专利名称：直流接地引起保护误动分析实验装置及方法
技术领域：
本发明涉及直流系统及继电保护技术领域，尤其是一种直流接地引起保护误动分 析实验装置及方法。
背景技术：
直流系统为电力系统继电保护等控制设备提供工作电源，为提高供电可靠性，设 置为不接地系统，即允许一点接地故障短时间运行，为避免两点接地引起保护误动，按有关 规定要求，当出现一点接地故障时，须在24小时内处理完，即排除接地故障点，使直流系统 恢复正常。近10年来，直流系统及保护控制设备所采用的技术都发生了很大的变化，如控制 回路动作功率下降，直流系统存在较大的对地电容，控制电缆也有对地电容等，导致一点接 地故障，在某些特定的条件下，造成保护误动。诸多文献也报道了这种保护误动事故，但由 于现在没有相应试验设备，对接地故障引起保护误动现象进行分析、试验、评估，而难以采 取对应措施预防这种事故的发生，致使目前电力系统依然经常出现接地故障引起保护误动 的事故现象，严重危害电力系统的安全稳定运行。因此，迫切需要研究分析直流接地引起保护误动的实验装置，以系统分析直流接 地引起保护误动的原理，再现直流接地引起保护误动的事故现象，进而提出预防直流接地 引起保护误动的有关措施，对提高电力系统安全稳定运行水平，具有十分重要的意义。

发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种直流接地引起保护误动分析实验 的装置。本发明另一个目的是提供一种用于直流接地引起保护误动分析实验的方法。本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是直流接地引起保护误动分析实验装置，包括绝缘电阻单元、桥电阻单元、对地电容 单元、电缆电容单元、切换开关单元、内部电源、显示单元、键盘、上位机通讯单元、控制处理 单元、输出母线、输出端子、电缆电容输出端子及外部电源接入端子；所述绝缘电阻单元、桥 电阻单元、对地电容单元一端连接到公共接地端，另一端与输出母线相连；电缆电容单元一 端连接到公共接地端，另一端与电缆电容输出端子相连；输出母线通过切换开关单元与内 部电源、外部电源接入端子相连；控制处理单元连接有显示单元、键盘、上位机通讯单元，并 通过控制端口与绝缘电阻单元、桥电阻单元、对地电容单元、电缆电容单元、内部电源、切换 开关单元相连。进一步作为优选的实施方式，所述绝缘电阻单元包括控制电路及绝缘电阻R1、 R2 ；绝缘电阻Rl —端与输出母线+KM相连，另一端与大地相连；绝缘电阻R2 —端与输出母 线-KM相连，另一端与大地相连；绝缘电阻Rl、R2通过控制电路与控制处理单元相连。进一步作为优选的实施方式，所述桥电阻单元包括控制电路及桥电阻R3、R4 ；桥电阻R3 —端与输出母线+KM相连，另一端与大地相连；桥电阻R4 —端与输出母线-KM相 连，另一端与大地相连；桥电阻R3、R4通过控制电路与控制处理单元相连。进一步作为优选的实施方式，所述对地电容单元包括控制电路及对地电容Cl、 C2 ；对地电容Cl 一端与输出母线+KM相连，另一端与大地相连；对地电容C2 —端与输出母 线-KM相连，另一端与大地相连；对地电容Cl、C2通过控制电路与控制处理单元相连。进一步作为优选的实施方式，所述电缆电容单元包括控制电路及电缆电容C3、C4; 电缆电容C3、C4 一端接地，另一端与电缆电容输出端子相连；电缆电容C3、C4通过控制电 路与控制处理单元相连。进一步作为优选的实施方式，所述切换开关单元包括开关ΚΙ、K2 ；切换开关Kl 一 端与内部电源相连，另一端与输出母线相连；切换开关K2 —端与外部电源接入端子相连， 另一端与输出母线相连。进一步作为优选的实施方式，内部电源的输出电压是0-220V可调直流系统的工 作电源；绝缘电阻R1、R2是0-999ΚΩ可调电阻；桥电阻R3、R4是0-999K Ω可调电阻；对地 电容Cl、C2是0-100微法可调电容；电缆电容C3、C4是0. 1-10微法可调电容。直流接地引起保护误动分析实验方法，包括以下步骤Α.将保护装置接入直流接地引起保护误动分析试验装置的输出端子；B.按实验要求调整实验装置的参数；C.按实验要求将电源正极、负极或电源回路接地；D.观察保护装置控制回路继电器的动作情况。本发明的有益效果是本发明实验装置可系统分析直流接地引起保护误动的原 理，再现直流接地引起保护误动的事故现象，进而提出预防直流接地引起保护误动的有关 措施，对提高电力系统安全稳定运行水平，具有十分重要的意义。本发明的另一个有益效果是本发明实验方法通过正极接地、负极接地和控制回 路接地等3种接地故障实验，输出不同大小的绝缘电阻、桥电阻、对地电容及电缆电容，实 验数据为提出直流接地引起保护误动防护措施创造了条件。本实验方法可广泛应用于继 电保护研究、生产企业；直流接地检测设备研究生产企业；电力系统运行事故分析。


图1是本发明保护误动分析实验验装置的结构框图；图2是本发明装置绝缘电阻控制电路图；图3是本发明装置桥电阻电路图；图4是本发明装置对地电容输出电路图；图5是本发明装置电缆电容输出电路图；图6是本发明装置功能切换开关电路图；图7是本发明装置接线示意图；图8是外接电源回路接地测试的等效电路图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步说明
一种直流接地引起保护误动分析实验装置，包括绝缘电阻单元1、桥电阻单元2、 对地电容单元3、电缆电容单元4、切换开关单元5、内部电源6、显示单元7、键盘8、上位机 通讯单元9、控制处理单元10、输出母线11、输出端子12、电缆电容输出端子13及外部电源 接入端子14 ；所述绝缘电阻单元1、桥电阻单元2、对地电容单元3 —端连接到公共接地端， 另一端与输出母线11相连；电缆电容单元4 一端连接到公共接地端，另一端与电缆电容输 出端子13相连；输出母线11通过切换开关单元5与内部电源6、外部电源接入端子14相 连；控制处理单元10连接有显示单元7、键盘8、上位机通讯单元9，并通过控制端口与绝缘 电阻单元1、桥电阻单元2、对地电容单元3、电缆电容单元4、内部电源6、切换开关单元5相 连。进一步作为优选的实施方式，所述绝缘电阻单元1包括控制电路1-3、1_4及绝缘 电阻Rl、R2 ；绝缘电阻Rl —端与输出母线+KM相连，另一端与大地相连；绝缘电阻R2 —端 与输出母线-KM相连，另一端与大地相连；绝缘电阻R1、R2分别通过控制电路1-3、1-4与控 制处理单元10相连。进一步作为优选的实施方式，所述桥电阻单元2包括控制电路2-3、2_4及桥电阻 R3、R4 ；桥电阻R3 —端与输出母线+KM相连，另一端与大地相连；桥电阻R4 —端与输出母 线-KM相连，另一端与大地相连；桥电阻R3、R4分别通过控制电路2-3、2-4与控制处理单元 10相连。进一步作为优选的实施方式，所述对地电容单元3包括控制电路3-3、3_4及对地 电容Cl、C2 ；对地电容Cl 一端与输出母线+KM相连，另一端与大地相连；对地电容C2 —端 与输出母线-KM相连，另一端与大地相连；对地电容C1、C2分别通过控制电路3-3、3-4与控 制处理单元10相连。进一步作为优选的实施方式，所述电缆电容单元4包括控制电路4-3、4_4及电缆 电容C3、C4 ；电缆电容C3、C4 一端接地，另一端与电缆电容输出端子13相连；电缆电容C3、 C4分别通过控制电路4-3、4-4与控制处理单元10相连。进一步作为优选的实施方式，所述切换开关单元5包括开关ΚΙ、K2 ；切换开关Kl 一端与内部电源6相连，另一端与输出母线11相连，切换开关K2 —端与外部电源接入端子 14相连，另一端与输出母线11相连。进一步作为优选的实施方式，内部电源6的输出电压是0-220V可调直流系统的工 作电源；绝缘电阻R1、R2是0-999ΚΩ可调电阻；桥电阻R3、R4是0-999K Ω可调电阻；对地 电容Cl、C2是0-100微法可调电容；电缆电容C3、C4是0. 1-10微法可调电容。一种直流接地引起保护误动分析实验方法，包括以下步骤Α.将保护装置接入直流接地引起保护误动分析试验装置的输出端子12 ；B.按实验要求调整实验装置的参数；C.按实验要求将电源正极、负极或电源回路接地；D.观察保护装置控制回路继电器J的动作情况。结合图8，以外接电源回路接地为例来说明，虚线方框内为保护装置的控制回路， 模拟变电站实际运行情况设置绝缘电阻Rl、R2，桥电阻R3、R4，对地电容对地电容Cl、C2的 参数，观察控制回路中继电器J的动作情况，则可得出回路接地引起保护误动的安全参数 和危险参数阈值，并为模拟接地引起误动分析提供了可靠的分析数据。
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以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施 例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替 换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
权利要求
直流接地引起保护误动分析实验装置，其特征在于包括绝缘电阻单元(1)、桥电阻单元(2)、对地电容单元(3)、电缆电容单元(4)、切换开关单元(5)、内部电源(6)、显示单元(7)、键盘(8)、上位机通讯单元(9)、控制处理单元(10)、输出母线(11)、输出端子(12)、电缆电容输出端子(13)及外部电源接入端子(14)；所述绝缘电阻单元(1)、桥电阻单元(2)、对地电容单元(3)一端连接到公共接地端，另一端与输出母线(11)相连；电缆电容单元(4)一端连接到公共接地端，另一端与电缆电容输出端子(13)相连；输出母线(11)通过切换开关单元(5)与内部电源(6)、外部电源接入端子(14)相连；控制处理单元(10)连接有显示单元(7)、键盘(8)、上位机通讯单元(9)，并通过控制端口与绝缘电阻单元(1)、桥电阻单元(2)、对地电容单元(3)、电缆电容单元(4)、内部电源(6)、切换开关单元(5)相连。
2.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于所述绝缘电阻单元(1)包括控制电 路(1-3、1-4)及绝缘电阻(Rl、R2)；绝缘电阻(Rl) —端与输出母线(+KM) (11)相连，另一 端与大地相连；绝缘电阻(R2) —端与输出母线(-KM) (11)相连，另一端大地相连；绝缘电 阻(R1、R2)分别通过控制电路(1-3、1-4)与控制处理单元(10)相连。
3.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于所述桥电阻单元(2)包括控制电路 (2-3,2-4)及桥电阻(R3、R4)；桥电阻(R3) —端与输出母线(+KM) (11)相连，另一端与大 地相连；桥电阻(R4) —端与输出母线(-KM) (11)相连，另一端与大地相连；桥电阻(R3、R4) 分别通过控制电路(2-3、2-4)与控制处理单元(10)相连。
4.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于所述对地电容单元(3)包括控制电 路(3-3、3-4)及对地电容(Cl、C2)；对地电容(Cl) 一端与输出母线(+KM) (11)相连，另一 端与大地相连；对地电容(C2) —端与输出母线(-KM) (11)相连，另一端与大地相连；对地 电容(C 1、C2)分别通过控制电路(3-3、3-4)与控制处理单元(10)相连。
5.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于所述电缆电容单元(4)包括控制电 路(4-3、4-4)及电缆电容(C3、C4)；电缆电容(C3、C4) 一端接地，另一端与电缆电容输出端 子(13)相连；电缆电容(C3、C4)分别通过控制电路(4-3、4-4)与控制处理单元(10)相连。
6.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于所述切换开关单元(5)包括开关 (KU K2)；切换开关(Kl) 一端与内部电源(6)相连，另一端与输出母线(11)相连；切换开 关(K2) —端与外部电源接入端子(14)相连，另一端与输出母线(11)相连。
7.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于内部电源(6)的输出电压是0-220V 可调直流系统的工作电源；绝缘电阻(Rl、R2)是0-999ΚΩ可调电阻；桥电阻(R3、R4)是 0-999ΚΩ可调电阻；对地电容(Cl、C2)是0-100微法可调电容；电缆电容(C3、C4)是 0. 1-10微法可调电容。
8.直流接地引起保护误动分析实验方法，其特征在于包括以下步骤A.将保护装置接入直流接地引起保护误动分析试验装置的输出端子(12)；B.按实验要求调整实验装置的参数；C.按实验要求将电源正极、负极或电源回路接地；D.观察保护装置控制回路继电器(J)的动作情况。
全文摘要
本发明公开了一种直流接地引起保护误动分析实验装置及方法，本实验装置模拟了直流系统实际运行的电路状态，提供了绝缘电阻、桥电阻、接地电容、电缆电容等实验参数，并能对过正极接地、负极接地和控制回路接地三种接地故障进行实验，提出了具体的实验内容、方法，让研发、生产、验收、运行维护等各环节，都能充分认识到一点接地引起保护误动的原理及与哪些参数有关，以采取防护措施，预防一点接地引起保护误动事故发生，有效提高电力系统的安全运行水平。可广泛应用于继电保护研究、生产企业；直流接地检测设备研究生产企业；电力系统运行事故分析。
文档编号G01R1/30GK101982790SQ201010507508
公开日2011年3月2日 申请日期2010年10月13日 优先权日2010年10月13日
发明者徐玉凤, 李秉宇, 王斌, 钱江, 陈晓东 申请人:广州仟顺电子设备有限公司;山西省电力公司运城供电分公司;河北省电力研究院