直流系统两段直流互窜监测及互窜点查找定位方法与流程

本发明涉及一种直流系统两段直流互窜监测及互窜点查找定位的方法，属于直流系统故障监测领域。

背景技术：

根据反措的要求，“220kv及以上变电站应安装双套直流系统，正常应开环运行”，所以现运行的变电站都采用两套独立运行的直流系统，分为i段直流和ii段直流，但是由于设计缺陷、施工改造、设备大修、运行设备故障、人员误操作等因素，很有可能发生将i、ii段直流系统错误合环现象，也就是两段直流互窜现象。

两段直流系统互窜的形式：图1是两段直流正极互窜示意图，表现为i段正极与ii段正极发生直流互窜现象，形成互窜回路，两段直流正极对地电压相等即u1+=u2+；图2是两段直流负极互窜示意图，表现为i段负极与ii段负极发生直流互窜现象，形成互窜回路，两段直流负极对地电压相等即u1-=u2-；图3是两段直流正负极同极互窜示意图，表现为i段负极与ii段负极、i段正极与ii段正极同时发生直流互窜现象，形成互窜回路，两段直流正极对地电压相等即u1+=u2+和负极对地电压相等即u1-=u2-；图4是两段直流正负极异极性互窜示意图，表现为i段正极与ii段负极同时发生直流互窜现象，形成互窜回路，两段直流端电压增加一倍即u=2u1=2u2；发生上述互窜时，两段直流通过互窜支路构成回路，导致独立运行的两段直流形成合环现象，给直流系统的运行带来严重安全隐患。

两段直流系统互窜的安全隐患有以下几点：一、当直流系统发生一点接地时，两段直流同发接地接地告警，不能区分接地发生在i段还是ii段；二、导致直流系统整体绝缘下降，一点接地时可能不发接地告警信号；三、导致直流系统整体分布电容增大，一点接地时可能引起继电保护动作；四、发生两段直流正负极异极性互窜时，直流的端电压会增加一倍，会加速蓄电池老化、危及负荷设备的运行安全。

目前市场上也有直流互窜监测和直流合环查找设备，但是这类设备在实际应用中存在以下问题：一是直流互窜监测类设备能发合环告警，但不能监测出两段直流发生合环的支路；二是直流合环查找类设备不能实现在线监测直流互窜支路；三是有的设备在说明书中介绍能监测直流互窜，但是实际使用或试验时，根本不具备监测直流互窜能力。

技术实现要素：

针对技术背景存在的问题，本发明的目的是旨在提供一种直流系统两段直流互窜监测及互窜点查找定位方法，当直流系统发生直流互窜时，能在线监测互窜支路及查找定位互窜点，消除直流互窜隐患，确保直流系统安全运行。

直流系统两段直流互窜监测及互窜点查找定位方法，其技术特征在于：通过直流互窜监测方法判断发生两段直流发生互窜的支路，通过互窜点查找定位方法查找定位两段直流互窜点。

所述直流互窜监测方法由i段监测主机和ii段监测主机及支路检测互感器构成，当发生两段直流互窜时，监测主机向互窜回路注入信号电流id，由i段监测主机监测出流过i段馈线支路信号电流id的大小及方向，由ii段监测主机监测出流过ii段馈线支路信号电流id的大小及方向，根据i段监测主机和ii段监测主机各自监测出的馈线支路的信号电流id的大小及方向，可以判断i段直流和ii段直流发生直流互窜的支路，也就是信号电流id大小相近方向相反的两条支路就是i、ii段直流发生互窜的支路。

所述i段监测主机是安装在直流系统i段直流，用于监测i段直流电压、绝缘及监测i段互窜支路；ii段监测主机是安装在直流系统ii段直流，用于监测ii段直流电压、绝缘及监测ii段互窜支路；支路检测互感器包含安装于i段馈线支路上的i段支路检测互感器和安装于ii段馈线支路上的ii段支路检测互感器，用于感应信号电流id大小并送入监测主机进行处理和程序计算。

所述信号电流id，为超低频信号，其频率小于0.2hz，是通过i段控制开关和ii段控制开关来选择信号电流id是由i段监测主机注入或是由ii段监测主机注入。

所述i段控制开关和ii段控制开关具有2种工作状态，即本机、窜电；i段控制开关置本机状态，ii段控制开关置窜电状态，信号电流id由i段监测主机注入同时以无线通讯方式发射信号电流id；ii段控制开关置本机状态，i段控制开关置窜电状态，信号电流id由ii段监测主机注入同时以无线通讯方式发射信号电流id。

所述无线通讯方式为gprs通讯方式。

所以当直流系统i、ii段直流发生直流互窜时，通过手动投置控制开关的工作状态，选择信号电流id的流向，其流向不同，i段监测主机和ii段监测主机监测出来的互窜支路的信号电流的方向不同。

所述i段控制开关置本机状态，ii段控制开关置窜电状态，信号电流id由i段监测主机注入，则信号电流id由i段监测主机注入互窜母线，流经i段馈线支路上的支路检测互感器、互窜点、ii段馈线支路上的支路检测互感器、ii段监测主机、再经大地流回i段监测主机，形成电流回路，显然i段馈线支路上的支路检测互感器和ii段馈线支路上的支路检测互感器的电流为同一电流，也就是信号电流id，该信号电流id从i段馈线支路上的支路检测互感器的上端流入、下端流出，从ii段馈线支路上的支路检测互感器的下端流入、上端流出，所以i段监测主机监测出的i段互窜支路的信号电流的方向是正方向，ii段监测主机监测出的ii段互窜支路的信号电流的方向是负方向。

所述ii段控制开关置本机状态，i段控制开关置窜电状态，信号电流id由ii段监测主机注入，则信号电流id由ii段监测主机注入互窜母线，流经ii段馈线支路上的支路检测互感器、互窜点、i段馈线支路上的支路检测互感器、i段监测主机、再经大地流回ii段监测主机，形成电流回路，显然流过ii段馈线支路上的支路检测互感器和支i段馈线支路上的支路检测互感器的电流为同一电流，也就是信号电流id，该信号电流id从ii段馈线支路上的支路检测互感器的正端流入、负端流出，从i段馈线支路上的支路检测互感器的负端流入、正端流出，所以i段监测主机监测出的i段互窜支路的信号电流的方向是负方向，ii段监测主机监测出的ii段互窜支路的信号电流的方向是正方向。

经上述直流互窜监测方法判断出i段直流和ii段直流互窜的支路后，进一步根据互窜点查找定位方法查找定位直流互窜点，也就是发生直流互窜的具体物理位置。

所述互窜点查找定位方法由手持式定位仪和钳形互感器构成，钳形互感器的二次输出引线接入手持式定位仪，手持式定位仪接收监测主机发射的信号后，手持式定位仪与监测主机信号同步，用钳形互感器顺着信号电流id的流向检测信号电流id的大小并送入手持式定位仪进行信号处理、与接收的信号电流id进行相位比较、程序运算后得出信号电流id的大小及方向；在互窜点的前端检测出的信号电流id的相位与监测主机发射的信号电流id的相位相同，所以在互窜点的前端检测出的信号电流id的方向为正方向；在互窜点的后端检测出的信号电流id的相位与监测主机发射的信号电流id的相位相反，所以在互窜点的后端检测出的信号电流id的方向为负方向；根据手持式定位仪在互窜点前端监测信号电流id方向与在互窜点后端监测信号电流id方向相反这一特点即可判断互窜点的具体物理位置。

所述手持式定位仪与监测主机信号同步是通过手持式定位仪接收监测主机以gprs无线通讯方式发射的信号电流id，实现信号同步。

附图说明

图1是两段直流正极互窜示意图。

图2是两段直流负极互窜示意图。

图3是两段直流正负极同极性互窜示意图。

图4是两段直流正负极异极性互窜示意图。

图5是本发明的直流系统两段直流互窜监测及互窜点查找定位方法的负极互窜实施例原理图。

图6是本发明的直流系统两段直流互窜监测及互窜点查找定位方法的正极互窜实施例原理图。

附图标记说明：1、ii段支路检测互感器，2、钳形互感器，3、i段支路检测互感器，4、i段控制开关，5、i段监测主机，6、i段馈线支路,7、ii段馈线支路,8、手持式定位仪，9、ii段监测主机，10、ii段控制开关。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的直流系统两段直流互窜监测及互窜点查找定位方法的实施进行阐述，图1-图4是两段直流互窜形式，图5是本发明的直流系统两段直流互窜监测及互窜点查找定位方法的负极互窜实施例原理图，图6是本发明的直流系统两段直流互窜监测及互窜点查找定位方法的正极互窜实施例原理图。

本发明提供的直流系统两段直流互窜监测及互窜点查找定位方法，其技术特征在于：

通过直流互窜监测方法判断发生两段直流发生互窜的支路，通过互窜点查找定位方法查找定位两段直流互窜点。

所述直流互窜监测方法由i段监测主机（5）和ii段监测主机（9）及i段支路检测互感器（3）和ii段支路检测互感器（1）构成，当i段直流与ii段直流发生直流互窜时，监测主机向互窜回路注入信号电流id，由i段监测主机（5）监测出流过i段馈线支路（6）的信号电流id的大小及方向，由ii段监测主机（9）监测出流过ii段馈线支路（7）的信号电流id的大小及方向，根据i段监测主机（5）和ii段监测主机（9）各自监测出的支路信号电流id的大小及方向，可以判断i段直流和ii段直流发生直流互窜的支路，也就是信号电流id大小相近方向相反的两条支路就是i、ii段直流发生互窜的支路。

所述i段监测主机（5）是安装在直流系统i段直流，用于监测i段直流电压、绝缘及监测i段直流互窜馈线支路，i段支路检测互感器（3）安装于i段馈线支路（6）上，用于感应信号电流id大小并送入i段监测主机（5）进行处理和程序计算；ii段监测主机（9）是安装在直流系统ii段直流，用于监测ii段直流电压、绝缘及监测ii段直流互窜支路，ii段支路检测互感器（1）安装于ii段馈线支路（7）上的，用于感应信号电流id大小并送入ii段监测主机（9）进行处理和程序计算。

所述信号电流id，为超低频信号，其频率小于0.2hz，是通过i段控制开关（5）和ii段控制开关（10）来选择信号电流id是由i段监测主机（5）注入或是由ii段监测主机（9）注入。

所述i段控制开关（4）和ii段控制开关（10）具有相同的2种工作状态，即本机、窜电；i段控制开关（4）置本机状态，ii段控制开关（10）置窜电状态，信号电流id由i段监测主机（5）注入同时以无线通讯方式发射信号电流id；ii段控制开关（10）置本机状态，i段控制开关（4）置窜电状态，信号电流id由ii段监测主机（9）注入同时以无线通讯方式发射信号电流id。

所述无线通讯方式为gprs通讯方式。

所以当直流系统i、ii段直流发生直流互窜时，通过手动投置控制开关的工作状态，选择信号电流id的流向，其流向不同，i段监测主机（5）和ii段监测主机（9）监测出来的互窜支路的信号电流的方向不同。

所述i段控制开关（4）置本机状态，ii段控制开关（10）置窜电状态，信号电流id由i段监测主机（5）注入，则信号电流id由i段监测主机（5）注入互窜母线，流经i段支路检测互感器（3）、互窜点、ii段支路检测互感器(1)、ii段监测主机(9)、再经大地流回i段监测主机(5)，形成电流回路，显然流过i段支路检测互感器(3)和ii段支路检测互感器(1)的电流为同一电流，也就是信号电流id，该信号电流id从i段支路检测互感器(3)的上端流入、下端流出，从ii段支路检测互感器(1)的下端流入、上端流出，所以i段监测主机(5)监测出的i段互窜支路的信号电流的方向是正方向，ii段监测主机监(9)测出的ii段互窜支路的信号电流的方向是负方向。

所述ii段控制开关(10)置本机状态，i段控制开关(4)置窜电状态，信号电流id由ii段监测主机(9)注入，则信号电流id由ii段监测主机(9)注入互窜母线，流经ii段支路检测互感器(1)、互窜点、i段支路检测互感器(3)、i段监测主机(5)、再经大地流回ii段监测主机(9)，形成电流回路，显然流过ii段支路检测互感器(1)和i段支路检测互感器(3)的电流为同一电流，也就是信号电流id，该信号电流id从ii段支路检测互感器(1)的正端流入、负端流出，从i段支路检测互感器(3)的负端流入、正端流出，所以i段监测主机(5)监测出的i段互窜支路的信号电流的方向是负方向，ii段监测主机(9)监测出的ii段互窜支路的信号电流的方向是正方向。

经上述直流互窜监测方法监测出发生两段直流互窜的支路后，进一步根据互窜点查找定位方法查找定位两条馈线支路发生直流互窜的具体物理位置。

所述互窜点查找定位方法由手持式定位仪（8）和钳形互感器（2）构成，将钳形互感器(2）的二次输出引线接入手持式定位仪（8），手持式定位仪（8）接收监测主机发射的信号后，手持式定位仪（8）与监测主机信号同步，用钳形互感器（2）顺着信号电流id的流向检测信号电流id的大小并送入手持式定位仪（8）进行信号处理、与接收的信号电流id进行相位比较、程序运算后得出信号电流id的大小及方向；在互窜点a的前端b处检测出的信号电流id的相位与监测主机发射的信号电流id的相位相同，所以在互窜a点的前端b处检测出的信号电流id的方向为正方向；在互窜点a的后端c处检测出的信号电流id的相位与监测主机发射的信号电流id的相位相反，所以在互窜点a的后端c处检测出的信号电流id的方向为负方向。

根据手持式定位仪（8）在互窜点a前端b处监测显示信号电流id方向（正方向）与在互窜点a后端c处监测显示信号电流id方向（负方向），即可判断互窜点a在b处与c处的中间。

所述手持式定位仪（8）与监测主机信号同步是通过手持式定位仪(8)接收监测主机以gprs无线通讯方式发射的信号电流id，实现信号同步。

进一步参阅图5所示，本实施例以负极互窜，信号电流id由i段监测主机（5）注入同时以gprs通讯发射信号电流来进行说明，i段直流u1的i段馈线支路（6）与ii段直流u2的ii段馈线支路（7）发生直流互窜，为两段直流负极互窜，体现为u1-=u2-,互窜点在a处；首先根据直流互窜监测方法，i段控制开关（4）置本机状态，ii段控制开关（10）置窜电状态，i段监测主机（5）监测出i段馈线支路（6）的信号电流的方向为正方向，ii段监测主机（9）监测出ii段馈线支路（7）的信号电流方向为负方向，根据i段监测主机（5）监测出i段馈线支路（6）的信号电流的方向（正方向），ii段监测主机（9）监测出ii段馈线支路（7）的信号电流方向（负方向），即可判断i段馈线支路（6）和ii段馈线支路（7）为两段直流互窜支路；再根据互窜点查找定位方法，将钳形互感器（2）接入手持式定位仪（8），手持式定位仪（8）接收i段监测主机（5）发射的gprs信号实现信号同步后，从i段馈线支路（6）开始顺着信号电流id的流向检测信号电流id大小并送入手持式定位仪（8）进行信号处理和程序计算得出信号电流id大小与方向，在互窜a点的前端b检测出的信号电流id的方向为正方向，在互窜点a的后端c检测出的信号电流id的方向为负方向,根据手持式定位仪（8）在互窜点a前端b监测显示信号电流id方向（正方向）与在互窜点a后端c监测显示信号电流id方向（负方向），即可判断互窜点在b处和c处的中间a点。

进一步参阅图6所示，本实施例以正极互窜，信号电流id由ii段监测主机（9）注入同时以gprs通讯发射信号电流来进行说明，i段直流u1的i段馈线支路（6）与ii段直流u2的ii段馈线支路（7）发生直流互窜，为两段直流正极互窜，体现为u1+=u2+,互窜点在a处；首先根据上述直流互窜监测方法，ii段控制开关（10）置本机状态，i段控制开关（4）置窜电状态，则i段监测主机（5）监测出i段馈线支路（6）的信号电流的方向为负方向，ii段监测主机（9）监测出ii段馈线支路（7）的信号电流方向为正方向，根据i段监测主机（5）监测出i段馈线支路（6）的信号电流的方向（负方向），ii段监测主机（9）监测出ii段馈线支路（7）的信号电流方向（正方向），即可判断i段馈线支路（6）和ii段馈线支路（7）为两段直流互窜支路；再根据上述互窜点查找定位方法，将钳形互感器（2）接入手持式定位仪（8），手持式定位仪（8）接收ii段监测主机（9）发射的gprs信号实现信号同步后，从ii段馈线支路（7）开始顺着信号电流id的流向检测信号电流id大小并送入手持式定位仪（8)进行信号处理和程序计算得出信号电流id大小与方向，在互窜a点的前端b检测出的信号电流id的方向为正方向，在互窜点a的后端c检测出的信号电流id的方向为负方向,根据手持式定位仪（8）在互窜点a前端c监测显示信号电流id方向（正方向）与在互窜点a后端b监测显示信号电流id方向（负方向），即可判断互窜点a。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明实质及原理下所作改动、简化的实施方式应为本发明的等效置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。