直流系统对地分布电容在线监测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种直流系统对地分布电容在线监测方法及装置；其中监测装置主要包括主控单元、显示单元、录波单元、检测电阻投切单元和电压采样单元；所述的主控单元内部设置有AD转换模块；所述的主控单元分别与显示单元、录波单元、检测电阻投切单元连接；所述的电压采样单元的输入端与直流系统连接，输出端与主控单元连接。通过研究直流系统分布电容在线监测方法，研制直流系统分布电容在线监测装置，实现实时监测直流系统分布电容功能。在系统初始状态电容，后期实时监测过程中，针对电容突变进行告警，提示检修人员对近期改造设备进行检修排查引起电容增大的原因并消除隐患，保障电力安全生产。力安全生产。力安全生产。

【技术实现步骤摘要】
直流系统对地分布电容在线监测方法及装置


[0001]本专利技术涉及直流系统
，具体涉及一种直流系统对地分布电容在线监测方法及装置。

技术介绍

[0002]直流系统覆盖面积广，负载繁杂，避免不了对地电容产生。而直流系统分布电容有部分是不可避免的，有些电容是不必要的。电容对直流电源无干扰，所以分布电容对直流系统运行无影响。但是在直流系统发生接地故障时，电容延缓电压变化，增加保护误动风险。因为如果发生一点接地，分布电容会发生充放电状态变化，电容容值大，意味着放电容量大，放电时长久，继而引起保护误动，所以直流系统分布电容越小对保护安全运行越有利。目前直流系统所有在线监测设备没有测量直流系统分布电容的设备，定期检修项目也没有电容测试项目，导致直流系统分布电容无法知晓，不能开展针对性维护。
[0003]在直流系统的运检维护中，我们所能看到的电容测量主要是通过绝缘在线监测装置和接地故障查找仪，但是均属于手动测量，并未做到自动测量，而且是通过容抗来简单计算。因此，存在电容测量误差比较大的问题。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术提供一种直流系统对地分布电容在线监测方法及装置，通过研究直流系统分布电容在线监测方法，研制直流系统分布电容在线监测装置，实现实时监测直流系统分布电容功能。
[0005]本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种直流系统对地分布电容在线监测装置，包括主控单元、显示单元、录波单元、检测电阻投切单元和电压采样单元；所述的主控单元内部设置有AD转换模块；所述的主控单元分别与显示单元、录波单元、检测电阻投切单元连接；所述的电压采样单元的输入端与直流系统连接，输出端与主控单元连接。
[0007]所述的主控单元主要负责对地电压数据处理、录波曲线的分析、检测电阻投切控制指令发送与回馈、平衡桥电阻的计算、系统对地分布电容的计算等工作，起到指挥、整合、分析、处理的作用；所述的显示单元主要负责与主控单元通讯，显示对地电压、对地分布电容和检测电阻等数值，以及显示检测电阻投切单元的拓扑图，实时呈现控制开关的状态；所述的录波单元主要负责以1MHz的采样频率，高速采集母线对地电压，记录下从投入负极检测电阻前1s至系统对地电压波动至电压稳定的波形变化全程过程，生成曲线，并传值主控单元做处理分析；所述的检测电阻投切单元通过安全互锁技术负责接收主控单元的控制指令，驱动继电器开关闭合，根据系统的实时电压状态，投入可变的负极检测电阻，调整检测电阻的阻值，使负极对地电压小于母线电压的55％；所述的电压采样单元主要负责将系统的对地电压信号进行采集，并经过滤波、放大得到电压信号，传至主控单元作AD转换处理。
[0008]在两充两电的直流系统中，装置跨接在I段系统母线和II段系统母线之间，配置两
个电压采样单元，实时监测两段直流系统的对地电压，装置内嵌检测电阻投切单元，通过继电器开关定时控制断合，投入或退出负极检测电阻，而且同一时刻内，装置通过安全互锁技术只会向一段直流系统投入负极检测电阻，不会造成两套直流系统形成同极环网。自动投入负极检测电阻的目的在于引起对地电压的波动，从而得到电压波动至稳定所需的时间，以及计算出绝缘在线监测装置的平衡桥电阻和切换桥电阻的大小，通过直流系统分布电容检测算法计算得到准确的分布电容容值，当分布电容相较于初次系统的对地分布电容增加量超过限值，发出告警。
[0009]本专利技术的进一步说明，所述的电压采样单元包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、仪放和三极管；所述的仪放的输入端与电阻R1、电阻R2连接，输出端与电阻R3、电阻R4连接；所述的三极管的输入端与电阻R3、电阻R4连接，输出端与主控单元连接。
[0010]所述的电压采样电路需将直流系统母线对地的压差全部映射到0
‑
3.3V的范围内，才能更好的利用主控单元内部的AD转换模块。因此，将Ukm通过R1和R2两个高阻值电阻分压，将电压抬低，通过仪放将抬低后的电压与0V作差分，差分后的电压再通过R3和R4两个电阻分压，进入电压跟随器按1：1比例输出，然后，信号经过输出钳位保护电路，使得电压信号保持在0
‑
3.3V范围内，最后将电压信号Vout输出至主控单元的AD转换模块。
[0011]本专利技术的进一步说明，所述的平衡桥大小的计算方法为：在电压平衡情况下，闭合K3或K4，投入负极检测电阻，测量电压值：V+
‘
和V
‑‘
，通过V+
‘
和V
‑‘
求取平衡桥电阻；所述的平衡桥大小的计算公式为：V+
‘
/V
‑‘
＝R/(R//Rj)，推算得到平衡桥电阻R的大小。
[0012]本专利技术的进一步说明，所述的稳态点时间的计算公式为：C＝ln(U2
‑
U1)/[(R//Rj)*t]。在投入装置的负极检测电阻前1s会启动录波功能，投入负极检测电阻后会引起系统对地电压的波动，记录下系统对地电压从波动至稳定的波形变化全程过程。
[0013]当负极检测电阻投入时，会打破系统原有的电压平衡，但因为对地分布电容的存在，所以负极对地电压不会瞬间达到稳定，而是有缓慢下降至稳定的过程。因此，以1MHz的采样速率对负极对地电压进行采样并存储，记录下电压平稳到变化再到平稳的过程负极对地电压变化波形，由时间和负对地电压两参数描绘出电容的放电曲线和充电曲线。根据曲线提取出整个电压从U1变化到U2的变化过程的时长t。
[0014]根据分布电容的充放电原理T＝R*C，以及计算出的系统平衡桥电阻，已知负极检测电阻Rj,就能够计算出系统对地分布电容的大小。
[0015]由曲线提取到的放电时间t＝T*ln[(U2
‑
U1)],可得时间常数T的计算公式为：T＝ln[U2
‑
U1]/t，由T＝R*C进一步推算，C＝ln(U2
‑
U1)/[(R//Rj)*t]。
[0016]以上所述的一种直流系统对地分布电容在线监测装置的使用方法，包括以下步骤：
[0017](1)将装置跨接在两段直流系统之间，定时启动对地分布电容检测程序，初始化后，进入系统对地电压采样环节，获取电容检测前的电压数值；
[0018](2)接着启动控制开关K3或K4，投入负极检测电阻；此时，判断系统的正极对地电压与负极对地电压的大小，依次判断系统正极是否绝缘下降，若是则调整负极检测电阻的大小，是负极对地电压控制在55％母线电压以下，起到电压补偿的作用，反之，直接投入100k负极检测电阻；
[0019](3)然后判断两段直流系统是否存在直流互窜故障，若是则输出告警，返回初始
化，否则进入电压变化波形记录环节；
[0020](4)根据实时绘制的波形曲线和对地电压数值判断电压是否处于稳态，若电压不是处于稳态，考虑到有可能是绝缘在线监测装置检测到负极接地，一直切桥动作，则需断开控制开关K3或K4，使得系统无接地故障，电压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直流系统对地分布电容在线监测装置，其特征在于：包括主控单元、显示单元、录波单元、检测电阻投切单元和电压采样单元；所述的主控单元内部设置有AD转换模块；所述的主控单元分别与显示单元、录波单元、检测电阻投切单元连接；所述的电压采样单元的输入端与直流系统连接，输出端与主控单元连接。2.根据权利要求1所述的一种直流系统对地分布电容在线监测装置，其特征在于：所述的电压采样单元包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、仪放和三极管；所述的仪放的输入端与电阻R1、电阻R2连接，输出端与电阻R3、电阻R4连接；所述的三极管的输入端与电阻R3、电阻R4连接，输出端与主控单元连接。3.一种直流系统对地分布电容在线监测装置的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将装置跨接在两段直流系统之间，定时启动对地分布电容检测程序，初始化后，进入系统对地电压采样环节，获取电容检测前的电压数值；(2)接着启动控制开关K3或K4，投入负极检测电阻；此时，判断系统的正极对地电压与负极对地电压的大小，依次判断系统正极是否绝缘下降，若是则调整负极检测电阻的大小，是负极对地电压控制在55％母线电压以下，起到电压补偿的作用，反之，直接投入100k负极检测电阻；(3)然后判断两段直流系统是否存在直流互窜故障，若是则输出告警，返回初始化，否则进入电压变化波形记录环节；(4)根据实时绘制的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王周韬，桑川川，罗传胜，蔡紫婷，唐小峰，宋振宇，习莉，卢文焜，陈冰，许明琛，杨慧，陆世祥，苏玉宁，曾云龙，秦彪，梁庆光，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司南宁供电局，
类型：发明
国别省市：