直流盡緣檢測的研究與應用

直流盡緣檢測的研究與應用
摘要：本文利用不平衡電橋法給出了一個較為精確的，用于電網(wǎng)直流，直流系統(tǒng)計算正負母線盡緣值都出現(xiàn)降低的情況下的正、負盡緣電阻的公式。同時提出了一種主—從式的盡緣監(jiān)測小系統(tǒng)的設計方案。即用一個盡緣主模塊來丈量主回路的盡緣電阻，而用專門的支路模塊來判定出現(xiàn)盡緣降低的那條支路，并且在實際應用中取得了很好的效果。頻譜分析儀| 電池測試儀| 相序表| 萬用表| 功率計| 示波器| 電阻測試儀| 電阻計| 電表| 鉗表| 高斯計| 電磁場測試儀
　　1．引言
　　發(fā)電廠和變電站的直流，直流電源作為主要電氣設備的保安電源及控制信號電源，是一個十分龐大的多分支供電網(wǎng)絡。在一般情況下，一點接地并不影響直流系統(tǒng)的運行，但假如不能迅速找到接地故障點并予以修復，又發(fā)生另一點接地故障，就可能引起重大故障的發(fā)生。
　　現(xiàn)有檢測直流系統(tǒng)盡緣的方法主要有電橋平衡原理和低頻探測原理。根據(jù)電橋平衡原理實現(xiàn)的盡緣監(jiān)測裝置被廣泛使用，但它不能檢測直流系統(tǒng)正、負極盡緣同等下降時的情況；盡緣監(jiān)測裝置即使報警，也不能直接得到系統(tǒng)對地的盡緣電阻大小。用低頻探測原理檢測接地故障是近幾年采用的一種新方法，但它所能檢測的接地電阻受直流系統(tǒng)對地分布電容的制約，而且低頻交流信號輕易受外界的干擾，另外注進的低頻交流信號增大直流系統(tǒng)的電壓紋波系數(shù)�？梢姡�電橋平衡原理和低頻探測原理均存在若干難以克服的缺陷。本文提出一種新的檢測方法，即主回路用不平衡電橋檢測總的盡緣電阻，而支路用直流互感器來檢測到底是哪一路出現(xiàn)了盡緣降低。同時用單片機來實現(xiàn)這種檢測方法。
　　2．主回路的盡緣電阻的丈量
　　傳統(tǒng)的平衡電橋檢測原理如下圖-1，通過檢測電壓Uj和Um，再加上給定的電阻R來算出R 、R-，但當正負盡緣都出現(xiàn)降低的情況下，檢測的結(jié)果將與實際情況不符合。
　為了能檢測正負都盡緣降低的情況，下文設計一種不平衡電橋丈量法。并用MCS80C196KC單片機來實現(xiàn)，如圖-2所示。首先我們先說明一下電子繼電器AQW214的用法,當AQW214的1、2腳導通時，7、8腳也導通；而且導通的內(nèi)阻很小。同理，3，4腳導通時，5、6腳也導通。而且，AQW214的耐壓值可以達到400V，即當7、8，或5、6不導通時，它們兩端可以承受400V的電壓。所以我們可以通過控制P10的電平，來控制1、2腳的導通而達到控制JK1的導通與關(guān)斷。同理，通過控制P11的電平來控制JK2的導通與關(guān)斷。

80A Mini交/直流鉗型表FC-33

200A Mini交/直流鉗型表FC-32

直流電源供應器EPS-6030TD

直流電源供應器EPS-3060TD

交直流鉤表TES-3092

交流鉤表TES-3091

小型交流鉤表TES-3090

交直流鉤表TES-3082

AC鉗形電流轉(zhuǎn)換器8008

數(shù)字式泄漏電流鉗形表2432

數(shù)字式泄漏電流鉗形表2432

數(shù)字式泄漏電流鉗形表 2433R

數(shù)字式泄漏電流鉗形表2433

交直流鉤表TES-3080

直流電源供應器EPS-3010SD

直流電源供應器EPS-6030SD

AC/DC 交直流鉗型表DT-9700FC

4000位交/直流鉗型表DT-362
第一步，JK1、JK2都斷開，我們通過80C196單片機的A/D口的AC4通道采集C4兩真?zhèn)�電壓，從而測得Um。
第二步，JK1斷開、JK2閉合，通過A/D口的AC5通道采集C2兩真?zhèn)�電壓，從而測算得Uj，記此時測得的電壓Uj為Uj1。第三步，JK1閉合、JK2斷開，記此時測得的電壓Uj為Uj2。很明顯的Uj1與R ，R-有關(guān)系，Uj2也與R ，R-有關(guān)系。從而可以得到一個二元方程。在此，由于R與R3之和即是R與RW2之和，故將R與R3之和稱為R，將R與RW2之和也稱為R。從而可以得到公式1-1和1-2。
　　　　公式1‑1公式1-2
　　聯(lián)立公式1-1，1-2可解出：公式1‑2
　　　　公式1-3圖-2
　　以上的分析，我們得到理論上的實現(xiàn)，但真正用到實際應用當中往，我們需要留意幾個題目。首先，就電路中所給的參數(shù)只適合100V-300V的直流電壓，低于100V，則丈量精度下降；高于300V，則電子繼電器的耐壓不夠。對于直流電壓比較低的情況，我們可以通過改變相關(guān)電阻值而使丈量精度進步。但對于直流電壓高于300V的情況，我們要重新選擇電子繼電器或者別的繼電器。其次，實際丈量時，應先判定|Uj1-Uj2|的大小，假如其值太小，由于AD轉(zhuǎn)換器的精度造成的影響將比較大，上述公式計算結(jié)果偏差較大。這種情況發(fā)生在正負盡緣均勻下降且盡緣阻值較小時，比如R ＝R-＝1K，Um＝220V時，由公式1-1、公式1-2可得：Uj1＝110.55V，Uj2＝109.95V，|Uj1-Uj2|＝0.6V，設AD轉(zhuǎn)換器的量程為0~300V，精度為千分之一（10位AD），則其最小丈量精度為0.3V，因此|Uj1-Uj2|可能即是零，所以R ＝R-＝0，與實際相差很大。根據(jù)我們的實測，盡緣電阻在5K～到50K之間時，丈量精度可達到5。當發(fā)生2K以內(nèi)正負盡緣均勻下降時，丈量精度較差。對于實際中的一般情況，我們最關(guān)心的就是當盡緣電阻在15K—25K之間波動。所以可以達到要求。但假如在特殊的場合，要求精度更高一些，我們可以選擇精度更高的A/D轉(zhuǎn)換器。　　
3．支路盡緣降低的判定
　　在引言里，我們已經(jīng)提到，用低頻探測原理檢測輕易受直流系統(tǒng)對地分布電容的制約，輕易受外界的干擾，而且注進的低頻交流信號增大直流系統(tǒng)的電壓紋波系數(shù)。在這里，我們用電流互感器來檢測漏電流的大小。我們先根據(jù)圖-3來說明一下電流互感器的用法。在這里我們選擇DC10EA型的電流互感器，額定輸進電流為10mA，輸出電壓為0— /-2.5V。當出現(xiàn)正盡緣降低時，正母線和負母線上的電流差值為I2(單位為mA)，則此時電流互感器的輸出U=（I2/10）*2.5(v),當出現(xiàn)負盡緣降低,此時電流互感器的輸出U=--（I2/10）*2.5(v)。我們通過采集電流互感器的輸出電壓，便可以計算漏電流I2的大小，從而得到盡緣降低的的程度。
　　由于當出現(xiàn)正負盡緣都降低的時候，盡緣降低的程度與漏電流不成正比。所以我們采用前面講到的不平衡電橋來計算主回路的盡緣電阻的具體大小。假如到了報警線，便通過通訊向支路盡緣檢測模塊獲取各個支路盡緣降低的程度。下面圖-4給出了支路盡緣檢測模塊的大致原理圖。單片機通過多路開關(guān)將不同支路的電流互感器的輸出電壓采集進來。在盡緣主模塊需要的時候?qū)⒉杉�的�?shù)據(jù)發(fā)給主模塊。
　4．結(jié)束語
　　本文利用不平衡電橋法給出了一個較為精確的計算正負盡緣都出現(xiàn)降低的情況下的正、負盡緣電阻。同時提出了一種主—從式的盡緣監(jiān)測小系統(tǒng)。在實際應用中取得了良好的效果。但依然存在不足，即當某個支路的盡緣均勻下降時，主模塊固然能給出異常情況，但不能確定到底是哪一路出現(xiàn)了異常。待進一步研究。