新型直流系统绝缘在线巡检装置

来源:用户上传      作者: 赵强宝

　　一、直流系统接地的危害
　　
　　发电厂和变电站的直流电源作为主要电气设备的保安电源及控制信号电源，是一个十分庞大的多分支供电网络，其常见的故障是一点接地故障。电力系统中直流操作系统采用对地绝缘运行方式，当发生一点接地时，并不引起任何危害，但必须及时处理，否则，当发生另一点接地时，有可能使继电保护设备发生误动、拒动。甚至会造成采用直流控制的设备误动、拒动，以至损坏设备，造成大面积停电、系统瓦解的严重后果。因此，要减少这种绝缘故障，必须有一个可靠的绝缘监测方法，从而及时发现问题，避免重大事故的发生。
　　
　　二、直流绝缘监测系统的现状
　　
　　（一）绝缘监察装置技术原理存在的问题
　　对于生产现场而言，电厂、变电站多年运行后，电缆绝缘普遍下降，各种端子箱、机构箱、刀闸辅助接点箱等生锈损坏，密封性下降，遇雨、雪、湿雾天气，易发生接地；而且，往往为非金属性接地（对地阻值高）、多点接地、正负极均有接地以及正、负极绝缘电阻之差较小，形成对称性接地故障接地性质。
　　（二）支路检测原理存在的问题
　　随着微机保护大量抗干扰电容的安装使用，直流系统开环辐射供电运行方式的采用使直流系统的对地电容电流增大。现国内广泛使用向系统注入信号方式的微机型绝缘支路选线装置，实际上已无法实现对接地支路的有效查找。当电容电流大于检测装置对绝缘电阻泄漏电流的整定值时，将造成误发信号，影响装置的正确判断。
　　（三）接地支路的分支接地支路的查找，无有效手段
　　目前，随着继电保护反事故措施的落实，直流系统中保护、控制熔断器越分越细，数量越来越多，造成直流屏馈出支路下的分支支路数量越来越多。现有的微机支路检测装置采用的加装检测互感器的方法从技术上、成本上已难以满足要求。有的厂家推出了便携式定点查点设备，原理仍为注入信号式，其缺点前面已述。特别需要指出的是，此型装置的电流传感器必须为卡钳式，有气隙检测分散性大。
　　（四）现有的各类绝缘监察装置不能自动满足直流系统运行方式变化的要求
　　按照国电公司新下发的反事故技术措施要求，枢纽变电站直流系统广泛采用双组蓄电池、单母线分段接线方式。两段直流的母线在并列运行方式下（如单组蓄电池容量试验时），要求及时停运某一段母线的直流绝缘监察装置，以保证直流系统对地绝缘电阻不降低，否则可能造成在直流一点接地时继电器误动；在两段直流母线分列运行方式下，要求及时投运两段母线的绝缘监察装置，否则会造成一段直流母线失去绝缘监视。
　　现有的各类直流绝缘装置均不能自动适应两段直流母线的分、并列运行方式，一般采用在二次接线上利用手动开关或母线联络开关辅助接点切换停运一套装置的接地方式。有的厂家产品甚至不设手动开关，通过断开一套装置的接于直流母线的熔断器而停运装置。
　　手动方式受人员因素影响大，而且母线运行方式的变化是较少进行的操作，运行检修人员容易忽略。利用辅助接点方式原理与上图相似，只是手动开关换成了联络开关的辅助接点。此方式受接点可靠性因素的影响，特别是对于较复杂的接线，两段母线间有多个联络开关以及动控母线分开时，需多个接点组合判别的情况，难以满足运行可靠性的要求。
　　
　　三、直流系统绝缘在线监测装置的设计
　　
　　1、硬件电路采用89C196单片机作为主控芯片，管理绝缘电阻测量、接地回路选线和与主机之间的通讯等。测量流过测量电阻的电流值和小电流传感器的输出的采样采用12位的A/D转换器；小电流传感器的切换采用电子开关阵列，尽量减小开关的导通电阻，提高测量精度。
　　2、系统软件设计。该装置的系统监控软件是根据设计要求及硬件配置情况编制而成的，程序设计使用单片机高级语言C196语言，采用模块化的设计方法。全部程序包括主程序以及芯片驱动程序。主程序是直流系统的绝缘监测的核心，用来管理检查路数、处理数据、调用其它芯片的驱动程序。
　　
　　四、对直流系统运行方式的影响
　　
　　（一）实现分段双母线并列运行
　　采用将电桥改为分别投入两段母线的方法，使直流系统的Ⅰ、Ⅱ段母线是否并列运行不影响本装置的检测，不影响系统对地绝缘电阻，自动满足直流系统运行方式变化的要求。
　　采用将电桥改为分别投入两段母线的方法，这样在同一时刻，两段母线上只有一段的平衡电阻，另一段没有，采集数据根据投入的电桥在哪一段上就记录哪一段。这样，系统两段母线是否并列运行就不会影响到对绝缘的监测，不会降低直流系统对地绝缘电阻，从而实现了自动满足直流系统运行方式变化的要求。
　　（二）支路检测不注入信号，采用高灵敏度的直流传感器
　　我们采用高灵敏度的直流传感器（精度达0.1mA），结合不平衡电桥可以测出多支路同时接地或同时平衡接地的情况，并可直接显示接地漏电流数值，不需注入信号。并通过多次实验，将直流传感器的抗过载能力提高，过载恢复后能即刻恢复其检测性能。利用系统在绝缘良好的时候，每月进行一次零点扫描，将传感器的零点误差消除。
　　（三）在装置中设置定检方式，方便对接地支路的分支支路的查找
　　在装置中设置定检方式，通过传感器对报警支路的漏电流的高速检测与监视，直接显示在装置的液晶屏幕上，配合拉合报警支路的分支路熔断器，有助于查找具体的接地支路，特别是对于多路、多点接地的情况。
　　（四）采用防误技术，提高装置的抗干扰能力
　　对支路电流的采集，因信号小、易受环境的影响，我们采用采集母线对地电压的办法。因电压量是比较强的信号量，且检测不易受到外界的影响，用母线电压计算出的阻抗如果正常，则支路就不可能有报警发生。我们在软件上封锁支路报警的输出，但同时计算支路的信号电压值与零点值的误差。如果误差过大，则给出支路检测元件故障的告警信息，显示在屏幕上，以便及时排除。
　　
　　五、结论
　　
　　采用本文讨论的改进直流电桥法测量直流母线的绝缘电阻，可以达到对合闸母线和控制母线分别检测，从而避免了控制母线降压硅链对测量精度的影响。与传统的数字电路相比，自动化程度高，工作性能好，利用计算机丰富的软件功能，通过采样、记忆、处理数据，合理实现了巡回监测直流系统各支路的自动化和智能化；能显示接地支路编号，并报警提示现场工作人员及时处理接地故障。该装置采用微机技术使装置具有智能化、自动化以及维修方便等特点。整个装置可安装在屏上，也可将其置于平台上，直流系统绝缘监测装置经过调试，证明设计方案合理，运行监测可靠，达到指标要求，是直流系统巡回监测较理想的装置。
　　（作者单位：阿城继电器股份有限公司）

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