直流絕緣監(jiān)察裝置產品介紹一、概述

WBDCS-6000直流電源系統(tǒng)絕緣監(jiān)測裝置是在原有產品的基礎上進行技術提升。提高了裝置的測量精度和抗電容干擾的能力。在性能指標的適應性、調試的方便性及運行的可靠性方面均處于國內優(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構等技術，從根本上解決了判斷數(shù)據(jù)不全、選線不準等弊病。且根據(jù)2011年12月國家電網公司制定的《十八項國家電網公司十八項電網重大反事故措施》中的第五項“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警功能。本裝置采用實時跟蹤信息零處理技術，解決了交流信號竄入直流故障的測記和報警，是作為直流系統(tǒng)逐步改造提升的理想設備。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。是一種提高電網自動化管理水平、確保**運行及故障準確定位的理想智能儀器。

直流絕緣監(jiān)察裝置產品介紹二、整機測量原理說明

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，分別從橋網絡A和橋網絡B讀取X和Y兩個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)母線負極對地電阻   ◎ X為電橋網絡A直流中點對地電壓

◎ Y為電橋網絡B直流中點對地電壓

2.1.2根據(jù)電路基本原理分析，要準確求出正對地電阻R+和負對地電阻R－，必建立兩組獨立的電橋網絡方程，將其聯(lián)立求解，才能真正求出兩個電阻R+和R－的電阻值。R1、R2、R分別組成電橋網絡，R1≠R2為常量，我們充分利用兩個不平衡橋網絡A和網絡橋B。可以導出絕緣電阻R+和R－僅與母線電壓及測量值“X”與“Y”有關。經電腦編程分別計算出R+與R－的數(shù)值，同時也可以計算出母線正端對地電壓U+與母線對地電壓U－值。結構原理如圖一所示。

2.2支回路查巡，故障定位，報警。

主機中配有大功率電阻做為電橋，檢測支路時定時啟動電橋電阻信號接至直流系統(tǒng)的正負極與地之間。利用電阻電橋之間的轉換，不同的接地電阻與投入的電橋電阻之間的并聯(lián)，產生不同對地電壓，產生了不同的接地漏電流，安裝于各支路的傳感器檢測每個支路漏電流。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生感應電壓，感應電壓的大小與支路電阻成反比。感應電壓信號經模擬選擇開關、放大、帶通濾波、相位比較、濾波、A/D轉換、送CPU進行數(shù)據(jù)處理，再通過RS485接口轉入主機。

隨著電網容量的不斷擴大，電壓等級的不斷提高，分支回路也相應的增多，有的變電站已多達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，采用分層分布式設計。將每16回路增加一個采集模塊，這種分層分布式的分散結構不需改變原有的主機結構。并可以拓展到512個回路。采樣模塊和主機之間利用RS485接口實現(xiàn)并接。每個模塊地址碼可以在現(xiàn)場隨意設定，大大提高了產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。故障報警。

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

2.4 交流竄直流保護，故障幅度與錄波與波形分析,竄入支路故障定位。

主機配置母線交流電壓檢測電路，母線通過電容隔直流、差分運放、快速整流、濾波、高速AD，實時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定的信號，通過聲光報警及干接點輸出報警相關信息，并啟動了支路巡查電路，巡查電路確定故障支路。并記錄保存本次報警相關信息，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。

本機內置快速高精度檢測電路，實時檢測現(xiàn)場兩段母線之間的直流互竄故障，并準確查找互竄支路，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**運行需要。常常設有兩段獨立的直流電源。同一變電站兩段直流是要求分開獨立運行，由于接線錯誤，設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“兩點接地現(xiàn)象”。兩點接地現(xiàn)象常常會對變電站的繼電保護正常運行造成一定的危險。我們利用了現(xiàn)有直流接地裝置的技術升級，將電橋電路的智能化技術與支路巡查電路進行充分的結合，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)生了手接手的兩點接地進行了告警，并通過支路巡查定位，準確地查找發(fā)生兩段直流母線互竄的回路。我們將兩臺獨立測量的直流絕緣監(jiān)察裝置通過測量與通迅技術，進行數(shù)據(jù)分析，進行了定位，有效地查找發(fā)生直流互竄接地的回路。

發(fā)生直流互竄的主要歸納為有五種工作方式：

現(xiàn)象一、第1段母線負端與第2段母線負互竄。

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段母線負和第2段母線負同時互竄

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

直流絕緣監(jiān)察裝置產品介紹三、功能特點

本裝置采用Cortex-M3內核的STM32芯片為主控芯片，集成度高，抗干擾能力強，運行速度快，功耗低。

3.1 操作界面基于菜單式的人性化設計。

3.2相關的所有參數(shù)均可通過菜單進行設置，相關的所有報警均通過聲光輸出和相應的干接點輸出。

3.3準確檢測直流電壓、模塊狀態(tài)、直流絕緣及接地選線為；精準區(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接地的故障等。

3.4可隨時操作界面進入全部支路的巡檢操作，以觀察全部支路的接地狀況。

3.5 可隨時操作界面進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 保存顯示當前5次的母線絕緣報警記錄。

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，使數(shù)據(jù)的有效傳輸距離可達 1000米。

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

3.11 裝置提供100M的以太網接口。

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

3.13 本機可以通過參數(shù)設定設置交流竄入報警門限（交流有效值）。

3.14裝置采用實時跟蹤信息零處理技術，解決了交流信號竄入直流故障的測記和報警。  

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功能。

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

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

直流絕緣監(jiān)察裝置產品介紹四、技術性能指標

4.1 適應環(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 繼電器動作報警時間:    ≤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)察裝置產品介紹五、產品圖片

5.1主機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，該燈亮。

信號指示燈：儀器進入支路檢測狀態(tài)后，該燈亮。

超壓報警燈：母線電壓超過門限設定值時，該燈亮。

欠壓報警燈：母線電壓低于門限設定值時，該燈亮。

絕緣報警燈：母線對地絕緣電阻低于門限設定值時，該燈亮。

支路報警燈：支路檢測時，接地電阻值低于門限設定值時，該燈亮。

瞬時接地燈：母線瞬時對地絕緣電阻值低于門限設定值時，該燈亮。

交流串路燈：當有交流竄入時，該燈亮。

5.1.3液晶顯示器

中文顯示設定參數(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

電源開關置于機箱后面，置ON時接通儀器工作電源，置OFF時，電源切斷。

5.2主機后面面板簡介

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

產品介紹：

1.實時監(jiān)測直流母線電壓、正負母線對地電壓、正負母線對地交流電壓、正負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. 當直流系統(tǒng)發(fā)生下列故障時，本產品應能迅速、準確、可靠動作，發(fā)出絕緣故障報警信息： 

a)單極一點接地及絕緣降低； 

b)單極多點接地及絕緣降低； 

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。這種檢測電橋在運行過程中，當投入正極對地檢測電阻后，勢必會造成系統(tǒng)負極對地電壓的升高，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造成系統(tǒng)正負極母線對地電壓大幅度變化，有些裝置甚至達到全壓變化。在系統(tǒng)正負極母線對地絕緣監(jiān)測過程中，如果不能完全控制和管理系統(tǒng)負極對地電壓，就可能使負極對地電壓達到或超過保護出口繼電器動作電壓，從而為繼電保護誤動作提供一個條件。 新的“單臂檢測電橋”由于僅具有負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極對地分別設有檢測電阻的“雙臂” 電橋電路。單臂檢測電橋的特點在于檢測電橋電路僅由負極對地檢測電阻、負極對地檢測電阻切換開關構成，在檢測電橋工作時，由于檢測電橋電阻并聯(lián)在負極和大地之間，所以不僅不會造成直流母線負極對地電壓的增高，反而使其降低，控制了負極對地電壓的增高，能夠降低由于一點接地引發(fā)的繼電保護誤動的風險。
4、母線對地電壓補償，直流電源系統(tǒng)正負極對地絕緣電阻是一個多形式、多參數(shù)、不確定的組合形式。通過對直流一點接地引起保護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造成系統(tǒng)正負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，還設有一個臨時修正電橋，用于補償直流系統(tǒng)正負極電壓的不均衡。臨時修正電橋的設置是為了使負極對地電壓不超過負極**電壓整定值，而負極**電壓需根據(jù)直流系統(tǒng)靈敏的繼電器進行整定，一般不大于額定電壓的55%，修正與補償方案是這樣實施的：臨時修正電橋根據(jù)直流系統(tǒng)正負極對地電壓的偏移狀況，向直流母線負極對地投入電阻，使直流母線負極對地電壓不超過負極**電壓整定值（負極**電壓應根據(jù)系統(tǒng)靈敏的繼電器的動作電壓進行整定，保守狀態(tài)下可設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)試驗分析，當系統(tǒng)對地電容很小的情況下，極限狀態(tài)為零時，即使負極電壓超過繼電器動作電壓，產生一點接地故障時也不會導致保護繼電器的誤動作，所以，單純的控制負極對地電壓來使直流系統(tǒng)處于穩(wěn)定運行狀態(tài)是非必要的?；诖耍谠O計電橋時，采用了“可變檢測電橋”技術。 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，能自適應地改變檢測電橋的阻值，在完成絕緣監(jiān)測任務的同時大限度地保證直流系統(tǒng)的**運行。 
6、實現(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)的負極發(fā)生直接的電氣連接； 
4）一套直流系統(tǒng)的負極與**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，在進行兩套直流系統(tǒng)互竄故障監(jiān)控時，不向兩套直流系統(tǒng)引入外部信號。 
7. 當直流系統(tǒng)對地絕緣電阻小于等于預警值時，本產品可準確預警并自行啟動支路選線功能。 
8．當直流系統(tǒng)母線電壓異常，正負母線對地電壓偏差過大時，本產品可準確報警，報警門限值可設定。 
9. 直流互竄告警：當直流系統(tǒng)發(fā)生直流互竄故障時，本產品能發(fā)出直流互竄故障告警信息，并準確選出故障支路。 
10. 交流竄電告警：本產品可監(jiān)測交流竄入，設定交流竄入門限報警值。當直流系統(tǒng)發(fā)生有效值超過報警值的交流竄電故障時，本產品能發(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. 電壓偏差補償功能：當直流系統(tǒng)正負母線對地電壓的比值超出保護誤動風險因數(shù)1.222時，產品應能通過對地電壓偏差補償橋使直流系統(tǒng)對地電壓恢復到平衡狀態(tài)。 
12．本產品具有自檢功能，裝置自動啟動自檢功能，無需定期校驗，即可隨時發(fā)現(xiàn)裝置的各種故障并給出報警，也可減少運行維護成本。
 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.本產品具有多種啟動方式啟動檢測橋，實時測量正負母線對地電壓和正負母線對地絕緣電阻。 
a)產品開機自行啟動 b)定時啟動 c)正負母線對地電壓偏差啟動 d)手動啟動 e)斷電啟動；