本實用新型涉及一種直流接地故障在線檢測及報警裝置，屬于故障檢測領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

直流系統(tǒng)是發(fā)電廠、變電站及通信基站中的一個重要組成部分，是一個復(fù)雜的多分支網(wǎng)絡(luò)，它為電力系統(tǒng)和通信系統(tǒng)中信號裝置、繼電保護(hù)裝置、控制裝置及事故照明設(shè)備等重要負(fù)載提供工作電源。直流系統(tǒng)的工作狀況好壞將直接影響電力系統(tǒng)和通信系統(tǒng)的安全、可靠和高效運行。直流接地故障是直流系統(tǒng)最常見的故障，可能造成控制回路和繼電保護(hù)裝置的誤動、拒動、燒壞繼電器接點和熔斷保險等，從而引發(fā)嚴(yán)重的事故。對于電廠特別是水電廠，因廠房環(huán)境潮濕導(dǎo)致直流系統(tǒng)對地絕緣情況不太好，直流回路電纜分布廣、元器件多，故障點更難查找。當(dāng)直流系統(tǒng)絕緣下降后，將影響發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)的安全運行。

傳統(tǒng)查找直流接地故障是“拉路尋找分段處理”的方法，即：遵循先信號后操作部分、先室外后室內(nèi)部分對直流系統(tǒng)進(jìn)行拉路尋找、分段處理的步驟逐步確定哪條支路有接地故障的人工解線找出故障點方法。在短時拉回路電源時可能因直流失電引起繼電保護(hù)裝置或自動裝置由于抗干擾性能或故障判據(jù)的問題造成誤動跳閘，采用拉合直流支路法檢測故障點所帶來的危害是非常嚴(yán)重的。因此國電公司發(fā)輸電綜函[2001]238號《水電廠無人值班的若干規(guī)定》7.6.1條中指出：嚴(yán)禁在設(shè)備運行中采取切直流負(fù)荷的方法，查找和處理直流接地故障。在用500V搖表測試絕緣時，要將弱電回路全部退出，以防損壞。這種方法不能對故障點進(jìn)行精確定位，排除故障費時費力，使現(xiàn)場人員在查找直流接地時感到無從下手，困難重重。

另外老式絕緣監(jiān)測裝置采用電橋平衡原理的缺點是不能真正反映直流母線的絕緣，只能反映正、負(fù)母線絕緣電阻的不平衡情況，在接地檢測回路中的接地監(jiān)測繼電器使母線的絕緣電阻限制在30kΩ的水平。

近年來，還有采用鉗形電流表按支路查找的方法。因鉗形電流表的檢測靈敏度不高，難以檢測毫安級的接地故障。

而采用外部注入低頻信號的方式，則因注入的交流成分會通過直流電源系統(tǒng)的蓄電池以及受二次回路分布電容的影響，已逐步不推薦使用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供了一種能實現(xiàn)運行中電氣設(shè)備不停電且能夠準(zhǔn)確定位的直流接地故障在線檢測及報警裝置。

本實用新型采用如下技術(shù)方案：

一種直流接地故障在線檢測及報警裝置，其包括漏電流檢測模塊、A/D轉(zhuǎn)換電路、微處理器、報警閾值控制模塊、音頻及聲音控制電路和聲光報警電路；所述漏電流檢測模塊的輸入端安裝在負(fù)載的直流電源進(jìn)線端，所述漏電流檢測模塊的輸出端經(jīng)所述A/D轉(zhuǎn)換電路接入微處理器，所述微處理器與報警閾值控制模塊雙向連接，所述微處理器的輸出端經(jīng)音頻及聲音控制電路接入聲光報警電路的輸入端。

進(jìn)一步的，所述漏電流檢測模塊包括感應(yīng)線圈和電磁轉(zhuǎn)換電路，所述感應(yīng)線圈對應(yīng)安裝在各個二次回路負(fù)載的直流電源進(jìn)線端，所述感應(yīng)線圈的輸出接入電磁轉(zhuǎn)換電路的輸入端，所述電磁轉(zhuǎn)換電路的輸出端接所述A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端。

進(jìn)一步的，所述直流接地故障在線檢測及報警裝置分別安裝在每個負(fù)載的直流電源進(jìn)線端，且各個所述直流接地故障在線檢測及報警裝置之間相互獨立，其數(shù)量根據(jù)負(fù)載的個數(shù)對應(yīng)配置。

進(jìn)一步的，所述報警閾值控制模塊包括由雙運算放大器LM4558及其外圍元器件，是供微處理器運算用的邏輯電路。

進(jìn)一步的，所述音頻及聲音控制電路包括立體聲集成電路芯片LM4610及其外圍元器件。

進(jìn)一步的，本實用新型還包括節(jié)能電源，所述節(jié)能電源為微處理器供電。

進(jìn)一步的，所述負(fù)載包括開關(guān)柜、保護(hù)屏以及其他控制和通訊系統(tǒng)的任意直流用電設(shè)備。

本實用新型的有益效果如下：

本實用新型是一種智能化、高精度的直流接地故障在線檢測及報警裝置，能實現(xiàn)運行中設(shè)備不停電的情況下準(zhǔn)確定位到接地故障支路及接地故障。其不同于其它集散式監(jiān)控系統(tǒng)，本裝置不需要配置復(fù)雜的通訊和處理系統(tǒng)，直接安裝在二次回路負(fù)載的直流電源進(jìn)線端，可以實現(xiàn)該負(fù)載回路直流絕緣情況的實時在線監(jiān)測，通過合理布置本裝置，可方便實現(xiàn)直流接地故障的精確定位功能，從而實現(xiàn)故障的快速查找和避免拉路排查帶來的故障危害。

本實用新型基于實時在線不間斷監(jiān)測功能，實現(xiàn)對電氣設(shè)備電源回路直流接地故障的實時在線監(jiān)視。

本實用新型檢測的負(fù)載可以是開關(guān)柜、保護(hù)屏以及其他控制和通訊系統(tǒng)的任意直流用電設(shè)備；各直流接地故障在線檢測及報警裝置之間相互獨立，可以根據(jù)負(fù)載的個數(shù)進(jìn)行配置。安裝配置靈活，能夠及時反映直流回路是否存在短路或接地故障，能夠為專業(yè)人員提供可靠、及時的排除故障依據(jù)。

本實用新型通過內(nèi)置的微處理器實現(xiàn)閾值的設(shè)定和故障的聲光告警，具有簡單、高精度以及智能化的特點。

附圖說明

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2為本實用新型的邏輯關(guān)系圖。

圖3為本實用新型的工作原理圖。

其中，1直流接地故障在線檢測及報警裝置。

具體實施方式

為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合圖1~圖3和具體實施例對實用新型進(jìn)行清楚、完整的描述。

本實用新型設(shè)計了一種智能化、高精度的直流接地故障在線檢測及報警裝置，檢測靈敏度可達(dá)0.2毫安，適用于發(fā)電廠、變電站等直流二次回路?？蓮V泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)變電站、火發(fā)電廠、水電站以及煤礦、鋼鐵、冶金、化工等工礦企業(yè)的供、配、用電系統(tǒng)。

本實用新型適用于220V、110V直流電源供電系統(tǒng)，通信設(shè)備48V、36V直流電源供電系統(tǒng)。

如圖1~圖3所示，本實施例包括漏電流檢測模塊、A/D轉(zhuǎn)換電路、微處理器、報警閾值控制模塊、音頻及聲音控制電路和聲光報警電路；所述漏電流檢測模塊的輸入端安裝在負(fù)載的直流電源進(jìn)線端，所述漏電流檢測模塊的輸出端經(jīng)所述A/D轉(zhuǎn)換電路接入微處理器，所述微處理器與報警閾值控制模塊雙向連接，所述微處理器的輸出端經(jīng)音頻及聲音控制電路接入聲光報警電路的輸入端。

進(jìn)一步的，所述漏電流檢測模塊包括感應(yīng)線圈和電磁轉(zhuǎn)換電路，所述感應(yīng)線圈對應(yīng)安裝在各個二次回路負(fù)載的直流電源進(jìn)線端，所述感應(yīng)線圈的輸出接入電磁轉(zhuǎn)換電路的輸入端，所述電磁轉(zhuǎn)換電路的輸出端接所述A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端。

進(jìn)一步的，所述直流接地故障在線檢測及報警裝置分別安裝在每個負(fù)載的直流電源進(jìn)線端，且各個所述直流接地故障在線檢測及報警裝置之間相互獨立，其數(shù)量根據(jù)負(fù)載的個數(shù)對應(yīng)配置。

進(jìn)一步的，所述報警閾值控制模塊包括由雙運算放大器LM4558及其外圍元器件。

進(jìn)一步的，所述音頻及聲音控制電路包括立體聲集成電路芯片LM4610及其外圍元器件。

進(jìn)一步的，本實用新型還包括節(jié)能電源，所述節(jié)能電源為微處理器供電。

進(jìn)一步的，所述負(fù)載包括開關(guān)柜、保護(hù)屏以及其他控制和通訊系統(tǒng)的任意直流用電設(shè)備。

如圖3所示，本裝置采用差流檢測原理，對于任一支路從電源正極流出的電流I+，流經(jīng)本支路全部負(fù)載后，返回電源負(fù)極的電流I-，當(dāng)該支路沒有接地故障時，I+ = I- ，穿過本裝置的電流相等，本裝置無信號輸出。當(dāng)發(fā)生接地電阻為Rd時，接地電流為Ir的接地故障時，I+ =I- + Ir ，流經(jīng)本裝置的電流不相等，本裝置輸出一個反應(yīng)該差值的信號，即為漏電流信號。

本實施例的主要功能如下：

1）實時監(jiān)測，準(zhǔn)確定位。

實時監(jiān)測所在直流支路的直流漏電流，據(jù)此監(jiān)視該回路直流對地絕緣狀態(tài)以及接地故障情況，并精確定位到故障支路。

2）越限報警，根據(jù)設(shè)備和運行條件的不同,通過撥碼開關(guān)設(shè)置越限報警值；

3）具有多途徑告警功能，報警時指示燈閃爍并伴有蜂鳴器鳴響，方便運行維護(hù)人員快速查找接地點；

4）信號記憶復(fù)位功能，當(dāng)電流越限報警后，即使電流又減小到低于越限值，報警燈和蜂鳴器并不關(guān)閉，需經(jīng)人工手動復(fù)位后才關(guān)閉信號。

本實施例的優(yōu)點如下：

（1）能實現(xiàn)設(shè)備不停電，準(zhǔn)確定位到接地故障支路及接地故障裝置。

（2）節(jié)省了查找故障的人力與時間，同時有效防止了誤拉路。

（3）安全、可靠性高。直流接地定位裝置與外部系統(tǒng)不存在電氣連接，不對直流供電回路產(chǎn)生任何影響；

（4）能檢測出多路支路、多設(shè)備同時接地的情況。

（5）無需給直流系統(tǒng)注入交流信號，也不會增大直流系統(tǒng)電壓紋波系數(shù)對直流系統(tǒng)的安全運行沒有影響。檢測出的接地電阻不受支路對地分布電容的影響。不影響直流系統(tǒng)原有的絕緣監(jiān)測的正常運行。

（6）體積小巧、結(jié)構(gòu)簡單、安裝容易。該直流接地指示器利用內(nèi)置的單片機(jī)實現(xiàn)狀態(tài)的檢測和報警，不需要外部復(fù)雜的監(jiān)視系統(tǒng)及接線；采用標(biāo)準(zhǔn)卡軌式安裝，快速簡單；

（7）各個直流接地指示器相互獨立，可以根據(jù)系統(tǒng)的不同要求以及直流系統(tǒng)負(fù)載的增減靈活配置；

（8）采用大規(guī)模集成芯片設(shè)計，結(jié)構(gòu)密封防潮性好、抗干擾性能強(qiáng)，環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)。

（9）靈敏度高。此接地指示器檢測靈敏度可到0.1毫安，較之手持式鉗形漏電流查找方式更準(zhǔn)確，能發(fā)現(xiàn)高阻接地和絕緣下降情況；

（10）接地點查找迅速。由于對接地元件已有指示，因此無需逐一回路查找，大大節(jié)省故障查找時間。

（11）安裝快捷。通過2根跨接線過渡，即可實現(xiàn)不停電快速安裝本指示器，對二次設(shè)備和回路無影響。

（12）通過連接通信設(shè)備還可將指示器的數(shù)據(jù)傳到集控中心的服務(wù)器上，實現(xiàn)對多個變電站直流系統(tǒng)直流接地和絕緣狀況的在線遠(yuǎn)程監(jiān)視，為直流系統(tǒng)的狀態(tài)維修和故障處理提供依據(jù)。

造成直流系統(tǒng)接地的主要原因是：電纜或設(shè)備元器件的絕緣老化、受潮、破損以及裝置電源板發(fā)生損壞的故障。發(fā)電廠和變電站的直流系統(tǒng)多采用110V或220V電源供電，正、負(fù)母線對地浮空。在發(fā)生一點接地故障時，由于沒有形成對地回路，直流系統(tǒng)仍能保持正常運行，接地故障不易察覺。但是，如果伴隨其它一點或多點接地，將造成繼電保護(hù)裝置及控制裝置的誤動或拒動。為避免這種情況，目前通常的做法是利用集散式的監(jiān)控系統(tǒng)對絕緣情況進(jìn)行實時在線監(jiān)測，但是這種方式具有投資大，接線復(fù)雜以及易受干擾等缺點。

現(xiàn)有二次系統(tǒng)已廣泛使用微機(jī)保護(hù)、智能接口（IED），其內(nèi)部驅(qū)動繼電器的啟動電流一般是毫安級電流，因此，即使是幾十千歐的高電阻接地均有可能產(chǎn)生幾毫安的電流導(dǎo)致二次回路的誤動或拒動，潛在危害很大。

二次系統(tǒng)微電子化、小型化的結(jié)果，要求直流接地檢測裝置能夠靈敏地反應(yīng)低至0.1毫安的漏電流。

本實施例采用漏電流檢測技術(shù)檢測直流回路是否存在接地故障，體積小，為手掌般大小。本實施例是智能化的高精度直流接地檢測指示裝置，檢測靈敏度可達(dá)0.2毫安，適用于發(fā)電廠、變電站等直流二次回路。不同于其它集散式監(jiān)控系統(tǒng)，本實施例中直流接地定位裝置不需要配置復(fù)雜的通訊和處理系統(tǒng)，它直接安裝在二次回路負(fù)載的直流電源進(jìn)線端，可以實現(xiàn)該負(fù)載回路直流絕緣情況的實時在線監(jiān)測，并通過內(nèi)置的單片機(jī)實現(xiàn)閾值的設(shè)定和故障的聲光告警；具有簡單、高精度以及智能化的特點。通過合理布置本裝置，可方便實現(xiàn)直流接地故障的精確定位功能，從而實現(xiàn)故障的快速查找和避免拉路排查帶來的故障危害，對于提高電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、高效運行具有重要意義。

本裝置分別接于多個負(fù)載上，其之間互相獨立，通過在線檢測該直流負(fù)載回路的漏電流即不平衡電流，實現(xiàn)對該負(fù)載有無直流接地的判斷。

正常運行時，若無直流接地，穿過直流接地故障在線檢測及報警裝置的漏電流為零或小于設(shè)定報警閾值，直流接地指示器不報警。

當(dāng)通過本裝置供電的負(fù)載設(shè)備或電路出現(xiàn)直流接地或絕緣降低時，穿過本裝置的漏電流將超過報警閾值，此時用蜂鳴和燈光閃爍方式報警。

本實施例能實現(xiàn)運行中設(shè)備不停電的情況下準(zhǔn)確定位到接地故障支路及接地故障。

本實施例通過以下方法實現(xiàn)：

1. 采用漏電流檢測技術(shù)檢測直流回路是否存在漏電流，檢測靈敏度可達(dá)0.1~0.2毫安。

2. 微處理器通過回路漏電流檢測并與裝置設(shè)定報警閾值比較，漏電流為零或小于設(shè)定報警閾值，則不報警。當(dāng)通過直流接地故障在線檢測及報警裝置的負(fù)載設(shè)備或電路出現(xiàn)直流接地或絕緣降低時，穿過本裝置的漏電流將超過報警閾值，此時用蜂鳴和燈光閃爍方式報警。

最后應(yīng)說明的是：以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本實用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實用新型實施例技術(shù)方案的精神和范圍。