CN113625142A - 微机型直流***多种类直流接地故障绝缘检测的试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了微机型直流***多种类直流接地故障绝缘检测的试验装置，属于直流***检测技术领域。本装置通过设定的试验项目可以输出需要的交流电压或者直流接地电阻，并且由微机自动化控制模块可以精确控制控制数字式电阻无源输出模块和数字式交流电压输出模块输出的电阻量和电压量，只需要一台装置即可完成变电站直流***的不同绝缘监测功能试验项目，简化了试验流程，避免了现有变电站直流***试验时不同试验项目采用不同仪器试验导致接线繁琐、耗时长且存在一定安全隐患的问题。

Description

微机型直流***多种类直流接地故障绝缘检测的试验装置

技术领域

本发明属于直流***检测技术领域，具体涉及一种微机型直流***多种类直流接地故障绝缘检测的试验装置。

背景技术

直流***是变电站和发电厂内控制***、保护装置、安自装置、信号***的重要电源电源***，若直流***发生故障，将可能导致变电站继电保护装置、安自装置等拒动或误动，使变电站一次设备失去可靠的保护，其可靠性直接影响到电力***的安全稳定运行。绝缘监测装置是监测直流***绝缘状态的重要监测设备，监测其是否发生接地故障等异常状况，防止发生有接地故障不能及时处理引起的保护装置误动、拒动等严重后果。因此绝缘监测装置在投运前需要通过模拟多种类型的故障对其进行校验确保其故障监测功能准确可靠。

变电站直流***在验收、定检时，需分别对直流***进行“母线对地电阻和支路对地电阻监测试验”、“直流窜电试验”、“交流窜入电压试验”等绝缘监测功能试验项目，但是目前由于缺乏进行上述试验的专用测试工具，因此现场将这些试验项目分别用不用的仪器来试验。同时交流窜入试验采用继保测试仪加电压的方式来试验，这些试验方式存在接线繁琐、耗时长且存在一定的安全隐患。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在解决现有变电站直流***试验时不同试验项目采用不同仪器试验导致接线繁琐、耗时长且存在一定安全隐患的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了微机型直流***多种类直流接地故障绝缘检测的试验装置，包括：

微机自动化控制模块、数字式电阻无源输出模块、数字式交流电压输出模块和告警输入模块；

微机自动化控制模块用于根据设定的试验项目对数字式电阻无源输出模块和数字式交流电压输出模块进行控制；

数字式电阻无源输出模块用于根据微机自动化控制模块的控制输出对应的电阻量；

数字式交流电压输出模块用于根据微机自动化控制模块的控制输出对应的电压量；

告警输入模块与被测直流***绝缘监测装置相接，用于获取告警信号并将告警信号反馈至微机自动化控制模块，以便微机自动化控制模块根据告警信号调节输出的电阻量和电压量。

进一步的，数字式电阻无源输出模块具体包括：

若干组电阻和光耦继电器，电阻和光耦继电器并联，并联的若干组电阻和光耦继电器组成两个电阻阵列。

进一步的，微机自动化控制模块通过控制光耦继电器的开合以使数字式电阻无源输出模块按预设步长调节输出的电阻量。

进一步的，还包括：

人机交互模块，人机交互模块与微机自动化控制模块相接，用于对试验项目进行设定并向微机自动化控制模块发出对应的指令，以便微机自动化模块根据指令控制数字式电阻无源输出模块输出的电阻量。

进一步的，微机自动化控制模块还根据告警信号输出试验报告。

进一步的，还包括：

通信模块；

通信模块通过RS485接口或USB接口与外部终端设备连接，用于将试验报告传输至外部终端设备。

进一步的，数字式交流电压输出模块设有ADC芯片，数字式交流电压输出模块通过ADC芯片进行反馈控制，以精确控制输出的电压量。

综上，本发明提供了微机型直流***多种类直流接地故障绝缘检测的试验装置，通过设定的试验项目可以输出需要的交流电压或者直流接地电阻，并且由微机自动化控制模块可以精确控制控制数字式电阻无源输出模块和数字式交流电压输出模块输出的电阻量和电压量，只需要一台装置即可完成变电站直流***的不同绝缘监测功能试验项目，简化了试验流程，避免了现有变电站直流***试验时不同试验项目采用不同仪器试验导致接线繁琐、耗时长且存在一定安全隐患的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的微机型直流***多种类直流接地故障绝缘检测的试验装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的微机型直流***多种类直流接地故障绝缘检测的试验装置的***接线图；

图3为本发明实施例提供的微机型直流***多种类直流接地故障绝缘检测的试验装置的工作原理图；

图4为本发明实施例提供的现有变电站直流***绝缘监测项目的试验流程图；

图5为本发明实施例提供的简化后的直流***绝缘监测项目的试验流程图。

具体实施方式

为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

直流***是变电站和发电厂内控制***、保护装置、安自装置、信号***的重要电源电源***，若直流***发生故障，将可能导致变电站继电保护装置、安自装置等拒动或误动，使变电站一次设备失去可靠的保护，其可靠性直接影响到电力***的安全稳定运行。绝缘监测装置是监测直流***绝缘状态的重要监测设备，监测其是否发生接地故障等异常状况，防止发生有接地故障不能及时处理引起的保护装置误动、拒动等严重后果。因此绝缘监测装置在投运前需要通过模拟多种类型的故障对其进行校验确保其故障监测功能准确可靠。

目前变电站绝缘监测装置的试验还存在以下问题：

1、目前试验人员进行“母线对地电阻和支路对地电阻监测告警”试验和“直流窜电”试验时需根据直流***的不同电压等级制作并携带1kΩ至30kΩ等多个电阻值不等的电阻，分别接入直流***测试，该试验方式接线繁琐、工作重复性高、人机工效差，同时操作时易误碰直流***裸露的带电铜排造成直流短路，进而引发设备损坏及人身伤害等事故。

2、目前试验人员进行“交流窜入”电压试验需通过变电站二次交流屏调压器施加不同交流电压并接入直流***进行测试，二次交流屏调压器精度有限，测试效果较差，难以满足试验要求。

3、目前的试验方式生成的告警信号未形成闭环，试验设备模拟故障绝缘监测装置动作信号生成告警信号后，未将该告警信号反馈至试验设备，需要操作人员进行逐项核验，存在核验项目缺漏，检测不完全的情况。

基于现有变电站绝缘监测装置试验存在的上述问题，本发明实施例提供一种微机型直流***多种类直流接地故障绝缘检测的试验装置。

以下是对本发明的微机型直流***多种类直流接地故障绝缘检测的试验装置的实施例进行的详细介绍。

请参阅图1，本实施例提供微机型直流***多种类直流接地故障绝缘检测的试验装置，包括：

微机自动化控制模块、数字式电阻无源输出模块、数字式交流电压输出模块和告警输入模块。

在本实施例中，微机自动化控制模块用于根据设定的试验项目对数字式电阻无源输出模块和数字式交流电压输出模块进行控制；

需要说明的是，微机自动化控制模块是本装置的核心部件，可以采用STM系列单片机作为核心。其主要作用是实现试验数据的自动处理，控制输出告警度电阻值模拟直流***接地故障、控制输出交流电压模拟直流***的交流窜入试验以及接收绝缘监测装置信号，自动判别输出质检报告(即试验报告)。

微机自动化控制模块可以设置为包括控制器以及与控制器分别相接的隔离控制模块、输入电压监测模块、装置电源模块、调压模块、输出电压监测模块。其中隔离控制模块与数字式电阻无源输出模块相接，用于精确控制输出的电阻量。输入电压监测模块用于采集输入电压值，装置电源模块为控制器提供所需的工作电源，调压模块用于对输入的电压进行调节，输出电压监测模块用于采集调节后的输出电压值，控制器通过调压器对电压值进行精确调整，使得输出的电压值满足试验要求。

为了方便试验人员对试验的调节控制，还可以设置人机交互模块，人机交互模块以触摸显示器的形式在装置外部进行显示，试验人员在触摸显示屏上选择需要进行的试验项目后触摸显示屏即将对应的指令发送至微机自动化控制模块。

另外，本实验装置还设置有通信模块，通信模块通过RS485通信接口或者USB接口与外部终端设备相接，用于将试验报告发送至外部终端设备以供试验人员查看，并且也能通过外部终端设备对本实验装置的内部***进行升级。

在本实施例中，数字式电阻无源输出模块用于根据微机自动化控制模块的控制输出对应的电阻量；

需要说明的是，数字式电阻无源输出模块根据微机自动化控制模块输出的电阻值指令自动输出一组连续线性高精度电阻值，数字式电阻无源输出模块可以设置为包括可调电阻模块和电阻输出接口，隔离控制模块控制可调电阻模块的电阻值，电阻输出接口对该电阻值进行输出。

具体的数字式电阻无源输出模块的可调电阻模块由两个电阻阵列构成，分别用来模拟直流***正、负极两极接地。每个电阻阵列均由多个阻值不同的电阻构成，每个电阻均并联一个光耦继电器。微机自动化控制模块通过控制该光耦继电器的开合以控制与该光耦继电器并联的电阻的投入与否，从而实现对输出的电阻量的调节。

为了实现对数字式电阻无源输出模块输出电阻量的线性调节，可按下表所示的输出控制逻辑对电阻阵列进行控制，以使数字式电阻无源输出模块按预设步长调节输出的电阻量，表中以n个电阻阵列，每个电阻阵列对应的电阻数量为2^n个电阻R为例对电阻输出控制逻辑进行说明，如下：

根据上表可知，在具有多个电阻阵列的情况下，依次控制每个电阻阵列的投入与否可以实现在电阻设计可调范围内按步长R对电阻实现线性调节。

在本实施例中，数字式交流电压输出模块用于根据微机自动化控制模块的控制输出对应的电压量；

需要说明的是，数字式交流电压输出模块由微机自动化控制模块控制，该模块通过高速24位ADC芯片进行反馈控制，确保输出电压的准确度，实现交流电压的精准连续输出。数字式交流电压输出模块可以设置为包括电源接口，用于接收外部直流电源输入(包括110V或220V的直流电压输入)，降压模块对输入的直流电源进行降压，并一方面通过装置电源模块为控制电源提供其所需的工作电源电压，另一方面经过逆变器的作用将降压后的直流电压转换为交流电压，并且在调压器的作用下将该交流电压值调整至试验所需的数值后经过隔离模块和交流窜入输出接口输出。

在本实施例中，告警输入模块与被测直流***绝缘监测装置相接，用于获取告警信号并将告警信号反馈至微机自动化控制模块，以便微机自动化控制模块根据告警信号调节输出的电阻量和电压量。

需要说明的是，告警输入模块可以设置为一个与控制器相接的开关量接口，该开入量接口与绝缘监测***的故障开入量节点相接，用于从绝缘监测***处获取告警信号。

图2为本实施例提供的试验装置(即图中绝缘监测***试验装置)在进行试验时的***接线图，其中接口1为交流窜入输出接口，主要用于进行交流窜入电压试验，接口2用于进行母线对地电阻和支路对地电阻监测试验(一端接大地，一端接入正极或者负极母线)和直流窜电试验(接口分别接入两组被测直流***的测试点)，试验装置还与正极母线和负极母线相接，等效为两组由微机控制的可调电阻。图2中试验装置内部结构进行简化处理，其结构及原理与图1所示结构相同，在此不再赘述。

如图3所示，本实施例提供的试验装置的工作原理是微机自动化控制模块(即图中微机控制器)调节并采样输出的电阻/电压以准确模拟故障信号，可调电阻模块和可调电压模块接入直流***并判断绝缘监测装置的状态，告警模块从绝缘监测装置获取告警节点的动作反馈并将告警信号反馈至微机控制器进行记录，以便微机控制器输出试验报告。

图4为现有变电站直流***绝缘监测项目的试验流程图，现有试验流程是首先确认试验项目，在装置试验准备好之后由试验装置模拟故障信号，人工确认绝缘监测装置的状态并填写试验报告，完成试验后输出该报告。采用本实施例提供的试验装置进行简化的绝缘监测装置试验后，试验流程如图5所示。

本实施例提供了微机型直流***多种类直流接地故障绝缘检测的试验装置，通过设定的试验项目可以输出需要的交流电压或者直流接地电阻，并且由微机自动化控制模块可以精确控制控制数字式电阻无源输出模块和数字式交流电压输出模块输出的电阻量和电压量，只需要一台装置即可完成变电站直流***的不同绝缘监测功能试验项目，简化了试验流程，避免了现有变电站直流***试验时不同试验项目采用不同仪器试验导致接线繁琐、耗时长且存在一定安全隐患的问题。

并且还可以对绝缘监测装置进行判断，并自动生成试验报告，无需人工进行逐项核对，便于工作人员的操作，人机工效良好。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.微机型直流***多种类直流接地故障绝缘检测的试验装置，其特征在于，包括：

微机自动化控制模块、数字式电阻无源输出模块、数字式交流电压输出模块和告警输入模块；

所述微机自动化控制模块用于根据设定的试验项目对所述数字式电阻无源输出模块和所述数字式交流电压输出模块进行控制；

所述数字式电阻无源输出模块用于根据所述微机自动化控制模块的控制输出对应的电阻量；

所述数字式交流电压输出模块用于根据所述微机自动化控制模块的控制输出对应的电压量；

所述告警输入模块与被测直流***绝缘监测装置相接，用于获取告警信号并将所述告警信号反馈至所述微机自动化控制模块，以便所述微机自动化控制模块根据所述告警信号调节输出的电阻量和电压量。

2.根据权利要求1所述的微机型直流***多种类直流接地故障绝缘检测的试验装置，其特征在于，所述数字式电阻无源输出模块具体包括：

若干组电阻和光耦继电器，所述电阻和光耦继电器并联，并联的所述若干组电阻和光耦继电器组成两个电阻阵列。

3.根据权利要求2所述的微机型直流***多种类直流接地故障绝缘检测的试验装置，其特征在于，所述微机自动化控制模块通过控制所述光耦继电器的开合以使所述数字式电阻无源输出模块按预设步长调节输出的电阻量。

4.根据权利要求1所述的微机型直流***多种类直流接地故障绝缘检测的试验装置，其特征在于，还包括：人机交互模块；

所述人机交互模块与所述微机自动化控制模块相接，用于对试验项目进行设定并向所述微机自动化控制模块发出对应的指令，以便所述微机自动化模块根据所述指令控制所述数字式电阻无源输出模块输出的电阻量。

5.根据权利要求1所述的微机型直流***多种类直流接地故障绝缘检测的试验装置，其特征在于，所述微机自动化控制模块还根据所述告警信号输出试验报告。

6.根据权利要求5所述的微机型直流***多种类直流接地故障绝缘检测的试验装置，其特征在于，还包括：通信模块；

所述通信模块通过RS485接口或USB接口与外部终端设备连接，用于将所述试验报告传输至所述外部终端设备。

7.根据权利要求1所述的微机型直流***多种类直流接地故障绝缘检测的试验装置，其特征在于，所述数字式交流电压输出模块设有ADC芯片，所述数字式交流电压输出模块通过所述ADC芯片进行反馈控制，以精确控制输出的电压量。

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