专利名称：直流系统接地故障自动隔离并定位的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对变电站直流系统接地故障自动隔离并定位的方法及装置，属于 电力系统电站设备运行与维护技术领域。
背景技术：
变电站中直流系统为控制、信号、继电保护、自动装置及事故照明等提供了直流电 源，它还为操作提供可靠的操作电源，直流系统的可靠与否，对变电站的安全运行起着至关 重要的作用，是变电站安全运行的保证。由于直流系统在变电站中分布范围广、外露部分 多、电缆多、且较长，所以很容易受尘土、潮气的腐蚀，使某些绝缘薄弱元件绝缘降低，甚至 绝缘破坏造成直流接地，分析直流接地的原因一般有如下几个方面1、二次回路绝缘材料不合格、绝缘性能低，或年久失修、严重老化，或存在某些损 伤缺陷等；2、二次回路及设备严重污秽和受潮、接地盒进水，使直流对地绝缘严重下降；3、小动物爬入或小金属零件掉落在元件上造成直流接地故障。直流系统故障主要表象为间接性接地或非金属性接地，在非人为因素造成的接地 故障情况下，其故障原因大都是受气候和设备运行环境的变化影响，也有一些是难以查找 的动态型接地故障，直流系统接地故障，不仅对设备不利，而且对整个电力系统的安全构成 威胁，特别是发生多点接地故障时，可能造成严重后果，若发生两点接地故障，便可能构成 接地短路，造成继电保护、信号、自动装置误动或拒动，或造成直流保险熔断，使保护及自动 装置、控制回路失去电源，在复杂的保护回路中同极两点接地，还可能将某些继电器短接， 不能动作于跳闸、致使越级跳闸。当前处理直流系统接地故障的主要方法有1、拉回路法这是电力系统查直流接地故障一直沿用的一个简单办法。就是停掉 该回路的直流电源，停电时间应小于三秒。一般先从信号回路，照明回路，再操作回路，保护 回路等等。该种方法，由于二次系统越来越复杂，大部分的厂站由于施工或扩建中遗留的种 种问题，使信号回路与控制回路和保护回路一个严格的区分，而且更多的还形成一些非正 常的闭环回路，必然增大了拉回路查找接地故障的难度。正由于回路接线存在不确定性，往 往令在拉回路的过程中，常常发生人为的跳间事故，再加上微机保护的大量应用，微机保护 由于计算机的运行特性也不允许随意断电，“拉回路”可能导致控制回路和保护回路重大事 故发生，在一些地区已禁止采用此法。2、直流接地在线装置监测法这是一种在线监测直流系统对地绝缘情况的装置。该装置的优点是能在线监测， 随时报告直流系统接地故障，并显示出接地回路编号，缺点是该装置只能监测直流回路接 地的具体接地回路或支路，但对具体的接地点无法定位，不能将故障回路从直流系统中隔 离出来，以免由于故障回路带病工作而影响到正常回路的安全运行，如实用新型专利《直流 系统接地故障定位装置》(申请号200920049883.X)和《直流系统中的分布式绝缘监测和接地故障自动定位仪》(申请号=01240164. 1)。3、便携式直流接地故障定位装置故障定位法该装置是近几年开始在电力系统较为广泛应用的产品。该装置的特点是无需断开 直流回路电源，可带电查找直流接地故障完全可以避免再用“拉回路”的方法，极大地提高 了查找直流接地故障的安全性。而且该装置可将接地故障定位到具体的点，便于操作，其缺 点是需要人工携带该装置逐条线路进行检测，同方法2中所述的缺陷一样，不能将故障回 路从直流系统中隔离出来，如实用新型专利《便携式直流系统接地故障探测仪》(申请号 200520019966. 6)。

发明内容
本发明目的是针对现有的处理直流系统接地故障不能隔离或无法定位方法及装 置的缺陷，提出一种变电站直流系统接地故障自动隔离并定位的方法及装置，该方法能在 不停电的情况下，将故障支路从直流系统中隔离出来，确保非故障回路免受干扰而正常运 行，在线实时巡回监测各个支路，实现多故障点的定位，所述的装置由隔离电源、绝缘监测 装置、切换控制装置、通讯模块及上位PC机组成；每一直流用电单元支路上安装有直流绝 缘监测装置，通讯模块与本支路绝缘监测装置连接，其输出信号线经总线系统与上位PC机 连接，切换控制装置还有输出控制线接到驱动输出单元，再经晶体管开关元件接到继电切 换元件。上位PC机能通过总线控制各支路的在线监测装置有序进行隔离查找故障点，能接 收并保存各支路的监测数据，综合分析各支路的数据，随时报告直流系统接地故障，并显示 出接地回路编号及在支路中的接地点。本发明的技术方案是直流系统接地故障自动隔离并定位的方法，其特征在于采用互为独立的双直流 电源向用电单元供电，其一为常用电源，负责向直流系统全部用电单元供电，另一为隔离电 源，处于热备用状态，当绝缘检测装置检测到系统中一个或多个发生故障时，切换控制装置 可将故障支路从常用电源供电切换到隔离电源供电，将所有故障支路定位在隔离电源供电 状态，切换过程中，用电单元不断电，同一时刻只允许一条支路进行切换，避免了因故障支 路带病工作而影响到正常支路的安全运行。如上所述的直流系统接地故障自动隔离并定位的方法，其特征在于还可以在每 条支路中分段串入切换开关，当检测到该支路故障时，切换控制装置将该支路逐次分段隔 离，直至检测出故障点，达到在该支路中更加准确的分段检测并精确定位故障点效果。一种直流系统接地故障自动隔离并定位装置，由隔离电源、绝缘监测装置、切换控 制装置、通讯模块及上位PC机组成，绝缘监测装置为安装在每一条支路上的在线实时监测 装置，通讯模块与绝缘监测装置相联，将检测信息与上位PC机进行数据通讯；上位PC机有 数据保存及故障分析模块，能控制协调各支路的电源切换，能接收、保存各支路在线监测装 置传输过来的数据，并根据这些数据进行故障分析定位，显示出接地回路编号及在支路中 的接地故障点，其特征在于所述的隔离电源为独立的直流电源，电源为布线方式或是移动 便携式。如上所述的一种直流系统接地故障自动隔离并定位装置，其特征在于所述的切 换控制装置为不断电平稳切换装置，其有益效果是在不断电的前提下，实现本支路与原直
4流系统的隔离。如上所述的一种直流系统接地故障自动隔离并定位装置，其特征在于还可以在 每条支路中分段串入切换开关，即为每一支路中，有多于一个以上的切换开关将该支路各 用电单元串联连接，其有益效果是当检测到该支路故障时，切换控制装置将该支路逐次分 段隔离，直至检测出故障点，可在该支路中更加准确的分段检测并精确定位故障点。本发明的工作原理是 1、正常监测时，各支路监测装置独立工作，定量检测本支路各段的漏电流，并将信 息发往上位PC机。2、上位PC机接收分析各支路信息，同时也监测整个直流系统的对地电压，发现异 常或发现某一支路或多个支路出现接地故障时，通过电源切换，有序隔离可能发生故障支路。3、发生故障时，将某一支路切换到隔离电源后，该支路监测到的信号正常表明该 支路无故障。4、发生故障时，将某一支路切换到隔离电源后，整个直流系统恢复正常表明该支 路是唯一故障支路。反之表明直流系统还存在其他故障支路或故障点。5、发生故障时，每一支路依次切换到隔离电源，同时每次隔离时监测到的信号都 正常。但整个直流系统工作不正常表明直流屏内主回路有故障。6、采用便携式电源，对支路进一步分段，设置电源切换点，同理能将故障点锁定在 该支路中的更小范围。本发明的有益效果是1、该发明方法能迅速、自动实现故障支路与正常支路完全隔离，减少故障回路带 路的时间，缩小了因故障支路的直流接地产生影响，及可能带来的保护误动和拒动的范围， 这也是以前所有检测方法所无法比拟的。2、该方法对多条支路同时接地的故障有很好的排查和隔离能力，能解决多年来传 统方法对多点接地故障排查困难的技术难题。3、对非金属性的接地如绝缘下降等故障能有效定量的检测，灵敏度高。4、能在不拉回路的情况下自动检查，操作方式安全、简捷，便于检修和运行人员掌握。5、能对现有的直流系统进行改造，适用面广。


图1为本发明实施例任一支路切换原理图；图2为电源切换控制回路原理图；图3为切换控制及驱动原理图。
具体实施例方式附图中的标记，附图1中，Kll、K21、Knl——常用电源接入第1、第2及第η条支路 控制继电器常闭触点，Κ12、Κ22、Κη2——隔离电源接入第1、第2至第η条支路的控制继电 器常开触点；附图2中，KiO——继电器线圈及其常闭触点、Kil、Ki2——第i(i = 1、2……η)条支路继电器线圈及常开触点，Ki3、Ki4——第i条支路继电器常开或常闭触点，SBiU SBi2——第i条支路手动切换按钮开关，STil、STi2——第i条支路延时继电器及其触点，
KM+——控制电源正极，KM--控制电源负极；附图3中，Vcc-控制电源，Ki3、Ki4——第
i条支路上的继电器线圈，Qil、Qi2——第i条支路上晶体管开关元件，Pixlyl、Pix2y2—— 第i条支路驱动输出信号。以下结合附图对本发明实施例进一步说明如附图，每一条直流支路配置相同，每条直流支路中配置一个在线绝缘监测装置、 电源切换装置和通讯模块，还有与上位PC机通讯的总线。以第1条支路为例，正常情况下 Kll触点为常闭，K12为常开，本支路由常用电源供电，当绝缘监测装置检测到本支路出现 故障，即通过通讯模块、总线向上位PC机发出故障信号，上位PC机分析计算后，发出切换指 令，切换控制模块驱动PlxlYl，Qll接通，使K13线圈得电，K12继电器线圈和延时继电器线 圈ST12同时得电，接通其两个常开接触点K12，隔离电源与本支路接通，此时常用电源与隔 离电源同时向本支路用电单元供电，当延时继电器常开触点ST12延时接通开后，Kll线圈 得电，其常闭触点Kll断开，常用电源与支路断开，本支路由隔离电源单独供电，本故障支 路将在上位PC机上显示，提醒操作人员处理，经处理故障排除后，在线绝缘监测装置检测 到本支路故障排除，上位PC机发出指令，通过切换控制模块驱动Plx2Y2，Q12接通，使K14 线圈得电。继电器线圈KlO与延时继电器STll的线圈同时得电，常闭接触点KlO断开，继电 器线圈Kll断电，常闭触点Kll接通常用电源，此时常用电源与隔离电源同时向本支路用电 单元供电；当延时继电器STll的线圈得电，其常闭触点STll延时断开时，延时继电器ST12 的线圈及继电器K22线圈同时断电，控制其触点ST12延时断开，锁住继电器Kll不再得电， 同时K22在支路中的触点断开，隔离电源退出供电。其它支路动作原理同上，上位PC机控制各支路绝缘监测模块，统一管理协调各支 路的切换，同一时刻只允许一条支路进行切换。直流电源Vcc为常用电源供电。手动常用电源切换到隔离电源先手动按下SB12再松开，K12继电器线圈得电，接通其两个常开接触点K12，隔离 电源与支路接通。同时延时继电器线圈ST12得电，控制其常开触点ST12延时接通开，Kll 线圈得电，其常闭触点Kll断开，常用电源与支路断开。手动隔离电源切换到常用电源手动按下SBll再松开，继电器线圈KlO得电，常闭接触点KlO断开，继电器线圈 Kll断电，常闭触点Kll接通常用电源。同时，延时继电器STll的线圈得电其常闭触点STll 断开，延时继电器ST12的线圈断电，控制其触点ST12延时断开。使继电器Kll不能再得电。手动电源切换工作状态时，上位PC机控制所有切换控制模块不进行驱动输出操 作，以免造成误操作。在上位PC机控制的控制下，每次完成一次切换后，对整个系统进行直流接地监 测，故障分析。根据上述本发明的工作原理，进行实时循环监测，上位PC机软件依据各监控模块 发来的数据，就能明确分析出系统的故障点。当单一支路串入一个以上的分断切换开关组后，上位PC机在接到该支路出现故障时，依次控制本支路的切换开关断开或闭合，直至找出本支路两个切换开关间的故障段 并显示在上位PC机上，其操作原理同上。
权利要求
直流系统接地故障自动隔离并定位的方法，其特征在于采用互为独立的双直流电源向用电单元供电，其一为常用电源，负责向直流系统全部用电单元供电，另一为隔离电源，处于热备用状态，当绝缘检测装置检测到系统中一个或多个发生故障时，切换控制装置将故障支路从常用电源供电切换到隔离电源供电，将所有故障支路定位在隔离电源供电状态，切换过程中，用电单元不断电，同一时刻只允许一条支路进行切换。
2.如权利要求1所述的直流系统接地故障自动隔离并定位的方法，其特征在于还可 以在每条支路中分段串入切换开关，当检测到该支路故障时，切换控制装置将该支路逐次 分段隔离，直至检测出故障点。
3.一种直流系统接地故障自动隔离并定位装置，由隔离电源、绝缘监测装置、切换控制 装置、通讯模块及上位PC机组成，绝缘监测装置为安装在每一条支路上的在线实时监测装 置，通讯模块与绝缘监测装置相联，将检测信息与上位PC机进行数据通讯；上位PC机有数 据保存及故障分析模块，能控制协调各支路的电源切换，能接收、保存各支路在线监测装置 传输过来的数据，并根据这些数据进行故障分析定位，显示出接地回路编号及在支路中的 接地故障点，其特征在于所述的隔离电源为独立的直流电源，电源为布线方式或是移动便 携式。
4.如权利要求3所述的一种直流系统接地故障自动隔离并定位装置，其特征在于所 述的切换控制装置为不断电平稳切换装置。
5.如权利要求3所述的一种直流系统接地故障自动隔离并定位装置，其特征在于还 可以在每条支路中分段串入切换开关，即每一支路中，有多于一个以上的切换开关将该支 路各用电单元串联连接。
全文摘要
直流系统接地故障自动隔离并定位装置，克服了传统的只能监测直流回路接地的具体接地回路或支路，但不能将故障回路从直流系统中隔离出来，以免由于故障回路带病工作而影响到正常回路的安全运行缺点，采用互为独立的双直流电源向用电单元供电，将故障支路用电单元从常用电源供电切换到隔离电源供电方法及装置，各支路安装有在线绝缘监测装置，通讯模块与绝缘监测装置连接，输出信号上位PC机连接，上位PC机控制各支路有序进行隔离查找故障点，接收、保存并综合分析各支路的监测数据，报告直流系统接地故障，显示出接地回路编号及在支路中的接地点。
文档编号G01R31/08GK101916986SQ20101022964
公开日2010年12月15日 申请日期2010年7月19日 优先权日2010年7月19日
发明者蔡骏峰 申请人:武汉供电公司变电检修公司