一种多功能直流绝缘在线监测装置的制作方法

本实用新型涉及电力设备技术领域，具体涉及一种多功能直流绝缘在线监测装置。

背景技术：

电力系统中的继电保护、自动装置、信号装置、事故照明和电气设备的运行一般都依赖于直流电源供电。直流电源的输出质量及可靠性直接关系到各个电力设备的安全和可靠生产。为确保直流电源的稳定可靠运行，需要定期检查直流母线的对地绝缘性，并在出现绝缘下降时及时找到接地故障点，并排除故障。直流母线对地绝缘性检测常采用平衡电桥法，通过等值电阻分别将正母线和负母线接地，测量两个等值电阻上的电压即可检测正、负母线是否存在接地故障。但平衡电桥法仅能确定母线是否存在接地故障，不能查找接地故障点位置。使用低频交流信号注入法，不仅能判断母线是否存在接地故障，还能够查找接地故障点位置，但注入的交流信号会对自动装置、信号装置等工作产生影响。因而使用平衡电桥法进行在线母线绝缘监测，仅在母线出线接地故障时，才使用低频交流信号注入法查找出接地故障点位置，进行故障排除。目前平衡电桥法以及低频交流信号注入法分别使用单独的设备实施。由于电桥会导致低频交流信号直接导入接地线，因而当需要查找接地故障点时，需要首先将等值电阻等拆除，完成故障排除后，又需要将等值电阻等接入母线。工作效率十分低下。

如中国专利cn104535882b，公开日2018年5月29日，一种直流绝缘监测装置，该装置包括一个智能调节电路，该智能调节电路包括一个受控电流源和开关装置，开关装置用于将受控电流源连接在正母线与地之间或者负母线与地之间。其实时检测流过平衡桥电阻到地的电流矢量和，并根据电流矢量和的正负来选择受控电流源与正母线导通还是与负母线导通，进而调节正负母线对地电压，防止绝缘监测装置在投切不平衡桥时，自身所引起的正负母线对地电压波动造成出口继电器误动。但其不能实现接地故障检测装置功能单一的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：目前直流系统接地故障检测装置功能单一的技术问题。提出了一种兼具在线绝缘性监测和查找接地故障点的多功能直流绝缘在线监测装置。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案为：一种多功能直流绝缘在线监测装置，包括壳体、母线绝缘在线检测模块、定位信号发生模块、接地支路检测模块、控制器、接地定位按钮、告警指示模块和上位机通讯接口，母线绝缘在线检测模块、定位信号发生模块、接地支路检测模块以及控制器均安装在壳体内，告警指示模块和上位机通讯接口均安装在壳体上，母线绝缘在线检测模块与正母线+km以及负母线-km连接，检测正母线+km以及负母线-km的绝缘性，定位信号发生模块与正母线+km以及负母线-km连接，定位信号发生模块产生低频交流信号，接地支路检测模块检测每条支路的交流电压信号，母线绝缘在线检测模块、定位信号发生模块、接地支路检测模块、接地定位按钮、告警指示模块以及上位机通讯接口均与控制器连接。

本实用新型的工作过程为：控制器通过电子开关或信号继电器给母线绝缘在线检测模块上电，母线绝缘在线检测模块工作，若出现母线接地故障，则通过控制器给告警指示模块上电，指示故障。巡检人员巡查时，发现故障指示，按下接地定位按钮，控制器使母线绝缘在线检测模块断电，并使定位信号发生模块和接地支路检测模块上电，接地支路检测模块检测到各支路中定位信号的强度，定位信号突然消失的位置即为接地故障位置，巡检人员可根据接地支路检测模块检测到各支路中定位信号的强度，判断接地位置，而后再次按下接地定位按钮，控制器使定位信号发生模块和接地支路检测模块断电，并使母线绝缘在线检测模块上电，完成工作过程。过程中控制器仅起到继电器，使各个模块通电、断电的作用，并不涉及任何信号/数据的处理，因而不需要进行软件编制，也不涉及对检测方法的改进。通过装置结构的改进，使两个设备融合为一个设备，避免的频繁的拆线和接线，提高了工作效率。

作为优选，所述定位信号发生模块包括光耦开关、振荡器、放大器、电子开关k1、电子开关k2、电容c1和电容c2，所述振荡器经光耦开关与电源连接，所述光耦开关与控制器连接，所述振荡器与放大器输入端连接，放大器输出端与电子开关k1以及电子开关k2连接，电子开关k1经电容c1与正母线+km连接，电子开关k2经电容c2与负母线-km连接。

作为优选，所述母线绝缘在线检测模块包括可调电阻r1、可调电阻r2、正母线滤波电路、正母线电压变送器、负母线滤波电路和负母线电压变送器，可调电阻r1第一端与正母线+km连接，可调电阻r1第二端与可调电阻r2第一端以及接地线dd连接，可调电阻r2第二端与负母线-km连接，所述正母线滤波电路与可调电阻r1第一端连接，正母线滤波电路输出端与正母线电压变送器连接，所述负母线滤波电路与可调电阻r2第一端连接，负母线滤波电路输出端与负母线电压变送器连接，正母线电压变送器以及负母线电压变送器均与控制器连接。电桥平衡法中，采用的一对等值电阻的阻值与接地电阻越接近，则同样接地程度下，检测出的不平衡电流越大，即提高了检测灵敏度，因而采用可调电阻r1和可调电阻r2进行母线绝缘在线监测时，能够实现自动调节多个阻值下的电桥不平衡电流测量，提高母线绝缘监测的准确性。

作为优选，所述可调电阻r1包括电阻r21和微调电阻r31，电阻r21和微调电阻r31串联，所述可调电阻r2包括电阻r22和微调电阻r32，电阻r22和微调电阻r32串联。

作为优选，还包括可调电阻检验电路，所述可调电阻检验并指示电路检测可调电阻r1和可调电阻r2的阻值是否相等。

作为优选，所述可调电阻检验电路包括电子开关k3、电子开关k4、电子开关k5、电子开关k6、等值电阻r11、等值电阻r12和电流计a1，等值电阻r11和等值电阻r12阻值相等，电阻r21第一端与电子开关k3以及电子开关k4第一端连接，电阻r21第二端与微调电阻r31第一端连接，微调电阻r31第二端与电阻r22第一端连接，微调电阻r31第二端以及电阻r22第一端均与接地线dd连接，电阻r22第二端与微调电阻r32第一端连接，电子开关k3第二端与正母线+km连接，电子开关k4第二端与等值电阻r11第一端连接，等值电阻r11第二端与等值电阻r12第一端连接等值电阻r12第二端与电子开关k6第一端连接，电子开关k6第二端以及电子开关k5第一端均与微调电阻r32第二端连接，电子开关k5第二端与负母线-km连接，电流计a1连接在等值电阻r11第二端和微调电阻r31第二端之间，电流计a1与控制器连接。电阻r21与微调电阻r31的阻值之和，与电阻r22与微调电阻r32阻值之和相等时，电流计a1将检测不到电流，从而确保平衡电桥的桥臂电阻相同。

作为优选，还包括阻值自动调节装置，所述微调电阻r31以及微调电阻r32均为旋钮式可调电阻，微调电阻r31以及微调电阻r32并排固定安装在壳体内，所述阻值自动调节装置包括驱动板、驱动弹簧、电子开关k9、固定板、调节螺母和螺杆，所述微调电阻r31以及微调电阻r32的旋钮分别与驱动板相对的两侧面抵接，驱动板的侧面具有橡胶防滑镶嵌层，所述驱动板活动卡接在壳体上，所述驱动板一端与驱动弹簧第一端连接，驱动弹簧第二端螺杆固定连接，所述固定板与壳体固定连接，所述调节螺母与螺杆螺纹连接，所述调节螺母与固定板转动卡接，所述驱动弹簧第一端与电源正极连接，驱动弹簧第二端经电子开关k9与电源负极连接。微调电阻r31以及微调电阻r32并排安装，当驱动板移动时，微调电阻r31以及微调电阻r32的阻值一个增加、另一个则减小，若微调电阻r31所在桥臂电阻大于微调电阻r32所在桥臂，则在减小微调电阻r31阻值的同时，驱动板会驱动微调电阻r32增大，从而快速方便的将两个电桥臂阻值调整一致。驱动弹簧通电收缩，通过控制电子开关的占空比，即采用pmw方式，既可以控制弹簧的收缩量，弹簧本身相当于电感，即具有等效电阻，为避免电流过大，串联限流电阻是已知技术。pmw为已知的控制器工作调控方式，未进行改进。

作为优选，所述告警指示模块包括显示器、告警指示灯和告警输出接口，所述显示器、告警指示灯和告警输出接口均安装在壳体上，所述显示器、告警指示灯和告警输出接口均与控制器连接。

作为优选，还包括上位机接口，所述上位机接口安装在壳体上，所述上位机接口与控制器连接。

作为优选，所述接地支路检测模块包括滤波放大电路、ad变换电路和电流互感器，所述电流互感器与支路线耦合，检测支路电流，所述电流互感器经滤波放大电路与ad变换器连接，ad变换器与控制器连接。

作为优选，所述电流互感器为钳形电流互感器。

本实用新型的实质性效果是：通过电子开关控制母线绝缘在线检测模块与母线的连接或断开，实现一键由母线绝缘在线检测变为接地支路的定位检测，提高了母线绝缘检测的效率，提高了直流系统的安全性，降低了巡检人员工作的劳动强度并提高了工作的安全性。

附图说明

图1为实施例一结构示意图。

图2为实施例一定位信号发生模块结构示意图。

图3为实施例一定位信号检测模块结构示意图。

图4为实施例一母线绝缘在线检测模块结构示意图。

图5为实施例一接地支路检测模块结构示意图。

图6为实施例二母线绝缘在线检测模块结构示意图。

其中：100、母线绝缘在线检测模块，101、正母线滤波电路，102、正母线电压变送器，103、负母线滤波电路，104、负母线电压变送器，105、驱动板，106、驱动弹簧，107、固定板，108、调节螺母，109、螺杆，200、定位信号发生模块，201、光耦开关，202、振荡器，203、放大器，300、定位信号检测模块，301、电压测量单元，302、相位检测单元，400、控制器，500、接地定位按钮，600、接地支路检测模块，601、滤波放大电路，602、ad变换器，603、电流互感器，700、告警指示模块，800、上位机通讯接口。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步具体说明。

实施例一：

一种多功能直流绝缘在线监测装置，如图1所示，包括壳体、母线绝缘在线检测模块100、定位信号发生模块200、接地支路检测模块600、控制器400、接地定位按钮500、告警指示模块700和上位机通讯接口800，母线绝缘在线检测模块100、定位信号发生模块200、接地支路检测模块600以及控制器400均安装在壳体内，告警指示模块700和上位机通讯接口800均安装在壳体上，母线绝缘在线检测模块100与正母线+km以及负母线-km连接，检测正母线+km以及负母线-km的绝缘性，定位信号发生模块200与正母线+km以及负母线-km连接，定位信号发生模块200产生低频交流信号，接地支路检测模块600检测每条支路的交流电压信号，母线绝缘在线检测模块100、定位信号发生模块200、接地支路检测模块600、接地定位按钮500、告警指示模块700以及上位机通讯接口800均与控制器400连接。

如图2所示，定位信号发生模块200包括光耦开关201、振荡器202、放大器203、电子开关k1、电子开关k2、电容c1和电容c2，振荡器202经光耦开关201与电源连接，光耦开关201与控制器400连接，振荡器202与放大器203输入端连接，放大器203输出端与电子开关k1以及电子开关k2连接，电子开关k1经电容c1与正母线+km连接，电子开关k2经电容c2与负母线-km连接。

如图3所示，定位信号检测模块300包括电压测量单元301和相位检测单元302，电压测量单元301以及相位检测单元302均与定位信号发生模块200连接，检测定位信号发生模块200输入到正母线+km以及负母线-km低频交流信号，电压测量单元301以及相位检测单元302均与控制器400连接。

如图4所示，母线绝缘在线检测模块100包括可调电阻r1、可调电阻r2、正母线滤波电路101、正母线电压变送器102、负母线滤波电路103和负母线电压变送器104，可调电阻r1第一端与正母线+km连接，可调电阻r1第二端与可调电阻r2第一端以及接地线dd连接，可调电阻r2第二端与负母线-km连接，正母线滤波电路101与可调电阻r1第一端连接，正母线滤波电路101输出端与正母线电压变送器102连接，负母线滤波电路103与可调电阻r2第一端连接，负母线滤波电路103输出端与负母线电压变送器104连接，正母线电压变送器102以及负母线电压变送器104均与控制器400连接。电桥平衡法中，采用的一对等值电阻的阻值与接地电阻越接近，则同样接地程度下，检测出的不平衡电流越大，即提高了检测灵敏度，因而采用可调电阻r1和可调电阻r2进行母线绝缘在线监测时，能够实现自动调节多个阻值下的电桥不平衡电流测量，提高母线绝缘监测的准确性。

可调电阻r1包括电阻r21和微调电阻r31，电阻r21和微调电阻r31串联，可调电阻r2包括电阻r22和微调电阻r32，电阻r22和微调电阻r32串联。可调电阻检验并指示电路检测可调电阻r1和可调电阻r2的阻值是否相等。可调电阻检验电路包括电子开关k3、电子开关k4、电子开关k5、电子开关k6、等值电阻r11、等值电阻r12和电流计a1，等值电阻r11和等值电阻r12阻值相等，电阻r21第一端与电子开关k3以及电子开关k4第一端连接，电阻r21第二端与微调电阻r31第一端连接，微调电阻r31第二端与电阻r22第一端连接，微调电阻r31第二端以及电阻r22第一端均与接地线dd连接，电阻r22第二端与微调电阻r32第一端连接，电子开关k3第二端与正母线+km连接，电子开关k4第二端与等值电阻r11第一端连接，等值电阻r11第二端与等值电阻r12第一端连接等值电阻r12第二端与电子开关k6第一端连接，电子开关k6第二端以及电子开关k5第一端均与微调电阻r32第二端连接，电子开关k5第二端与负母线-km连接，电流计a1连接在等值电阻r11第二端和微调电阻r31第二端之间，电流计a1与控制器400连接。电阻r21与微调电阻r31的阻值之和，与电阻r22与微调电阻r32阻值之和相等时，电流计a1将检测不到电流，从而确保平衡电桥的桥臂电阻相同。告警指示模块700包括显示器、告警指示灯和告警输出接口，显示器、告警指示灯和告警输出接口均安装在壳体上，显示器、告警指示灯和告警输出接口均与控制器400连接。上位机接口安装在壳体上，上位机接口与控制器400连接。电流互感器603为钳形电流互感器603。

如图5所示，接地支路检测模块600包括滤波放大电路601、ad变换电路和电流互感器603，电流互感器603与支路线耦合，检测支路电流，电流互感器603经滤波放大电路601与ad变换器602连接，ad变换器602与控制器400连接。

本实施例的工作过程为：控制器400通过电子开关或信号继电器给母线绝缘在线检测模块100上电，母线绝缘在线检测模块100工作，若出现母线接地故障，则通过控制器400给告警指示模块700上电，指示故障。巡检人员巡查时，发现故障指示，按下接地定位按钮500，控制器400使母线绝缘在线检测模块100断电，并使定位信号发生模块200和接地支路检测模块600上电，接地支路检测模块600检测到各支路中定位信号的强度，定位信号突然消失的位置即为接地故障位置，巡检人员可根据接地支路检测模块600检测到各支路中定位信号的强度，判断接地位置，而后再次按下接地定位按钮500，控制器400使定位信号发生模块200和接地支路检测模块600断电，并使母线绝缘在线检测模块100上电，完成工作过程。过程中控制器400仅起到继电器，使各个模块通电、断电的作用，并不涉及任何信号/数据的处理，因而不需要进行软件编制，也不涉及对检测方法的改进。通过装置结构的改进，使两个设备融合为一个设备，避免的频繁的拆线和接线，提高了工作效率。

实施例二：

本实施例在实施例一的基础上进行了进一步的改进，如图6所示，本实施例还包括阻值自动调节装置，微调电阻r31以及微调电阻r32均为旋钮式可调电阻，微调电阻r31以及微调电阻r32并排固定安装在壳体内，阻值自动调节装置包括驱动板105、驱动弹簧106、电子开关k9、固定板107、调节螺母108和螺杆109，微调电阻r31以及微调电阻r32的旋钮分别与驱动板105相对的两侧面抵接，驱动板105的侧面具有橡胶防滑镶嵌层，驱动板105活动卡接在壳体上，驱动板105一端与驱动弹簧106第一端连接，驱动弹簧106第二端螺杆109固定连接，固定板107与壳体固定连接，调节螺母108与螺杆109螺纹连接，调节螺母108与固定板107转动卡接，驱动弹簧106第一端与电源正极连接，驱动弹簧106第二端经电子开关k9与电源负极连接。微调电阻r31以及微调电阻r32并排安装，当驱动板105移动时，微调电阻r31以及微调电阻r32的阻值一个增加、另一个则减小，若微调电阻r31所在桥臂电阻大于微调电阻r32所在桥臂，则在减小微调电阻r31阻值的同时，驱动板105会驱动微调电阻r32增大，从而快速方便的将两个电桥臂阻值调整一致。驱动弹簧106通电收缩，通过控制电子开关的占空比，即采用pmw方式，既可以控制弹簧的收缩量，弹簧本身相当于电感，即具有等效电阻，为避免电流过大，串联限流电阻是已知技术。pmw为已知的控制器400工作调控方式，未进行改进。其余结构同实施例一。

本实施例的工作过程为：母线绝缘在线检测模块100接入前，手动拧动调节螺母108，使驱动弹簧106在自然长度下，带动微调电阻r31以及微调电阻r32的阻值的变化正好使两个电桥的阻值相差一定值，即电阻r21加上微调电阻r31的阻值与电阻r22加上微调电阻r32的阻值相差设定的值，使用时，控制器控制电子开关k9以一定频率及占空比导通，弹簧106收缩，且收缩长度受电子开关k9导通占空比相关，弹簧收缩使得两个电桥的阻值差值减小。闭合电子开关k4、k6，断开电子开关k3、k5，若电流计a1检测到电流，则加大电子开关k9导通占空比，直到电流计a1电流为零或小于设定阈值，断开电子开关k4、k6，导通电子开关k3、k5，获得正母线滤波电路101和负母线滤波电路103的读数，若二者读数超过设定阈值，则存在接地故障。

以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，并非对本实用新型作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。