新型直流电源系统绝缘状态在线监测装置研制.pdf

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1、新型直流电源系统绝缘状态在线监测装置研制谢涌。等新型直流电源系统绝缘状态在线监测装置研制DevelopmentofaNovelInsulationMonitoringDeviceforDCPowerSystem谢涌1沈小军1陈金木2徐卫中3(1．同济大学电子与信息工程学院电气工程系，上海200092；2．国网上海市电力公司嘉定供电公司，上海201800；3．华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司，浙江台州317200)【摘要】针对变电站直流系统既有监测装置存在测量精度较差、故障定位功能弱以及监测盲区的不足，提出了综合直流信号法，并研制了新型直流系统接地在线监测装置。综合直流

2、信号法通过同步采集综合分析正、负极母排对地电压和各支路直流泄漏电流，实现直流电源系统整体及分支绝缘状态的精确量化评估；基于ZigBee无线通信技术与先进传感技术，通过构建一个新型的分层分布式无线直流漏电流和直流电压监测网络，实现测量精度的提高、无盲区监测与分段定位功能；通过故障诊断专家和后台监控管理系统实现状态的智能诊断以及监测数据的展示、存储、查询等功能。新型直流电源系统绝缘状态在线监测装置研制成功为保障变电站的安全运行提供技术保障。【关键词】变电站；直流电源系统；在线监测；接地故障；故障定位【中图分类号】TM934．31【文献标识码】A引言直流电源是发电厂、变电站

3、等控制系统和信号系统、继电保护自动控制装置的工作电源。是一个十分庞大的多分支供电网络。其配电线路的绝缘性能直接关系到发电厂、变电站等的安全运行，对其绝缘进行在线监测以及时有效地检测出单点接地故障具有重要的意义【Ⅷ。当前．直流系统绝缘状态评估方法主要有平衡电桥法、差分直流法和交流小信号注入法【3，41。基于上述方法研制的直流系统绝缘监察装置在现场均有应用。实际运行调研结果表明，直流电源绝缘监测装置普遍集中安装在蓄电池组母线处，平衡电桥法、差分直流法受测量原理和监测方式的限制，普遍存在测量精度不够高、故障定位功能弱，只能定位上端主支路，不具备同一支路多个接地点同时检出的功

4、能，存在监测盲区等诸多不足【51：交流小信号注入法则需要向直流网络注入低频载波脉冲信号。测量结果受系统网络的对地电容的影响，误差较大，且存在干扰系统的风险，故直流电源系统进行绝缘状态监测评估与故障定位已不推荐使用交流注入法。现场故障统计结果还表明发电厂、变电站直流系统下段支路线路绝缘故障多发。主干线路绝缘故障相对较少。可见实现直流电源下端支路直流泄漏电流的分布式监测。改变下端支路馈出线一1一《仪器仪表与分析监测》2016年第1期缆发生绝缘下降故障排查，只能靠切除支路负载，观察上级线路绝缘监测设备的故障报警是否解除来确定故障现状，对提高系统绝缘故障定位和排除效率具有重要

5、工程意义161。而传统监测系统采用有线方式传输信号，下端安装需要现场布线，存在工程应用的技术经济性差的不足。鉴于此．本文改进了直流电源系统绝缘状态监测、故障定位及评估方法，并研制了一套新型绝缘监测装置，分层实现直流馈出线路的绝缘状态监测与故障定位，为变电站直流电源系统的安全提供技术保障。1综合直流法的工作原理本文参考电力行业标准DL／T1392--2014《直流电源系统绝缘监测装置技术条件》中的相关技术标准．结合了传统不平衡电桥与差分直流法的工作原理，利用直流电压、直流泄露电流信号诊断系统绝缘状态，提出综合直流法【M。综合直流法的原理是同步采集直流母线正、负极电压特性

6、和下端各段馈出支路的泄漏电流信号。通过专家系统对母线电压数据与支路泄漏电流数据综合分析，得出直流系统绝缘状态诊断结果。综合直流法工作原理如图1所示。心“t曦搿车、：．、!小<：多<：h：Tl—lI段l段‘：耶；'、燃如⋯赫CT2—21l段II段<图l综合直流法工作原理图母线电压采集装置采集当前正、负极母线电压，并根据需求向平衡电桥投入检测电阻，得到直流系统电压特性，计算直流系统整体绝缘状态与正、负极等效对地阻抗值；支路泄漏电流采集装置则分布式地安装在直流系统下端各馈出支路一2一上，通过分析各馈出支路的泄漏电流信息实现直流系统接地故障位置选线。对于较长的馈出线路。采用虚

7、拟分段的方式在线路上端与下端分别安装一个泄漏电流采集模块，将线路虚拟分为“I段”和“II段”，从而实现对支路接地故障的分段定位。缩小故障查找范围，提高排查接地故障排除效率。2新型在线监测系统研制2．1监测系统拓扑与功能描述研制的直流绝缘在线监测系统拓扑结构如图2所示。由无线智能直流泄漏电流传感器组、信号合并及诊断单元和后台监控管理系统组成。新型直流电源系统绝缘状态在线监测装置研制谢涌。等当接收到前端系统发来的报警信息后以红灯闪烁的方式发出报警信息。同时为用户提供修改采集、处理参数的人机接口。2．2监测系统硬件研制，2．2．1无线智能直流泄漏电流传感器