专利名称：一种用于监测变电站直流系统寄生回路的集成化监测装置的利记博彩app
技术领域：
本实用新型属于电测量领域，尤其涉及一种用于变配电系统中直流供电系统电故 障的检测装置。
背景技术：
直流系统的安全运行是变电站保护及控制系统的保障，是继电保护设备能够发挥 正常作用的生命线，其重要性不言而喻。而直流系统中的一个重大隐患便是寄生回路。寄生回路的危害程度是非常大的，轻则使设备运行处于不正常工作状态，为运行 人员提供错误信息，从而对正常运行操作和故障处理带来困难；重则引起继电保护误动或 拒动，酿成大面积停电事故甚至设备损坏。1994年电力部颁布《继电保护及安全自动装置反事故措施》，明确直流熔断器的配 置要求，第一就是要消除寄生回路。可见，对直流寄生回路必须予以重视，要尽量消除。寄生回路产生的原因有多种，主要有回路设计不合理，或实际设备与二次回路不 配套，或施工不规范以及设备内部问题等多方面原因。正因为寄生回路原因相当复杂，往往 无法单纯用正常的整组试验方法发现。现在的寄生回路检查方法还是要依靠工作人员严格按照继保原理对回路进行检 查，再考虑到变电站不可能随时随地停电，排查的过程就会变得非常的复杂。据调查统计，在某市输变电公司下属的80余座变电站中，存在不同类型寄生回路 的就有18个。根据电源的不同，可以把寄生回路分为两种同电源(如图1所示)和不同电源 (如图2所示)。目前的寄生回路的检测方法及存在的问题1、直流拉偏法在确定某一变电站直流系统是否接地时，可以采用直流拉偏的方法查找不同电源 之间的寄生回路。此种方法就是在检查两组直流系统的绝缘电阻在基本正常的情况下，在“一段”直 流系统负对地接一 10K电阻，这时测量“一段”直流母线负对地电压，同时测量“二段”母线 负对地电压，如果“二段”母线负对地电压维持原电压不变，则二组直流系统不存在寄生回 路。如果二段直流母线负对地电压同时下降，且负对地电压与“一段”母线负对地电压 相等或相近，则二组直流系统存在寄生回路。这种方法只能确定异电源的直流系统母线是否存在寄生回路，而不能确定寄生回 路的准确位置，且此方法只能用于异电源直流系统的寄生回路查找。2、直流钳形电流表法在确定直流系统存在寄生回路时，要确定其准确位置，需要用到直流钳形电流表
4测电源正负极差流的方法。若某一回路存在寄生回路时，正极流出和负极流入的电流就会存在差流，由钳形 电流表的指示即可查找到寄生回路存在的准确位置。此方法的缺点在于，现在的钳形电流表的分辨率大于2mA，当寄生回路中间串有大 电阻时，寄生回路的电流将小于2mA，此时就不能查找到寄生回路所在的位置，且此方法需 要工作人员对所有回路进行逐一检查，需耗费大量的人力资源。3、直接拉路法此方法就是对所有的负载之一进行拉路检查，逐一断开各负载电源检查寄生回 路，检查拉掉的回路是否还有其他电源存在，即可找到寄生回路的存在。但此方法对于电压等级较高，回路较多的变配电站无疑是大海捞针，而且需要花 费很长的时间和人力，所以此方法的缺点非常明显。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于监测变电站直流系统寄生回路 的集成化监测装置。其利用监测频率变化量的方式来监测寄生回路的存在，现场工作人员 只需检查相应告警灯的指示状况即可发现寄生回路存在的位置，所测频率来源于传感器的 二次线圈，未在直流系统中并入接地电阻，无论是同电源还是异电源的寄生回路，都可以作 出可靠告警，可以实现分布式安装，可以更好的准确定位寄生回路所在的位置。本实用新型的技术方案是提供一种用于监测变电站直流系统寄生回路的集成化 监测装置，其特征是在直流系统电源输出回路上设置电流传感器；设置依次连接的有源 LC振荡器、脉冲计数器、微处理器电路、触发器和告警电路；所述电流传感器的次级线圈作 为有源LC振荡器的电感线圈；所述的有源LC振荡器、脉冲计数器、微处理器电路、触发器和 告警电路与一个电源发生电路连接。上述的电流传感器套装在直流系统电源输出回路上，直流系统的电源输出回路构 成电流传感器的原边线圈。上述的电源发生电路为直-直隔离输出电源电路，其输入端与直流系统输出回路 连接，其输出端与有源LC振荡器、脉冲计数器、微处理器电路、触发器和告警电路的电源端 对应连接。上述的微处理器电路为常规单片机电路；所述的触发器为常规双稳态触发器电 路；所述的告警电路为发光二极管或发光二极管及其驱动电路。具体的，前述的有源LC振荡器包括第一至第四电容、第一至第四电阻、三极管和 电感线圈，其中，第一电阻构成三极管的上偏置电阻，第二电阻构成三极管的下偏置电阻，第一电 容与第二电阻并联，三极管的集电极经电感线圈与正电源端连接，三极管的发射极经第三 电阻接地，第二电容的一端与三极管的集电极连接，另一端构成振荡器的第一输出端，接地 端构成振荡器的第二输出端，第三电容并接在三极管发射极和集电极之间，第四电容并接 在第三电阻两端，第四电阻并接在振荡器的第一、二输出端之间。具体的，前述的电源发生电路包括第五至第八电容、第五和第六电阻、第一和第 二二极管、三端集成隔离元件和变压器，其中，[0031]电源发生电路的正、负电源输入端与直流系统输出回路的正、负电源端连接，第 五电容并接在电源发生电路的正、负电源输入端之间，三端集成隔离元件的D端与电源发 生电路的正电源输入端连接，三端集成隔离元件的C端经第五电阻与第一二极管的负极连 接，第一二极管的正极经第六电阻与电源发生电路的负电源输入端连接，三端集成隔离元 件的S端与变压器原边线圈的首端连接，第六电容并接在三端集成隔离元件的C端与S端 之间，第七电容并接在三端集成隔离元件的S端与第一二极管的负极之间，电源发生电路 的负电源入端与变压器原边线圈的末端连接；变压器副边线圈的末、首端分别构成电源发生电路的正、负电源输出端，第八电容 并接在电源发生电路的正、负电源输出端之间，第二二极管串接在电源发生电路的负电源 输出端上。进一步的。上述的有源LC振荡器、脉冲计数器、微处理器电路、触发器和告警电 路集成于一个壳体内，在壳体的一端，设置用于与直流系统输出回路连接的接线端子；在壳 体的另一端，设置用于与直流系统负载回路连接的接线端子；在壳体的一面，设置与告警电 路对应的发光孔；在壳体的另一面，设置用于与控制柜端子排连接的固定卡勾或固定结构； 在与直流系统负载回路连接的接线端子的壳体一端，设置识别缺口或识别突起。进一步的，前述的集成有有源LC振荡器、脉冲计数器、微处理器电路、触发器和告 警电路的壳体，构成直流系统输出回路和直流系统负载回路之间的带有寄生回路监视功能 的集成化双端接线端子；所述的集成化双端接线端子，设置在直流系统各输出回路与负载 连接的端子排处；所述的集成化双端接线端子设置在直流系统的任意一路或多个输出回路 上。与现有技术比较，本实用新型的优点是1.利用监测频率的变化量来监测寄生回路，所以可以克服由于钳形电流表分辨率 过高带来的影响；2.所测的频率来源于传感器的二次线圈，无需在直流系统中并入接地电阻，可以 避免由此带来的隐患；3.现场工作人员只需检查各个告警灯的指示状况即可发现寄生回路存在的位置， 大大降低了工作人员逐一“拉路”操作所带来的人力浪费；4.无论是同电源还是不同电源(也称为异电源)的寄生回路，都可以作出可靠告 警，从而克服了拉偏法只能对异电源检测的局限性；5.可以实现分布式安装，可以更好的准确定位寄生回路所在的位置。
图1是同电源寄生回路示意图；图2是异电源寄生回路示意图；图3为本实用新型的系统构成方框图；图4为本实用新型有源LC振荡器实施例的线路图；图5为电源发生电路实施例的线路图；图6为双端接线端子的结构示意图。图中，1、1’为直流系统输出回路接线端子，2、2’为直流系统负载回路接线端子，3、4为运行状态/报警信号灯，5为识别缺口，6为集成化双端接线端子的壳体。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。图1中，负载回路R1和负载回路R2的电源同取自电源回路E，称之为同电源回路。在正常情况下，流经负载回路R1的电流1+ = 1_，同样，流经负载回路R2的电流I ’ + =I，_。当负载回路R1和负载回路R2之间存在寄生回路(此时称为同电源寄生回路)时 (图中用R代表)，则流经负载回路R1的电流1+不再与I-相等，1+ = IK+I_。同样，流经负载回路R2的电流I’ +不再与I’ _相等。寄生回路是直流系统中的一个重大隐患。寄生回路的危害程度是非常大的，轻则使设备运行处于不正常工作状态，为运行 人员提供错误信息，从而对正常运行操作和故障处理带来困难；重则引起继电保护“误动” 或“拒动”，酿成大面积停电事故甚至造成设备损坏。所以，对直流寄生回路必须予以重视，要尽量消除。图2中，负载回路R1和负载回路R2的电源取自不同的电源回路E1和E2，称之为 异电源回路。此时当负载回路R1和负载回路R2之间存在寄生回路时，称为异电源寄生回路或 不同电源寄生回路。其余同图1。图3中，本集成化检测装置发明点在于在直流系统输出回路上设置的电流传感器 和依次连接的有源LC振荡器、脉冲计数器、微处理器电路、触发器和告警电路；电流传感器 的次级线圈作为有源LC振荡器的电感线圈，有源LC振荡器的信号输出端与脉冲计数器的 信号输入端连接，脉冲计数器的信号输出端与微处理器电路的I/O输入端连接，微处理器 电路的I/O输出端与触发器的触发控制信号输入端连接，触发器的翻转信号输出端与告警 电路的控制端连接，有源LC振荡器、脉冲计数器、微处理器电路、触发器和告警电路由一个 电源发生电路进行供电。其中，电源发生电路为直-直隔离输出电源电路，其电源输入端与直流系统输出 回路连接，其电源输出端与有源LC振荡器、脉冲计数器、微处理器电路、触发器和告警电路 的电源端对应连接。电流传感器套装在直流系统输出回路上，直流系统的输出回路构成电流传感器的 原边线圈。微处理器电路为常规单片机电路；触发器为常规双稳态触发器电路；告警电路为 发光二极管或发光二极管及其驱动电路。在上述技术方案中，脉冲计数器采用通用的频率计数器即可。由于频率是单位时间内信号发生周期变化的次数。如果我们能在给定的时间内对 信号波形计数，并将计数结果显示出来，就能读取被测信号的频率。频率计数器首先获得相对稳定与准确的时间，同时将被测信号转换成幅度与波形 均能被数字电路(即与其连接的微处理器电路)识别的脉冲信号，然后通过计数器计算这
7一段时间间隔内的脉冲个数，将所得数据记录并输出。触发器可采用集成JK触发器，为与门输入模式，在触发器接收到输入信号全为1 时，触发器输出为高电平，使告警灯亮。图4中，有源LC振荡器包括第一至第四电容C1 C4、第一至第四电阻R1 R4、三 极管BG和电感线圈L，其中，第一电阻R1构成三极管BG的上偏置电阻，第二电阻R2构成三 极管的下偏置电阻，第一电容C1与第二电阻并联，三极管的集电极经电感线圈L与正电源 端V+连接，三极管的发射极经第三电阻R3接地，第二电容C2的一端与三极管的集电极连 接，另一端构成振荡器的第一输出端EF，接地端构成振荡器的第二输出端ED，第三电容C3 并接在三极管发射极和集电极之间，第四电容C4并接在第三电阻两端，第四电阻R4并接在 有源LC振荡器的第一、二输出端之间。图5中，电源发生电路包括第五至第八电容、第五和第六电阻、第一和第二二极 管、三端集成隔离元件和变压器，其中，电源发生电路的正、负电源输入端+、_与直流系统输出回路的正、负电源端连接， 第五电容C5并接在电源发生电路的正、负电源输入端之间，三端集成隔离元件LNK的D端 与电源发生电路的正电源输入端连接，三端集成隔离元件的C端经第五电阻R5与第一二极 管D1的负极连接，第一二极管的正极经第六电阻R6与电源发生电路的负电源输入端连接， 三端集成隔离元件的S端与变压器原边线圈T1的首端连接，第六电容C6并接在三端集成 隔离元件的C端与S端之间，第七电容C7并接在三端集成隔离元件的S端与第一二极管的 负极之间，电源发生电路的负电源入端与变压器原边线圈T1的末端连接；变压器副边线圈T2的末、首端分别构成电源发生电路的正、负电源输出端+’、_’， 第八电容C8并接在电源发生电路的正、负电源输出端之间，第二二极管D2串接在电源发生 电路的负电源输出端上。电源发生器是利用三端集成隔离元件LNK组成的隔离输出电源，图中C5对输入电 源进行滤波作用，通过LNK隔离输出后，通过电容C6、C7等元件的滤波，最终经变压器T1\T2 进行输出为5V的稳定电压，电容C8对输出的直流电压进行滤波，二极管D2起保护作用。图6中，将有源LC振荡器、脉冲计数器、微处理器电路、触发器和告警电路集成于 一个壳体6内，在壳体的一端，设置用于与直流系统输出回路连接的接线端子1、1’ ；在壳体 的另一端，设置用于与直流系统负载回路连接的接线端子2、2’ ；在壳体的一面，设置与运行 /告警电路对应的发光孔3、4 ；在在壳体的另一面，设置用于与控制柜端子排连接的固定卡 勾或固定结构(图中未示出)；在与直流系统负载回路连接的接线端子的壳体一端，设置识 别缺口或识别突起5。设置识别标记的目的，是为了在现场便于安装人员快速识别集成化双端接线端子 的整体安装方向，防止误装而导致装置起不到应有的作用。进一步的，上述集成了有源LC振荡器、脉冲计数器、微处理器电路、触发器和告警 电路的壳体，构成直流系统输出回路和直流系统负载回路之间的带有寄生回路监测功能的 集成化双端接线端子；该集成化双端接线端子，设置在直流系统各输出回路与负载连接的 端子排处；该集成化双端接线端子可以设置在直流系统的任意一路或多个输出回路上。本装置是通过测量有源LC振荡器的振荡频率，来实现直流系统寄生回路故障检 测功能的，其主要由磁灵敏元件制成的传感器来测量流经传感器的系统差电流，传感器的次级作为有源LC振荡器的电感线圈，由于电磁平衡原理可知，当流经传感器的电流发生变 化时，磁环的磁通势必发生变化，进一步引起二次线圈电感值L的变化，由振荡器的频率
/ =可知，当L值发生变化时，其频率f势必发生变化，当频率的变化达到门槛值时，
即发出告警信号；当两路电源输出回路上同时出现告警信号时，断开其中一路的直流电源后，若该两路电源输出回路的告警信号同时消失，则判定该两个电源输出回路之间存在有 寄生回路。采用本检测装置，当直流系统存在寄生回路时，监测装置会立即发出告警信号，解 决了现今无直流系统寄生回路监测装置的空白。本实用新型工作过程简述当直流系统正常运行时，流经直流检测端子的差流Δ I = Ι+-Ι_ = 0，此时有源LC 振荡器的固有频率被初始化为基准频率fo，此数值会被保存在微处理器电路的寄存器中。当所检测线路出现寄生回路故障时，势必引起流过检测端子产生差流，Δ I = I+-I_ = Ik，当Ik达到门槛值时，就对振荡器的固有频率引起足够大的变化。通过脉冲计数器的检测，可以检测到正常运有源LC振荡器行的固有频率fQ和出 现寄生回路故障的故障频率fK两个不同的频率，并发送至微处理器。微处理器对两个频率进行实时分析，当有源LC振荡器振荡频率的变化达到预设 定值时，微处理器电路即发出触发器触发信号；当触发器得到触发信号时，即可触发启动告 警信号输出；当两路电源输出回路上同时出现告警信号时，断开其中一路的直流电源后，若 该两路电源输出回路的告警信号同时消失，则判定该两个电源输出回路之间存在有寄生回 路。由于传感器(实际上就是一个微型电流互感器)、有源LC振荡器电路、脉冲计数 器电路、通过脉冲计数来测量被测对象的频率以及微处理器电路和触发器电路均为现有技 术，其具体工作原理、元件选择以及连接方式在此不再叙述。本领域的普通技术人员，在掌握了本技术方案解决问题的思路和方法之后，完全 可以不经过创造性的劳动，再现本技术方案的技术效果和发明目的。由于本装置利用监测频率的变化量来监测寄生回路的存在，所以可以克服由于钳 形电流表分辨率过高带来的影响，其所测的频率来源于传感器的二次线圈，无需在直流系 统中并入接地电阻，可以避免由此带来的隐患，现场工作人员只需检查各个告警灯的指示 状况即可发现寄生回路存在的位置，大大降低了工作人员逐一“拉路”操作所带来的人力浪 费，且无论是同电源还是不同电源的寄生回路，都可以作出可靠告警，从而克服了拉偏法只 能对异电源检测的局限性，还可以实现分布式安装，可以更好的准确定位寄生回路所在的 位置。本实用新型可广泛用于电力系统/变配电系统的直流系统监测/保护领域。
权利要求一种用于监测变电站直流系统寄生回路的集成化监测装置，其特征是在直流系统电源输出回路上设置电流传感器；设置依次连接的有源LC振荡器、脉冲计数器、微处理器电路、触发器和告警电路；所述电流传感器的次级线圈作为有源LC振荡器的电感线圈；所述的有源LC振荡器、脉冲计数器、微处理器电路、触发器和告警电路与一个电源发生电路连接。
2.按照权利要求1所述的用于监测变电站直流系统寄生回路的集成化监测装置，其特 征是所述的电流传感器套装在直流系统电源输出回路上，直流系统的电源输出回路构成电 流传感器的原边线圈。
3.按照权利要求1所述的用于监测变电站直流系统寄生回路的集成化监测装置，其 特征是所述的电源发生电路为直-直隔离输出电源电路，其输入端与直流系统输出回路连 接，其输出端与有源LC振荡器、脉冲计数器、微处理器电路、触发器和告警电路的电源端对 应连接。
4.按照权利要求1所述的用于监测变电站直流系统寄生回路的集成化监测装置，其特 征是所述的微处理器电路为常规单片机电路；所述的触发器为常规双稳态触发器电路；所 述的告警电路为发光二极管或发光二极管及其驱动电路。
5.按照权利要求1所述的用于监测变电站直流系统寄生回路的集成化监测装置，其特 征是所述的有源LC振荡器包括第一至第四电容、第一至第四电阻、三极管和电感线圈，其 中，第一电阻构成三极管的上偏置电阻，第二电阻构成三极管的下偏置电阻，第一电容与 第二电阻并联，三极管的集电极经电感线圈与正电源端连接，三极管的发射极经第三电阻 接地，第二电容的一端与三极管的集电极连接，另一端构成振荡器的第一输出端，接地端构 成振荡器的第二输出端，第三电容并接在三极管发射极和集电极之间，第四电容并接在第 三电阻两端，第四电阻并接在振荡器的第一、二输出端之间。
6.按照权利要求1所述的用于监测变电站直流系统寄生回路的集成化监测装置，其特 征是所述的电源发生电路包括第五至第八电容、第五和第六电阻、第一和第二二极管、三端 集成隔离元件和变压器，其中，电源发生电路的正、负电源输入端与直流系统输出回路的正、负电源端连接，第五电容 并接在电源发生电路的正、负电源输入端之间，三端集成隔离元件的D端与电源发生电路 的正电源输入端连接，三端集成隔离元件的C端经第五电阻与第一二极管的负极连接，第 一二极管的正极经第六电阻与电源发生电路的负电源输入端连接，三端集成隔离元件的S 端与变压器原边线圈的首端连接，第六电容并接在三端集成隔离元件的C端与S端之间，第 七电容并接在三端集成隔离元件的S端与第一二极管的负极之间，电源发生电路的负电源 入端与变压器原边线圈的末端连接；变压器副边线圈的末、首端分别构成电源发生电路的正、负电源输出端，第八电容并接 在电源发生电路的正、负电源输出端之间，第二二极管串接在电源发生电路的负电源输出 端上。
7.按照权利要求1所述的用于监测变电站直流系统寄生回路的集成化监测装置，其特 征是所述的有源LC振荡器、脉冲计数器、微处理器电路、触发器和告警电路集成于一个壳体内，在壳体的一端，设置用于与直流系统输出回路连接的接线端子；在壳体的另一端，设 置用于与直流系统负载回路连接的接线端子；在壳体的一面，设置与告警电路对应的发光 孔；在壳体的另一面，设置用于与控制柜端子排连接的固定卡勾或固定结构；在与直流系 统负载回路连接的接线端子的壳体一端，设置识别缺口或识别突起。
8.按照权利要求1所述的用于监测变电站直流系统寄生回路的集成化监测装置，其特 征是所述的集成有有源LC振荡器、脉冲计数器、微处理器电路、触发器和告警电路的壳体， 构成直流系统输出回路和直流系统负载回路之间的带有寄生回路监视功能的集成化双端 接线端子；所述的集成化双端接线端子，设置在直流系统各输出回路与负载连接的端子排 处；所述的集成化双端接线端子设置在直流系统的任意一路或多个输出回路上。
专利摘要一种用于监测变电站直流系统寄生回路的集成化监测装置，属电测量领域。其在直流系统输出回路上设电流传感器以及依次连接的有源振荡器、脉冲计数器、微处理器、触发器、告警电路和电源发生电路；将上述电路集成于一个壳体内，在壳体的两端分别设直流系统电源输出回路和负载回路的接线端子，在壳体的一面设置告警电路发光孔，就构成了带有寄生回路监视功能的集成化双端接线端子；该集成化双端接线端子设置在直流系统各输出回路与负载连接的端子排处；设置在直流系统任意一路或多路输出回路上。只需检查相应告警灯的指示状况即可发现寄生回路存在的位置，无论同源还是异源寄生回路都能作及时出告警，能迅速、准确地定位寄生回路所在的位置。
文档编号G01R31/08GK201576070SQ20092028626
公开日2010年9月8日 申请日期2009年12月25日 优先权日2009年12月25日
发明者冯煜珵, 吴剑敏, 戴春怡, 杨晞明, 熊超英, 鲁炜 申请人:上海希明电气技术有限公司;上海市电力公司超高压输变电公司