检测交流电串入直流系统的装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种检测交流电串入直流系统的装置，包括交流量采集电路、数据信号采集电路、Ａ/Ｄ转换器和处理器，所述交流量采集电路的输出端电连接在数据信号采集电路的输入端，所述数据信号采集电路的输出端电连接在Ａ/Ｄ转换器的输入端，所述Ａ/Ｄ转换器的输出端电连接在处理器的输入端。通过对电网直流电源进行实时的监控，从而避免交流电串入直流电源中，防止造成对直流电源的损伤，从而保证了电网控制中直流电源的安全，达到电网安全控制的目的。
【专利说明】检测交流电串入直流系统的装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电力设备保护领域，具体地，涉及一种检测交流电串入直流系统的装置。
【背景技术】
[0002]直流电源系统是保证电网安全稳定运行的重要设备。正常运行时，直流系统为断路器提供合闸电源，为继电保护及自动装置、通讯等提供直流电源；故障时，特别是交流电源中断的情况下，直流系统为继电保护及自动装置、断路器的合跳闸、事故照明提供安全可靠的直流电源。直流系统是电力系统继电保护、自动装置和断路器正确动作的基本保证。
[0003]但由于直流回路保护设备选择不当、级差配合不合理，在故障情况下越级动作或不能正确切除短路故障等原因引发或扩大的事故。由于发电厂和变电所直流系统的供电内容多，回路分布广，在一个直流网络中往往有许多支路需要设置断路器或熔断器来进行保护，并往往分成三至四级串联，这就存在着保护电器如何正确选型及上、下级之间选择性保护的配合问题。
[0004]而电路中交流电串入直流电，如对直流电源造成损失，从而对电网系统造成安全隐患。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于，针对上述问题，提出一种检测交流电串入直流系统的装置，防止交流电串入直流电源，实现电网安全控制的优点。
[0006]为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是:
[0007]—种检测交流电串入直流系统的装置，包括交流量采集电路、数据信号采集电路、A/D转换器和处理器，所述交流量采集电路的输出端电连接在数据信号采集电路的输入端，所述数据信号采集电路的输出端电连接在A / D转换器的输入端，所述A / D转换器的输出端电连接在处理器的输入端。
[0008]进一步的，所述数据信号采集电路采用1747U数据信号采集电路。
[0009]进一步的，所述处理器采用计算机或服务器。
[0010]进一步的，还连接控制整个装置工控机。
[0011]本实用新型的技术方案通过对电网直流电源进行实时的监控，从而避免交流电串入直流电源中，防止造成对直流电源的损伤，从而保证了电网控制中直流电源的安全，达到电网安全控制的目的。
[0012]本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
[0013]下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。【专利附图】
【附图说明】
[0014]附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中:
[0015]图1为本实用新型实施例所述的检测交流电串入直流系统的装置的电气结构示意图；
[0016]图2为本实用新型实施例所述的放大电路的电子电路图；
[0017]图3为本实用新型实施例所述的检测交流电串入直流系统的装置接入电网的电气连接图；
[0018]图4为本实用新型实施例所述的检测交流电串入直流系统的装置采样电路连接方式一的电气图；
[0019]图5为本实用新型实施例所述的检测交流电串入直流系统的装置采样电路连接方式二的电气图；
[0020]图6为本实用新型实施例所述的检测交流电串入直流系统的装置采样电路连接方式三的电气图。
【具体实施方式】
[0021]以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0022]如图1所示，一种检测交流电串入直流系统的装置，包括交流量采集电路、数据信号采集电路、A / D转换器和处理器，交流量采集电路的输出端电连接在数据信号采集电路的输入端，数据信号采集电路的输出端电连接在A / D转换器的输入端，A / D转换器的输出端电连接在处理器的输入端。
[0023]其中，交流量采集电路，用于提取串入到直流系统的交流电压和电流信号；数据信号采集电路，用于对交流量采集电路提取的交流电信号进行调理；A / D转换器，将数据信号采集电路调理后的交流模拟电信号转换成数字信号；处理器，用于对A / D转换器输出的数字信号进行运算，计算串入交流电压，并进行判断，在检测到交流电串入直流系统后，发出报警并记录直流母线的电压波形。
[0024]数据信号采集电路采用1747U数据信号采集电路。处理器采用计算机或服务器。还连接控制整个装置工控机。
[0025]在A / D转换器和处理器间设置放大电路，该放大电路如图2所示，包括运放器Al、二极管Dl和二极管D2，二极管Dl和电阻R4串联在运放器Al的反相输入端和输出端之间，二极管Dl的阳极与运放器Al的反相输入端电连接，二极管Dl的阴极与电阻电连接，二极管D2和电阻R5串联在运放器Al的反相输入端和输出端之间，二极管D2的阴极与运放器Al的反相输入端电连接，二极管D2的阳极与电阻R5电连接，电阻R2电连接在运放器Al的反相输入端和输出端之间，运放器Al的反相输入端串联电阻R1。
[0026]交流量串入直流系统检测技术路线:(一)对交流量串入直流的方式分析,主要有三种类型，第一种为交流电源串入直流正负极母线之间，第二种为交流电源串入直流电源正极与地之间，第三种情况为交流电源串入直流电源负极与地之间，三种情况串入电压的幅值在O?380伏之间(220伏或380伏)。(二)交流量的采集方案有两种如图3所示，采集方式一为用电阻Rl、R2、R3，电容C1、C2，交流电流传感器IL1、交流电流传感器IL2、交流电压传感器VL2等原件组成交流量采集电路，在正负极之间串入交流量时，交流电流通过电阻R1、R2、R3，电容Cl、C2，构成的回路，IL1=IL2即电流相等，在电阻R3上的压降VL2=0伏，由此可以判断在直流电源正负极之间串入了交流电源；采集方式二为用电阻R4、R5、R6，电容C3、C4，交流电流传感器IL3、交流电流传感器IL4、交流电压传感器VL3、交流电压传感器VL4等原件组成交流量采集电路，对电阻R4、R5上的压降及所在支路采集频谱分析，判断出串入交流是在正负极之间还是在正极对地或负极对地。通过对直流支路交流电流采集，对串入交流支流支路做出分析和判断，并采取有效的隔离措施。
[0027]如采用第一种采集方式，当直流电源正极与地之间串入交流电源时，交流电流通过电阻Rl、R3和电容Cl，在交流电流传感器ILl和电阻R3上流过电流，并在电阻R3上产生压降VL2，通过对交流电流传感器IL1、交流电压传感器VL2进行数据傅立叶变换分析，即可对串入正极交流电源的电压幅值、电流做出分析和计算。
[0028]采用第一种采集方式，当直流电源负极与地之间串入交流电源时，交流电流通过电阻R2、R3和电容C2，在交流电流传感器IL2和R3上流过电流，并在电阻R3上产生压降VL2,通过对交流电流传感器IL2、交流电压传感器VL2数据进行傅立叶变换分析，即可对串入负极交流电源的电压幅值、电流做出分析和计算。
[0029]如采用第二种采集方式，基本原理同第一种采集方式，不同点是将电阻R6上的电压采集取消，根据交流电源串入的三种方式，对电阻R4、R5上的电压降及所在支路的电流交流电流传感器IL3、IL4进行数据傅立叶变换分析，对串入交流电源的电压、电流幅值及频率、时间等做出分析。
[0030]电阻R1、R2为设置在装置中的平衡电阻，平衡电阻Rl —端与直流系统正极KM+相连，另一端与大地相连；平衡电阻R2—端与直流系统负极KM-相连，另一端与大地相连；一般来讲，R1=R2。交流电串入直流系统后，必将在原来的直流电压上叠加一个交流信号。该信号采集后，送入采样信号调理电路，通过降压、隔离、放大、滤波等处理，调理成可被AD转换器处理的模拟信号，AD转换器将模拟信号转换为数字信号，并传输给计算机处理器，处理器对该信号进行差分滤波运算，去除直流分量，提取交流分量，并对交流分量进行均方根运算，获得该电信号的有效值。电阻R1、R2为设置在直流绝缘检测中的平衡电阻，在直流母线负极和地之间串接由电阻R3、电容Cl、电阻R4串联组成的交流信号提取电路。由于电容有隔直流通交流的特点，串入直流系统的交流电会通过有电阻R3、电容Cl和电阻R4构成的通路。电阻R3和电阻R4主要起分压作用，从通过分压后的压降较低的电阻上(图中为R3)取出电压信号进行调理，将经过调理的电压模拟信号送至AD转换器，可以通过直接采点计算串入到直流系统的交流电的有效值。
[0031]由电阻R3、电容Cl、电阻R4串联组成的交流信号提取电路串接到直流母线正极和地之间。
[0032]电阻Rl、R2为设置在直流绝缘检测装置中的平衡电阻，直流母线负极和地之间串接由电阻R3、电容Cl、电阻R4串联组成的交流信号提取电路，在直流母线正极和地之间串接由电阻R5、电容C2、电阻R6串联组成的交流信号提取电路。
[0033]采用连接方式具体如下:
[0034]如图4所示，电容Cl和交流电压互感器Tl的初级串联成的交流信号提取电路连接到直流系统的正极和地之间，相应地，电容C2和交流电压互感器T2的初级串联组成的交流信号提取电路连接到直流系统负极和地之间。电压互感器Tl和电压互感器T2的次级连接至采样信号调理电路。当交流电串入直流系统后，，必定通过Cl或C2与电压互感器Tl、电压互感器T2的初级形成回路，在电压互感器Tl、电压互感器T2的次级会感应出相应比例的交流信号，该电信号通过信号调理电路进行放大、滤波处理，并将经过调理电路的电压模拟信号送至AD转换器。
[0035]如图5所示，电容Cl和交流电压互感器Tl的初级串联形成的交流型号提取电路连接到直流系统正极和地之间。电压互感器Tl的次级连接至采样信号调理电路。当交流点串入到直流系统后，会通过隔直电容Cl、电压互感器Tl的初级线圈形成回路，在电压互感器Tl的次级便会感应出相应比例的交流电信号，该电信号通过信号调理电路进行放大、滤波等处理，并将经过调理电路的电压模拟信号送至AD转换器。
[0036]如图6所示，电容C2和交流电压互感器T2的初级串联形成的交流型号提取电路连接到直流系统负极和地之间。电压互感器T2的次级连接至采样信号调理电路。当交流点串入到直流系统后，会通过隔直电容C2、电压互感器T2的初级线圈形成回路，在电压互感器T2的次级便会感应出相应比例的交流电信号，该电信号通过信号调理电路进行放大、滤波等处理，并将经过调理电路的电压模拟信号送至AD转换。
[0037]最后应说明的是:以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种检测交流电串入直流系统的装置，其特征在于，包括交流量采集电路、数据信号采集电路、A / D转换器和处理器，所述交流量采集电路的输出端电连接在数据信号采集电路的输入端，所述数据信号采集电路的输出端电连接在A / D转换器的输入端，所述A /D转换器的输出端电连接在处理器的输入端；所述A / D转换器和处理器间设置放大电路，该放大电路包括运放器Al、二极管Dl和二极管D2，二极管Dl和电阻R4串联在运放器Al的反相输入端和输出端之间，二极管Dl的阳极与运放器Al的反相输入端电连接，二极管Dl的阴极与电阻电连接，二极管D2和电阻R5串联在运放器Al的反相输入端和输出端之间，二极管D2的阴极与运放器Al的反相输入端电连接，二极管D2的阳极与电阻R5电连接，电阻R2电连接在运放器Al的反相输入端和输出端之间，运放器Al的反相输入端串联电阻R1。
2.根据权利要求1所述的检测交流电串入直流系统的装置，其特征在于，所述数据信号采集电路采用1747U数据信号采集电路。
3.根据权利要求1或2所述的检测交流电串入直流系统的装置，其特征在于，所述处理器采用计算机或服务器。
4.根据权利要求3所述的检测交流电串入直流系统的装置，其特征在于，还连接控制整个装置工控机。
【文档编号】G01R19/25GK203688648SQ201320558370
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2013年9月10日 优先权日:2013年9月10日
【发明者】张忠元, 秦睿, 郑伟, 马超, 智勇, 杨勇, 梁琛, 范多进, 董绪伟, 孔令刚, 张雨晨, 付聚文, 刘宏德 申请人:国家电网公司, 甘肃省电力公司, 甘肃省电力公司电力科学研究院, 甘肃瑞特电力科技有限责任公司