直流電源環網故障監測與定位系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種直流電源環網故障監測與定位系統，用于對獨立運行的直流電源I、II的直流互竄故障（即環網故障）進行在線監測和不斷電定位，其包括主機、手持器和鉗形電流互感器，主機和手持器無線連接，手持器和鉗形電流互感器有線連接，主機包括切換橋電路，平衡橋電路I、II，電壓采樣電路I、II，處理器I和無線信號發送電路，處理器I分別與電壓采樣電路I、II和無線信號發送電路連接，平衡橋電路I連接在直流電源I的正、負端子之間，切換橋電路和平衡橋電路II并聯后連接在直流電源II的正、負端子之間，電壓采樣電路I與直流電源I的正、負、地端子連接，電壓采樣電路II與直流電源II的正、負、地端子連接；手持器包括無線信號接收電路、處理器II和電流采樣電路，無線信號接收電路和電流采樣電路的輸出分別連接至處理器II，電流采樣電路的輸入與鉗形電流互感器的輸出連接。
【專利說明】直流電源環網故障監測與定位系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電力領域中的環網(即:直流互竄)故障，尤其涉及一種直流電源環網故障監測與定位系統。
【背景技術】
[0002]對于變電站或發電廠的直流電源系統，為了保證可靠性，一般采用兩套直流電源(兩組蓄電池和充電機實現)。正常情況下，兩組蓄電池分開運行，構成兩套獨立的直流電源系統。但是，可能在施工過程中出現負荷電源線連接錯誤而跨接兩段直流母線，造成某個負荷電源線多于兩根，并且多出的電源線接到另一段母線；或者，可能在倒負荷操作時，將某負荷轉到另一段母線后，未將原來的那一段的負荷開關斷開，導致該負荷由兩段母線同時供電；上述情況，均會造成兩套獨立運行的直流電源系統出現電氣連接現象，即“環網(即直流互竄)現象。而出現環網時，則可能引起火災、縮短蓄電池使用壽命、接地故障檢測靈敏度下降、接地引起保護誤動的機率增大和可能引起設備拒動等情況，降低了系統的安全性。
[0003]而目前出現環網時，一般采用拉刀閘、斷保險、解端子的方法來查找直流互竄故障點，但是這種方式操作難度很大，故障點的查找過程中也可能會因為斷電而導致繼電保護誤動作，因此，本領域技術人員迫切需要一種不用斷電，即能實現直流電源環網故障點查找的方式。
實用新型內容
[0004]有鑒于此，本實用新型提供了一種直流電源環網故障監測與定位系統，可以實現直流電源環網的在線監測，并且不用斷電就能實現直流互竄故障點的查找，滿足本領域技術人員的需求。
[0005]本實用新型提供了一種直流電源環網故障監測與定位系統，用于對獨立運行的直流電源1、II的直流互竄故障進行監測和定位，包括主機、手持器和鉗形電流互感器，所述主機和手持器無線連接，所述手持器和鉗形電流互感器有線連接，所述主機包括切換橋電路，平衡橋電路1、II，電壓采樣電路1、II，處理器I和無線信號發送電路，所述處理器I分別與電壓采樣電路Ι、π和無線信號發送電路連接，所述平衡橋電路I連接在直流電源I的正、負端子之間，所述切換橋電路和平衡橋電路II并聯后連接在直流電源II的正、負端子之間，所述電壓采樣電路I與所述直流電源I的正、負、地端子連接，所述電壓采樣電路II與所述直流電源II的正、負、地端子連接；所述手持器包括無線信號接收電路、處理器II和電流采樣電路，所述無線信號接收電路和電流采樣電路的輸出分別連接至所述處理器11，所述電流采樣電路的輸入與所述鉗形電流互感器的輸出連接。
[0006]進一步，所述主機還包括:與所述處理器I連接的控制按鍵1、液晶顯示屏1、LED指示燈和蜂鳴器。
[0007]進一步，所述手持器還包括:與所述處理器II連接的控制按鍵II和液晶顯示屏II。
[0008]進一步，所述電流采樣電路與鉗形電流互感器采用兩芯屏蔽線連接。
[0009]進一步，所述電流采樣電路包括:電阻1?1、1?2、1?3、1?4、1?5、1?6、1?7，電容C1、C2、C3，和運算放大器LM1、LM2，所述Rl串接在所述LMl的反相輸入端和地之間，所述R2的兩端分別連接第一參考電平和所述LMl的反相輸入端，所述R3串接在所述LMl的同相輸入端和地之間，所述R4和Cl并聯后串接在所述LMl的輸出端和反相輸入端之間，所述C2和R5串聯后串接在所述LMl的輸出端和LM2的反相輸入端之間，所述LM2的同相輸入端連接第二參考電平，所述R6和C2并聯后串接在所述LM2的輸出端和反相輸入端之間，所述R7的一端與所述LM2的輸出端連接，另一端作為所述電流采樣電路的輸出，所述C3—端接地，另一端與所述R7相對于與所述LM2的輸出端連接的一端連接。
[0010]進一步，所述電阻町、1?2、1?3、1?4、1?5、1?6、1?7的精度在0.1%以內。
[0011]本實用新型的有益效果:
[0012]本實用新型主要由主機、手持器和鉗形電流互感器組成，其中主機與直流電源連接，實時監測兩套獨立運行的直流電源的直流互竄故障狀況；手持器及鉗形電流互感器為便攜式，系統無直流互竄故障時，放置在儀器鋁箱內，當兩段直流電源出現直流互竄故障時，主機在有直流互竄的饋線回路上施加一個直流互竄特征信號，此時再開啟手持器，接收主機發出的信號，并配合鉗形電流互感器，對兩套直流電源的所有饋線回路進行檢測，檢測各回路的信號電流，如果該回路有直流互竄故障(直流互竄故障包括:直流電源I的正極、負極、正負雙極分別與直流電源II的正極、負極、正負雙極分別形成正極直流互竄、負極直流互竄、雙極直流互竄及直流電源I的正極與直流電源II的負極形成異極直流互竄及直流電源I的負極與直流電源II的正極形成異極環)，則存在一定的信號電流，無直流互竄故障則電流為0，通過對信號電流的跟蹤查找，當信號電流從I段直流竄到II段直流(或從II段直流竄到I段直流)的位置·就是直流互竄故障點。同時，主機、手持器把系統檢測分化處理，解決運行速度慢、通信數據可靠低的問題。
[0013]另外，鉗形電流互感器可以選擇為高精度的電流互感器，采樣精度高，運行穩定性強，以增加結果的可靠性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步描述:
[0015]圖1是本實用新型提供的直流電源環網故障監測與定位系統的實施例的結構示意圖。
[0016]圖2是圖1中的電流采樣電路的實施例的結構示意圖。
[0017]圖3是本實用新型的接線及檢測簡圖。
【具體實施方式】
[0018]請參考圖1，是本實用新型提供的直流電源環網故障監測與定位系統的實施例的結構示意圖，主要用于對獨立運行的直流電源1、II的直流互竄故障進行在線監測和不斷電定位，其主要包括:主機1、手持器2和鉗形電流互感器3，其中，主機I和手持器2無線連接，手持器2和鉗形電流互感器3有線連接。[0019]本實施例，在監測和定位時，可以按照圖3所示進行接線。
[0020]本實施例，主機實時監測兩套獨立運行的直流電源1、II的直流互竄故障狀況；手持器及鉗形電流互感器為便攜式，系統無直流互竄故障時，放置在儀器鋁箱內，當兩段直流電源出現直流互竄故障時，主機在有直流互竄的饋線回路上施加一個直流互竄特征信號，此時再開啟手持器，接收主機發出的信號，并配合鉗形電流互感器，對兩套直流電源的所有饋線回路進行檢測，檢測各回路的信號電流，如果該回路有直流互竄故障，則存在一定的信號電流，無直流互竄故障則電流為0，通過對信號電流的跟蹤查找，當信號電流從I段直流竄到II段直流(或從II段直流竄到I段直流)的位置就是直流互竄故障點。
[0021]本實施例，可檢測的直流互竄故障包括:直流電源I的正極、負極、正負雙極分別與直流電源II的正極、負極、正負雙極分別形成正極直流互竄、負極直流互竄、雙極直流互竄及直流電源I的正極與直流電源II的負極形成異極直流互竄及直流電源I的負極與直流電源II的正極形成異極環。
[0022]本實施例，主機、手持器把檢測分化處理，解決運行速度慢、通信數據可靠低的問題。
[0023]本實施例，本實施例可以廣泛應用于電廠、變電站、化工、電訊等直流電源系統，還可用于直流屏、蓄電池生產企業、科研院校等對直流電源系統運行狀況的研究等。
[0024]繼續如圖1所示，主機I主要包括:切換橋電路11,平衡橋電路112、1113，電壓采樣電路114、1115，處理器116和無線信號發送電路17。
[0025]其中，處理器116分別與電壓采樣電路114、1115和無線信號發送電路17連接，平衡橋電路112連接在直流電源I的正、負端子之間，切換橋電路11和平衡橋電路1113并聯后連接在直流電源II的正、負端子之間，電壓采樣電路114與直流電源I的正、負、地端子(+KM1，GND，-KM1)連接，電壓采樣電路1115與直流電源II的正、負、地端子(+KM2, GND, -KM2)連接。
[0026]本實施例，主機I還可以包括:與所述處理器116連接的控制按鍵1、液晶顯示屏
1、LED指示燈和蜂鳴器，用于實現控制、顯示、指示和報警等功能。
[0027]本實施例，處理器116控制切換橋電路11與平衡橋電路112、1113協同工作，以運行在不同的工作狀態，為精確采集兩套直流電源對地電壓提供必要數據條件，并通過電壓采樣電路114、1115在多種不同的狀態下采集直流電源1、II的多組數據，以精確計算直流電源的直流互竄狀態。
[0028]本實施例，由于主機I具有監控兩段獨立運行直流系統的功能，為了解決獨立運行的兩段直流系統不因此構成環網，處理器116由主控CPU與兩段的兩個分控CPU共三個(PU構成。
[0029]本實施例，為了保證強電的完全隔離，切換橋與平衡橋電路、電壓采樣電路均為獨立的相同的兩個組成。
[0030]本實施例，一臺主機監控兩段直流系統，當有環網故障發生時，會自動退掉II段的切換橋、平衡橋，排除一段系統由于環網造成兩點人工接地的情況。
[0031]本實施例，電壓采樣電路I用于將I段直流母線(即直流電源I)的+KMl電壓采集并通過電阻分壓，再通過光耦芯片U隔離放大，然后進入CPU的AD端口進行采集。-KMl電壓采集并通過電阻分壓，再通過光耦芯片U隔離放大，然后進入CPU的AD端口進行采集。對地電壓采集并通過電阻R112、R113分壓，再通過光耦芯片U隔離放大，然后進入CPU的AD
端口進行采集。
[0032]本實施例，電壓采樣電路II用于II段直流母線(即直流電源II)的+KM2電壓采集并通過電阻分壓，再通過光耦芯片U隔離放大，然后進入CPU的AD端口進行采集。-KM2電壓采集并通過電阻分壓，再通過光耦芯片U隔離放大，然后放大進入CPU的AD端口進行采集。對地電壓采集并通過電阻分壓，再通過光耦芯片U隔離放大，然后進入CPU的AD端口進行采集。
[0033]繼續如圖1所示，手持器2主要包括:無線信號接收電路21、處理器1122和電流采樣電路23，無線信號接收電路21和電流采樣電路23的輸出分別連接至處理器1122，電流采樣電路23的輸入與鉗形電流互感器3的輸出連接。
[0034]本實施例，手持器2還可以包括:與處理器1122連接的控制按鍵II和液晶顯示屏II，用于實現控制、顯示等功能。
[0035]本實施例，無線信號接收電路21用于與無線信號發送電路17配合，實現主機I與手持器2間的信息交互，并且無線信號接收電路17和無線信號發送電路21可以使用
2.4GHz頻段進行無線信號的發送和接收，以保證足夠的通信距離和穩定性。
[0036]本實施例，當存在直流互竄故障時，無線信號接收電路21接收主機上傳的信號，通過電流采樣電路23對鉗形電流互感器3檢測到各個饋線回路的數據進行放大處理，再將其饋線的直流互竄狀況顯示在液晶顯示屏上。
[0037]本實施例，電流采樣電路23與鉗形電流互感器3可以采用兩芯屏蔽線連接。
[0038]如圖2所示，電流采樣電路23可以包括:電阻町、1?2、1?3、1?4、1?5、1?6、1?7，電容(:1、〇2工3，和運算放大器1111、1112，所述1?1串接在所述LMl的反相輸入端和地之間，所述R2的兩端分別連接第一參考電平和所述LMl的反相輸入端，所述R3串接在所述LMl的同相輸入端和地之間，所述R4和Cl并聯后串接在所述LMl的輸出端和反相輸入端之間，所述C2和R5串聯后串接在所述LMl的輸出端和LM2的反相輸入端之間，所述LM2的同相輸入端連接第二參考電平，所述R6和C2并聯后串接在所述LM2的輸出端和反相輸入端之間，所述R7的一端與所述LM2的輸出端連接，另一端作為所述電流采樣電路的輸出，所述C3 —端接地，另一端與所述R7相對于與所述LM2的輸出端連接的一端連接。
[0039]本實施例，電阻町、1?2、1?3、1?4、1?5、1?6、1?7的精度控制在0.1%以內，通過控制電阻
的精度，可以提高鉗形電流互感器3的采樣精度，使得鉗形電流互感器3反饋回來的信號的精度更高，從而提高直流互竄故障定位的精準度。
[0040]最后說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。
【權利要求】
1.一種直流電源環網故障監測與定位系統，用于對獨立運行的直流電源1、II的直流互竄故障進行監測和定位，包括主機、手持器和鉗形電流互感器，所述主機和手持器無線連接，所述手持器和鉗形電流互感器有線連接，其特征在于: 所述主機包括切換橋電路，平衡橋電路1、II，電壓采樣電路1、II，處理器I和無線信號發送電路，所述處理器I分別與電壓采樣電路1、II和無線信號發送電路連接，所述平衡橋電路I連接在直流電源I的正、負端子之間，所述切換橋電路和平衡橋電路II并聯后連接在直流電源II的正、負端子之間，所述電壓采樣電路I與所述直流電源I的正、負、地端子連接，所述電壓采樣電路II與所述直流電源II的正、負、地端子連接； 所述手持器包括無線信號接收電路、處理器II和電流采樣電路，所述無線信號接收電路和電流采樣電路的輸出分別連接至所述處理器II，所述電流采樣電路的輸入與所述鉗形電流互感器的輸出連接。
2.如權利要求1所述的直流電源環網故障監測與定位系統，其特征在于:所述主機還包括:與所述處理器I連接的控制按鍵1、液晶顯示屏1、LED指示燈和蜂鳴器。
3.如權利要求1所述的直流電源環網故障監測與定位系統，其特征在于:所述手持器還包括:與所述處理器II連接的控制按鍵II和液晶顯示屏II。
4.如權利要求1所述的直流電源環網故障監測與定位系統，其特征在于:所述電流采樣電路與鉗形電流互感器采用兩芯屏蔽線連接。
5.如權利要求1-4中任一項所述的直流電源環網故障監測與定位系統，其特征在于:所述電流采樣電路包括:電阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7，電容C1、C2、C3，和運算放大器LM1、LM2，所述Rl串接在所述LMl的反相輸入端和地之間，所述R2的兩端分別接第一參考電平和所述LMl的反相輸入端，所述R3串接在所述LMl的同相輸入端和地之間，所述R4和Cl并聯后串接在所述LMl的輸出端和反相輸入端之間，所述C2和R5串聯后串接在所述LMl的輸出端和LM2的反相輸入端之間，所述LM2的同相輸入端連接第二參考電平，所述R6和C2并聯后串接在所述LM2的輸出端和反相輸入端之間，所述R7的一端與所述LM2的輸出端連接，另一端作為所述電流采樣電路的輸出，所述C3 —端接地，另一端與所述R7相對于與所述LM2的輸出端連接的一端連接。
6.如權利要求5所述的直流電源環網故障監測與定位系統，其特征在于:所述電阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7 的精度在 0.1% 以內。
【文檔編號】G01R31/08GK203561724SQ201320699316
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年11月6日 優先權日:2013年11月6日
【發明者】趙應春, 向航, 劉清, 吳超, 房兆源, 廖立平, 蔣小紅 申請人:國家電網公司, 國網重慶市電力公司檢修分公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
