基于多支路电流幅值相位比较的直流故障定位方法及装置与流程

本发明属于电力自动化技术领域，涉及电厂及变电站直流系统接地故障自动选线领域，具体来说是基于多支路电流幅值相位比较的交流串入直流系统的故障定位方法和定位装置。

背景技术：

发电厂、变电站的直流系统是由蓄电池组与浮充电装置并联供给直流负荷的运行系统，主要是为控制回路、信号回路、继电保护自动装置、断路器分合操作等提供可靠稳定的不间断电源。由于分支网络多、所接设备多等因素构成了庞大而复杂的直流电源网络，客观上增加了查找直流接地故障的难度。

正常情况下直流系统的正极、负极对地均为绝缘的，系统中有一点发生接地时，一般情况下并不影响直流系统运行，但当出现两点及两点以上接地时，就会造成正负极短路，开关和保护回路误动、拒动现象。

发电厂、变电站二次系统由直流系统和交流系统组成，正常运行两系统相互不连通，由于各种原因(交直流回路共用电缆、端子排潮湿凝露、雨水侵入、交直流电缆破损、误碰、误接线等原因)造成交流串入直流时，对交流回路的影响一般局限在该交流回路内，但却危及到全站的直流系统以及直流回路，造成保护出口中间继电器误动跳闸或引发直流熔丝熔断造成全站保护拒动事故。

而传统的直流绝缘监测装置对于交流串入直流系统的故障很难觉察，因此，研究基于多支路电流幅值相位比较的交流串入直流系统的故障定位装置是十分重要的。

技术实现要素：

本发明的目的在于对直流系统接地故障及交流串入直流系统进行研究，提出一种基于多支路电流幅值相位比较的直流故障定位方法和定位装置。

本申请具体采用以下技术方案：

一种基于多支路电流幅值相位比较的直流故障定位方法，其特征在于：

通过传感器采集各个支路的正极与负极的电流实时值相加，并提取基频电流分量，对各个支路的交流电流的幅值及相位进行分析比较来确定交流串入的支路。

一种基于多支路电流幅值相位比较的直流故障定位方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1：将传感器安装于各个直流支路；

步骤2：通过传感器采集各个直流支路的正极与负极的电流实时值相加并提取出各直流支路电流的基频交流分量即交流电流；

步骤3：对各个支路交流电流的幅值及相位进行分析比较，来判断交流串入的支路，其中，交流电流的幅值最大，且方向与其他支路方向都相反的直流支路判定为交流串入的故障支路。

本申请还公开了一种基于多支路电流幅值相位比较的直流故障定位装置，包括多个传感器、控制器，其特征在于：

所述传感器安装于各个直流支路，将采集的各个直流支路的正极与负极的电流实时值通过线缆传输给控制器；

所述控制器包括电流计算模块、故障判断模块、故障输出模块；

其中，所述电流计算模块接收传感器采集的各直流支路电流实时值，对各直流支路的电流进行计算并提取出基频交流分量即交流电流，并将所提取的各直流支路的交流电流传输至故障判断模块；

所述故障判断模块通过比较各个直流支路的交流电流的幅值相位关系，来判断交流串入的支路，其中，交流电流的幅值最大，且方向与其他支路方向都相反的直流支路判定为交流串入的故障支路；

所述故障输出模块将故障判断模块判断的结果通过串口、硬接点或显示屏方式将故障信息输出。

本申请的优点是：通过比较各个支路的交流电流的幅值和相位很容易确定交流串入的支路。这种基于多支路电流幅值相位比较的交流串入直流系统的故障定位方法和装置解决了传统直流选线装置对于交流串入直流系统无法选出故障支路的问题，在工程上具有较高的实用价值。

附图说明

图1是交流220V串入直流系统后交流电流流向；

图2是各个直流支路交流电流幅值相位比较；

图3是本申请公开的基于多支路电流幅值相位比较的直流故障定位方法流程流程图；

图4是本申请公开的基于多支路电流幅值相位比较的直流故障定位装置结构框图。

具体实施方式

以下将结合附图和实例对发明的内容做进一步的说明。

如图1是交流220V串入直流系统后交流电流流向图，交流220V电压从R21直流支路的负极串入直流系统，由于正、负极分布电容的存在，直流系统中交流电流通过分布电容形成通路。对于交流220V串入直流系统的R21直流支路，交流电流方向是由串入点处线路流向直流系统的负极母线，经直流系统的正极母线流向线路；而对于其他正常直流支路而言，交流电流方向都是由直流系统的负极母线流向线路，经线路流向直流系统的正极母线。

如图2是各个直流支路交流电流幅值相位比较，由图可知：对于交流220V串入直流系统的R21直流支路，交流电流△I21幅值最大，且方向与其他非故障的直流支路交流电流方向相反；而对于非故障直流支路的交流电流△I11～△In1幅值较小，且方向都与交流220V串入直流系统的R21直流支路方向相反。

根据对图1-图2的以上分析，本申请针对交流串入直流系统后的交流电流幅值相位变化，从中找到一定的规律，用于判断交流串入的支路。由于直流系统的正极与负极对地存在分布电容，交流信号会在分布电容中形成通路。对于串入交流的故障支路，其交流电流的幅值最大，且方向与其他非故障支路的方向相反；而对于非故障支路，其交流电流的幅值较小，且方向与串入交流的故障支路方向相反。这样就可以通过比较各个支路的交流电流的幅值和相位来确定交流串入的支路。交流电流的幅值最大，且方向与其他支路方向都相反的支路一定是交流串入的支路。

图3是本申请公开的基于多支路电流幅值相位比较的直流故障定位方法流程图，所述故障定位方法包括以下步骤：

步骤1：将传感器安装于各个直流支路；

步骤2：通过传感器采集各个支路的正极与负极的电流实时值相加并提取出基频交流分量即交流电流；

步骤3：对各个支路交流电流的幅值及相位进行分析比较，来判断交流串入的支路，其中，交流电流的幅值最大，且方向与其他支路方向都相反的支路判定为交流串入的故障支路。

附图4为本申请公开的基于多支路电流幅值相位比较的直流故障定位装置原理框图。故障定位装置，包括多个传感器、控制器，其特征在于：

所述传感器安装于各个直流支路，将采集的各个支路的正极与负极的电流实时值通过线缆传输给控制器；

所述控制器包括：电流计算模块、故障判断模块、故障输出模块；

所述电流计算模块接收传感器采集的直流支路电流实时值，对电流进行计算并提取出基频交流分量即交流电流；

所述故障判断模块通过比较各个支路的交流电流的幅值相位关系，来判断交流串入的支路，其中，交流电流的幅值最大，且方向与其他支路方向都相反的支路判定为交流串入的故障支路；

所述故障输出模块将故障判断模块判断的结果通过串口、硬接点、显示屏等方式将故障信息输出。

传感器1～传感器n安装于直流系统的各个支路，将采集的各个支路的交流电流△I11～△In1通过导线传输给控制器。控制器利用“基于多支路电流幅值相位比较方法”进行综合判断，选出交流串入直流系统的直流支路。这种基于多支路电流幅值相位比较的交流串入直流系统的故障定位装置解决了传统直流选线装置对于交流串入直流系统无法选出故障支路的问题，在工程上具有较高的实用价值。

申请人结合说明书附图对本申请的技术方案做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施例仅为本申请的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本申请的发明精神，而并非对本申请保护范围的限制，相反，任何基于本申请的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本申请的保护范围之内。