变电站直流系统移动式绝缘监察仪的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种变电站直流系统移动式绝缘监察仪，包括有监察主机，数据采集装置及移动式传感器，所述的监察主机包含有电桥电路、保护电路、超低频信号发生器、模数转换电路，微处理器、报警装置、显示装置、通讯模块、光电隔离装置。所述的数据采集装置包含有一组以上的相连接的模拟选择开关，放大器、带通滤波器、相位比较器、滤波器、模数转换电路及微处理器。本发明的变电站直流系统移动式绝缘监测仪，具有移动式特点，又能同时检测多个回路，且自动化程序度适应性强，又能在变电站原有的直流系统的电桥进行监检，但检测出原来电桥的阻抗，通过设定菜单对原有电路设定。
【专利说明】变电站直流系统移动式绝缘监察仪
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种绝缘监察仪，特别是一种变电站直流系统移动式绝缘监察仪。
[0002]
【背景技术】
[0003]目前国内的直流电源绝缘监测装置都为固定式的，只能装在某一变电站工作，如果绝缘监察装置发生设备故障，在排除监测装置故障期间，此时变电站直流电源失去绝缘监察装置工作，给直流电源安全运行带来隐患。为保证电力系统安全运行，必须及时换上一套通用直流绝缘监测设备，进行直流系统绝缘监察。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，而提供一种适用各种直流系统、便于应急时投入使用，从而能及时、有效地保证直流系统的正常运行的变电站直流系统移动式绝缘监察仪。
[0005]一种变电站直流系统移动式绝缘监察仪，包括有监察主机，数据采集装置及移动式传感器，所述的监察主机包含有电桥电路、保护电路、超低频信号发生器、模数转换电路，微处理器、报警装置、显示装置、通讯模块、光电隔离装置，所述保护电路实现母线监测，在电桥电路检测到母线接地后，保护电路控制超低频信号发生器工作并同步输出同步信号到数据采集装置，所述的电桥电路包括有平衡桥检测电路及不平衡桥检测电路；保护电路通过触发控制超低频信号发生器与微处理器相连，电桥电路通过模数转换与微处理器相连，微处理器还与通讯模块、光电隔离装置、报警装置及显示装置相连，光电隔离装置通过串口连接数据采集装置；
所述的数据采集装置包含有一组以上的相连接的模拟选择开关，放大器、带通滤波器、相位比较器、滤波器、模数转换电路及微处理器，所述的模拟选择开关通过移动式传感器获取感应电流信号，所述的监察主机控制超低频信号发生器工作同时输出同步信号到数据采集装置的相位比较器，在监察主机监测到母线接地后，主机向直流系统注入超低频信号源，数据采集将接收移动式传感器送来的感应电流经模拟选择开关，放大器、带通滤波器、相位比较器、滤波器、模数转换电路送入微处理器进行处理，再通过微处理器的串行接口送入监察主机；
所述移动式传感器卡在母线的每个支路回路上，如果支路回路上有电阻接地，则装在该支路上的传感器产生感应电流，感应电流的大小与支路接地电阻的阻值成反比。
[0006]本发明的变电站直流系统移动式绝缘监察仪，可实现对直流系统线线接地，支路接地查找，过欠压检测，并根据检测结果提供报警信息输出及显示装置显示，同时还可将数据通过通信接口电路传送给上位机由于本发明配备了两个电桥，因此可以使用在不同的变电站直流系统中，由于在数据采集装置中采用了相位比较器，其能消除支路回路上的对地电容对测量接地电阻精确度的影响，同时也可以克服母线上非同步交流信号干扰。由于采用了移动式传感器，因此多个变电站只要采用一套的移动式绝缘检测仪设备，这样可以节省大量设备费用。
[0007]所述的电桥电路中平衡电桥电路与不平衡电桥电路的设定为:根据现场原有直流系统电源监测仪的原理进行设定，当原有变电站的电路为平衡电路时，若设备产生故障后电桥不能退出，当再投入变电站直流系统移动式绝缘监察仪时，先采用不平衡电路监测时，设定装置参数的修正值设定为O再投入测量，测出原设备上平衡桥上的电阻值，将测出的电阻值做修正值进行修正后，再选择平衡电路测量，监察仪在求取接地电阻时，CPU会根据设定的修正值来改变原计算公式中的系数，即可消除原平衡电路影响，使再投入的设备监测准确，不会产生误报；当原有变电站的电路为不平衡电路时，若原直流系统电源监测设备产生故障后，为防止两套不平衡电路工作的装置同时投入，引起的误检测或误报，需先将故障装置电源关闭后，同理采用上述不平衡电桥方法测量，进行数据修正，然后再投入不平衡电路运行。由于不平衡电路监测，计算公式比较复杂，在对较大接地电阻时，计算精度较差，因此采取实验校准方法，将实验所得的数据列表存入寄存器，再按原设定修正值进行查表计算处理，消除原平衡电路对测量的精度影响，使再投入的设备监测准确，不会产生误报。
[0008]所述的移动式传感器为卡钳式移动传感器，所述的卡钳为强磁材料制成，且采用电磁屏蔽。
[0009]所述的卡钳为配置有不同尺寸与形状的卡钳式检测探头。
[0010]所述的数据采集装置中的放大器为采用低噪声、低漂移、低功耗、高隔离度的运算放大器与数据放大器。
[0011]所述的监察主机的微处理器的工作流程为:在对移动式绝缘监察仪进行正确参数设置后，监察装置正常投入运行，实时进行母线电压及母线对地绝缘检测。当直流母线采集的运行电压与装置设置超压或欠压定值进行比较，超出设置定值后时，则发出“母线超压”或“母线欠压”报警，点亮驱动主机装置面板“超压报警”或“欠压报警”指示灯，同时接通“超欠压报警”硬接点。然后根据设定的电桥，检测母线对地绝缘情况，当检测母线对地电阻值小于设置绝缘电阻定值时，则发出“绝缘报警”，点亮驱动主机装置面板“绝缘报警”指示灯，同时接通“绝缘报警”硬接点。在检测母线接地后，主机CPU控制超低频信号发生器向母线注入超低频交流信号，同时发出同步信号至数据采集装置的相位对比器。数据采集将接收移动式传感器送来的感应电流经模拟选择开关，放大器、带通滤波器、相位比较器、滤波器、模数转换电路送入微处理器进行处理，再通过微处理器的串行接口送入监察主机，监察主机逐路巡检支路采样信息(包括幅值及相位)，与装置设定的支路接地门限值进行比较，从而判断出接地支路和接地阻值，在检测到有支路发生接地后，发出“支路报警”，点亮驱动主机装置面板“支路报警”指示灯，同时接通“支路报警”硬接点，如果在对所有支路全部巡检一遍，未发现接地支路，则重新返回起始点进行母线检测，重复上述工作。在上述设备报警后，CPU同时控制通信模块，通过485、232等通信方式将报警及动作信息上传远方监控系统。
[0012]综上所述的，本发明相比现有技术如下优点:
本发明的变电站直流系统移动式绝缘监测仪，具有移动式特点，又能同时检测多个回路，且自动化程序度适应性强，又能在变电站原有的直流系统的电桥进行监检，但检测出原来电桥的阻抗，通过设定菜单对原有电路设定，屏蔽正常运行时检测出原有系统的平衡桥，使用设备恢复正常的运行界面，可以把这套的设备作为多个变电站的备用设备。本发明的变电站直流系统移动式绝缘监察仪的应用提高了电网运行的安全性与可靠性，经济与社会效益明显:多个变电站只要采用一套的移动式绝缘检测仪设备，这样可以节省大量设备费用；由于设备自动化程度高，移动方便，大大提高了变电站排除直流系统绝缘故障的效率，大大节省了因排除绝缘故障而造成的供电损失。同时也有效避免监察装置损坏期间变电站(特别是无人值守站)运行人员必须到站定时巡测，节省了人力的投入。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本发明变电站直流系统移动式绝缘监察仪的电路构成。
[0014]图2是监察主机微处理器的工作流程图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合实施例对本发明进行更详细的描述。
[0016]实施例1
一种变电站直流系统移动式绝缘监察仪，包括有监察主机，数据采集装置及移动式传感器，所述的监察主机包含有电桥电路、保护电路、超低频信号发生器、模数转换电路，微处理器、报警装置、显示装置、通讯模块、光电隔离装置，所述保护电路实现母线监测，在电桥电路检测到母线接地后，保护电路控制超低频信号发生器工作并同步输出同步信号到数据采集装置，所述的电桥电路包括有平衡桥检测电路及不平衡桥检测电路；保护电路通过触发控制超低频信号发生器与微处理器相连，电桥电路通过模数转换与微处理器相连，微处理器还与通讯模块、光电隔离装置、报警装置及显示装置相连，光电隔离通过串口连接数据采集装置；
所述的数据采集装置包含有一组以上的相连接的模拟选择开关，放大器、带通滤波器、相位比较器、滤波器、模数转换电路及微处理器，所述的模拟选择开关通过移动式传感器获取感应电流信号，所述的监察主机控制超低频信号发生器工作同时输出同步信号到数据采集装置的相位比较器，在监察主机监测到母线接地后，主机向直流系统注入超低频信号源，数据采集将接收移动式传感器送来的感应电流经模拟选择开关，放大器、带通滤波器、相位比较器、滤波器、模数转换电路送入微处理器进行处理，再通过微处理器的串行接口送入监察主机；
所述移动式传感器卡在母线的每个支路回路上，如果支路回路上有电阻接地，则装在该支路上的传感器产生感应电流，感应电流的大小与支路接地电阻的阻值成反比。
[0017]所述的电桥电路中平衡电桥电路与不平衡电桥电路的设定为:根据现场原有直流系统电源监测仪的原理进行设定，当原有变电站的电路为平衡电路时，若设备产生故障后电桥不能退出，当再投入变电站直流系统移动式绝缘监察仪时，先采用不平衡电路监测时，设定装置参数的修正值设定为O再投入测量，测出原设备上平衡桥上的电阻值，将测出的电阻值做修正值进行修正后，再选择平衡电路测量，监察仪在求取接地电阻时，CPU会根据设定的修正值来改变原计算公式中的系数，即可消除原平衡电路影响，使再投入的设备监测准确，不会产生误报；当原有变电站的电路为不平衡电路时，若原直流系统电源监测设备产生故障后，为防止两套不平衡电路工作的装置同时投入，引起的误检测或误报，需先将故障装置电源关闭后，同理采用上述不平衡电桥方法测量，进行数据修正，然后再投入不平衡电路运行。由于不平衡电路监测，计算公式比较复杂，在对较大接地电阻时，计算精度较差，因此采取实验校准方法，将实验所得的数据列表存入寄存器，再按原设定修正值进行查表计算处理，消除原平衡电路对测量的精度影响，使再投入的设备监测准确，不会产生误报。所述的移动式传感器为卡钳式移动传感器，所述的卡钳为强磁材料制成，且采用电磁屏蔽。所述的卡钳为配置有不同尺寸与形状的卡钳式检测探头。
[0018]所述的数据采集装置采用低噪声、低漂移、低功耗、高隔离度的运算放大器与数据放大器，高精度的A/D转换器，功能较强的单片微处理器，构成窄带滤波器，相位比较器，精粗信号转换器，并进行信息与数据处理，测量值自动校正，通过设计新的抗干扰能力强、灵敏度高的线路与新的信号处理方法，提高探测仪的灵敏度与抗干扰能力。如果支路回路上有电阻接地，则装在该支路上的传感器产生感应电流，感应电流的大小与支路接地电阻的阻值成反比。感应电流信号经模拟选择开关、放大、带通滤波、相位比较、滤波、A/D转换、送CPU进行数据处理，再通过RS485接口送入主机。主机一方面控制信号采集模块有秩序地采集各支路传感信号，另一方面又接收信号采集模块送来的数据。信号采集模块中的相位比较器，其作用是消除支路回路上的对地电容对测量接地电阻精确度的影响，同时也可以克服母线上非同步交流信号干扰。主机接收到的数据经处理后，一方面送液晶显示器显示与输出报警，另一方面将数据通过通信接口电路传送给上位机。
[0019]本实施例未述部分与现有技术相同。
【权利要求】
1.一种变电站直流系统移动式绝缘监察仪，其特征在于:包括有监察主机，数据采集装置及移动式传感器，所述的监察主机包含有电桥电路、保护电路、超低频信号发生器、模数转换电路，微处理器、报警装置、显示装置、通讯模块、光电隔离装置，所述保护电路实现母线监测，在电桥电路检测到母线接地后，保护电路控制超低频信号发生器工作并同步输出同步信号到数据采集装置，所述的电桥电路包括有平衡桥检测电路及不平衡桥检测电路；保护电路通过触发控制超低频信号发生器与微处理器相连，电桥电路通过模数转换与微处理器相连，微处理器还与通讯模块、光电隔离装置、报警装置及显示装置相连，光电隔离装置通过串口连接数据采集装置； 所述的数据采集装置包含有一组以上的相连接的模拟选择开关，放大器、带通滤波器、相位比较器、滤波器、模数转换电路及微处理器，所述的模拟选择开关通过移动式传感器获取感应电流信号，所述的监察主机控制超低频信号发生器工作同时输出同步信号到数据采集装置的相位比较器，在监察主机监测到母线接地后，主机向直流系统注入超低频信号源，数据采集将接收移动式传感器送来的感应电流经模拟选择开关，放大器、带通滤波器、相位比较器、滤波器、模数转换电路送入微处理器进行处理，再通过微处理器的串行接口送入监察主机； 所述移动式传感器卡在母线的每个支路回路上，如果支路回路上有电阻接地，则装在该支路上的传感器产生感应电流，感应电流的大小与支路接地电阻的阻值成反比。
2.根据权利要求1所述的一种变电站直流系统移动式绝缘监察仪，其特征在于:所述的电桥电路中平衡电桥电路与不平衡电桥电路的设定为:根据现场原有直流系统电源监测仪的原理进行设定，当原有变电站的电路为平衡电路时，若设备产生故障后电桥不能退出，当再投入变电站直流系统移动式绝缘监察仪时，先采用不平衡电路监测时，设定装置参数的修正值设定为O再投入测量，测出原设备上平衡桥上的电阻值，将测出的电阻值做修正值进行修正后，再选择平衡电路测量，监察仪在求取接地电阻时，CPU会根据设定的修正值来改变原计算公式中的系数，即可消除原平衡电路影响，使再投入的设备监测准确，不会产生误报；当原有变电站的电路为不平衡电路时，若原直流系统电源监测设备产生故障后，为防止两套不平衡电路工作的装置同时投入，引起的误检测或误报，需先将故障装置电源关闭后，同理采用上述不平衡电桥方法测量，进行数据修正，然后再投入不平衡电路运行， 由于不平衡电路监测，计算公式比较复杂，在对较大接地电阻时，计算精度较差，因此采取实验校准方法，将实验所得的数据列表存入寄存器，再按原设定修正值进行查表计算处理，消除原平衡电路对测量的精度影响，使再投入的设备监测准确，不会产生误报。
3.根据权利要求2所述的一种变电站直流系统移动式绝缘监察仪，其特征在于:所述的移动式传感器为卡钳式移动传感器，所述的卡钳为强磁材料制成，且采用电磁屏蔽。
4.根据权利要求3所述的一种变电站直流系统移动式绝缘监察仪，其特征在于:所述的卡钳为配置有不同尺寸与形状的卡钳式检测探头。
5.根据权利要求4所述的一种变电站直流系统移动式绝缘监察仪，其特征在于:所述的数据采集装置中的放大器为采用低噪声、低漂移、低功耗、高隔离度的运算放大器与数据放大器。
6.根据权利要求5所述的一种变电站直流系统移动式绝缘监察仪，其特征在于:所述的监察主机的微处理器的工作流程为:在对移动式绝缘监察仪进行正确参数设置后，监察装置正常投入运行，实时进行母线电压及母线对地绝缘检测， 当直流母线采集的运行电压与装置设置超压或欠压定值进行比较，超出设置定值后时，则发出“母线超压”或“母线欠压”报警，点亮驱动主机装置面板“超压报警”或“欠压报警”指示灯，同时接通“超欠压报警”硬接点， 然后根据设定的电桥，检测母线对地绝缘情况，当检测母线对地电阻值小于设置绝缘电阻定值时，则发出“绝缘报警”，点亮驱动主机装置面板“绝缘报警”指示灯，同时接通“绝缘报警”硬接点， 在检测母线接地后，主机CPU控制超低频信号发生器向母线注入超低频交流信号，同时发出同步信号至数据采集装置的相位对比器， 数据采集将接收移动式传感器送来的感应电流经模拟选择开关，放大器、带通滤波器、相位比较器、滤波器、模数转换电路送入微处理器进行处理，再通过微处理器的串行接口送入监察主机，监察主机逐路巡检支路采样信息，所述近信息包括幅值及相位，与装置设定的支路接地门限值进行比较，从而判断出接地支路和接地阻值，在检测到有支路发生接地后，发出“支路报警”，点亮驱动主机装置面板“支路报警”指示灯，同时接通“支路报警”硬接点，如果在对所有支路全部巡检一遍，未发现接地支路，则重新返回起始点进行母线检测，重复上述工作， 在上述设备报警后 ，CPU同时控制通信模块，通过485、232等通信方式将报警及动作信息上传远方监控系统 。
【文档编号】G01R31/02GK103675613SQ201310534570
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年11月1日 优先权日:2013年11月1日
【发明者】陈雅云, 林建勤, 郭建钊, 苏祖礼, 李祖选, 许灵通, 关少锋 申请人:国家电网公司, 国网福建省电力有限公司, 国网福建省电力有限公司泉州供电公司