带硅链直流系统母线对地电阻的检测装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于不接地直流系统绝缘监测领域，具体设及一种用于带娃链的不接地直 流系统的正负母线对地绝缘电阻检测的装置及方法。
【背景技术】
[0002] 发电厂和变电站的直流电源是主要电气设备的操作电源及控制信号电源，它是一 个十分庞大的多分支供电网络，其常见故障是一点接地故障。一般情况下，一点接地并不马 上影响直流系统的运行，但如果不能迅速找到接地故障点并予W修复，当发生另一点接地 时，就可能引起信号回路、控制回路、继电保护装置等误动或拒动，造成严重后果。因此电力 系统中必须有绝缘电阻检测装置长期监测直流母线对地的绝缘状况。
[0003] 电力系统直流电源是一个不接地直流系统，目前普遍采用平衡桥法和不平衡桥法 检测正负直流母线对地绝缘电阻。平衡桥法是在检测直流母线对地绝缘电阻时将两个等大 的电阻接在正负母线和地之间，通过检测正负直流母线对地电压，列出一个方程，求解对地 电压较低的直流母线的对地电阻，该方法检测速度快，但仅适用于单极对地绝缘降低的情 况，不适用正负母线对地绝缘性能均降低的情况，无法分别检测出正负母线对地电阻。不平 衡桥法是在检测直流母线对地绝缘电阻时在正负母线和地之间分别接两个不相等的电阻， 形成两个不平衡桥状态，可列出两个方程，从而求解出正负母线对地绝缘电阻。当正负母线 对地绝缘性能均发生下降时，该法能够检测出正负母线对地电阻。
[0004] 目前大部分中小型变电站直流系统都使用了娃链，娃链将正直流母线分成了合闽 母线和控制母线两段。在没有娃链的直流系统中，现有的平衡桥法和不平衡桥法可W准确 地检测出正负母线对地电阻。但在包含娃链的直流系统中，由于娃链两端电压的影响，合闽 母线或控制母线发生绝缘故障时，采用平衡桥法和不平衡桥法计算出的正负母线对地电 阻值都会产生很大的偏差，且娃链压降越大，偏差越大。
[0005] 综上，现有的平衡桥法和不平衡桥法应用于带娃链的直流系统时，由于娃链压降 的影响，存在正负母线对地绝缘电阻检测值偏差大的问题，甚至造成误报、漏报等严重后 果。
【发明内容】
[0006] 针对上述问题，本发明提供一种带娃链直流系统母线对地绝缘电阻的
[0007] 检测装置及方法，用W解决现有的绝缘电阻检测方法应用于带娃 [000引链的直流系统时母线对地绝缘电阻检测偏差大的问题。
[0009]为解决上述问题，本发明采取的技术方案为：带娃链直流系统母线对地电阻的检 测装置，包括CPU、正负母线对地电压测量电路、平衡桥不平衡桥切换电路、支路漏电流传感 器信号检测电路、A/D转换电路、RS485通讯电路、多路转换开关电路、拨码开关地址设置电 路、LED显示电路、看口狗电路，所述的正负母线对地电压测量电路为：娃链两侧的合闽母 线、控制母线分别经在电气上互锁的第二切换开关和第Ξ切换开关接至第一检测电阻一 端，第一检测电阻另一端经第一接地开关接地；负母线经与第一检测电阻等大的第二检测 电阻后经第一接地开关接地。
[0010] 本检测装置采用双平衡桥法对合闽母线、控制母线及负母线的对地电阻进行检 巧。。在检测开始时第一接地开关首先闭合;第一检测电阻、第二检测电阻为两个等大的检测 电阻，用于检测正负母线对地电压;第二切换开关和第Ξ切换开关为检测电路接入合闽母 线、控制母线的切换开关，运两个切换开关在电气上互锁，即任何时刻最多只能投入一个。
[0011] CPU控制第一接地开关、第二切换开关、第Ξ切换开关动作，实现合闽母线、控制母 线对地电压检测电路切换，检测电压经整形变换电路处理后送到A/D转换电路；同时CPU控 制多路转换开关，将各支路的漏电流传感器信号切换到A/D转换电路的相应通道。CPU采集 经AD转换的正负母线对地电压及所有支路漏电流信号的数字量，并对采集到的数字量进行 滤波处理后，按一定的方法判断、计算正负母线对地绝缘电阻。电压整型变换的目的是将 母线对地的高电压变换为A/D转换电路能接受的低电压，同时为了保证检测精度通过运算 放大器等器件进行必要的阻抗变换。
[0012] 该检测装置针对带娃链直流系统计算正负母线对地电阻所需要的检测量，对正负 母线对地电压测量电路进行了改进，形成了所谓的双平衡桥检测电路，采用该电路检测出 电压值，才能计算在各种绝缘故障情况下准确计算出合闽母线、控制母线、负母线的对地电 阻。
[0013] 应用所述的带娃链直流系统母线对地电阻的检测装置进行检测的方法，包括如下 步骤：
[0014] 步骤一、在CPU控制下，应用双平衡桥法依次测得合闽母线、控制母线、负母线对地 电压及所有支路直流漏电流传感器的测值；
[0015] 步骤二、CP诉良据所有支路直流漏电流传感器的测值确定正负母线绝缘接地情况， 采用相应的公式计算正负母线的对地电阻；
[0016] 步骤S、CPU控制不平衡桥切换电路投切，按不平衡桥法对合闽母线、控制母线、负 母线对地电压及各支路直流漏电流传感器信号进行检测，用于计算各支路正负极对地电 阻。
[0017] 步骤一二用于计算带娃链直流系统正负母线对地电阻，仅凭步骤一二测得的数据 不能计算出支路正负极绝缘均降低情况下该支路正负极对地电阻，因此按"不平衡桥法"再 次检测，是为了计算各支路正负极对地电阻，"双平衡桥法"是对"不平衡桥法"无法准确计 算正负母线对地电阻问题的改进。
[0018] 本方法通过双平衡桥检测出合闽母线、控制母线两段正负母线对地电压及支路漏 电流传感器信号测值，通过对支路漏电流传感器数据的分析，判断出属于哪种绝缘接地情 况，再采用相应的计算公式。由于计算方法考虑了娃链压降，解决了带娃链直流系统母线对 地绝缘电阻应用现有技术计算偏差太大的问题，达到无娃链直流系统母线对地绝缘电阻同 样的检测精度，从而避免了因计算偏差过大大造成的误报、漏报等严重后果。
【附图说明】
[0019] 图1是带娃链直流系统双平衡桥检测原理图；
[0020] 图2是带娃链直流系统双平衡桥检测等效电路图；
[0021 ]图3是合闽母线绝缘降低时双平衡桥检测等效电路图；
[0022] 图4是控制母线绝缘降低时双平衡桥检测等效电路图；
[0023] 图5是负母线绝缘降低时双平衡桥检测等效电路图；
[0024] 图6是合闽母线、控制母线同时绝缘降低时双平衡桥检测等效电路图；
[0025] 图7是合闽母线、负母线同时绝缘降低时双平衡桥检测等效电路图；
[0026] 图8是控制母线、负母线同时绝缘降低时双平衡桥检测等效电路图；
[0027] 图9是本发明实施例提供的绝缘检测装置硬件示意图；
[0028] 图10是本发明实施例提供的绝缘电阻检测方法流程图。
【具体实施方式】
[0029] 带娃链直流系统母线对地电阻的检测装置，如图9所示，包括CPU、正负母线对地电 压测量电路、平衡桥不平衡桥切换电路、支路漏电流传感器信号检测电路、A/D转换电路、 RS485通讯电路、多路转换开关电路、拨码开关地址设置电路、Lm)显示电路、看口狗电路，如 图1所示所述的正负母线对地电压测量电路为:娃链两侧的合闽母线歷、控制母线KM分别经 在电气上互锁的第二切换开关K2和第Ξ切换开关K3接至第一检测电阻R1-端，第一检测电 阻R1另一端经第一接地开关K1接地;负母线FM经与第一检测电阻R1等大的第二检测电阻后 经第一接地开关K1接地。
[0030] 所谓双平衡桥法是指在检测开始时，先将第一接地开关K1闭合，再闭合第二切换 开关K2,接着将一对等大的第一检测电阻R1、第二检测电阻R2接入合闽母线歷和负母线FM 与地线PE之间，形成第一个平衡桥，测出合闽母线歷与地线PE之间的电压VI及负母线FM与 地线PE之间的电压V2,同时测出合闽母线HM所有支路直流漏电流传感器的测值;然后断开 第二切换开关K2，闭合第Ξ切换开关K3，再将第一检测电阻R1、第二检测电阻R2接入控制 母线KM和负母线FM与地线PE之间，形成第二个平衡桥，测出控制母线KM与地线阳之间的电 压V3及负母线FM与地线PE之间的电压V4,同时测出控制母线所有支路直流漏电流传感器的 测值。至此，一个双平衡桥检测过程结束。
[0031] 为便于分析计算，根据双平衡桥法工作原理，本检测装置的检测电路采用图2所示 的等效检测电路表示。图中检测电路I是第二切换开关K2闭合对合闽母线HM段进行检测时 的情况，检测电路II是第Ξ切换开关K3闭合对控制母线KM段进行检测时的情况，其中第Ξ、 第四检测电阻R3、R4是第一、第二检测电阻R1、R2的等效检测电阻，实际是分时使用的第一、 第二检测电阻R1、R2,因此R3 = R4=R1 = R2。对合闽母线歷段进行检测时第一接地开关K1闭 合，对控制母线KM段进行检测时等效接地开关ΚΓ，实际是分时使用的第一接地开关K1闭 厶 1=1 〇
[0032] 合闽母线电压化是指合闽母线歷与负母线FM之间的电压，控制母线电压Vk是指控 制母线KM与负母线