确定交流电串入直流系统故障支路的系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及确定交流电串入直流系统故障支路的系统和方法。其系统包括：在线式监测装置，其输入连接直流母线的正极、负极及大地；若干故障定位装置分别安装在各直流支路中，在线式监测装置与故障定位装置通过通讯总线连接。其方法包括步骤：1)检测直流母线正极对地电压U+、负极对地电压U-、串入的交流电压Uac，当Uac大于设定值Uaca时，确定直流系统发生交流电串入故障；2)当U-≤ΔU时，判定交流电通过负极串入直流系统；当U+≤ΔU时，判定交流电通过正极串入直流系统；3)检测直流系统各支路的漏电流，并进行排序，漏电流值最大的一条支路即为交流电串入的支路。本发明专利技术无需增设交流传感器，节约系统成本，同时本方案无信号注入，因此不会引起直流系统波纹的增加，不会造成继电保护误动、断路器误跳闸等问题，可靠性更高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种能够确定交流电串入直流系统故障支路的系统方法，属于直流IT系统监控领域。
技术介绍
在电力系统中，直流电源的可靠运行对系统的安全稳定起着十分重要的作用，由于交、直流电缆在长期运行中的磨损，或交、直流装置元器件的损坏，或人为操作的不慎，会导致交流电串入直流系统。近些年在发电厂和变电站发生的事故表明，交流电串入直流系统后，容易导致继电保护误动或断路器误跳，如《交流串入直流回路引起开关跳闸的原因分析》(继电器，2007年第14期)一文介绍了西柏坡发电厂220kV升压站中间开关跳闸的事故概况，并分析了交流电串入直流回路后对继电保护的影响，提出了方法措施；《220V工频交流混入直流控制回路造成的开关误跳问题分析》(山东电力技术，2009年第4期)一文介绍了莱芜电厂由于电弧引起的工频交流串入直流控制回路造成厂用备用电源开关误合闸的故障情况，通过试验、检查和分析找到了问题的原因，并采取相应的处理和防范措施；《交流窜入直流系统的分析》(直流电源技术，2011年第I期)一文对两所电厂由于交流串入直流系统弓I起的事故现象进行了分析和描述。目前，对于发电厂和变电站所使用的直流绝缘监测装置，一般采用以下两种方法进行接地选线，其一为信号注入法，即产生一个交变信号注入直流系统与大地之间，发生接地的支路便会与该交变信号源构成回路，通过检测安装于各支路上的能够测量交流电流的传感器来定位接地的故障支路；其二为直流漏电流法，由于直流绝缘监测装置设有平衡电桥和不平衡电桥，发生接地的支路必会产生泄漏电流，通过检测安装于各支路上的能够测量直流漏电流的传感器来定位接地的故障支路。当交流电串入直流系统后，交流电压会叠加到直流电压上，可以通过检测直流母线上的电压波形来判断是否有故障发生。对于采用信号注入法的直流绝缘监测装置，可以通过检测支路上是否存在交流电流来定位交流串入故障发生的支路；而对于采用直流漏电流法的绝缘监测装置，因为直流漏电流传感器无法检测交流电流，所以无法实现交流电串入的故障定位。因为信号的注入引起直流系统纹波的增加，常为直流系统带来继电保护误动、断路器误跳闸等问题，对直流系统和继电保护系统具有安全隐患，所以采用信号注入法的直流绝缘监测装置正在逐渐淘汰；而采用直流漏电流法的直流绝缘监测装置，因需在各支路增设交流传感器才能实现交流电串入的故障定位，故增加了系统的成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够，它在采用直流漏电流法的直流绝缘监测装置中，能够确定交流电串入直流系统故障支路。本专利技术的技术解决方案为:—种确定交流电串入直流系统故障支路的系统，包括故障判断装置和若干故障定位装置，其中:所述故障判断装置包括在线式监测装置，它的输入与直流母线正极KM+、直流母线负极KM-以及大地GND相连；若干故障定位装置分别安装在各直流支路中，在线式监测装置与故障定位装置通过通讯总线连接；在线式监测装置实时采集串入直流系统的交流电压，对交流电串入直流系统故障进行监测，当交流电压值超过设定的门限值后判定发生故障，并通过故障定位装置进行故障支路的判断。进一步地:所述在线式监测装置包括电桥单元、直流电压检测与调理单元、交流电压检测与调理单元、AD转换器、处理器、通讯电路单元，其中:电桥单元的输入端连接到直流系统的正极、负极和大地之间，电桥单元取出直流母线正极对地电压和直流母线负极对地电压送给直流电压检测与调理单元，电桥单元取出串入到直流系统的交流电压送给交流电压检测与调理单元；直流电压检测与调理单元检测直流母线正极对地电压和直流母线负极对地电压，交流电压检测与调理单元检测串入到直流系统的交流电压，直流电压检测与调理单元和交流电压检测与调理单元分别负责将取得的直流电压值和交流电压值调理成模拟电量，并输出给AD转换器；AD转换器将调理后的直流电压和交流电压转换为数字信号，并输出给处理器；处理器通过运算，获得直流系统的正极对地电压U+、负极对地电压U-，以及串入到直流系统的交流电压Uac，此正极对地电压U+、负极对地电压U-以及串入到直流系统的交流电压Uac作为判断是否发生交流串入的依据；通讯电路单元与所述故障定位装置进行通讯，读取故障定位装置的信息，作为判断发生交流串入直流故障支路的依据。所述故障定位装置包括互感器、直流漏电流测量单元、处理器、通讯电路单元，其中:直流系统支路的两根分别连接直流母线正极和直流母线负极的导线穿过互感器；直流漏电流测量单元的输入与互感器相连，直流漏电流测量单元输出反映穿过互感器的电路的漏电流大小及方向的脉冲信号或模拟信号给处理器；处理器通过检测脉冲宽度的变化或通过检测模拟信号的幅值来确定漏电流大小及方向，处理器将漏电流的大小及方向通过通讯电路单元传输给在线式监测装置。所述故障定位装置包括故障定位信号采集装置和若干第一故障定位装置，其中:第一故障定位装置将支路产生的直流漏电流转换为模拟量或数字量，故障定位信号采集装置采集各第一故障定位装置输出的模拟量或数字量，并输出给在线式监测装置。所述第一故障定位装置包括互感器、直流漏电流测量单元，直流漏电流测量单元将穿过互感器的直流系统支路的两根导线中的直流漏电流转换为模拟信号输出给所述故障定位信号采集装置；所述故障定位信号采集装置包括处理器、至少一个AD转换器、通讯电路单元，AD转换器将第一故障定位装置输出的模拟信号转换为数字信号，处理器根据AD转换器的输出计算各支路的直流漏电流值，通讯电路单元与在线式监测装置通讯，传输各支路的直流漏电流值。所述第一故障定位装置包括互感器、直流漏电流测量单元、第一处理器、通讯电路单元，直流漏电流测量单元与互感器相连，输出反映穿过互感器的直流系统支路的漏电流大小及方向的脉冲信号或模拟信号，并输入给第一处理器；第一处理器通过检测脉冲宽度的变化或通过检测模拟信号的幅值来确定漏电流大小及方向，漏电流的大小及方向通过通讯电路单元传输给所述故障定位信号采集装置；所述故障定位信号采集装置包括第一通讯电路单元、第二处理器、第二通讯电路单元，第一通讯电路单元通过第一故障定位装置的通讯电路单元与第一故障定位装置通讯，接收第一故障定位装置传来的直流漏电流信息，第二处理器对所有支路的漏电流信息进行汇总，并通过第二通讯电路单元传输给在线式监测装直。一种确定交流电串入直流系统故障支路的方法，包括以下步骤:I)检测直流母线正极对地电压U+、负极对地电压U_、串入的交流电压Ua。，并进行判断，当Ua。大于设定值Uaca时，确定直流系统发生交流电串入故障；2)对此时的直流母线正极对地电压U.和负极对地电压U—进行比较，当U≤AU时，判定交流电通过负极串入直流系统；当U≤AU时，判定交流电通过正极串入直流系统，上述ΛU为设定值；3)检测直流系统各支路的漏电流，并进行排序，漏电流值最大的一条支路即为交流电串入的支路。进一步地:在步骤I)中，使用在线式监测装置实时采集串入直流系统的交流电压，对交流电串入直流系统故障进行监测，当交流电压值超过设定的门限值后判定发生故障，并通过故障定位装置进行故障支路的判断；在步骤3)中，使用能够测量直流漏电流大小的故障定位装置来检测直流系统各支路的漏电流大小，所述的故障定位装置包括:互感器，内穿两根分别连接直流母线正极和直流母线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种确定交流电串入直流系统故障支路的系统，其特征在于包括故障判断装置和若干故障定位装置，其中：所述故障判断装置包括在线式监测装置，它的输入与直流母线正极KM+、直流母线负极KM?以及大地GND相连；若干故障定位装置分别安装在各直流支路中，在线式监测装置与故障定位装置通过通讯总线连接；在线式监测装置实时采集串入直流系统的交流电压，对交流电串入直流系统故障进行监测，当交流电压值超过设定的门限值后判定发生故障，并通过故障定位装置进行故障支路的判断。

【技术特征摘要】
1.一种确定交流电串入直流系统故障支路的系统，其特征在于包括故障判断装置和若干故障定位装置，其中: 所述故障判断装置包括在线式监测装置，它的输入与直流母线正极KM+、直流母线负极KM-以及大地GND相连； 若干故障定位装置分别安装在各直流支路中，在线式监测装置与故障定位装置通过通讯总线连接； 在线式监测装置实时采集串入直流系统的交流电压，对交流电串入直流系统故障进行监测，当交流电压值超过设定的门限值后判定发生故障，并通过故障定位装置进行故障支路的判断。2.如权利要求1所述的确定交流电串入直流系统故障支路的系统，其特征在于: 所述在线式监测装置包括电桥单元、直流电压检测与调理单元、交流电压检测与调理单元、AD转换器、处理器、通讯电路单元，其中: 电桥单元的输入端连接到直流系统的正极、负极和大地之间，电桥单元取出直流母线正极对地电压和直流母线负极对地电压送给直流电压检测与调理单元，电桥单元取出串入到直流系统的交流电压送给交流电压检测与调理单元； 直流电压检测与调理单元检测直流母线正极对地电压和直流母线负极对地电压，交流电压检测与调理单元检测串入到直流系统的交流电压，直流电压检测与调理单元和交流电压检测与调理单元分别负责将取得的直流电压值和交流电压值调理成模拟电量，并输出给AD转换器； AD转换器将调理后的直流电 压和交流电压转换为数字信号，并输出给处理器； 处理器通过运算，获得直流系统的正极对地电压U+、负极对地电压U-，以及串入到直流系统的交流电压Uac，此正极对地电压U+、负极对地电压U-以及串入到直流系统的交流电压Uac作为判断是否发生交流串入的依据； 通讯电路单元与所述故障定位装置进行通讯，读取故障定位装置的信息，作为判断发生交流串入直流故障支路的依据。3.如权利要求1或2所述的确定交流电串入直流系统故障支路的系统，其特征在于所述故障定位装置包括互感器、直流漏电流测量单元、处理器、通讯电路单元，其中: 直流系统支路的两根分别连接直流母线正极和直流母线负极的导线穿过互感器；直流漏电流测量单元的输入与互感器相连，直流漏电流测量单元输出反映穿过互感器的电路的漏电流大小及方向的脉冲信号或模拟信号给处理器； 处理器通过检测脉冲宽度的变化或通过检测模拟信号的幅值来确定漏电流大小及方向，处理器将漏电流的大小及方向通过通讯电路单元传输给在线式监测装置。4.如权利要求1或2所述的确定交流电串入直流系统故障支路的系统，其特征在于所述故障定位装置包括故障定位信号采集装置和若干第一故障定位装置，其中: 第一故障定位装置将支路产生的直流漏电流转换为模拟量或数字量，故障定位信号采集装置采集各第一故障定位装置输出的模拟量或数字量，并输出给在线式监测装置。5.如权利要求4所述的确定交流电串入直流系统故障...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雪楠，兰立民，王传民，王超，
申请(专利权)人：北京人民电器厂有限公司，
类型：发明
国别省市：