芯接地，还需利用直流接地查找仪，利用钳表测量直流系统的各个支路，直到找到故障点为止，因此直流接地查找的工作风险大，工作繁琐。现在的绝缘监测装置的灵敏度已经不能满足微机保护的要求，因为微机保护的开入内阻已经大于100kΩ，而绝缘监测装置的灵敏度只有15kΩ(110V系统)，25kΩ(220V系统)，便携式直流接地查找仪也只有100kΩ。因此开发一套避免微机保护开入内阻影响的绝缘监测装置已成为迫在眉睫的事情。现绝缘监测装置只能监测从直流母线直接窜入的干扰交流量，当干扰交流量从微机保护的开入元件，如光耦、继电器等窜入，则现有的绝缘监测装置由于灵敏度不足，无法找出该类型的干扰。而该类型干扰，严重影响了保护的可靠性。现保护装置和直流系统的二次回路异常复杂，且相互影响。每一套二次设备(包括保护、自动化等设备)的外部回路电缆接地都会影响到整个系统的绝缘状况，使绝缘监测系统、直流系统异常复杂。而防止保护误动的措施：直流系统采用经高阻值的平衡电阻接地，希望正常发生一点接地时，保护不会误动。但由于直流系统日益复杂，直流系统的对地电容增大，微机保护的开入内阻已大于100kΩ，导致一点接地时，也频繁导致保护误动。现有的保护、自动化装置的外部端口如图1所示，因此当开入元件的输入端口的外部电缆接地时，将会引起直流系统接地。(开出元件的外部电缆接地，将会导致另外一个保护、自动化装置的开入元件的输入端口外部电缆接地，因此无论是开入元件还是开出元件的外部电缆接地分析均一样)。开入元件：对于开关量的采集，为了提高设备的抗干扰性能，一般有如下要求：1、一般都需要将外部电路和微机控制、保护设备隔离。2、由于直流系统为高阻平衡接地系统，正常运行时，其母线对地电压为50％UN，如果直流系统一点接地时，在接地瞬间，开入元件两端的电压等于直流系统母线负极对地电压，因此当开入元件动作电压低于50％Un时，该开入元件就可能误动。为了防止其误动，现一般要求其动作电压大于55％UN，小于70％Un。牵涉到直流跳闸的回路，甚至还要求其动作功率大于5W。现有的开入元件包括有：1、继电器；2、稳压管：为了达到动作电压大于55％UN，小于70％Un，早期的微机保护一般采用稳压管。但利用稳压管制作的开入光耦元件内阻较小，功率较大，发热严重。稳压管开入原理如图2所示。3、三极管：现绝大多数厂家采用三极管代替稳压管。但三极管的设计复杂，配合不当，可能导致开入元件失效，三极管的开入电路图如图3所示。由于继电器、稳压管以及三极管都是非线性元件，非线性光耦的电流传输特性曲线是非线性的，这类光耦适合于开关信号的传输，不适合于传输模拟量。常用的4N系列光耦属于非线性光耦
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种具有绝缘监测及主动防范功能的控制保护系统。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种具有绝缘监测及主动防范功能的控制保护系统，包括DC/DC电源模块、开入元件线性光耦采样模块以及绝缘监测装置；所述DC/DC电源模块的输出端和开入元件输入端口的电源接口相连接；所述开入元件线性光耦采样模块用于监测开入元件输入端口的电压，判断其是否开入，并监测其电压U开入n，n为正整数；所述绝缘监测装置连接在DC/DC电源模块的输出端和开入元件输入端口的电源接口相连接的线路上，用以检测判断母线的正负极是否正常运行，当判断为负极接地、正极接地时启动母线对地电阻检测流程，计算出母线接地电阻，然后启动支路选线功能，选出故障支路后再进行接地电阻计算流程。进一步地，所述绝缘监测装置包括两母线电压监测模块和一检测桥电阻模块；其中，一母线电压监测模块的一端接在正极母线上，另一端接地；另一母线电压监测模块的一端接在负极母线上，另一端接地；检测桥电阻模块的一端接在负极母线上，另一端通过刀闸开关来接地。进一步地，所述母线电压监测模块和开入元件线性光耦采样模块结构相同或者类似，均包括依次连接的线性电阻分压单元、电容滤波单元、线性光耦采样单元以及数模转换单元；所述性电阻分压单元用于将流经线性光耦的电流调整到线性光耦的线性区，所述电容滤波单元用于将非正常的干扰阻止进入到线性光耦采样单元，所述线性光耦采样单元用于采集流经线性光耦的电流，并将其转换成数模采样单元适应的模拟量，所述数模转换单元用于将线性光耦转换后的模拟量转换成数字量，根据转换后的数字量判断是否存在交流窜入，并对其窜入干扰电压进行计算。进一步地，所述绝缘监测装置检测判断母线的正负极是否正常运行的方式为：其中，线性电阻分压压单元的电阻为R1，检测桥电阻模块的电阻为R2，正常运行时，刀闸断开；正常运行时，母线正极的母线电压为Um正,正常运行时，母线负极的母线电压为Um负，正常运行时，开入测量模块测得的开入两端电压为U开入n,正常运行，绝缘无异常时，Um正＝Um负；当Um正>Um负时，并且差值超出第一设定值，则判断为负极接地；当Um负>Um正时，并且差值超出第二设定值则判断为正极接地。进一步地，所述绝缘监测装置启动母线对地电阻检测流程的方式为：先记录刀闸开关合闸前后的母线电压，根据母线电压的变化计算母线对地电阻；母线正极的对地电阻为Rm+,母线负极的对地电阻为Rm-；刀闸开关合闸前，母线正极的母线电压为Um正1,母线负极的母线电压为Um负1，刀闸开关合闸后，母线正极的母线电压为Um正2,母线负极的母线电压为Um负2，则进一步地，所述绝缘监测装置启动支路选线功能的方式为：当U开入n＝Um负时，则认为该电缆芯支路金属性接地；当U开入n<Um负且大于设定的干扰值时，则认为该电缆芯支路存在电阻接地，进入电缆芯接地电阻计算流程：Rn地为接地支路的对地电阻。进一步地，当母线正极的母线电压为Um正，或者母线负极的母线电压为Um负，又或者开入元件线性光耦采样模块测得的开入两端电压U开入n的交流分量大于设定值时，报交流窜入；如果某一个开入元件U开入n的交流分量大于Um正，Um负的交流分量，则判断为干扰从该开入元件窜入，否则判断为干扰从母线窜入。进一步地，当判断为母线的正极接地时，则根据设定主动提高所有开入元件的动作电压或者加大其防抖动延时；当判断为母线的负极负极接地，并且选线出某个光耦外部电缆芯支路接地时，则根据设定主动提高该开入元件的动作电压或者加大其防抖动延时，甚至将其闭锁。进一步地，当判断为干扰从母线窜入时，则根据设定主动提高所有开入元件的动作电压或者加大其防抖动延时；当判断为开入元件窜入时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有绝缘监测及主动防范功能的控制保护系统，其特征在于，包括DC/DC电源模块、开入元件线性光耦采样模块以及绝缘监测装置；/n所述DC/DC电源模块的输出端和开入元件输入端口的电源接口相连接；/n所述开入元件线性光耦采样模块用于监测开入元件输入端口的电压，判断其是否开入，并监测其电压U

【技术特征摘要】
1.一种具有绝缘监测及主动防范功能的控制保护系统，其特征在于，包括DC/DC电源模块、开入元件线性光耦采样模块以及绝缘监测装置；
所述DC/DC电源模块的输出端和开入元件输入端口的电源接口相连接；
所述开入元件线性光耦采样模块用于监测开入元件输入端口的电压，判断其是否开入，并监测其电压U开入n，n为正整数；
所述绝缘监测装置连接在DC/DC电源模块的输出端和开入元件输入端口的电源接口相连接的线路上，用以检测判断母线的正负极是否正常运行，当判断为负极接地、正极接地时启动母线对地电阻检测流程，计算出母线接地电阻，然后启动支路选线功能，选出故障支路后再进行接地电阻计算流程。


2.如权利要求1所述的具有绝缘监测及主动防范功能的控制保护系统，其特征在于，所述绝缘监测装置包括两母线电压监测模块和一检测桥电阻模块；其中，一母线电压监测模块的一端接在正极母线上，另一端接地；另一母线电压监测模块的一端接在负极母线上，另一端接地；检测桥电阻模块的一端接在负极母线上，另一端通过刀闸开关来接地。


3.如权利要求2所述的具有绝缘监测及主动防范功能的控制保护系统，其特征在于，所述母线电压监测模块和所述开入元件线性光耦采样模块结构相同，均包括依次连接的线性电阻分压单元、电容滤波单元、线性光耦采样单元以及数模转换单元；所述性电阻分压单元用于将流经线性光耦的电流调整到线性光耦的线性区，所述电容滤波单元用于将非正常的干扰阻止进入到线性光耦采样单元，所述线性光耦采样单元用于采集流经线性光耦的电流，并将其转换成数模采样单元适应的模拟量，所述数模转换单元用于将线性光耦转换后的模拟量转换成数字量，根据转换后的数字量判断是否存在交流窜入，并对其窜入干扰电压进行计算。


4.如权利要求3所述的具有绝缘监测及主动防范功能的控制保护系统，其特征在于，所述绝缘监测装置检测判断母线的正负极是否正常运行的方式为：
其中，线性电阻分压压单元的电阻为R1，检测桥电阻模块的电阻为R2，正常运行时，刀闸断开；
正常运行时，母线正极的母线电压为Um正,
正常运行时，母线负极的母线电压为Um负，
正常运行时，开入测量模块测得的开入两端电压为U开入n,
正常运行，绝缘无异常时，Um正＝Um负；
当Um正>Um负时，并且差值超出第一设定值，则判断为负极接地；
当Um负>Um正时，...

【专利技术属性】
技术研发人员：温才权，陈亮，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司超高压输电公司梧州局，
类型：发明
国别省市：广西;45