高压电网对地绝缘电阻的在线监测电路及监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种高压电网对地绝缘电阻的在线监测电路及监测系统，其中在线监测路包括被监测电路、信号输入电路和信号采样电路；信号输入电路包括信号发生器；信号采样电路包括信号处理器、采样隔离电阻以及隔直电容；隔直电容设置在电压互感器一次侧与接地点之间用于阻断直流信号，采样隔离电阻通过采样点与被监测电路连接并获得采样信号，信号处理器接收获取的采样信号并处理得到系统的对地绝缘电阻。本发明专利技术实时在线监测高压系统的直流对地电阻绝缘值本征信号，定量定性地反映系统绝缘健康水平及对绝缘故障做到提前预警，及早预防，最大限度地避免绝缘击穿事故的发生，同时节约维护成本。

On line monitoring circuit and system of insulation resistance to ground in high voltage power grid

【技术实现步骤摘要】
高压电网对地绝缘电阻的在线监测电路及监测系统
本专利技术属于智能电网产品技术应用领域，实现对高压动力电网的绝缘直流对地电阻在线实时监测。
技术介绍
电力是国民经济的基础，是重要的支柱产业。原高压系统(35kV、10kV和6kV系统)，目前准确细分应属中压动力系统，是大型电力、煤炭、石化、水泥水利、冶金化工等国民经济重点生产运营行业的核心用电电压等级系统，其系统一旦出现绝缘事故，不但直接经济损失巨大，而且牵涉到的间接经济损失也十分庞大，同时往往还伴随着人员伤亡损失。以中海油东方石化有限责任公司为例，一次绝缘停电事故，直接经济损失近300万元人民币，间接经济损失近800万元人民币，同时，后期抢修及工艺倒料措施还伴随着巨大安全的风险。随着我国国民经济的不断发展壮大，电力系统的规模越来越大，结构越来越复杂，故障产生不可避免。而在整个电力生产过程中，最常发生、危险最严重的故障是绝缘击穿故障。智能电网技术的推广应用也迫在眉睫，其在线监测和大数据管理为核心内容。电网的发展和社会的进步都对电网的运行提出了更高的要求，加强对电网故障的在线诊断处理显得尤为重要。随着计算机技术、通信技术、网络技术和特种材料技术等的发展，采用更为先进的智能技术来改善故障诊断系统的性能，实时准确采集、处理和传输电网安全基础核心参数具有重要的研究价值和战略意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足，而提供一种在线监测电路，可实时在线监测高压系统的绝缘性能的直流对地电阻本征信号，定量定性地对系统绝缘健康水平及绝缘故障做到提前预警，及早预防，最大限度地避免事故的发生，同时节约维护成本。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种高压电网对地绝缘电阻的在线监测电路，包括被监测电路、信号输入电路和信号采样电路，其特征在于：所述被监测电路包括连接到电网母线上的变压器相关联级、检测设备、运行负载及开关闸刀；所述信号输入电路包括用于产生施加到被监测电路直流信号的信号发生器；所述信号采样电路包括信号处理器、专用无感采样隔离电阻以及专用隔直电容；所述隔直电容设置在所述电压互感器于接地点之间用于阻断直流信号，采样隔离电阻通过采样点与被监测电路连接并获得采样信号，所述信号处理器接收获取的采样信号并处理得到系统的对地绝缘电阻。所述隔直电容的容抗XC小于电压互感器励磁阻抗的1/100。基于上述高压电网对地绝缘电阻的在线监测电路的高压电网对地绝缘电阻在线监测系统，包括控制单元、监测电路以及报警单元；所述控制单元根据所述检测电路的反馈的检测结果，控制所述报警单元是否发出报警信号。本专利技术可实现在线测量高压系统绝缘直流对地电阻，检测周期1s，且测量结果误差介于-2％和+2％之间(智能电网产品检测报告NZJ(2016)DQ11911Z检测结果)。能通过系统绝缘直流对地电阻值进行定量反应系统绝缘情况。也能通过系统绝缘直流对地电阻值和电网正常运行设定的整定值进行比较，若系统绝缘直流对地电阻值小于整定值，则认为系统绝缘水平趋于劣化。系统绝缘直流对地电阻值与整定值之间的差值越大，劣化程度越高。对系统绝缘水平是否劣化进行定性的在线反应，并对绝缘故障及时给出预警，极大地避免此类事故的发生。附图说明图1是本专利技术监测电路的接线图；图2为监测系统PT一次侧接地点的直流共地点的改造示意图；图3为监测系统针对小电阻接地系统的直流共地点的改造示意图；图4为高压限流电阻的接入线路图；图5为本专利技术监测系统的结构框图；图6为应用本专利技术监测电路的电网线路图；图中：PT为电压互感器，CT为电流互感器；1153/1157、电流互感器；1411、断路器312/332/115/152、电流互感器；3127/3122/3121/3321/3521/3527/1157/1153、开关。具体实施方式本专利技术在线监测电路，用于在线实时监测高压系统(35kV、10kV和6kV系统)的直流对地绝缘电阻及泄漏电流。电路图参见图1所示，包括被监测电路、信号输入电路和信号采样电路，被监测电路包括连接到电网母线上的变压器相关联级、检测设备、运行负载及开关闸刀等；信号输入电路包括用于产生施加到被监测电路直流信号的信号发生器；信号采样电路包括信号处理器、采样隔离电阻以及隔直电容；隔直电容设置在电压互感器于接地点之间用于阻断直流信号，采样隔离电阻通过采样点与被监测电路连接并获得采样信号，信号处理器接收获取的采样信号并处理得到系统的对地绝缘电阻。本专利技术监测电路的原理是：在测量高压电力系统绝缘电阻时，恒压源产生一恒压直流信号，经处理后叠加到被测电路系统上，在返回的电流信号经特殊处理，获得直流信号，经采样器处理转换成相应的电阻值，然后经A/D转换后，由中央控制单元通过通讯处理器获取数据。并对数据进行处理后做出相应动作(报警、发送短信等)。在测量高压电力系统泄漏电流时，由安装在线路上的磁环将泄漏电流输入采样器的泄漏电流输入端，经A/D转换后，由中央控制单元读取并做相应处理。本专利技术信号采样电路是在原系统直流共地点的进行改造的基础上实现的，改造方案是在系统PT一次侧接地点改造，加装隔直电容，参见图2所示。为了监视三相对地电压，母线正常接有Y0电磁式电压互感器(即PT)，正常运行的电压互感器的励磁阻抗很大，但对直流测量信号是通路，现将Y0中性点经隔直电容接地，使其容抗XC小于PT励磁阻抗的1/100，这样在正常或故障情况下均不影响经PT监视三相对地电压，同时又起到了隔离作用，达到了在线测量绝缘的目的。高压电力系统经PT初级中性点接地时，采用在PT初级中性点与地之间串一个0.22uf/10kV(0.22uf/6.3kV)电容，通过增加隔直电容，阻断直流信号，使得采样电路只有一个接地点，实现了信号的隔离采样。误差分析：计算短路电流时，PT柜是按最恶劣情况下来算的，在最恶劣情况下，其励磁阻抗最小，容量最大。我们计算时按国内所有生产厂家、目前国内最恶劣的情况来选，最大容量选200W，对于10kV系统，其计算过程如下A)PT的励磁阻抗计算：最大容量：S＝200W；系统电压：U1＝10kV则最大短路电流：lK＝200/10000＝0.02A励磁电流：Io＝10％IK＝2mA励磁阻抗：Zo＝10000/0.002＝5MΩB)串接0.22uf/10kV规格的电容电容容抗：Zc＝1/2πfC＝106/2π*50*0.22＝14.48kΩC)故障时C上压降：Uk＝U1/(Z0-ZC)*ZC＝10000/(5M－14.48k)*14.48k＝29VD)相对误差：Uk/U1＝29/10000＝2.9‰在其他情况下，PT柜励磁阻抗均大于5MΩ，隔直电容的影响只会变小，不会再大了。可见，最大误差只有千分之几，不会影响PT的表记。系统所有保护的动作信号均取自PT柜，且电力设计院设计保护的整定值为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压电网对地绝缘电阻的在线监测电路，包括被监测电路、信号输入电路和信号采样电路，其特征在于：所述被监测电路包括连接到电网母线上的变压器相关联级、检测设备、运行负载及开关闸刀；所述信号输入电路包括用于产生施加到被监测电路直流信号的信号发生器；所述信号采样电路包括信号处理器、采样隔离电阻以及隔直电容；所述隔直电容设置在所述电压互感器一次侧与接地点之间用于阻断直流信号，采样隔离电阻通过采样点与被监测电路连接并获得采样信号，所述信号处理器接收获取的采样信号并处理得到系统的对地绝缘电阻。/n

【技术特征摘要】
1.一种高压电网对地绝缘电阻的在线监测电路，包括被监测电路、信号输入电路和信号采样电路，其特征在于：所述被监测电路包括连接到电网母线上的变压器相关联级、检测设备、运行负载及开关闸刀；所述信号输入电路包括用于产生施加到被监测电路直流信号的信号发生器；所述信号采样电路包括信号处理器、采样隔离电阻以及隔直电容；所述隔直电容设置在所述电压互感器一次侧与接地点之间用于阻断直流信号，采样隔离电阻通过采样点与被监测电路连接并获得采样信号，所述信号处理器接收获取的采样信号并处理得到系统的对地绝缘电阻。


2.根据权利要求1所述的在线监测电路，其特征在于：所述隔直电容的容抗XC小于电压互感器励磁阻抗的1/100。


3.根据权利要求1或2所述的在线监测电路，其特征在于：在信号输入电路和信号采样电路上设置有高压继电器...

【专利技术属性】
技术研发人员：方晓，樊莉芳，林晓峰，李安平，翟龙，罗友松，丁红伟，
申请(专利权)人：南京传积兴自动化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32