一种直流系统接地故障查找设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种直流系统接地故障查找设备，包括：采集直流系统母线的正对地电压、负对地电压、正对地电阻及负对地电阻的直流绝缘监察继电器；采集直流系统的直流馈线分支回路上的电流信号的霍尔电流传感器；与霍尔电流传感器相连，将电流信号转换成电压信号的运算放大器；与运算放大器相连，将电压信号转换成数字信号的A/D转换器；分别与直流绝缘监察装置、A/D转换器相连，依据所述正对地电压、正对地电阻一组值或所述负对地电压、负对地电阻一组值计算第一电流值，依据数字信号计算第二电流值，当第一电流值与第二电流值相等时，输出故障信息的单片机。与现有设备相比，本申请的设备在接地故障查找时未加入交流信号，保证了电力设备的安全。
【专利说明】一种直流系统接地故障查找设备
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电力系统安全管理【技术领域】，尤其是一种直流系统接地故障查找设备。
【背景技术】
[0002]变电站的直流电源系统，是专门为变电站各种设备不间断提供电力。该系统是一个长期带电运行的不接地系统，但由于灰尘或绝缘故障使所述发生系统接地故障，会导致继电保护的误动或拒动。所述直流电源系统分支回路多，当发生接地故障时，需要准确地查找到故障线路以级工作点，并处理所述接地故障。
[0003]现有的故障查找设备通过向直流电源系统中加入交流信号来排查故障线路，交流信号会对直流电源蓄电池、继电保护设备等电力设备造成一定危害，严重时也会导致电网的安全事故。
实用新型内容
[0004]有鉴于此，本实用新型提供了一种直流系统接地故障查找设备，以解决现有的故障查找设备在工作时对直流电源蓄电池、继电保护设备等电力设备造成一定危害，严重时会导致电网的安全事故的问题。本实用新型的技术方案如下:
[0005]一种直流系统接地故障查找设备，包括:
[0006]采集直流系统母线的正对地电压、负对地电压、正对地电阻及负对地电阻的直流绝缘监察继电器；
[0007]采集所述直流系统的直流馈线分支回路上的电流信号的霍尔电流传感器；
[0008]与所述霍尔电流传感器相连，将所述电流信号转换成电压信号的运算放大器；
[0009]与所述运算放大器相连，将所述电压信号转换成数字信号的A/D转换器；
[0010]分别与所述直流绝缘监察装置、所述A/D转换器相连，依据所述正对地电压、正对地电阻一组值或所述负对地电压、负对地电阻一组值计算第一电流值，依据所述数字信号计算第二电流值，当所述第一电流值与所述第二电流值相等时，输出故障信息的单片机
[0011]优选的，还包括:与所述单片机相连，接收所述故障信息并进行显示的显示器。
[0012]优选的，还包括:分别与所述直流绝缘监察继电器、霍尔电流传感器、运算放大器、A/D转换器、单片机、显示器相连，向所述直流绝缘监察继电器、霍尔电流传感器、运算放大器、A/D转换器、单片机、显示器提供电源的供电电源。
[0013]优选的，所述直流绝缘监察继电器与所述单片机通过无线通信模块相连，所述无线通信模块包括:
[0014]与所述直流监察继电器相连，将所述直流监察继电器采集的所述正对地电压、负对地电压、正对地电阻及负对地电阻向外发送的无线发射子模块；
[0015]分别与所述无线发射子模块、所述单片机相连，接收所述无线发射子模块发送的所述正对地电压、负对地电压、正对地电阻及负对地电阻并传输至所述单片机的无线接收子模块。
[0016]优选的，所述直流绝缘监察继电器与所述单片机通过有线通信模块相连。
[0017]优选的，当所述第一电流值与所述第二电流值相等时，所述单片机输出报警信号，所述设备还包括:
[0018]与所述单片机相连，接收所述单片机输出的报警信号，依据所述报警信号进行报警的报警器。
[0019]由以上的技术方案可知，本实用新型提供了一种直流系统接地故障查找设备，包括:采集直流系统母线的正对地电压、负对地电压、正对地电阻及负对地电阻的直流绝缘监察继电器；采集所述直流系统的直流直流馈线分支回路上的电流信号的霍尔电流传感器；与所述霍尔电流传感器相连，将所述电流信号转换成电压信号的运算放大器；与所述运算放大器相连，将所述电压信号转换成数字信号的A/D转换器；分别与所述直流绝缘监察装置、所述A/D转换器相连，依据所述正对地电压、正对地电阻一组值或所述负对地电压、负对地电阻一组值计算第一电流值，依据所述数字信号计算第二电流值，当所述第一电流值与所述第二电流值相等时，输出故障信号的单片机。与现有的故障查找设备在进行接地故障查找时加入交流信号相比，本实用新型提供的设备并未加入所述交流信号，通过霍尔电流传感器检测直流系统馈线回路上的电流信号，单片机将所述电流信号与直流绝缘监察继电器检测的直流系统母线的对地电流相比，当相等时则代表所述馈线回路存在接地故障点，从而解决了现有技术中加入交流信号给所述直流系统中的电力设备带来损害的问题，保证了在直流系统接地故障查找过程中电力设备的安全。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0021]图1为本实用新型提供的一种直流系统接地故障查找设备实施例一的结构示意图；
[0022]图2为本实用新型提供的一种直流系统接地故障查找设备实施例二的结构示意图；
[0023]图3为本实用新型提供的一种直流系统接地故障查找设备实施例三的部分结构示意图；
[0024]图4为本实用新型提供的一种直流系统接地故障查找设备实施例四的结构示意图。
【具体实施方式】
[0025]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。[0026]请参阅图1，其示出了本申请提供的一种直流系统接地故障查找设备实施例一的结构示意图。本实施例可以包括:直流绝缘监察继电器101、霍尔电流传感器102、运算放大器103、A/D转换器104、单片机105。其中:
[0027]所述直流绝缘监察继电器101分别接入所述直流系统母线的正极和负极，所述直流绝缘监察继电器101内设置有电桥电路，所述电桥电路可以是正极及负极分别对大地各设一个预设值如60K的电阻，从所述电桥电路中间点输出的电流可计算出正极对地电压及负极对地电压。利用所述直流绝缘监察继电器101接入所述直流系统母线，可测量所述直流系统的正极对地电阻及负极对地电阻。测试原理就是直流绝缘监察继电器计算的正对地电阻和负对地电阻，利用了传感器电压的对应计算方法。
[0028]所述霍尔电流传感器102通过采集电流产生的磁场来计算电流强度。具体过程为基于磁平衡式霍尔原理，即闭环原理，当原边电流IP产生的磁通通过高品质磁芯集中在磁路中，霍尔元件固定在气隙中检测磁通，通过绕在磁芯上的多匝线圈输出反向的补偿电流，用于抵消原边IP产生的磁通，使得磁路中磁通始终保持为零。经过特殊电路的处理，传感器的输出端能够输出精确反映原边电流的电流变化。
[0029]将所述霍尔电流传感器102的采集所述直流系统的直流馈线分支回路上正极及负极的电流。霍尔电流传感器所感应到的电流值也就是漏电流的电流的电流值。
[0030]所述运算放大器103与所述霍尔电流传感器102相连，将所述霍尔电流传感器102采集到的电流信号转换成0-5V标准电压信号。
[0031 ] 所述A/D转换器104与所述运算放大器103相连，将所述0_5V电压信号转换成数
字信号。
[0032]所述单片机105与所述直流绝缘监察继电器101相连，接收所述直流绝缘监测装置101采集的所述正对地电压、负对地电压、正对地电阻及负对地电阻。利用电流计算公式即电流=电压+电阻，依据正对地电压+正对地电阻计算所述直流系统正极电流值，或依据负对地电压+负对地电阻计算所述直流系统负极电流值。
[0033]所述单片机105与所述A/D转换器104相连，接收所述A/D转换器104转换的数字信号，所述数字信号是由霍尔电流传感器102采集的所述直流系统的直流馈线分支回路上的电流信号转换而来，则可依据所述数字信号计算所述电流信号的电流值。当所述电流信号的电流值与所述直流系统正极电流值或所述直流系统负极电流值相等时，则表示所述霍尔电流传感器102检测的所述直流馈线分支回路存在漏电电路，即所述直流馈线分支回路接地，故障点可确定为所述直流馈线分支回路。单片机具有数值计算功能，本实施例中的单片机105使用了单片机的此项功能。
[0034]需要说明的是，所述单片机105计算的所述直流系统正极电流值或直流系统负极电流值为第一电流值，计算的所述电流信号的电流值为第二电流值。
[0035]当所述第一电流值与所述第二电流值相等时，所述单片机105输出故障信息。其中，所述故障信息包括但不限定于所述直流系统的正极对地电压、负极对地电压、正极对地电阻、负极对地电阻、所述电流信号即漏电流。
[0036]由以上的技术方案可知，本实施例提供的一种直流系统接地故障查找设备利用单片机比对所述霍尔电流传感器采集的直流系统馈线分支的电流，与所述直流绝缘监察继电器采集的所述直流系统母线的正极电流值或负极电流值的大小，当相等时，则表示所述直流馈线分支回路存在接地故障。本实施例提供的设备并未向所述直流系统中注入交流信号，因而在接地故障检测过程中并未给直流系统电力设备造成损害，提供了检测过程的安全性。
[0037]所述实施例一中单片机通过计算判断所述霍尔电流传感器检测的所述直流系统的直流馈线分支回路是否接地，并输出故障信息，所述故障信息可以在显示器中进行显示，以供有关人员进行进一步分析接地故障信息。请参阅图2，其示出了本申请提供的一种直流系统接地故障查找设备实施例二的结构示意图，除了包括实施例一中101至105外，还可以包括:显示器206及供电电源207。其中:
[0038]所述显示器206与所述单片机105相连，接收所述故障信息并进行显示，显示形式不做限制，可以是图形和或数字。其中，所述故障信息中的电流信号即漏电流可以以波形图的形式进行显示。有关人员可以利用所述波形判断所述被检测直流馈线分支回路的接地程度。
[0039]所述供电电源207可以为多功能供电电源，分别与所述直流绝缘监察继电器101、霍尔电流传感器102、运算放大器103、A/D转换器104、单片机105、显示器106相连，依据所述101至106各自的工作电压，向所述直流绝缘监察继电器101、霍尔电流传感器102、运算放大器103、A/D转换器104、单片机105、显示器206提供电源。
[0040]在实施例一的基础上，所述单片机105与所述直流绝缘监察继电器101的连接方式可以为有线连接，也可以使用无线通信模块进行无线连接。当所述连接方式为无线连接时，请参阅图3，其示出了本实用新型提供的一种所述直流系统接地故障查找设备实施例三的部分结构示意图，所述无线通信模块包括无线发射子模块301及所述无线接收子模块302。其中:
[0041]所述无线发射子模块301与所述直流绝缘监察继电器101相连，将所述直流绝缘监察继电器101采集的所述正对地电压、负对地电压、正对地电阻及负对地电阻向外发送。
[0042]所述无线接收子模块302与所述无线发射子模块301、所述单片机105相连，接收所述无线发射子模块301发送的所述正对地电压、负对地电压、正对地电阻及负对地电阻，并将接收的信息传输至所述单片机105。
[0043]所述无线接收子模块302接收所述无线发射子模块301的发送信息前需要进行通信连接，连接过程为，所述无线发射子模块301向外发送握手信号，当所述无线接收子模块302接收到的信号为50HZ的握手信号时，接收所述无线发射子模块301发送的信息，包括所述正对地电压、负对地电压、正对地电阻及负对地电阻。其中，所述无线发射子模块301的发送频率可以为11200HZ。
[0044]由以上的技术方案可知，本实施例提供的所述直流系统接地故障查找设备中所述直流绝缘监察继电器与所述单片机通过无线通信模块进行连接，省去了连接线，具有可移动检测的有益效果。
[0045]请参阅图4，其示出了本实用新型提供的一种直流系统接地故障查找设备实施例四的结构示意图，本实施例在实施例二的基础上，还包括:报警器408。其中:
[0046]所述报警器408与所述单片机405相连，当所述单片机405计算的所述第一电流信号与所述第二电流信号相等时，还可以输出报警信号。当所述报警器408接收到所述报警信号时，进行报警。所述报警形式可以是蜂鸣和/或闪光。当然，所述供电电源408为所述401至407分别相连，向所述401至407提供电源。
[0047]由以上的技术方案可知，本实施例提供的一种直流系统接地故障查找设备可以在直流系统直流馈线分支回路存在接地故障时，报警器进行声和/或光形式的报警，以进一步提醒接地故障信息的存在。
[0048]需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于系统类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
[0049]最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0050]以上对本实用新型所提供的一种直流系统接地故障查找设备进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
【权利要求】
1.一种直流系统接地故障查找设备，其特征在于，包括: 采集直流系统母线的正对地电压、负对地电压、正对地电阻及负对地电阻的直流绝缘监察继电器； 采集所述直流系统的直流馈线分支回路上的电流信号的霍尔电流传感器； 与所述霍尔电流传感器相连，将所述电流信号转换成电压信号的运算放大器； 与所述运算放大器相连，将所述电压信号转换成数字信号的A/D转换器； 分别与所述直流绝缘监察装置、所述A/D转换器相连，依据所述正对地电压、正对地电阻一组值或所述负对地电压、负对地电阻一组值计算第一电流值，依据所述数字信号计算第二电流值，当所述第一电流值与所述第二电流值相等时，输出故障信息的单片机。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括: 与所述单片机相连，接收所述故障信息并进行显示的显示器。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，还包括: 分别与所述直流绝缘监察继电器、霍尔电流传感器、运算放大器、A/D转换器、单片机、显示器相连，向所述直流绝缘监察继电器、霍尔电流传感器、运算放大器、A/D转换器、单片机、显示器提供电源的供电电源。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述直流绝缘监察继电器与所述单片机通过无线通信模块相连，所述无线通信模块包括: 与所述直流监察继电器相连，将所述直流监察继电器采集的所述正对地电压、负对地电压、正对地电阻及负对地电阻向外发送的无线发射子模块； 分别与所述无线发射子模块、所述单片机相连，接收所述无线发射子模块发送的所述正对地电压、负对地电压、正对地电阻及负对地电阻并传输至所述单片机的无线接收子模块。
5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述直流绝缘监察继电器与所述单片机通过有线通信模块相连。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的设备，其特征在于，当所述第一电流值与所述第二电流值相等时，所述单片机输出报警信号，所述设备还包括: 与所述单片机相连，接收所述单片机输出的报警信号，依据所述报警信号进行报警的报警器。
【文档编号】G01R31/02GK203673002SQ201320751268
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2013年11月25日 优先权日:2013年11月25日
【发明者】郑克, 叶晓琴, 侯剑瑜, 宋建浩, 彭良钦, 潘震宇, 孔凡坊, 王坤烨 申请人:国家电网公司, 国网浙江省电力公司, 国网浙江省电力公司温州供电公司