[發明專利]測量電力用直流系統接地電阻的系統和方法

有效

• 申請號: 201810273005.X
• 申請日: 2018-03-29
• 公開（公告）號: CN108445361B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 黃海宏;劉妮妮;王海欣;葉超
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12;G01R27/02
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 丁瑞瑞

本發明公開了一種測量電力用直流系統接地電阻的系統和方法，采用雙倍橋臂差流法，R₁、R₂、R₃、R₄為檢測裝置內部的檢測電阻、K₁、K₂、K₃、K₄為可控開關，串聯的第一檢測裝置、可控開關K₁接在正母線和大地之間，串聯的第二檢測裝置、可控開關K₂接在負母線和大地之間，串聯的第三檢測裝置、可控開關K₃接在正母線和大地之間，串聯的第四檢測裝置、可控開關K₄接在負母線和大地之間，通過四個開關K₁、K₂、K₃、K₄的切換，利用交替投切兩組橋臂產生的漏電流之差，推導直流系統對地絕緣電阻值。本發明相比現有技術具有以下優點：采用雙倍橋臂抵消直流漏電流傳感器零漂，可提高基于不平衡橋的差流絕緣監測法的準確性，準確計算各分支的接地電阻值。

技術領域

本發明涉及直流電源系統的絕緣監測領域，更具體涉及一種測量電力用直流系統接地電阻的系統和方法。

背景技術

發電廠和變電所直流系統是發電廠和變電所中控制回路、信號回路、保護裝置、自動裝置及自動化系統的操作電源，其可靠性直接影響到電力系統運行的安全。由于直流系統分布廣，元器件多，所處環境各異，可能會出現絕緣下降，甚至一點接地現象。與通信基站用48V直流電源的正輸出與大地相連不同，電力用直流操作電源輸出正、負母線均不接地，故一點絕緣下降或接地，對直流系統和直流負荷工作無任何影響，但必須及時發現和消除，否則當出現另一點絕緣下降或接地，就會造成直流電源輸出正負母線通過大地形成回路，可能會引起保護裝置誤動作，甚至直流斷路器跳閘或熔斷器熔斷，導致二次回路失去直流工作電源，故電力用直流操作電源系統均安裝絕緣監察裝置。

早期發電廠和變電站的直流系統采用電橋平衡技術來檢測接地故障，如圖1所示，其中R₊和R_-分別為正負直流母線對地電阻，R為檢測裝置內部的檢測電阻，R_J為繼電器的電阻。當正負母線絕緣狀況良好，即R₊和R_-很大時，只有微小的不平衡電流流過R_J。當直流母線某一級的對地電阻下降到某一門檻值時，電橋失去平衡，有電流流過R_J，繼電器動作，絕緣監察裝置發出接地報警信號。但電橋平衡技術不能反映直流系統正、負母線絕緣均等下降的情況，且只能判斷直流系統的整體絕緣狀態，不能實現故障分支定位。

為實現不停電的支路查找要求，從上世紀90年代末開始，采用信號尋跡法的微機型直流接地巡檢儀開始在110kV及以上變電站和發電廠得到廣泛應用。其在直流饋出支路安裝毫安級的電流互感器(CT)，如圖2所示。當該裝置檢測到正負母線對地絕緣電阻低于門檻值時，裝置在正母線注入一個低頻交流信號，在CT的二次側檢測各支路低頻電流的幅值和相位，進而計算出各支路的絕緣電阻。當該裝置檢測到正負母線對地絕緣電阻低于門檻值時，裝置在正母線注入一個低頻交流信號，在CT的二次側檢測各支路低頻電流的幅值和相位，進而計算出各支路的絕緣電阻。

差流檢測法是較為新穎的方法，其利用不平衡橋檢測母線絕緣狀況，再結合直流漏電流傳感器實現對分支故障進行檢測。該方法相對于現有檢測方法，無須向系統注入低頻信號，對直流系統不會造成干擾，且與系統分布電容大小無關，檢測靈敏度較高。

為實現直流饋出支路絕緣下降查找功能，將圖2中的CT換成非接觸式直流漏電流傳感器，如圖3所示，可檢測出任一分支正負導線的流入與流出電流差值的大小與方向。

在K₊或K_-閉合期間，若無絕緣電阻下降或接地故障，穿越漏電流傳感器的正極電流I₊和負極電流I_-大小相等、方向相反，即I₊＝I_-，兩者的差值為零，則漏電傳感器輸出為0。