一种接地检测装置及运作方法与流程

本发明涉及发电厂直流系统技术领域，特别涉及一种接地检测装置。

背景技术：

为了保障直流系统的安全可靠运行必须对其绝缘情况进行在线监测，当某一点发生接地故障时，能立即发出报警信号并指示故障支路。发电厂的直流系统比较复杂，直流分屏数量多，且分散布置，而且往往设有公用分屏，因此，给其接地绝缘检测也提出了更高要求。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种可以检测两段母线的绝缘状况及总数不超过96条支路的接地状况，可多台联网运行，完成多直流分屏直流系统对地绝缘情况的在线监测的接地检测装置及运作方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种接地检测装置，其用于直流电力系统的绝缘情况进行在线监测，包括第一主屏监测仪、多台第二主屏监测仪、多台第一分屏监测仪和第二分屏监测仪；

多台所述第二主屏监测仪、多台第一分屏监测仪和第二分屏监测仪均与所述第一主屏监测仪的通过线路连接，所述第一主屏监测仪和多台第二主屏监测仪分别与多条母线的正负极连接，多台第一分屏监测仪也对应分别与多条母线的正负极连接，所述第二分屏监测仪可选择的与多条母线正负连接；且所述第一主屏监测仪、多台第二主屏监测仪、多台第一分屏监测仪和第二分屏监测仪均接地；

所述第一主屏监测仪，其用于母线正负的对地电压检测、直流漏电流检测和支路漏电电流检测，以及汇总处理其检测信号和多台所述第二主屏监测仪、多台第一分屏监测仪、第二分屏监测仪传输的检测对地电压检测信号、直流漏电流检测信号和支路漏电电流检测信号；

多台所述第二主屏监测仪，均用于母线正负的对地电压检测、直流漏电流检测和支路漏电电流检测，并将对地电压检测、直流漏电流检测和支路漏电电流检测的检测信号传输到所述第一主屏监测仪；

多台所述第一分屏监测仪和所述第二分屏监测仪，均用于母线正负对地电压检测和支路漏电电流检测，并将对地电压检测和支路漏电电流检测的检测信号传输到所述第一主屏监测仪。

进一步，所述多台第二主屏监测仪、多台第一分屏监测仪和第二分屏监测仪的串口2通过线路依次连接，所述线路接入所述第一主屏监测仪的串口2中。

进一步，所述第一主屏监测仪和多台第二主屏监测仪均包括电压检测模块、直流漏电模块和判断接地故障支路模块，所述电压检测模块、直流漏电模块和判断接地故障支路模块均与所述母线正负极连接；

所述电压检测模块，其用于对母线正负之间的电压进行检测，第二主屏监测仪的电压检测模块通过串口2传输到第一主屏监测仪；

所述直流漏电模块，其用于对母线正负之间直流漏电进行检测，第二主屏监测仪的直流漏电模块通过串口2传输到第一主屏监测仪；

所述判断接地故障支路模块，其用于对母线漏电的支路进行判断，第二主屏监测仪的判断接地故障支路模块通过串口2传输到第一主屏监测仪。

本发明的有益效果是：对于无分屏直流系统，接地检测装置可以单独使用；对于多分屏直流系统也可多台装置组网使用；对于多分屏直流系统的接地检测，装置通过简单的参数设置配置为主屏监测仪或分屏监测仪，为每段母线选择一台主屏监测仪，其它均设为分屏监测仪；主屏监测仪既检测所在母线的接地电阻，又要检测本机所接支路的接地电阻；分屏监测仪仅检测本机所接支路的接地电阻；多机联网运行的监测仪可申请进入手动状态，同时其它监测仪均进入离线状态，使直流系统上仅有一台接地监测仪，即可手动启动综合法进行双端接地的检测；本装置能适应不同的直流系统，检测准确。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述第一分屏监测仪和第二分屏监测仪均包括电压检测模块和判断接地故障支路模块，所述电压检测模块和判断接地故障支路模块均与所述母线正负极连接；

所述电压检测模块，其用于对母线正负之间的电压进行检测，并将检测信号通过串口2传输到第一主屏监测仪；

所述判断接地故障支路模块，其用于对母线漏电的支路进行判断，并将检测信号通过串口2传输到第一主屏监测仪。

进一步，所述电压检测模块包括电阻R1～R4和开关S1～S2，所述开关S1的一端连接母线的正极，所述开关S1的另一端通过电阻R1、R3接地，所述开关S2的一端连接母线的负极，所述开关S2的另一端通过电阻R2、R4接地。

进一步，所述直流漏电模块包括电阻R5～R6和开关S3，所述电阻R5的一端连接母线的正极，所述电阻R6的一端连接母线的负极，所述电阻R5的另一端和电阻R6的另一端相连，并与开关S3的一端连接，所述开关S3的另一端接地。

进一步，所述直流漏电模块包括电阻R7～R12和开关S4～S7，所述电阻R7的一端连接母线的正极，所述电阻R8的一端连接母线的负极，所述电阻R7的另一端和电阻R8的另一端相连，并与开关S4的一端连接，所述开关S4的另一端接地；

所述电阻R9的一端连接母线的正极，所述电阻R10的一端连接母线的负极，所述电阻R9的另一端和电阻R10的另一端相连，并与开关S5的一端连接，所述开关S5的另一端接地；

所述电阻R11的一端连接母线正极，另一端与所述开关S6的一端串联，所述开关S6另一端接地；

所述电阻R12的一端连接母线负极，另一端与所述开关S7的一端串联，所述开关S7另一端接地。

进一步，所述判断接地故障支路模块包括两个直流漏电流传感器和电阻R13～R14，两个所述直流漏电流传感器的一端分别连接母线正负极，两个所述直流漏电流传感器的另一端分别与所述电阻R13和电阻R14串联接地。

进一步，所述电阻R1～R4设置有遥测整定功能。

一种接地检测装置的运作方法，包括以下步骤：

步骤S1.第二主屏监测仪、第一分屏监测仪和第二分屏监测仪均对母线的对地电压检测、直流漏电流检测和支路漏电电流检测，并分别向第一主屏监测仪发送检测信号；

步骤S2.第一主屏监测仪将其检测信号和第二主屏监测仪、第一分屏监测仪和第二分屏监测仪传输来的检测信号进行汇总处理；

步骤S3.第一主屏监测仪通过串口1将步骤S2的汇总处理检测信号传输给外部直流屏监控单元。

进一步，所述步骤S1包括以下步骤：

步骤S11.第二主屏监测仪、第一分屏监测仪和第二分屏监测仪的电压检测模块闭合开关S1和S2，检测母线或者支线的正负对地电压，并通过串口2向第一主屏监测仪传输对地电压检测信号；

步骤S12.第二主屏监测仪的直流漏电模块调节母线的失调电压，对母线正负之间直流漏电进行检测，并通过串口2向第一主屏监测仪传输直流漏电检测信号；

步骤S13.判断接地故障支路模块通过支路流经两个直流漏电流传感器产生的磁场变化值，对漏电的支路进行判断，并将支路漏电电流检测信号通过串口2传输到第一主屏监测仪。

本发明的有益效果是：对于无分屏直流系统，接地检测装置可以单独使用；对于多分屏直流系统也可多台装置组网使用；对于多分屏直流系统的接地检测，装置通过简单的参数设置配置为主屏监测仪或分屏监测仪，为每段母线选择一台主屏监测仪，其它均设为分屏监测仪；主屏监测仪既检测所在母线的接地电阻，又要检测本机所接支路的接地电阻；分屏监测仪仅检测本机所接支路的接地电阻；多机联网运行的监测仪可申请进入手动状态，同时其它监测仪均进入离线状态，使直流系统上仅有一台接地监测仪，即可手动启动综合法进行双端接地的检测；本装置能适应不同的直流系统，检测准确。

附图说明

图1为本发明一种接地检测装置原理图；

图2为主屏监测仪的电路原理图；

图3为分屏监测仪的电路原理图；

图4为监测仪的电路原理图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

11、第一主屏监测仪，12、第二主屏监测仪；

21、第一分屏监测仪，22、第二分屏监测仪；

3、电压检测模块，4、直流漏电模块，5、判断接地故障支路模块。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1：

如图1至4所示，一种接地检测装置，其用于直流电力系统的绝缘情况进行在线监测，包括第一主屏监测仪11、多台第二主屏监测仪12、多台第一分屏监测仪21和第二分屏监测仪22；

多台所述第二主屏监测仪12、多台第一分屏监测仪21和第二分屏监测仪22均与所述第一主屏监测仪11的通过线路连接，所述第一主屏监测仪11和多台第二主屏监测仪12分别与多条母线的正负极连接，多台第一分屏监测仪21也对应分别与多条母线的正负极连接，所述第二分屏监测仪22可选择的与多条母线正负连接；且所述第一主屏监测仪11、多台第二主屏监测仪12、多台第一分屏监测仪21和第二分屏监测仪22均接地；

所述第一主屏监测仪11，其用于母线正负的对地电压检测、直流漏电流检测和支路漏电电流检测，以及汇总处理其检测信号和多台所述第二主屏监测仪12、多台第一分屏监测仪21、第二分屏监测仪22传输的检测对地电压检测信号、直流漏电流检测信号和支路漏电电流检测信号；

多台所述第二主屏监测仪12，均用于母线正负的对地电压检测、直流漏电流检测和支路漏电电流检测，并将对地电压检测、直流漏电流检测和支路漏电电流检测的检测信号传输到所述第一主屏监测仪11；

多台所述第一分屏监测仪21和所述第二分屏监测仪22，均用于母线正负对地电压检测和支路漏电电流检测，并将对地电压检测和支路漏电电流检测的检测信号传输到所述第一主屏监测仪11。

设定第一主屏监测仪11为通信主机，多台第二主屏监测仪12、多台第一分屏监测仪21和第二分屏监测仪22均设为通信从机；所有通信从机均通过串口2与通信主机的串口2以RS485总线的方式连接；通信主机收集各通信从机的信息，并通过串口1与直流屏监控单元或后台机连接，将全部信息上传。

所述多台第二主屏监测仪12、多台第一分屏监测仪21和第二分屏监测仪22的串口2通过线路依次连接，所述线路接入所述第一主屏监测仪11的串口2中。

所述第一主屏监测仪11和多台第二主屏监测仪12均包括电压检测模块3、直流漏电模块4和判断接地故障支路模块5，所述电压检测模块3、直流漏电模块4和判断接地故障支路模块5均与所述母线正负极连接；

所述电压检测模块3，其用于对母线正负之间的电压进行检测，第二主屏监测仪12的电压检测模块3通过串口2传输到第一主屏监测仪11；

所述直流漏电模块4，其用于对母线正负之间直流漏电进行检测，第二主屏监测仪12的直流漏电模块4通过串口2传输到第一主屏监测仪11；

所述判断接地故障支路模块5，其用于对母线漏电的支路进行判断，第二主屏监测仪12的判断接地故障支路模块5通过串口2传输到第一主屏监测仪11。

所述第一分屏监测仪21和第二分屏监测仪22均包括电压检测模块3和判断接地故障支路模块5，所述电压检测模块3和判断接地故障支路模块5均与所述母线正负极连接，

所述电压检测模块3，其用于对母线正负之间的电压进行检测，并将检测信号通过串口2传输到第一主屏监测仪11；

所述判断接地故障支路模块5，其用于对母线漏电的支路进行判断，并将检测信号通过串口2传输到第一主屏监测仪11。

所述电压检测模块3包括电阻R1～R4和开关S1～S2，所述开关S1的一端连接母线的正极，所述开关S1的另一端通过电阻R1、R3接地，所述开关S2的一端连接母线的负极，所述开关S2的另一端通过电阻R2、R4接地。

所述直流漏电模块4包括电阻R5～R6和开关S3，所述电阻R5的一端连接母线的正极，所述电阻R6的一端连接母线的负极，所述电阻R5的另一端和电阻R6的另一端相连，并与开关S3的一端连接，所述开关S3的另一端接地。

所述直流漏电模块4包括电阻R7～R12和开关S4～S7，所述电阻R7的一端连接母线的正极，所述电阻R8的一端连接母线的负极，所述电阻R7的另一端和电阻R8的另一端相连，并与开关S4的一端连接，所述开关S4的另一端接地；

所述电阻R9的一端连接母线的正极，所述电阻R10的一端连接母线的负极，所述电阻R9的另一端和电阻R10的另一端相连，并与开关S5的一端连接，所述开关S5的另一端接地；

所述电阻R11的一端连接母线正极，另一端与所述开关S6的一端串联，所述开关S6另一端接地；

所述电阻R12的一端连接母线负极，另一端与所述开关S7的一端串联，所述开关S7另一端接地。

所述判断接地故障支路模块5包括两个直流漏电流传感器和电阻R13～R14，两个所述直流漏电流传感器的一端分别连接母线正负极，两个所述直流漏电流传感器的另一端分别与所述电阻R13和电阻R14串联接地。

检测采用直流法，使用直流漏电流传感器安装在直流支路的出线上；从支路正端流出的电流经过负载，返回支路负端；当支路没有接地时，穿过传感器的电流大小相等，方向相反，产生的磁场相互抵消，传感器不反映负载电流变化；当该支路通过接地电阻接地时，穿过传感器的电流差产生磁场，传感器的输出发生变化，反映支路接地漏电流。主机通过检测各支路传感器的输出是否为零判断接地故障支路,并通过测量母线的正、负电压即可计算出接地电阻。

所述电阻R1～R4设置有遥测整定功能。

由于母线接地电阻的检测由每段母线上的主屏监测仪完成，因此，可以通过定时或手动启动不平衡电桥的方法实现母线双端接地的检测；至于支路的双端接地检测设计了手动启动综合法的功能，所有联网运行的监测仪均可进入手动状态；若通信主机要进入手动状态，则对所连接的所有通信从机发送进入离线状态命令，通信从机接收到进入离线状态命令后，将断开装置内的所有检测电阻开关，此时直流系统上相当于仅有一台通信主机监测仪，即可手动启动综合法进行支路的双端接地检测；若某通信从机要进入手动状态，则需要先向通信主机提出申请，通信主机接到申请后对所连接的其他通信从机发送进入离线状态命令，同时通信主机本身也进入离线状态，此时直流系统上相当于仅有一台通信从机监测仪，即可手动启动综合法进行支路的双端接地检测。

实施例2：

如图1和4所示，一种接地检测装置，其用于直流电力系统的绝缘情况进行在线监测，包括第一主屏监测仪11、多台第二主屏监测仪12、多台第一分屏监测仪21和第二分屏监测仪22；

多台所述第二主屏监测仪12、多台第一分屏监测仪21和第二分屏监测仪22均与所述第一主屏监测仪11的通过线路连接，所述第一主屏监测仪11和多台第二主屏监测仪12分别与多条母线的正负极连接，多台第一分屏监测仪21也对应分别与多条母线的正负极连接，所述第二分屏监测仪22可选择的与多条母线正负连接；且所述第一主屏监测仪11、多台第二主屏监测仪12、多台第一分屏监测仪21和第二分屏监测仪22均接地；

所述第一主屏监测仪11，其用于母线正负的对地电压检测、直流漏电流检测和支路漏电电流检测，以及汇总处理其检测信号和多台所述第二主屏监测仪12、多台第一分屏监测仪21、第二分屏监测仪22传输的检测对地电压检测信号、直流漏电流检测信号和支路漏电电流检测信号；

多台所述第二主屏监测仪12，均用于母线正负的对地电压检测、直流漏电流检测和支路漏电电流检测，并将对地电压检测、直流漏电流检测和支路漏电电流检测的检测信号传输到所述第一主屏监测仪11；

多台所述第一分屏监测仪21和所述第二分屏监测仪22，均用于母线正负对地电压检测和支路漏电电流检测，并将对地电压检测和支路漏电电流检测的检测信号传输到所述第一主屏监测仪11。

所述多台第二主屏监测仪12、多台第一分屏监测仪21和第二分屏监测仪22的串口2通过线路依次连接，所述线路接入所述第一主屏监测仪11的串口2中。

所述第一主屏监测仪11和多台第二主屏监测仪12均包括电压检测模块3、直流漏电模块4和判断接地故障支路模块5，所述电压检测模块3、直流漏电模块4和判断接地故障支路模块5均与所述母线正负极连接，

所述电压检测模块3，其用于对母线正负之间的电压进行检测，第二主屏监测仪12的电压检测模块3通过串口2传输到第一主屏监测仪11；

所述直流漏电模块4，其用于对母线正负之间直流漏电进行检测，第二主屏监测仪12的直流漏电模块4通过串口2传输到第一主屏监测仪11；

所述判断接地故障支路模块5，其用于对母线漏电的支路进行判断，第二主屏监测仪12的判断接地故障支路模块5通过串口2传输到第一主屏监测仪11。

所述第一分屏监测仪21和第二分屏监测仪22均包括电压检测模块3和判断接地故障支路模块5，所述电压检测模块3和判断接地故障支路模块5均与所述母线正负极连接；

所述电压检测模块3，其用于对母线正负之间的电压进行检测，并将检测信号通过串口2传输到第一主屏监测仪11；

所述判断接地故障支路模块5，其用于对母线漏电的支路进行判断，并将检测信号通过串口2传输到第一主屏监测仪11。

所述电压检测模块3包括电阻R1～R4和开关S1～S2，所述开关S1的一端连接母线的正极，所述开关S1的另一端通过电阻R1、R3接地，所述开关S2的一端连接母线的负极，所述开关S2的另一端通过电阻R2、R4接地。

所述直流漏电模块4包括电阻R5～R6和开关S3，所述电阻R5的一端连接母线的正极，所述电阻R6的一端连接母线的负极，所述电阻R5的另一端和电阻R6的另一端相连，并与开关S3的一端连接，所述开关S3的另一端接地。

所述直流漏电模块4包括电阻R7～R12和开关S4～S7，所述电阻R7的一端连接母线的正极，所述电阻R8的一端连接母线的负极，所述电阻R7的另一端和电阻R8的另一端相连，并与开关S4的一端连接，所述开关S4的另一端接地；

所述电阻R9的一端连接母线的正极，所述电阻R10的一端连接母线的负极，所述电阻R9的另一端和电阻R10的另一端相连，并与开关S5的一端连接，所述开关S5的另一端接地；

所述电阻R11的一端连接母线正极，另一端与所述开关S6的一端串联，所述开关S6另一端接地；

所述电阻R12的一端连接母线负极，另一端与所述开关S7的一端串联，所述开关S7另一端接地。

所述判断接地故障支路模块5包括两个直流漏电流传感器和电阻R13～R14，两个所述直流漏电流传感器的一端分别连接母线正负极，两个所述直流漏电流传感器的另一端分别与所述电阻R13和电阻R14串联接地。

所述电阻R1～R4设置有遥测整定功能。

一种接地检测装置的运作方法，包括以下步骤：

步骤S1.第二主屏监测仪12、第一分屏监测仪21和第二分屏监测仪22均对母线的对地电压检测、直流漏电流检测和支路漏电电流检测，并分别向第一主屏监测仪11发送检测信号；

步骤S2.第一主屏监测仪11将其检测信号和第二主屏监测仪12、第一分屏监测仪21和第二分屏监测仪22传输来的检测信号进行汇总处理；

步骤S3.第一主屏监测仪11通过串口1将步骤S2的汇总处理检测信号传输给外部直流屏监控单元。

所述步骤S1包括以下步骤：

步骤S11.第二主屏监测仪12、第一分屏监测仪21和第二分屏监测仪22的电压检测模块3闭合开关S1和S2，检测母线或者支线的正负对地电压，并通过串口2向第一主屏监测仪11传输对地电压检测信号；

步骤S12.第二主屏监测仪12的直流漏电模块4调节母线的失调电压，对母线正负之间直流漏电进行检测，并通过串口2向第一主屏监测仪11传输直流漏电检测信号；

步骤S13.判断接地故障支路模块5通过支路流经两个直流漏电流传感器产生的磁场变化值，对漏电的支路进行判断，并将支路漏电电流检测信号通过串口2传输到第一主屏监测仪11。

监测仪采用平衡电桥和不平衡电桥相结合的方法，通过测量正负母线对地电压，根据欧姆定律求得母线正负对地绝缘电阻，其中电阻R1、R2、R3、R4是母线正负对地电压的检测电阻，由开关S1、S2控制是否投入电压监测电阻；开关S4、S5分别控制两对不同阻值的平衡电阻是否投入；开关S6、S7分别控制正、负对地不平衡电阻是否投入；当所有开关均处于断开状态时，装置工作在离线状态，此时装置内部对地没有投入任何电阻；为满足多机联网运行，完成对多分屏直流系统绝缘电阻的在线监测，通过简单的参数设置可将其作为主屏接地监测仪或分屏接地检测仪，也可以通过接收通信命令进入离线状态或在线状态。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。