一种直流系统高阻接地故障定位装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种直流系统高阻接地故障定位装置和方法。装置包括：主机、手持仪和卡钳，所述主机和手持仪无线通信连接，所述卡钳和手持仪有线连接；所述主机包括可变电桥、平衡桥电路、不平衡桥电路、第一微控制处理单元及第一无线通信模块；所述手持仪包括信号选择通道、低通滤波电路、程控放大电路、双相锁相电路、积分电路、A/D转换电路、第二微控制处理单元、第二无线通信模块及显示模块。通过过本发明专利技术所提供的高阻接地故障定位装置，能够实现对直流系统被测分支母线或支路电流信号的测量，并能够根据测量到的电流信号准确地计算出被测分支母线或支路电流信号的电阻电流，并根据得到的电阻电流判断被检测分支母线或支路是否存在高阻接地故障。否存在高阻接地故障。否存在高阻接地故障。

【技术实现步骤摘要】
一种直流系统高阻接地故障定位装置和方法


[0001]本申请涉及变电站供电直流系统
，特别是涉及一种直流系统高阻接地故障定位装置和方法。

技术介绍

[0002]引发直流系统接地故障的原因有很多，包括气候因素、直流系统内部因素等，无论何种因素引发的接地故障，都会以电阻接地的方式反映到直流系统：导致一点或多点低阻(或高阻)接地，或导致高、低阻接地并存。直流系统构造复杂，其中有很多交错分布的馈线，正是因为馈线复杂分布的特点，使得发生接地故障时难以及时判断找出具体的故障点。直流系统接地故障查找困难重重，如果不能及时查找并处理直流系统故障，则很可能引发直流系统的多重危险，影响整个电力系统的安全运行。
[0003]大部分直流系统都安装有带选线功能的在线式绝缘检测装置，当发生接地故障时，检测装置会计算出系统正、负对地绝缘电阻，并当该电阻小于它的门限值时启动查找故障支路并报警；运维人员则根据报警支路号借助便携式直流电源绝缘定位仪排查接地故障点。目前市面上的便携式定位仪的应用原理一般都是：向母线馈入低频交流信号，再用卡钳测量各分支路的故障电流，根据故障电流大小计算接地电阻。低阻接地由于故障电流相对较大，用便携式定位仪逐一排查一般都可以定位到故障点；高阻接地(200k及以上)由于故障电流相对较小，再加上系统分布电容及其它干扰的影响，仅通过测量电流大小判断支路绝缘很难定位到故障点：
[0004](1)高阻接地支路如果存在分布电容，卡钳在该支路感应的电流信号是由电阻、电容两者电流的矢量和，相对于接地电阻，低频交流信号流经分布电容的电容电流(I
C
)相对较大，卡钳所感应的I
C
也相对强；
[0005](2)空间、线路上存在其它干扰，在卡钳信噪比无法提高的情况下提高信号放大倍数也同样提高了干扰信号的放大倍数中，很难从其中提取有效的电流信号。
[0006]综上，专利技术人认识到，在高阻接地支路存在分布电容或者在线路存在其他干扰时，现有的便携式定位仪对于测量到的故障电流难以准确区分电阻电流和电容电流，因此利用现有的便携式定位仪很难准确判断该支路是否存在高阻接地。

技术实现思路

[0007]基于此，针对上述技术问题，提供一种直流系统高阻接地故障定位装置和方法。
[0008]第一方面，一种直流系统高阻接地故障定位装置，包括主机、手持仪和卡钳，所述主机和手持仪无线通信连接，所述卡钳和手持仪有线连接：
[0009]所述主机包括可变电桥、平衡桥电路、不平衡桥电路、第一微控制处理单元及第一无线通信模块，所述可变电桥、平衡桥电路、不平衡桥电路均与直流系统母线的正极和负极电性连接，所述可变电桥、平衡桥电路、不平衡桥电路和第一无线通信模块均与第一微控制处理单元双向通信连接；所述第一无线通信模块用于建立与手持仪的通信连接；
[0010]所述手持仪包括信号选择通道、低通滤波电路、程控放大电路、双相锁相电路、积分电路、A/D转换电路、第二微控制处理单元、第二无线通信模块及显示模块；所述信号选择通道的第一输入端与卡钳的输出端电性连接，信号选择通道的第二输入端与第二微控制处理单元的第一输出端电性连接，信号选择通道的输出端与低通滤波电路的输入端电性连接；所述低通滤波电路的输出端与程控放大电路的第一输入端电性连接，所述程控放大电路的第二输入端与第二微控制处理单元的第二输出端电性连接，所述程控放大电路的输出端与双相锁相电路的第一输入端电性连接；所述双相锁相电路的第二输入端与第二微控制处理单元的第三输出端电性连接，所述双相锁相电路的输出端与积分电路的输入端电性连接，所述积分电路的输出端与A/D转换电路的输入端电性连接；所述A/D转换电路还与第二微控制处理单元双向通信连接；所述第二微控制处理单元还分别与第二无线通信模块和显示模块双向通信连接；所述第二无线通信模块用于建立与第一无线通信模块的通信连接；
[0011]所述可变电桥用于在所述高阻接地故障定位装置工作于变桥模式时使直流系统母线的正负对地电压以恒定频率波动，从而在直流系统母线上产生低频交流检测信号；
[0012]所述卡钳用于检测直流系统主屏分支母线或分屏支路的绝缘电流信号，并通过有线连接发送至手持仪；检测到的绝缘电流信号依次经手持仪的信号选择通道、低通滤波电路、程控放大电路、双相锁相电路、积分电路和A/D转换电路传输至第二微控制处理单元，进而第二微控制处理单元根据接收到的绝缘电流信号计算检测到的绝缘电流信号的幅度、相位和电阻，并根据检测到的绝缘电流信号的幅度和相位，计算当前分支母线或分屏支路的电阻电流I
R
，I
R
＝Icosθ；然后判断当前分支母线或分屏支路是否为故障分支母线或故障支路。
[0013]可选地，同一时刻，所述主机的第一微控制处理单元择一选通平衡桥电路或不平衡桥电路，实现对直流系统母线绝缘值的检测。
[0014]可选地，所述低通滤波电路是八阶低通滤波电路，由两个四阶低通滤波电路级联组成。
[0015]可选地，所述手持仪支持与多种尺寸大小的卡钳连接，在卡钳与手持仪连接之后，用户在所述手持仪的显示模块的显示屏幕上根据所使用卡钳的尺寸，选择相应的卡钳尺寸选项；所述第二微控制处理单元在接收到用户所选择的卡钳尺寸选项后，控制信号选择通道选通相应的信号处理通道，以及根据所述卡钳尺寸选项调整程控放大电路的增益。
[0016]第二方面，一种直流系统高阻接地故障定位方法，采用上述第一方面所提供的直流系统高阻接地故障定位装置，所述方法包括：
[0017]步骤S1，将整个直流系统按布线结构分层；
[0018]步骤S2，将主机接入直流系统，并将所述主机设置为变桥模式，从而在直流系统母线上产生用于检测高阻接地故障的低频交流检测信号；
[0019]步骤S3，进行直流系统第一层中故障分支母线的筛选；
[0020]步骤S4，根据上一层的筛选结果，逐一检测上一层中各故障分支母线或故障支路所对应的分屏，完成对被测分屏所在层中的故障支路的筛选；
[0021]步骤S5，不断选取直流系统的下一层，对选取的直流系统的该层重复步骤S4，逐一检测相应上一层中各故障支路所对应的分屏，完成对被测层中的故障支路的筛选，直至完成对直流系统的所有层的检测。
[0022]优选地，所述步骤S3具体包括：
[0023]步骤S31，将卡钳卡在主机的地线或正负两根电源线上，检测得到直流系统整体的绝缘电流信号；手持仪计算得到所述直流系统整体的绝缘电流信号的电流有效值I
Z1
和相位θ
Z1
，并根据所述电流有效值I
Z1
和相位θ
Z1
计算得到直流系统整体的电阻电流I
RZ1
，I
RZ1
＝I
Z1
cosθ
Z1
；然后根据直流系统整体的电阻电流I
RZ1
和所述低频交流检测信号的电压，计算得到直流系统整体的电阻R
Z1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直流系统高阻接地故障定位装置，包括主机、手持仪和卡钳，所述主机和手持仪无线通信连接，所述卡钳和手持仪有线连接，其特征在于：所述主机包括可变电桥、平衡桥电路、不平衡桥电路、第一微控制处理单元及第一无线通信模块，所述可变电桥、平衡桥电路、不平衡桥电路均与直流系统母线的正极和负极电性连接，所述可变电桥、平衡桥电路、不平衡桥电路和第一无线通信模块均与第一微控制处理单元双向通信连接；所述第一无线通信模块用于建立与手持仪的通信连接；所述手持仪包括信号选择通道、低通滤波电路、程控放大电路、双相锁相电路、积分电路、A/D转换电路、第二微控制处理单元、第二无线通信模块及显示模块；所述信号选择通道的第一输入端与卡钳的输出端电性连接，信号选择通道的第二输入端与第二微控制处理单元的第一输出端电性连接，信号选择通道的输出端与低通滤波电路的输入端电性连接；所述低通滤波电路的输出端与程控放大电路的第一输入端电性连接，所述程控放大电路的第二输入端与第二微控制处理单元的第二输出端电性连接，所述程控放大电路的输出端与双相锁相电路的第一输入端电性连接；所述双相锁相电路的第二输入端与第二微控制处理单元的第三输出端电性连接，所述双相锁相电路的输出端与积分电路的输入端电性连接，所述积分电路的输出端与A/D转换电路的输入端电性连接；所述A/D转换电路还与第二微控制处理单元双向通信连接；所述第二微控制处理单元还分别与第二无线通信模块和显示模块双向通信连接；所述第二无线通信模块用于建立与第一无线通信模块的通信连接；所述可变电桥用于在所述高阻接地故障定位装置工作于变桥模式时使直流系统母线的正负对地电压以恒定频率波动，从而在直流系统母线上产生低频交流检测信号；所述卡钳用于检测直流系统主屏分支母线或分屏支路的绝缘电流信号，并通过有线连接发送至手持仪；检测到的绝缘电流信号依次经手持仪的信号选择通道、低通滤波电路、程控放大电路、双相锁相电路、积分电路和A/D转换电路传输至第二微控制处理单元，进而第二微控制处理单元根据接收到的绝缘电流信号计算检测到的绝缘电流信号的幅度、相位和电阻，并根据检测到的绝缘电流信号的幅度和相位，计算当前分支母线或分屏支路的电阻电流I
R
，I
R
＝Icosθ；然后判断当前分支母线或分屏支路是否为故障分支母线或故障支路。2.根据权利要求1所述的直流系统高阻接地故障定位装置，其特征在于，同一时刻，所述主机的第一微控制处理单元择一选通平衡桥电路或不平衡桥电路，实现对直流系统母线绝缘值的检测。3.根据权利要求1所述的直流系统高阻接地故障定位装置，其特征在于，所述低通滤波电路是八阶低通滤波电路，由两个四阶低通滤波电路级联组成。4.根据权利要求1所述的直流系统高阻接地故障定位装置，其特征在于，所述手持仪支持与多种尺寸大小的卡钳连接，在卡钳与手持仪连接之后，用户在所述手持仪的显示模块的显示屏幕上根据所使用卡钳的尺寸，选择相应的卡钳尺寸选项；所述第二微控制处理单元在接收到用户所选择的卡钳尺寸选项后，控制信号选择通道选通相应的信号处理通道，以及根据所述卡钳尺寸选项调整程控放大电路的增益。5.一种直流系统高阻接地故障定位方法，其特征在于，采用权利要求1所述的直流系统高阻接地故障定位装置，所述方法包括：步骤S1，将整个直流系统按布线结构分层；步骤S2，将主机接入直流系统，并将所述主机设置为变桥模式，从而在直流系统母线上
产生用于检测高阻接地故障的低频交流检测信号；步骤S3，进行直流系统第一层中故障分支母线的筛选；步骤S4，根据上一层的筛选结果，逐一检测上一层中各故障分支母线或故障支路所对应的分屏，完成对被测分屏所在层中的故障支路的筛选；步骤S5，不断选取直流系统的下一层，对选取的直流系统的该层重复步骤S4，逐一检测相应上一层中各故障支路所对应的分屏，完成对被测层中的故障支路的筛选，直至完成对直流系统的所有层的检测。6.根据权利要求5所述的直流系统高阻接地故障定位方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：步骤S31，将卡钳卡在主机的地线或正负两根电源线上，检测得到直流系统整体的绝缘电流信号；手持仪计算得到所述直流系统整体的绝缘电流信号的电流有效值I
Z1
和相位θ
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，并根据所述电流有效值I
Z1
和相位θ
Z1
计算得到直流系统整体的电阻电流I
RZ1
，I

【专利技术属性】
技术研发人员：张素平，陈勉，李祖选，沈嘉棋，
申请(专利权)人：浙江省星炬科技有限公司，
类型：发明
国别省市：