一、概述

    直流系統(tǒng)在線絕緣監(jiān)測(cè)裝置是在原有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和提升，進(jìn)一步提高裝置的測(cè)量精度，消除現(xiàn)場(chǎng)分布電容干擾的影響。在性能指標(biāo)的適應(yīng)性、安裝調(diào)試的快捷性及運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性方面均處于水平。裝置利用了信號(hào)相位鎖定、超前校正及跟蹤積木式結(jié)構(gòu)等技術(shù)，從根本上解決了判斷數(shù)據(jù)不全、誤報(bào)漏報(bào)等弊病。且根據(jù)2012年12月公司制定的 《公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》中的第五項(xiàng)“防止變電站全停及重要客戶停電事故"中明確提出了原有的直流系統(tǒng)在線絕緣監(jiān)測(cè)裝置，要求增加交流竄直流故障的測(cè)記和報(bào)警功能。本裝置采用實(shí)時(shí)跟蹤信息零處理技術(shù)，解決了交流信號(hào)竄入直流故障的測(cè)記和報(bào)警，是作為直流系統(tǒng)逐步改造提升的理想監(jiān)察設(shè)備。本產(chǎn)品符合國家發(fā)布的《防止電力生產(chǎn)故障的25項(xiàng)待處理重點(diǎn)要求》。本產(chǎn)品廣泛適用于電力、石化、冶金、郵電、鐵路等行業(yè)發(fā)電廠及變電站，是一種提高電網(wǎng)自動(dòng)化管理水平、確保安全運(yùn)行及故障準(zhǔn)確定位的理想智能儀器。

基于公司專門針對(duì)交流竄直流接地故障測(cè)記、直流與直流互竄故障測(cè)試等故障的監(jiān)測(cè)要求，本公司在全國范圍內(nèi)推出了附合公司Q/GDW1969-2013《變電站直流系統(tǒng)在線絕緣監(jiān)測(cè)裝置技術(shù)規(guī)范》的儀器。該標(biāo)準(zhǔn)也是由我公司主導(dǎo)起草，對(duì)于這款產(chǎn)品我公司具有的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。我公司還參與起草了：全國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T1392-2014《直流系統(tǒng)在線絕緣監(jiān)測(cè)裝置技術(shù)條件》。目前我公司已對(duì)全國原有老的直流系統(tǒng)在線絕緣監(jiān)測(cè)裝置改造超過1000臺(tái)，受到用戶的廣泛好評(píng)，對(duì)于各廠站的老的絕緣監(jiān)測(cè)采用的開口式傳感器，不停電、不對(duì)運(yùn)行有任何影響，改造方便、安全可靠、實(shí)施便捷。

二、整機(jī)測(cè)量原理說明

根據(jù)直流系統(tǒng)的特殊性，本裝置從測(cè)量內(nèi)容區(qū)分，可分為六大部分：直流母線信息監(jiān)測(cè)、直流分支回路查巡、直流紋波監(jiān)測(cè)與報(bào)警、交流竄直流監(jiān)測(cè)與保護(hù)、直流電源互竄監(jiān)測(cè)與報(bào)警、防止繼電保護(hù)誤動(dòng)處理監(jiān)測(cè)。

2.1直流母線信息監(jiān)測(cè)

直流系統(tǒng)是不接地系統(tǒng)，利用了電橋平衡測(cè)量，分別從橋網(wǎng)絡(luò)A和橋網(wǎng)絡(luò)B讀取X和Y兩個(gè)直流中心對(duì)地電壓值。如圖1

l U 為直流系統(tǒng)母線電壓         

l U+為直流系統(tǒng)母線正極對(duì)地電壓

l U－為直流系統(tǒng)母線負(fù)極對(duì)地電壓

l R+為直流系統(tǒng)母線正極對(duì)地電阻

l R－為直流系統(tǒng)母線負(fù)極對(duì)地電阻

l X為電橋網(wǎng)絡(luò)A直流中點(diǎn)對(duì)地電壓

l Y為電橋網(wǎng)絡(luò)B直流中點(diǎn)對(duì)地電壓

圖1

根據(jù)電路基本原理分析，要準(zhǔn)確求出正對(duì)地電阻R+和負(fù)對(duì)地電阻R－，必建立兩組獨(dú)立的電橋網(wǎng)絡(luò)方程，將其聯(lián)立求解，才能真正求出兩個(gè)電阻R+和R－的電阻值。R1、R2、R分別組成電橋網(wǎng)絡(luò)，R1≠R2為常量，我們充分利用兩個(gè)不平衡橋網(wǎng)絡(luò)A和網(wǎng)絡(luò)橋B。可以導(dǎo)出絕緣電阻R+和R－僅與母線電壓及測(cè)量值“X"與“Y"有關(guān)。經(jīng)電腦編程分別計(jì)算出R+與R－的數(shù)值，同時(shí)也可以計(jì)算出母線正端對(duì)地電壓U+與母線對(duì)地電壓U－值。結(jié)構(gòu)原理如圖一所示。

還自動(dòng)測(cè)量到：單極一點(diǎn)接地及絕緣降低；單極多點(diǎn)接地及絕緣降低；兩極同支路同阻值接地及絕緣降低；兩極同支路不同阻值接地及絕緣降低；兩極不同支路同阻值接地及絕緣降低；兩極不同支路不同阻值接地及絕緣降低等。

2.2直流分支回路查巡，各直流支路狀態(tài)的測(cè)量

主機(jī)中配有大功率電阻做為電橋，檢測(cè)支路時(shí)定時(shí)啟動(dòng)電橋電阻信號(hào)接至直流系統(tǒng)的正負(fù)極與地之間。利用電阻電橋之間的轉(zhuǎn)換，不同的接地電阻與投入的電橋電阻之間的并聯(lián)，產(chǎn)生不同對(duì)地電壓，產(chǎn)生了不同的接地漏電流，安裝于各支路的傳感器檢測(cè)每個(gè)支路漏電流。工作原理見（圖2）所示。如果支路有電阻接地、交流竄入故障、直流互竄故障的支信號(hào)，對(duì)于故障回路則該支路上的漏電流傳感器產(chǎn)生感應(yīng)電壓，感應(yīng)電壓的大小與支路電阻成反比。感應(yīng)電壓信號(hào)經(jīng)模擬選擇開關(guān)、濾波、A/D轉(zhuǎn)換、送CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，再通過RS485接口轉(zhuǎn)入主機(jī)。

隨著電網(wǎng)容量的不斷擴(kuò)大，電壓等級(jí)的不斷提高，分支回路也相應(yīng)的增多，有的變電站已多達(dá)500分支回路以上。為了滿足這方面的需求，本裝置利用了總線技術(shù)，采用分層分布式設(shè)計(jì)。將每16回路增加一個(gè)采集模塊，這種分層分布式的分散結(jié)構(gòu)不需改變?cè)械闹鳈C(jī)結(jié)構(gòu)。并可以拓展到512個(gè)回路。采樣模塊和主機(jī)之間利用RS485接口實(shí)現(xiàn)并接。每個(gè)模塊地址碼可以在現(xiàn)場(chǎng)任意設(shè)定，大大提高了產(chǎn)品的適用性和裝置的靈活性。

圖2

2.3直流系統(tǒng)中交流成份（紋波）的監(jiān)測(cè)（創(chuàng)）

電路采用耦合、交直流分解等特殊電路處理，能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)直流電源紋波含量即紋波電壓值，并計(jì)算直流中的紋波系數(shù)，超過設(shè)定值報(bào)警，如圖3

圖3

2.4交流竄直流監(jiān)測(cè)與保護(hù)

主機(jī)配置母線交流電壓檢測(cè)電路，母線通過電容隔直流、差分運(yùn)放、快速整流、濾波、高速AD等，實(shí)時(shí)檢測(cè)母線上的交流信號(hào)，并反饋至主芯片，若外部交流竄入電壓大于所設(shè)定的信號(hào)保護(hù)門限值，則主芯片立即開啟信號(hào)保護(hù)。典型案例：2011年8月陜西省延安市朱家330W千伏變電站因雨水進(jìn)入斷路器操作機(jī)構(gòu)引起了220V交流電源竄入直流系統(tǒng)，造成330千伏朱家變電站3332、3330、3311、3310開關(guān)跳閘，1、2號(hào)主變壓器及110千伏母線失壓， 15座110kV變電站全停，減供負(fù)荷14.7萬千瓦。直流電源發(fā)生直流接地故障、交流竄入直流故障、紋波過大故障等問題造成了繼電保護(hù)的誤動(dòng)。現(xiàn)有的直流系統(tǒng)接地故障查找儀無法全面滿足數(shù)字化變電站的要求。

    本機(jī)內(nèi)置抗干擾電路確保本機(jī)信號(hào)源及自身測(cè)量電路不受外界影響，同時(shí)通過聲光報(bào)警及干接點(diǎn)輸出報(bào)警相關(guān)信息，并記錄保存本次報(bào)警相關(guān)信息；若交流竄入值小于其門限值，本機(jī)還原相關(guān)功能。大大提高產(chǎn)品的安全性和可靠性，如圖4

圖4

    隨著微機(jī)保護(hù)大量抗干擾電容的安裝使用，直流系統(tǒng)開環(huán)輻射供電運(yùn)行方式的采用使直流系統(tǒng)的對(duì)地電容電流增大。現(xiàn)國內(nèi)廣泛使用向系統(tǒng)注入信號(hào)方式的微機(jī)型絕緣支路選線裝置，實(shí)際上已無法實(shí)現(xiàn)對(duì)接地支路的有效查找。當(dāng)電容電流大于檢測(cè)裝置對(duì)絕緣電阻泄漏電流的整定值時(shí)，將造成誤發(fā)信號(hào)，影響裝置的正確判斷。　

2.5直流電源直流互竄故障監(jiān)測(cè)與報(bào)警

本機(jī)內(nèi)置快速高精度檢測(cè)電路，實(shí)時(shí)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)兩段母線之間的直流互竄故障，并準(zhǔn)確查找互竄支路，大大提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。為了保證直流電源對(duì)變電站安全運(yùn)行需要。常常設(shè)有兩段獨(dú)立的直流電源，同一變電站兩段直流是要求分開獨(dú)立運(yùn)行，由于接線錯(cuò)誤、設(shè)備老化等原因通常會(huì)造成兩段母線發(fā)生了電氣上的連接，出現(xiàn)了兩段母線手拉手現(xiàn)象。現(xiàn)有的直流系統(tǒng)是采用兩個(gè)電橋監(jiān)測(cè)各自的母線，兩段母線出現(xiàn)了電氣上的連接會(huì)出現(xiàn)我們常說的“兩點(diǎn)接地現(xiàn)象"。兩點(diǎn)接地現(xiàn)象常常會(huì)對(duì)變電站的繼電保護(hù)正常運(yùn)行造成一定的危險(xiǎn)。我們利用了現(xiàn)有直流接地裝置的技術(shù)升級(jí)，將電橋電路的智能化技術(shù)與支路巡查電路進(jìn)行充分的結(jié)合，成功解決了直流系統(tǒng)兩段母線出現(xiàn)了電氣上的連接，也就是發(fā)生了手接手的兩點(diǎn)接地進(jìn)行了告警，并通過支路巡查定位，準(zhǔn)確地查找發(fā)生兩段直流母線互竄的回路。我們將兩立測(cè)量的直流絕緣監(jiān)察裝置通過測(cè)量與通迅技術(shù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，進(jìn)行故障定位，有效準(zhǔn)確地查找發(fā)生直流互竄接地的回路。
發(fā)生直流互竄故障主要?dú)w納為有四種方式：
    現(xiàn)象一：段母線負(fù)端與第二段母線負(fù)端互竄。
    現(xiàn)象二： 段母線正端和第二段母線正端互竄.
    現(xiàn)象三：段母線正端和第二段母線正端及段母線負(fù)端和第二段母線負(fù)端同時(shí)互竄
    現(xiàn)象四：段母線負(fù)端和第二段母線正端互竄，或段母線正端和第二段母線負(fù)端互竄。

2.6防止繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)

    近年來發(fā)生在全國電網(wǎng)安全事故中，不統(tǒng)計(jì)，10年來直流系統(tǒng)一點(diǎn)接地造成保護(hù)誤動(dòng)的事故達(dá)100多次。有“一點(diǎn)接地"導(dǎo)致電容放電引起繼電保誤動(dòng)的發(fā)生。多次的試驗(yàn)表明，直流電源系統(tǒng)中的分布電容在發(fā)生一點(diǎn)接地故障時(shí)，電容會(huì)通過繼電保護(hù)回路與接地點(diǎn)對(duì)地放電，本裝置專門采用智能監(jiān)測(cè)法，快速啟動(dòng)防誤動(dòng)保護(hù)。

用戶最直接的要求就是：直流接地故障除測(cè)量與報(bào)警功能外就是如何防止繼電保護(hù)誤動(dòng)，真正提高電網(wǎng)的安全運(yùn)行。新的技術(shù)發(fā)展也促使了直流系統(tǒng)在線絕緣監(jiān)測(cè)裝置全面替代傳統(tǒng)的直流接地故障查找儀的要求。本裝置以8421碼補(bǔ)償電橋法，在直流母線監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)上，當(dāng)出現(xiàn)了直流母線對(duì)地5%的電壓偏差就啟動(dòng)補(bǔ)償電橋，這個(gè)電橋的補(bǔ)償使直流系統(tǒng)在發(fā)生接地故障、交流竄入時(shí)有效抑制對(duì)地電壓，使對(duì)地電壓處于平衡狀態(tài)，不會(huì)造成繼電保護(hù)誤動(dòng)，保證電網(wǎng)安全運(yùn)行。

2.7蓄電池接地定位檢測(cè)

蓄電池組由于單體電池?cái)?shù)量多，常會(huì)出現(xiàn)漏液、爬酸、意外搭線引起的接地等現(xiàn)象，這種現(xiàn)象也成為直流絕緣故障常見的現(xiàn)象。蓄電池由于回路電流較大，電池組接地出現(xiàn)了難以查找的問題。裝置充分利用平衡電橋與不平衡電橋的組合，通過電橋的投切，電位差值計(jì)算，以及蓄電池接地電壓的特殊性，能夠準(zhǔn)確計(jì)算出接地電池序號(hào)。即蓄電池接地后，正對(duì)地電壓和負(fù)對(duì)地電壓受其電池電動(dòng)勢(shì)的影響，對(duì)地電壓不受電橋變換的影響，其電橋的切換電壓不變即可判定為電池接地，其電壓差值與電池?cái)?shù)相關(guān)，利用這個(gè)對(duì)地電壓就能準(zhǔn)確計(jì)算出蓄電池的接地點(diǎn)。

2.8智能電橋測(cè)量

當(dāng)直流系統(tǒng)出現(xiàn)接地時(shí)，裝置能對(duì)接地方式進(jìn)行智能分析，檢測(cè)電橋進(jìn)行單臂反極性投切。裝置內(nèi)置了平衡橋、檢測(cè)橋、補(bǔ)償橋，還設(shè)有防保護(hù)誤動(dòng)的低阻式電橋，高附式補(bǔ)償電橋用來補(bǔ)償直流電源正對(duì)地電壓和負(fù)對(duì)地電壓異常的修復(fù)補(bǔ)償電橋避免“一點(diǎn)接地"時(shí)因檢測(cè)橋投切造成“誤動(dòng)"。防電橋開路時(shí)的及時(shí)報(bào)警，具有過壓、過流，開路的實(shí)時(shí)報(bào)警，智能電橋的應(yīng)用更加安全。

2.9裝置自檢功能

七種自動(dòng)檢測(cè)功能，1，平衡橋電阻開路； 2，檢測(cè)橋電阻開路；3，支路漏電流采樣回路異常；4，通訊中斷；5，裝置本身異常報(bào)警，6失壓、失電自檢與記錄，7，裝置防誤動(dòng)作自檢。

2.10裝置與國內(nèi)的互感器兼容

    裝置兼容目前國內(nèi)所有的直流漏電流傳感器接口，如: 0-1V，4V,0-5V,0-20mA等，以及12V ，24V 的所有電源供電的漏電流傳感器，現(xiàn)場(chǎng)改造可利用原有傳感器，節(jié)省現(xiàn)場(chǎng)改造時(shí)間，降低改造工作量。附合。除了具有與國內(nèi)所有漏電流互感器兼容外，儀器與國內(nèi)主要廠家的傳感器全部兼容，北京華星、深圳奧特迅、東方電子、浙江星炬、許繼電源、華為等公司的直流接地漏電流兼容。開口式的漏電流模塊監(jiān)測(cè)，在國網(wǎng)蒙檔檢修公司安裝了相關(guān)的設(shè)備，都是采用該方法。

2.11裝置自動(dòng)補(bǔ)償功能

裝置內(nèi)置了平衡橋、檢測(cè)橋、補(bǔ)償橋，還設(shè)有防保護(hù)誤動(dòng)的低阻式電橋，高附式補(bǔ)償電橋用來補(bǔ)償直流電源正對(duì)地電壓和負(fù)對(duì)地電壓異常的修復(fù)補(bǔ)償電橋避免“一點(diǎn)接地"時(shí)因檢測(cè)橋投切造成“誤動(dòng)"。設(shè)置啟動(dòng)壓差補(bǔ)償功能，母線壓差符合補(bǔ)償范圍時(shí)，進(jìn)行補(bǔ)償，并提示補(bǔ)償前的實(shí)際壓差。國內(nèi)的儀器沒有全程補(bǔ)償，我們可以全程補(bǔ)償。無論是高電阻，還是低電阻接地的都可以有自動(dòng)補(bǔ)償。

三、關(guān)鍵技術(shù)

l 具有不同類型的交流竄直流電源故障報(bào)警與測(cè)記。滿足國網(wǎng)公司新十八項(xiàng)反措中的要求。

l 交流竄直流電源故障時(shí)，具有時(shí)間、幅值、波形等信息的全面記錄，容量大于10G，特別是波形記錄的應(yīng)用技術(shù)在同類產(chǎn)品中屬創(chuàng)。

l 直流與直流互竄或混線故障時(shí)，實(shí)現(xiàn)直流混線故障的定位、監(jiān)測(cè)與報(bào)警。

l 直流電源中的紋波在線監(jiān)測(cè)，大于預(yù)警值可以自動(dòng)報(bào)警是目前國內(nèi)同類產(chǎn)品中運(yùn)用。

l 出現(xiàn)直流失地、接地、竄電、互竄等故障時(shí)，自動(dòng)補(bǔ)償、平衡、控制直流對(duì)地的電壓，有效防止繼電保護(hù)誤動(dòng)，杜絕直流故障引起的繼電保護(hù)誤動(dòng)。

l 平衡橋與不平衡橋自動(dòng)切換時(shí)電壓波動(dòng)范圍小于10%，對(duì)直流電源安全運(yùn)行起到積極作用。

l 自動(dòng)巡檢與不平衡橋具有五種啟動(dòng)方式，附合國網(wǎng)相關(guān)規(guī)定。

l 裝置還具有故障方向和極性、阻值、時(shí)間、編號(hào)的記錄和報(bào)警。

l 具備的掉電保護(hù)功能，完善的保護(hù)和控制功能。

l 通訊中斷告警、延時(shí)斷開故障支路、密碼權(quán)限管理、適時(shí)報(bào)警、GPS自動(dòng)對(duì)時(shí)、故障信號(hào)解除等功能全面附合Q/GDW 1969—2013 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的全部內(nèi)容。

l 兼容單機(jī)主分機(jī)直流互竄檢測(cè)。

四、技術(shù)性能指標(biāo)

l 適應(yīng)環(huán)境溫度：-10℃～+55℃：濕度≤90％

l 大氣壓：80-110KPA；

l 直流系統(tǒng)電壓等級(jí)：220Vdc、110Vdc、48Vdc、24Vdc；

l 裝置工作電壓：220VAC±10%、220VDC±10％或110VAC±10％、110VDC±10％；

l 母線段數(shù)：二段

l 繼電器接點(diǎn)電流：DC220V/3A

l 母線電壓測(cè)量精度：±0.5％

l 母線絕緣電阻測(cè)量精度：0-60kΩ誤差≤5％±1kΩ

60-500kΩ誤差≤10％

l 繼電器動(dòng)作報(bào)警時(shí)間：   ≤1秒

l 支路絕緣電阻測(cè)量精度：0-50kΩ誤差≤10％±1kΩ

50-100kΩ誤差≤15％

l 交流竄入電壓測(cè)量范圍：0-300V

l 交流竄入電壓測(cè)量精度:≤3%

l 裝置功耗：≤15W

l 裝置重量：≤8kg

l 外型尺寸：（長×高×深）：360×135×280mm，

l 采集單元外型：155×125×42mm

五、產(chǎn)品圖片