CN105676086A - 一种具有自动校准的绝缘监测***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有自动校准的绝缘监测***及方法，包括处理单元、母线接地电阻计算模块、校准信号产生模块、支路接地电阻计算模块和通讯模块，其中：处理单元采集母线正负极电压信号，母线接地电阻计算模块计算母线对地接地电阻等效值，当检测的绝缘状态合格则进行实际绝缘电阻的检测，计算正负极对地电阻，若正负极对地电阻值大于设定值，处理单元控制校准信号产生模块进行零点校准和增益校准，记录直流传感器输出值和增益值，支路接地电阻计算模块根据直流传感器输出值和增益值计算支路接地电阻，将结果通过通讯模块，传输给上位机。本发明根据直流漏电流传感器的特点，有效解决了绝缘监测的校准问题。

Description

一种具有自动校准的绝缘监测***及方法

技术领域

本发明涉及一种具有自动校准的绝缘监测***及方法。

背景技术

直流电源是发电厂、变电站、换流站的重要组成部分，为其信号装置、继电保护装置、测控装置等提供可靠的工作电源。其可靠性直接影响电力***安全、可靠性。直流***整个供电网络涉及点多，面广、线长，发生接地交流窜入直流、直流互窜等故障机率很高，一旦有故障发生，就可能造成巨大的损失。因此直流电源的绝缘检测功能显得尤为重要。

随着智能变电站及无人值守变电站的建设，对支路接地电阻精度和选线的准确性要求越来越高。而绝缘监测装置所应用的直流漏电流传感器会因为老化、温度及其他参数的影响导致零点发生漂移或增益发生变化。由于支路多、线路复杂且带电，如果人工排查将是一个效率非常低且危险系数比较大的工作。改装置可自动完成由于零点漂移或增益变化导致的支路接地电阻采集精度降低及支路选线误报的问题，大幅度降低工作内容，提高电力设施运行稳定性。

同时，通过对测试发现，直流漏电流传感器在整个测量范围内线性度比较好，比较容易发生的是零点发生漂移和增益发生变化。基于传感器上述特点，可以很好的实现装置的自动校准。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种具有自动校准的绝缘监测***及方法，本***根据直流漏电流传感器的特点，有效解决了绝缘监测的校准问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有自动校准的绝缘监测***，包括处理单元、母线接地电阻计算模块、校准信号产生模块、支路接地电阻计算模块和通讯模块，其中：

所述处理单元连接母线接地电阻计算模块、校准信号产生模块、支路接地电阻计算模块和通讯模块；

处理单元采集母线正负极电压信号，母线接地电阻计算模块计算母线对地接地电阻等效值，当检测的绝缘状态合格则进行实际绝缘电阻的检测，计算正负极对地电阻，若正负极对地电阻值大于设定值，处理单元控制校准信号产生模块进行零点校准和增益校准，记录直流传感器输出值和增益值，支路接地电阻计算模块根据直流传感器输出值和增益值计算支路接地电阻，将结果通过通讯模块，传输给上位机。

所述校准信号产生模块，包括不平衡桥电阻、平衡桥电阻、不平衡桥投切开关和多个直流漏电流传感器与直流***馈出线负载，其中，平衡桥电阻为两个串联的电阻，且分别连接在母线正负极上，不平衡桥电阻为两个串联的电阻，分别连接在母线正负极上，两个不平衡桥电阻间串联有两个不平衡桥投切开关，不平衡桥投切开关的中性点和平衡桥电阻的中性点均接地；每个直流***馈出线负载并联于母线正负极之间，且每个直流***馈出线负载均与一个直流漏电流传感器并联，直流漏电流传感器彼此串联在直流电流信号发生电路上。

所述不平衡桥电阻的阻值相同。

所述平衡桥电阻的阻值相同。

基于上述***的工作方法，包括以下步骤：

(1)采集母线正、负极对地电压值；

(2)根据母线正负极对地电压值计算对地接地电阻，如果检测的绝缘状态合格，进入步骤(3)；

(3)启动不平衡桥的投切，依次闭合一个不平衡桥投切开关，进行实际绝缘电阻的检测，计算正负极对地电阻，如果正负极对地电阻大于设定值，则进行步骤(4)；

(4)进行零点校准，使直流电源信号发生电路停止工作，逐支路记录直流传感器输出值；

(5)进行增益校准，控制直流电流信号发生电路输出直流漏电流传感器额定值，逐支路记录直流漏电流传感器输出值，计算增益值；

(6)结合实际运行中的采样值，计算支路接地电阻。

所述步骤(2)中，所述母线接地电阻计算模块根据母线正负极对地电压值计算对地接地电阻，当正极对地电压大于负极对地电压值时，当正极对地电压小于负极对地电压值时，其中，a为不平衡桥电阻与平衡桥电阻的比值，V₊为正极对地电压值，V_{_}为负极对地电压值，R>＝本极实际接地电阻。绝缘状态合格为实际计算出的正负母线对地接地电阻值大于接地报警设定值。

所述步骤(3)中，具体方法为：启动不平衡桥的投切，进行实际绝缘电阻的检测，当S1合上，S2分开，采集此时的正负极对地电压V₁₊，V_1-可得到如下公式：

$\frac{R1\left|\right|R3\left|\right|R_{+}}{R1\left|\right|R_{-}}=\frac{V_{1+}}{V_{1-}}=A---\left(1\right)$

当S2合上，S1分开，采集此时的正负极对地电压V₂₊，V_2-可得到如下公式

$\frac{R1\left|\right|R_{+}}{R1\left|\right|R3\left|\right|R_{-}}=\frac{V_{2+}}{V_{2-}}=B---\left(2\right)$

由(1)、(2)式联立解得：正负极对地电阻R₊，R_{_}，R₃为不平衡桥电阻，R₁为平衡桥电阻。

所述步骤(5)的具体方法为，进行增益校准，控制直流电流信号发生电路DCI输出直流漏电流传感器额定值A，逐支路记录直流漏电流传感器输出值b，则增益值为k＝(b-a)/A，a为零点校准的直流传感器输出值。

所述步骤(6)中，支路接地电阻的数据的计算方法为：(x-a)*k，x为实际运行中采样值。具体指的是通过接地电阻计算模块直接计算出的接地电阻值，该接地电阻值与实际的接地电阻值存在一定的偏差，需要通过上述的校准系数进行校准，校准后的值即为计算出的用来判断接地的电阻值，该值与实际值接近。

本发明的有益效果为：

本发明充分分析了直流漏电流传感器的特性，通过计算得出的母线绝缘状态来确定是否进行自动校准，有效解决了由于温度变化、湿度变化以及传感器老化等带来的传感器本身特性变化导致的支路接地电阻值计算误差过大的问题。同时有效解决了由于支路较多而采用人工校准所带来的效率问题。对智能化变电站及无人值守设施的可靠运行提供保障。提高直流***的可靠性、稳定性，提高电网运行的安全。

附图说明

图1为***功能模块示意图；

图2为***校准原理示意图；

其中，V1为直流***正负极电压；

V+、V-为直流***正负极电压、对地电压；

R1、R2为平衡桥电阻且R1＝R2；

R3、R4为不平衡桥电阻且R3＝R4；

S1、S2为不平衡桥投切开关；

RL1～RLn为直流***馈出线负载；

CL1～CLn为直流漏电流传感器；

DCI为直流电流信号发生电路；

LINE1为直流信号发生电路传过直流漏电流传感器形成回路的导线。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种具有自动校准的绝缘监测***，包括处理单元、母线接地电阻计算模块、校准信号产生模块、支路接地电阻计算模块和通讯模块，其中：

所述处理单元连接母线接地电阻计算模块、校准信号产生模块、支路接地电阻计算模块和通讯模块；

处理单元采集母线正负极电压信号，母线接地电阻计算模块计算母线对地接地电阻等效值，当检测的绝缘状态合格则进行实际绝缘电阻的检测，计算正负极对地电阻，若正负极对地电阻值大于设定值，处理单元控制校准信号产生模块进行零点校准和增益校准，记录直流传感器输出值和增益值，支路接地电阻计算模块根据直流传感器输出值和增益值计算支路接地电阻，将结果通过通讯模块，传输给上位机。

所述校准信号产生模块，包括不平衡桥电阻、平衡桥电阻、不平衡桥投切开关和多个直流漏电流传感器与直流***馈出线负载，其中，平衡桥电阻为两个串联的电阻，且分别连接在母线正负极上，不平衡桥电阻为两个串联的电阻，分别连接在母线正负极上，两个不平衡桥电阻间串联有两个不平衡桥投切开关，不平衡桥投切开关的中性点和平衡桥电阻的中性点均接地；每个直流***馈出线负载并联于母线正负极之间，且每个直流***馈出线负载均与一个直流漏电流传感器并联，直流漏电流传感器彼此串联在直流电流信号发生电路上。

如图2所示，其工作过程为：

1、采集V₊,V_{_}；

2、计算母线对地接地电阻等效值，其计算方式为：

当V₊>V_{_}时： $R=\frac{a*V_{-}}{V_{+}-V_{-}}$

当V₊<V_时： $R=\frac{a*V_{+}}{V_{-}-V_{+}}$

其中R>＝本极实际接地电阻，如果检测绝缘状况良好则进行步骤3；

3、启动不平衡桥的投切，进行实际绝缘电阻的检测。当S1合上，S2分开，采集V₁₊，V_1-可得到如下公式：

$\frac{R1\left|\right|R3\left|\right|R_{+}}{R1\left|\right|R_{-}}=\frac{V_{1+}}{V_{1-}}=A$ ①

当S2合上，S1分开,采集V₂₊，V_2-可得到如下公式

$\frac{R1\left|\right|R_{+}}{R1\left|\right|R3\left|\right|R_{-}}=\frac{V_{2+}}{V_{2-}}=B$ ②

由①②式联立解得：正负极对地电阻R₊,R_{_}。

4、判断R+R-是否大于1MΩ，如果大于1MΩ(即母线绝缘状况良好)则可进行校准；校准过程如下。

5、首先进行零点校准，使直流电源信号发生电路DCI停止工作，逐支路记录直流传感器输出值a；

6、进行增益校准，控制直流电流信号发生电路DCI输出直流漏电流传感器额定值A，逐支路记录直流漏电流传感器输出值b，则增益值为k＝(b-a)/A；

7、记录参数k、a，实际运行中采样值为x，则(x-a)*k即为可用于计算支路接地电阻的数据。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种具有自动校准的绝缘监测***，其特征是：包括处理单元、母线接地电阻计算模块、校准信号产生模块、支路接地电阻计算模块和通讯模块，其中：

所述处理单元连接母线接地电阻计算模块、校准信号产生模块、支路接地电阻计算模块和通讯模块；

处理单元采集母线正负极电压信号，母线接地电阻计算模块计算母线对地接地电阻等效值，当检测的绝缘状态合格则进行实际绝缘电阻的检测，计算正负极对地电阻，若正负极对地电阻值大于设定值，处理单元控制校准信号产生模块进行零点校准和增益校准，记录直流传感器输出值和增益值，支路接地电阻计算模块根据直流传感器输出值和增益值计算支路接地电阻，将结果通过通讯模块，传输给上位机。

2.如权利要求1所述的一种具有自动校准的绝缘监测***，其特征是：所述校准信号产生模块，包括不平衡桥电阻、平衡桥电阻、不平衡桥投切开关和多个直流漏电流传感器与直流***馈出线负载，其中，平衡桥电阻为两个串联的电阻，且分别连接在母线正负极上，不平衡桥电阻为两个串联的电阻，分别连接在母线正负极上，两个不平衡桥电阻间串联有两个不平衡桥投切开关，不平衡桥投切开关的中性点和平衡桥电阻的中性点均接地；每个直流***馈出线负载并联于母线正负极之间，且每个直流***馈出线负载均与一个直流漏电流传感器并联，直流漏电流传感器彼此串联在直流电流信号发生电路上。

3.如权利要求2所述的一种具有自动校准的绝缘监测***，其特征是：所述不平衡桥电阻的阻值相同。

4.如权利要求2所述的一种具有自动校准的绝缘监测***，其特征是：所述平衡桥电阻的阻值相同。

5.基于如权利要求1所述的***的工作方法，其特征是：包括以下步骤：

(1)采集母线正、负极对地电压值；

(2)根据母线正负极对地电压值计算对地接地电阻，如果检测的绝缘状态合格，进入步骤(3)；

(3)启动不平衡桥的投切，依次闭合一个不平衡桥投切开关，进行实际绝缘电阻的检测，计算正负极对地电阻，如果正负极对地电阻大于设定值，则进行步骤(4)；

(4)进行零点校准，使直流电源信号发生电路停止工作，逐支路记录直流传感器输出值；

(5)进行增益校准，控制直流电流信号发生电路输出直流漏电流传感器额定值，逐支路记录直流漏电流传感器输出值，计算增益值；

(6)结合实际运行中的采样值，计算支路接地电阻。

6.如权利要求5的工作方法，其特征是：所述步骤(2)中，所述母线接地电阻计算模块根据母线正负极对地电压值计算对地接地电阻，当正极对地电压大于负极对地电压值时，当正极对地电压小于负极对地电压值时，其中，a为不平衡桥电阻与平衡桥电阻的比值，V₊为正极对地电压值，V_-为负极对地电压值，R>＝本极实际接地电阻。

7.如权利要求5的工作方法，其特征是：所述步骤(3)中，具体方法为：启动不平衡桥的投切，进行实际绝缘电阻的检测，当S1合上，S2分开，采集此时的正负极对地电压V₁₊，V_1-可得到如下公式：

$\frac{R1\left|\right|R3\left|\right|R_{+}}{R1\left|\right|R_{-}}=\frac{V_{1+}}{V_{1-}}=A---\left(1\right)$

当S2合上，S1分开，采集此时的正负极对地电压V₂₊，V_2-可得到如下公式

$\frac{R1\left|\right|R_{+}}{R1\left|\right|R3\left|\right|R_{-}}=\frac{V_{2+}}{V_{2-}}=B---\left(2\right)$

由(1)、(2)式联立解得：正负极对地电阻R₊，R_-，R₃为不平衡桥电阻，R₁为平衡桥电阻。

8.如权利要求5的工作方法，其特征是：所述步骤(5)的具体方法为，进行增益校准，控制直流电流信号发生电路DCI输出直流漏电流传感器额定值A，逐支路记录直流漏电流传感器输出值b，则增益值为k＝(b-a)/A，a为零点校准的直流传感器输出值。

9.如权利要求5的工作方法，其特征是：所述步骤(6)中，支路接地电阻的数据的计算方法为：(x-a)*k，x为实际运行中采样值。