直流絕緣監(jiān)察裝置產(chǎn)品介紹一、概述

WBDCS-6000直流電源系統(tǒng)絕緣監(jiān)測裝置是在原有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上進(jìn)行技術(shù)提升。提高了裝置的測量精度和抗電容干擾的能力。在性能指標(biāo)的適應(yīng)性、調(diào)試的方便性及運(yùn)行的可靠性方面均處于國內(nèi)優(yōu)越水平。裝置利用了信號相位鎖定、超前校正及跟蹤積木式結(jié)構(gòu)等技術(shù)，從根本上解決了判斷數(shù)據(jù)不全、選線不準(zhǔn)等弊病。且根據(jù)2011年12月國家電網(wǎng)公司制定的《十八項(xiàng)國家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》中的第五項(xiàng)“防止變電站全停及重要客戶停電事故”中明確提出了原有的直流電源系統(tǒng)絕緣監(jiān)測裝置，要求增加交流竄直流故障的測記和報(bào)警功能。本裝置采用實(shí)時(shí)跟蹤信息零處理技術(shù)，解決了交流信號竄入直流故障的測記和報(bào)警，是作為直流系統(tǒng)逐步改造提升的理想設(shè)備。廣泛適用于電力、石化、冶金、郵電、鐵路等行業(yè)發(fā)電廠及變電站。是一種提高電網(wǎng)自動化管理水平、確保**運(yùn)行及故障準(zhǔn)確定位的理想智能儀器。

直流絕緣監(jiān)察裝置產(chǎn)品介紹二、整機(jī)測量原理說明

根據(jù)直流系統(tǒng)的特殊性，本裝置的測量從測量內(nèi)容區(qū)分，可分為四大部分，一是母線監(jiān)測，二是分支回路查巡，三是交流竄直流監(jiān)與報(bào)警，直流系統(tǒng)交流成份紋波的監(jiān)測。

2.1直流母線監(jiān)測

2.1.1 在直流系統(tǒng)中，分別從橋網(wǎng)絡(luò)A和橋網(wǎng)絡(luò)B讀取X和Y兩個(gè)直流中心對地電壓值。

見圖－

◎ U 為直流系統(tǒng)母線電壓            ◎ U+為直流系統(tǒng)母線正極對地電壓

◎ U－為直流系統(tǒng)母線負(fù)極對地電壓   ◎ R+為直流系統(tǒng)母線正極對地電阻

◎ R－為直流系統(tǒng)母線負(fù)極對地電阻   ◎ X為電橋網(wǎng)絡(luò)A直流中點(diǎn)對地電壓

◎ Y為電橋網(wǎng)絡(luò)B直流中點(diǎn)對地電壓

2.1.2根據(jù)電路基本原理分析，要準(zhǔn)確求出正對地電阻R+和負(fù)對地電阻R－，必建立兩組獨(dú)立的電橋網(wǎng)絡(luò)方程，將其聯(lián)立求解，才能真正求出兩個(gè)電阻R+和R－的電阻值。R1、R2、R分別組成電橋網(wǎng)絡(luò)，R1≠R2為常量，我們充分利用兩個(gè)不平衡橋網(wǎng)絡(luò)A和網(wǎng)絡(luò)橋B。可以導(dǎo)出絕緣電阻R+和R－僅與母線電壓及測量值“X”與“Y”有關(guān)。經(jīng)電腦編程分別計(jì)算出R+與R－的數(shù)值，同時(shí)也可以計(jì)算出母線正端對地電壓U+與母線對地電壓U－值。結(jié)構(gòu)原理如圖一所示。

2.2支回路查巡，故障定位，報(bào)警。

主機(jī)中配有大功率電阻做為電橋，檢測支路時(shí)定時(shí)啟動電橋電阻信號接至直流系統(tǒng)的正負(fù)極與地之間。利用電阻電橋之間的轉(zhuǎn)換，不同的接地電阻與投入的電橋電阻之間的并聯(lián)，產(chǎn)生不同對地電壓，產(chǎn)生了不同的接地漏電流，安裝于各支路的傳感器檢測每個(gè)支路漏電流。工作原理見（圖二）所示。如果支路有電阻接地、交流竄入故障、直流互竄故障的支路信號、對于故障回路則該支路上的傳感器產(chǎn)生感應(yīng)電壓，感應(yīng)電壓的大小與支路電阻成反比。感應(yīng)電壓信號經(jīng)模擬選擇開關(guān)、放大、帶通濾波、相位比較、濾波、A/D轉(zhuǎn)換、送CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，再通過RS485接口轉(zhuǎn)入主機(jī)。

隨著電網(wǎng)容量的不斷擴(kuò)大，電壓等級的不斷提高，分支回路也相應(yīng)的增多，有的變電站已多達(dá)500分支回路以上。為了滿足這方面的需求，本裝置利用了總線技術(shù)，采用分層分布式設(shè)計(jì)。將每16回路增加一個(gè)采集模塊，這種分層分布式的分散結(jié)構(gòu)不需改變原有的主機(jī)結(jié)構(gòu)。并可以拓展到512個(gè)回路。采樣模塊和主機(jī)之間利用RS485接口實(shí)現(xiàn)并接。每個(gè)模塊地址碼可以在現(xiàn)場隨意設(shè)定，大大提高了產(chǎn)品的適用性和裝置的可靠性。

2.3 直流系統(tǒng)中交流成份（紋波）的監(jiān)測。故障報(bào)警。

電路采用耦合、交直流分解等特殊電路處理，能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地對直流電源紋波含量即紋波電壓值，計(jì)算直流中的紋波系數(shù)，如圖三。

2.4 交流竄直流保護(hù)，故障幅度與錄波與波形分析,竄入支路故障定位。

主機(jī)配置母線交流電壓檢測電路，母線通過電容隔直流、差分運(yùn)放、快速整流、濾波、高速AD，實(shí)時(shí)檢測母線上的交流信號，并反饋至主芯片，若外部交流竄入電壓大于所設(shè)定的信號，通過聲光報(bào)警及干接點(diǎn)輸出報(bào)警相關(guān)信息，并啟動了支路巡查電路，巡查電路確定故障支路。并記錄保存本次報(bào)警相關(guān)信息，大大提高系統(tǒng)的**性和可靠性。如圖四。

2.5 直流互竄檢測，故障定位與分析。

本機(jī)內(nèi)置快速高精度檢測電路，實(shí)時(shí)檢測現(xiàn)場兩段母線之間的直流互竄故障，并準(zhǔn)確查找互竄支路，大大提高系統(tǒng)的**性和可靠性。為了保證直流電源對變電站**運(yùn)行需要。常常設(shè)有兩段獨(dú)立的直流電源。同一變電站兩段直流是要求分開獨(dú)立運(yùn)行，由于接線錯(cuò)誤，設(shè)備老化通常會造成兩段母線發(fā)生了電氣上的連接，出現(xiàn)了兩段母線手拉手現(xiàn)象。現(xiàn)有的直流系統(tǒng)是采用兩個(gè)電橋監(jiān)測各自的母線，兩段母線出現(xiàn)了電氣上的連接也說是會出現(xiàn)我們常說的“兩點(diǎn)接地現(xiàn)象”。兩點(diǎn)接地現(xiàn)象常常會對變電站的繼電保護(hù)正常運(yùn)行造成一定的危險(xiǎn)。我們利用了現(xiàn)有直流接地裝置的技術(shù)升級，將電橋電路的智能化技術(shù)與支路巡查電路進(jìn)行充分的結(jié)合，成功解決了直流系統(tǒng)兩段母線出現(xiàn)了電氣上的連接，也就是發(fā)生了手接手的兩點(diǎn)接地進(jìn)行了告警，并通過支路巡查定位，準(zhǔn)確地查找發(fā)生兩段直流母線互竄的回路。我們將兩臺獨(dú)立測量的直流絕緣監(jiān)察裝置通過測量與通迅技術(shù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，進(jìn)行了定位，有效地查找發(fā)生直流互竄接地的回路。

發(fā)生直流互竄的主要?dú)w納為有五種工作方式：

現(xiàn)象一、第1段母線負(fù)端與第2段母線負(fù)互竄。

現(xiàn)象二： 第1段母線正和第2段母線正互竄.

現(xiàn)象三：第1段母線正和第2段母線正，第1段母線負(fù)和第2段母線負(fù)同時(shí)互竄

現(xiàn)象四：第1段母線負(fù)端和第2段母線正端互竄，或第1段母線正端和第2段母線負(fù)端互竄。

直流絕緣監(jiān)察裝置產(chǎn)品介紹三、功能特點(diǎn)

本裝置采用Cortex-M3內(nèi)核的STM32芯片為主控芯片，集成度高，抗干擾能力強(qiáng)，運(yùn)行速度快，功耗低。

3.1 操作界面基于菜單式的人性化設(shè)計(jì)。

3.2相關(guān)的所有參數(shù)均可通過菜單進(jìn)行設(shè)置，相關(guān)的所有報(bào)警均通過聲光輸出和相應(yīng)的干接點(diǎn)輸出。

3.3準(zhǔn)確檢測直流電壓、模塊狀態(tài)、直流絕緣及接地選線為；精準(zhǔn)區(qū)分母線接地、支路接地，并顯示接地電阻阻值；自動分辨兩條或兩條以上支路同時(shí)接地的故障等。

3.4可隨時(shí)操作界面進(jìn)入全部支路的巡檢操作，以觀察全部支路的接地狀況。

3.5 可隨時(shí)操作界面進(jìn)入全部支路的單檢操作，分全部支路單檢（通過按鍵循環(huán)檢測）和選定支路單檢（通過按鍵選定某一支路檢測）。

3.6 保存顯示當(dāng)前5次的母線絕緣報(bào)警記錄。

3.7 提供檢測2段母線的紋波電壓和紋波系數(shù)。

3.8 對CT極性無一致性要求、無方向要求。

3.9 信號采集數(shù)據(jù)采用RS485接口技術(shù)，使數(shù)據(jù)的有效傳輸距離可達(dá) 1000米。

3.10裝置提供串行數(shù)據(jù)通訊接口（RS－232、RS－485）和外部設(shè)備連系。

3.11 裝置提供100M的以太網(wǎng)接口。

3.12支路檢測速度快.巡檢16路以后的數(shù)據(jù)時(shí)，平均每路巡檢時(shí)間低于1秒。

3.13 本機(jī)可以通過參數(shù)設(shè)定設(shè)置交流竄入報(bào)警門限（交流有效值）。

3.14裝置采用實(shí)時(shí)跟蹤信息零處理技術(shù)，解決了交流信號竄入直流故障的測記和報(bào)警。  

3.15采用彩屏液晶顯示、中文界面、顯示直觀明了，并帶有液晶自動保護(hù)功能。

3.16本系統(tǒng)可提供簡單的多機(jī)連接功能，適用于復(fù)雜的多級直流系統(tǒng)中，不會出誤報(bào)及拒報(bào)現(xiàn)象。

3.17 紋波測量：采用實(shí)時(shí)全數(shù)字寬帶測量、實(shí)時(shí)測量全范圍的直流電源紋波、電壓值、并計(jì)算紋波系數(shù)值，有效記錄直流電源中的交流含量。

直流絕緣監(jiān)察裝置產(chǎn)品介紹四、技術(shù)性能指標(biāo)

4.1 適應(yīng)環(huán)境溫度：-10℃～+55℃：濕度≤90％

4.2 大氣壓：80-110KPA；

4.3 直流系統(tǒng)電壓等級：220Vdc、110Vdc、48Vdc、24Vdc；

4.4裝置工作電壓：AC/DC 85-265v

4.5 母線段數(shù)：二段

4.6 繼電器接點(diǎn)電流：DC220V/3A

4.7 母線電壓測量精度：±0.5％

4.8 母線絕緣電阻測量精度：0-5KΩ誤差0.1KΩ

5-50KΩ誤差≤5％

50-100KΩ誤差≤10％

4.9 繼電器動作報(bào)警時(shí)間:    ≤2秒

4.10 支路絕緣電阻測量精度：0.5-10KΩ誤差≤15％

10-25KΩ誤差≤20％

4.11 交流竄入電壓測量范圍：0-300V

4.12  交流竄入電壓測量精度：≤1%

4.13 紋波測量范圍：0-100V

4.14 紋波測量精度大于1%

4.15裝置功耗：≤30W

4.16 裝置重量：≤8Kg

4.17 外型尺寸：（長×高×深）：360×135×280㎜，

4.18 采集單元外型：155×95×43㎜

直流絕緣監(jiān)察裝置產(chǎn)品介紹五、產(chǎn)品圖片

5.1主機(jī)前面板各部件功能介紹：見上圖所示。

5.1.1按鍵“上”鍵、“下”鍵、“左”鍵、“右”鍵、“確定”鍵、“取消”鍵。

5.1.2指示燈

電源指示燈：儀器通上電源時(shí)，該燈亮。

信號指示燈：儀器進(jìn)入支路檢測狀態(tài)后，該燈亮。

超壓報(bào)警燈：母線電壓超過門限設(shè)定值時(shí)，該燈亮。

欠壓報(bào)警燈：母線電壓低于門限設(shè)定值時(shí)，該燈亮。

絕緣報(bào)警燈：母線對地絕緣電阻低于門限設(shè)定值時(shí)，該燈亮。

支路報(bào)警燈：支路檢測時(shí)，接地電阻值低于門限設(shè)定值時(shí)，該燈亮。

瞬時(shí)接地?zé)簦耗妇€瞬時(shí)對地絕緣電阻值低于門限設(shè)定值時(shí)，該燈亮。

交流串路燈：當(dāng)有交流竄入時(shí)，該燈亮。

5.1.3液晶顯示器

中文顯示設(shè)定參數(shù),母線監(jiān)測數(shù)據(jù)及支路檢測數(shù)據(jù)等.

5.1.4電源開關(guān)

電源開關(guān)置于機(jī)箱后面，置ON時(shí)接通儀器工作電源，置OFF時(shí)，電源切斷。

5.2主機(jī)后面面板簡介

后面板上貼有接線端子功能表，見下圖所示。其中故障報(bào)警繼電器輸出為常閉觸點(diǎn)，當(dāng)儀器正常工作時(shí)，該繼電器觸點(diǎn)斷開；當(dāng)儀器發(fā)生故障時(shí)，該繼電器觸點(diǎn)閉合。其它報(bào)警繼電器輸出均為常開觸點(diǎn)，只有報(bào)警輸出時(shí)，相應(yīng)的繼電器觸點(diǎn)才閉合。

產(chǎn)品介紹：

1.實(shí)時(shí)監(jiān)測直流母線電壓、正負(fù)母線對地電壓、正負(fù)母線對地交流電壓、正負(fù)母線對地絕緣電阻及支路對地絕緣電阻等數(shù)據(jù)，并直觀顯示到裝置顯示屏。 

2. 當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生下列故障時(shí)，本產(chǎn)品應(yīng)能迅速、準(zhǔn)確、可靠動作，發(fā)出絕緣故障報(bào)警信息： 

a)單極一點(diǎn)接地及絕緣降低； 

b)單極多點(diǎn)接地及絕緣降低； 

c)兩極同支路同阻值接地及絕緣降低； 

d)兩極同支路不同阻值接地及絕緣降低； 

e)兩極不同支路同阻值接地及絕緣降低； 

f)兩極不同支路不同阻值接地及絕緣降低； 

3、儀表具有新的單臂電橋測試，現(xiàn)在大多儀表采用的是雙臂檢測電橋。這種檢測電橋在運(yùn)行過程中，當(dāng)投入正極對地檢測電阻后，勢必會造成系統(tǒng)負(fù)極對地電壓的升高，加之由于平衡電橋、檢測電橋電阻參數(shù)選擇的不合理，在檢測橋投入或退出時(shí)造成系統(tǒng)正負(fù)極母線對地電壓大幅度變化，有些裝置甚至達(dá)到全壓變化。在系統(tǒng)正負(fù)極母線對地絕緣監(jiān)測過程中，如果不能完全控制和管理系統(tǒng)負(fù)極對地電壓，就可能使負(fù)極對地電壓達(dá)到或超過保護(hù)出口繼電器動作電壓，從而為繼電保護(hù)誤動作提供一個(gè)條件。 新的“單臂檢測電橋”由于僅具有負(fù)極對地的檢測電阻電路，所以稱其為“單臂”檢測橋，不同于目前市場上正負(fù)極對地分別設(shè)有檢測電阻的“雙臂” 電橋電路。單臂檢測電橋的特點(diǎn)在于檢測電橋電路僅由負(fù)極對地檢測電阻、負(fù)極對地檢測電阻切換開關(guān)構(gòu)成，在檢測電橋工作時(shí)，由于檢測電橋電阻并聯(lián)在負(fù)極和大地之間，所以不僅不會造成直流母線負(fù)極對地電壓的增高，反而使其降低，控制了負(fù)極對地電壓的增高，能夠降低由于一點(diǎn)接地引發(fā)的繼電保護(hù)誤動的風(fēng)險(xiǎn)。
4、母線對地電壓補(bǔ)償，直流電源系統(tǒng)正負(fù)極對地絕緣電阻是一個(gè)多形式、多參數(shù)、不確定的組合形式。通過對直流一點(diǎn)接地引起保護(hù)誤動案例的深入研究發(fā)現(xiàn)，除了在檢測電橋投入或退出時(shí)造成系統(tǒng)正負(fù)極母線對地電壓大幅度變化，還有可能由于直流系統(tǒng)正負(fù)極對地絕緣電阻的不均衡造成。 所以，我公司監(jiān)測裝置除了用于維持直流系統(tǒng)對地電壓平衡的平衡電橋、用于絕緣電阻測量的檢測電橋外，還設(shè)有一個(gè)臨時(shí)修正電橋，用于補(bǔ)償直流系統(tǒng)正負(fù)極電壓的不均衡。臨時(shí)修正電橋的設(shè)置是為了使負(fù)極對地電壓不超過負(fù)極**電壓整定值，而負(fù)極**電壓需根據(jù)直流系統(tǒng)靈敏的繼電器進(jìn)行整定，一般不大于額定電壓的55%，修正與補(bǔ)償方案是這樣實(shí)施的：臨時(shí)修正電橋根據(jù)直流系統(tǒng)正負(fù)極對地電壓的偏移狀況，向直流母線負(fù)極對地投入電阻，使直流母線負(fù)極對地電壓不超過負(fù)極**電壓整定值（負(fù)極**電壓應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)靈敏的繼電器的動作電壓進(jìn)行整定，保守狀態(tài)下可設(shè)定為繼電器額定電壓的55%），從而使直流系統(tǒng)在一定程度 
5、基于“系統(tǒng)電容分析”的可變檢測電橋。 根據(jù)試驗(yàn)分析，當(dāng)系統(tǒng)對地電容很小的情況下，極限狀態(tài)為零時(shí)，即使負(fù)極電壓超過繼電器動作電壓，產(chǎn)生一點(diǎn)接地故障時(shí)也不會導(dǎo)致保護(hù)繼電器的誤動作，所以，單純的控制負(fù)極對地電壓來使直流系統(tǒng)處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)是非必要的。基于此，在設(shè)計(jì)電橋時(shí)，采用了“可變檢測電橋”技術(shù)。 可變檢測電橋是通過對直流系統(tǒng)的電壓、對地電容和絕緣電阻的綜合分析，能自適應(yīng)地改變檢測電橋的阻值，在完成絕緣監(jiān)測任務(wù)的同時(shí)大限度地保證直流系統(tǒng)的**運(yùn)行。 
6、實(shí)現(xiàn)兩組直流互竄的監(jiān)控方案 通過對兩組直流系統(tǒng)正負(fù)極對地電壓的波動情況及變化趨勢來判斷兩組直流系統(tǒng)是否發(fā)生非正常的電氣連接。 實(shí)現(xiàn)兩組直流互竄監(jiān)控。通過檢測電橋的投入或退出，采集兩套直流系統(tǒng)對地的電壓，并進(jìn)行綜合分析，可判斷以下幾種互竄故障：
1）兩套直流系統(tǒng)正極發(fā)生直接的電氣連接； 
2）兩套直流系統(tǒng)負(fù)極發(fā)生直接的電氣連接；
3）一套直流系統(tǒng)的正極與**套直流系統(tǒng)的負(fù)極發(fā)生直接的電氣連接； 
4）一套直流系統(tǒng)的負(fù)極與**套直流系統(tǒng)的正極發(fā)生直接的電氣連接； 
5）一套直流系統(tǒng)的正極與**套直流系統(tǒng)的負(fù)極通過電器元件連接（典型的電器元件為繼電器的線圈）； 
6）一套直流系統(tǒng)的負(fù)極與**套直流系統(tǒng)的正極通過電器元件連接（典型的電器元件為繼電器的線圈）。 由于采用了電壓分析法，在進(jìn)行兩套直流系統(tǒng)互竄故障監(jiān)控時(shí)，不向兩套直流系統(tǒng)引入外部信號。 
7. 當(dāng)直流系統(tǒng)對地絕緣電阻小于等于預(yù)警值時(shí)，本產(chǎn)品可準(zhǔn)確預(yù)警并自行啟動支路選線功能。 
8．當(dāng)直流系統(tǒng)母線電壓異常，正負(fù)母線對地電壓偏差過大時(shí)，本產(chǎn)品可準(zhǔn)確報(bào)警，報(bào)警門限值可設(shè)定。 
9. 直流互竄告警：當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生直流互竄故障時(shí)，本產(chǎn)品能發(fā)出直流互竄故障告警信息，并準(zhǔn)確選出故障支路。 
10. 交流竄電告警：本產(chǎn)品可監(jiān)測交流竄入，設(shè)定交流竄入門限報(bào)警值。當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生有效值超過報(bào)警值的交流竄電故障時(shí)，本產(chǎn)品能發(fā)出交流竄電故障告警信息，并顯示竄入交流電壓的幅值，選出交流竄入的故障支路。 
11. 電壓偏差補(bǔ)償功能：當(dāng)直流系統(tǒng)正負(fù)母線對地電壓的比值超出保護(hù)誤動風(fēng)險(xiǎn)因數(shù)1.222時(shí)，產(chǎn)品應(yīng)能通過對地電壓偏差補(bǔ)償橋使直流系統(tǒng)對地電壓恢復(fù)到平衡狀態(tài)。 
12．本產(chǎn)品具有自檢功能，裝置自動啟動自檢功能，無需定期校驗(yàn)，即可隨時(shí)發(fā)現(xiàn)裝置的各種故障并給出報(bào)警，也可減少運(yùn)行維護(hù)成本。
 a)平衡橋電阻開路； b)檢測橋電阻開路； c) 通訊中斷； d)選線模塊斷開； e)互感器斷開； 
13.本產(chǎn)品具有多種啟動方式啟動檢測橋，實(shí)時(shí)測量正負(fù)母線對地電壓和正負(fù)母線對地絕緣電阻。 
a)產(chǎn)品開機(jī)自行啟動 b)定時(shí)啟動 c)正負(fù)母線對地電壓偏差啟動 d)手動啟動 e)斷電啟動；