东方电子直流系统接地监测仪.ppt

微机直流系统接地监测仪 烟台东方电子玉麟电气有限公司 2007年3月 接地监测装置的应用背景 发电厂、变电站的直流系统是电力系统中非常 重要的工作电源，它为电气、热工、自动装置、 继电保护、事故照明、通讯等二次设备提供电源 。在一般情况下，直流系统一点接地并不影响直 流系统的运行，但是，如果不及时找出故障点并 予以修复，当发生另一点接地故障时，就可能引 起重大事故。 为了保障直流系统的安全可靠运行必须对其绝 缘情况进行在线监测，当某一点发生接地故障时 ，能立即发出报警信号并指示故障支路。这就是 接地监测装置的主要功能。 直流接地检测一般原理和方法 装置检测正负直流母线的对地电压，通过 对地电压计算出正负母线对地绝缘电阻。 当绝缘电阻低于设定的报警值时，发出报 警信号并自动启动支路巡检功能。 母线对地绝缘电阻检测主要有平衡电桥法 和不平衡电桥法。 支路对地绝缘电阻检测主要有交流法和直 流法。 母线对地绝缘电阻检测平衡电桥法（1） 平衡电桥法原理图 当Rx=Ry=时（无接地），有V1=110V、 V2=- 110V; 当Ry=时（单端接地），由V1、V2通过解方 程： 可得接地电阻Rx。 当Rx=Ry时（平衡接地），有V1=110V、 V2=-110V，不能检测。 当RxRy时（双端接地），将Rx、Ry中较大 的一个视为无穷大，按单端接地求解， Rx、 Ry的实际值 越接近，测量误差越大。 母线对地绝缘电阻检测平衡电桥法（2） 母线对地绝缘电阻检测不平衡电桥法（1） 不平衡电桥法原理图 母线对地绝缘电阻检测不平衡电桥法（2） 测量过程为： （1）K1闭合，K2断开，测得V1、V2，此时有 （2）K1断开，K2闭合，测得V1、V2，此时有 根据以上两式，可求得接地电阻Rx、Ry。 母线对地绝缘电阻检测方法比较 （1）平衡电桥法 优点：1）平衡电桥法测量正负母线对地的静态直流电压， 因此母线对地电容的大小不影响测量精度； 2）由于不受接地电容的影响，因此检测速度快。 缺点：1）双端接地时，测量误差较大： 2）不能检测平衡接地。 （2）不平衡电桥法 优点：能检测单端接地、双端接地、平衡接地。 缺点：1）测量中需要正负母线分别对地投电阻，正负母线 对地电压是变化的。每次投入电阻后需要延时，等待母线 对地电压稳定，检测速度比平衡电桥法慢。 2）受母线对地电容影响 支路对地绝缘电阻检测交流法（1） 交流法原理如上图所示，采用交流无源互 感器，测量时需要向母线注入低频交流信号。 图中Rx、Ry为支路正负接地电阻，Cx、Cy为 支路电缆对地等效电容。 支路对地绝缘电阻检测交流法（2） 进行支路接地检测时，低频信号源产生一个低频交流 信号，频率范围为715Hz，通过两个隔直耦合电容向直 流系统正负母线发送低频交流信号。采用低频信号的目 的，是为减少由分布电容引起的容性电流的影响。用交 流互感器套在各支路的正负出线上，由于穿过互感器的 直流电流在正常情况下大小相等，方向相反，它们产生 的磁场相互抵消。在支路发生接地故障的情况下，直流磁 场也不影响交流互感器的输出，而此时叠加在直流系统 正负母线上的交流信号，则在交流互感器的二次侧输出 可反应正负支路对地接地电阻和等效电容的漏电流向量 和，然后用相敏检波器或乘法器取出阻性分量，即为正 负支路对地绝缘电 阻的泄漏电流值。最后，根据叠加的 交流电压信号幅度和该泄漏电流值，则可计算出正负支 路对地绝缘电 阻。 支路对地绝缘电阻检测直流法 采用直流漏电流传感器，不需注入交流信号 。测量时分别投入R1、R2（不平衡电桥法）或 同时投入R1、R2（平衡电桥法），当支路接地 时，可测得支路正负出线的电流差，根据欧姆定 律求得支路接地电阻。 直流法支路单端接地检测原理 对于单端接地，如图中的正极接地，此时 支路上直流漏电流传感器测得的电流即为流过 该支路正接地电阻的电流，结合测得的母线正 对地电压，即可求得该支路接地电阻。 直流法支路双端接地检测原理（1） 第一步 第二步 直流法支路双端接地检测原理（2） 对于支路双端接地的情况，需要分两步进行。 第一步，闭合开关K1，断开开关K2，测得此时的支路漏电 流I1，母线正负对地电压V1+、V1-。此时有： 第二步，闭合开关K2，断开开关K1，测得此时的支路漏电 流I2，母线正负对地电压V2+、V2-。此时有： 根据以上两式可求得该支路正、负对地电阻。 支路对地绝缘电阻检测方法比较 （1）交流法 优点：互感器结构简单，成本低。 缺点：1）需向母线注入交流信号； 2）接地电容影响测量精度； 3）不能识别接地支路的极性； 4）不能测量双端接地。 （2）直流法 优点：1）无需向母线注入交流信号； 2）不受接地电容的影响； 3）能识别接地母线的极性； 4）能测量双端接地。 缺点：直流漏电流传感器成本较高。 东方玉麟直流接地监测仪工作原理 （1）母线对地绝缘电阻检测原理 采用平衡电桥和不平衡电桥相结合的方法，通过测量正 负母线对地电压，根据欧姆定律求得母线正负对地绝缘电阻 。 （2）支路对地绝缘电阻检测原理 支路检测采用直流法，使用直流漏电流传感器环绕安装 在直流支路的正负出线上。从支路正端流出的电流经过支路 负载，返回支路负端。当支路没有接地时，穿过传感器的电 流大小相等，方向相反，产生的磁场相互抵消，传感器不反 映负载电流变化；当该支路通过接地电阻接地时，穿过传感 器的电流差产生磁场，传感器的输出发生变化，反映支路接 地漏电流。主机通过检测各支路传感器的输出是否为零判断 接地故障支路,并通过测量母线的正、负电压即可计算出接地 电阻。 东方玉麟直流接地监测仪外形 装置外形 东方玉麟直流接地监测仪前后面板布置图 前面板布置图 后面板布置图 东方玉麟直流接地监测仪功能及特点（1） 监测直流系统的母线电压 可检测两段母线的绝缘状况及总数不超过96条支 路的接地状况 可检测每条支路的正负接地电阻 可检测正负母线接地电阻 可检测正负母线对地电压 可检测正负极的接地电阻同时下降 检测过程中无需在直流系统加入信号，克服了分 布电容对测量的影响，提高了可靠性 东方玉麟直流接地监测仪功能及特点（2） 具有64条故障记录 采用 Freescale 公司32位单片机，计算速度及数据 处理能力较强 本装置具有一个RS232/485串行接口和一个RS485 串行接口，可联网组成主从式分布监测系统，满 足大型发电厂、变电站的需要 本装置具有两个接地报警输出空接点，两个电压 异常（过、欠压）报警输出接点，一个本机故障 报警输出空接点，一个CPU失电报警输出接点 东方玉麟直流接地监测仪技术指标 母线监测部分 电压量程：0300V，测量误差：0.5% 电阻量程：140K，测量误差：5% 支路巡检部分 漏电流量程：10.0mA，测量误差： 2% 电阻量程：140K，测量误差：10% 最小分辨率：0.1mA 零点漂移：0.2mA 装置配置及运行参数 监测路数：196路之间任选 运行方式: 计算机自动巡检, 连续运行 巡测间隔：1秒/通道 报警继电器容量：5A250VAC 工作电源：DC220V或DC110V； 电源功耗：60W 保险丝容量：2.5A； 环状供电处理方法（1） 环状供电原理图 支路1支路2 环状供电处理方法（2） 如环形供电原理图所示，若支路接为环形供电，由于馈出线路阻抗的 客观存在，支路无接地故障时，也可导致支路1的I1+和I1-大小不相等 ，支路2的I2+和I2-大小不相等，支路1和支路2的漏电流传感器均能检 测到漏电流。对于这种情况，必须进行特殊处理，不然装置会出现接 地告警。 对于环形供电采用以下处理方法： 1）对于接为环形供电的支路通过监控进行标记，正常情况下，对标 记为环供的支路不报警。 2）母线有接地告警时，仅自动检测非环供的支路。 3）要确定环形供电回路是否接地，可以将环形供电回路中的联络开 关断开一个，然后查看支路的漏电流和接地电阻，以确定支路是否接 地。 国家电网公司十八项电网重大反事故措施中已规定，“新、扩建 或改造的变电站直流系统的馈出网络应采用辐射状供电供电方式，不 应采用环状供电方式。在用设备如采用环状供电方式的，应尽快改造 成辐射状供电方式。”因此，建议用户不采用此方式或对现有设备尽 快进行改造。 多分屏直流系统接地检测原理（1） 对于多分屏直流系统的接地检测，主屏和分屏的检测电路有所 不同。上面的原理图中，R1、R2、R3、R4为电压检测电阻，R5、 R6为直流漏电流检测用平衡电阻。主屏监测仪即要投入母线正负对 地电压检测电阻，又要投入直流漏电流检测用平衡电阻；而分屏检测 仪仅需投入母线正负对地电压检测电阻。主屏监测仪即检测所在母线 的接地电阻，又要检测本机所接支路的接地电阻。分屏监测仪仅检测 本机所接支路的接地电阻。 多分屏直流系统接地检测原理（2） 接地监测：为每段母线各设置一台主屏监测仪，其余监测仪均设置为分屏监测仪。考虑分屏数量较 多时，投入的电压检测电阻也较多，影响主屏母线接地电阻的测量精度，因此，主屏母线接地电阻 配置有遥测整定功能。 多机联网：选择一台主屏监测仪为通信主机，其它监测仪均设为通信从机。所有通信从机均通过串 口2与通信主机的串口2以RS485总线的方式连接。通信主机收集各通信从机的信息，并通过串口1 与电源监控单元或后台机连接，将全部信息上传。 参数设置说明 本机站号：该参数用于设置通讯地址，该值与多机联网运行有关。多机联 网运行时，通信主机的站号设置为0，通信从机的站号依次设置为1，2，3 ，N-1。其中N为系统所配置的监测仪 的总数量。 主机/从机 ：单机运行时须设为主机，直接与电源监控单元通信。多机联网 运行时，选择主屏上的一台主监测仪为通信主机，其余均设为通信从机； 主机通过串口一与电源监控单元通信；主机与各从机均通过串口二进行通 信，采集各从机的信息。 母线运行方式 ：若只监测一段母线，可选择“仅一段”或“仅二段”，但要与后 面板的“段”“段”接线对应。若同时监测两段母线，选择“两段独立”。 桥接平衡电阻值：单机运行时，该值对于110V系统为20K，对于220V系统 为33K；多机联网运行时，若某个检测仪选择为主监测仪， 该值设置与单 机运行时一样，同一段母线上的其余各监测仪均设为1010K。 分列或并列运行： 对于两段母线均配置有主监测仪，且有母联开关，若开 关合时，需要接地监测正常运行，应将该参数设为“是”，否则，该参数设 为“否”。（需更改监测仪软件） 单平衡桥电压差：当正、负母线对地电压差超过该值时，才计算正、负母 线对地电阻。该值有效范围为5-30V。 合控母电压差：当合控母均接有支路时有效，按实际测量值设置，用于计 算合母支路接地电阻。 支路参数：可设置某支路是否接入环路（0未接为环路；非零接入的环 路号），对于接入环路的支路，监测仪将不进行自动查找，用户可通过断 开环路，观察支路的漏电流判断该支路是否有接地故障。 SD-JD02概述及特点 SD-JD02微机直流系统接地监测仪是在我公司SD-JD01型 接地监测仪基础上，最新研制的新一代分布式接地监测装 置。本装置由监测主机、漏电流采集模块及直流漏电流传 感器组成；一台主机最多可以扩展15台采集模块，可以根 据需要灵活选择，主机和采集模块间通过RS-485总线进 行信息交换；每台采集模块可以监测16个直流回路；传感 器的穿孔尺寸有20、40、60三种。 监测主机采用插板式结构，通过扩展一块信号板，可实现 两段母线的绝缘状况检测。 通过扩展漏电流采集模块，可检测总数不超过240条支路 的接地状况。 本装置通过扩展一块遥控遥调板，可以扩充四路输出空接 点和四路开关量采集。 主机外观 主机组成、功能及配置 主机主要由键盘显示面板、母线板、电源板、信号板1、信号板2、遥 控遥信板、主控板组成。其中电源板、信号板1、信号板2、遥控遥信 板、主控板采用插板式结构，便于维护和配置。 键盘显示面板：主要完成液晶显示、键盘操作及电源、运行、故障灯 的指示。 母线板：完成键盘显示板与各插板的信号连接。 电源板：提供装置工作的电源。 信号板1：完成一段母线的接地监测，同时提供两个接地告警接点、 一个绝缘下降告警接点、一个电压异常告警接点。 信号板 2：该插件功能与信号板1相同，是可扩充件。当需要同时监 测两段母线的接地故障时，须扩展信号板2。 遥控遥信板：完成4路空接点输出和4路遥信采集，是可扩充件。当需 要扩展其他干接点或需要采集母联开关遥信时，须扩展遥控遥信板。 主控板：主要完成接地电阻的计算、显示、告警，与电源监控单元和 漏电流采集模块的通信。具有一个RS232/485接口、两个RS485接口 、一个本机故障接点、一个RS232维护口。 主机新增参数设置说明 采集模块数量：为主机所连接的漏电流采 集模块数量，1-15有效，0为无漏电流采集 模块 。 模块参数：根据各漏电流采集模块所接支 路数量以及各支路是属于控母或