可克服继电保护误动的直流绝缘监测系统及方法

摘要

本发明涉及可克服继电保护误动的直流绝缘监测系统及方法，系统包括平衡桥电路和不平衡桥电路两部分。平衡桥电路由正极对地平衡电阻和负极对地平衡电阻构成。不平衡桥电路只由负极对地不平衡电阻、负极对地不平衡电阻切换开关构成。进行绝缘监测时，通过切换不平衡桥电路，测量正母线与负母线的对地电压，计算出正母线与负母线绝缘电阻。当继电保护系统发生正极接地，此时，进行绝缘监测，因为不平衡桥电路只由负极对地不平衡电阻、负极对地不平衡电阻切换开关构成，因此切换不平衡桥电路不会造成继电保护误动。

权利要求

1.一种可克服继电保护误动的直流绝缘监测系统，包括平衡桥电路和不平衡桥电路两部分，平衡桥电路由接在母线正极与地之间的平衡电阻以及接在母线负极与地之间的平衡电阻组成，其特征在于：所述的不平衡桥电路仅由负极对地不平衡电阻、负极对地不平衡电阻切换开关构成，负极对地不平衡电阻与负极对地不平衡电阻切换开关串接，并连接于母线负极与地之间。

2.如权利要求1所述的可克服继电保护误动的直流绝缘监测系统，其特征在于：所述负极对地不平衡电阻是单个电阻。

3.如权利要求1所述的可克服继电保护误动的直流绝缘监测系统，其特征在于：所述负极对地不平衡电阻由若干个电阻经串联、或经并联或经串并联的形式组成。

4.如权利要求1所述的可克服继电保护误动的直流绝缘监测系统，其特征在于：所述负极对地不平衡电阻切换开关是机械开关或电子开关。

5.一种可克服继电保护误动的直流绝缘监测方法，其特征在于包括以下步骤：(1)断开负极对地不平衡电阻切换开关，测量母线正极对地电压U1+和母线负极对地电压U1-；

(2)闭合负极对地不平衡电阻切换开关，测量母线正极对地电压U2+和母线负极对地电压U2-；

(3)按下式计算母线正极对地绝缘电阻R+和母线负极对地绝缘电阻R-：式中：R0为对地平衡电阻的阻值，RC为负极对地不平衡电阻的阻值。

说明书

可克服继电保护误动的直流绝缘监测系统及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及可克服继电保护误动的直流绝缘监测系统及方法，属于直流IT系统绝缘监测领域。

背景技术

[0002] 发电厂和变电站的直流系统为控制、保护、信号以及自动装置提供电源，为了保证供电的连续性和可靠性，直流系统一般设计为不接地系统，即IT系统。根据电力工程直流系统设计要求，需要对直流IT系统进行绝缘监测。

[0003] 目前大多数绝缘监测装置是通过平衡桥与不平衡桥结合的方法进行绝缘监测。通过切换不平衡电桥，测量在不平衡桥处于不同状态时正负极对地的电压值，利用测量的正负极对地电压值计算正负母线绝缘电阻。

[0004] 当直流系统发生一点接地时，一般不会影响直流系统的正常运行，但是从近几年来发电厂和变电站反馈的事故信息知道，直流系统发生一点接地也会发生继电保护误动。根据理论分析与模拟试验，直流系统一点接地时，继电保护误动有时是由绝缘监测装置造成的。

[0005] 下面对由于绝缘监测装置导致的继电保护误动进行简要分析。

[0006] 如图2，绝缘监测电桥1由平衡桥电路11和不平衡桥电路12构成，设R1＝R2＝R0，R3＝R4＝RC；假设系统存在绝缘下降2，且正极对地绝缘电阻为R+，负极对地绝缘电阻为R-。绝缘监测电桥1的工作过程为：开关K2闭合，开关K1断开，测量正极对地电压U1+和负极对地电压U1-；开关K1闭合，开关K2断开，测量正极对地电压U2+和负极对地电压U2-，则可解得正极对地绝缘电阻R+和负极对地绝缘电阻R-：

[0007]

[0008] 连接至直流电源的继电保护系统3由继电保护触点K0和执行线圈RJ构成，根据变电站的实际情况，保护触点K0一般处于户内，执行线圈RJ一般处于户外，连接触点K0和执行线圈RJ的线路，即点31与32距离较长，加上户外环境相对恶劣，在此段发生接地的概率较高。当该段线路发生接地故障时，如图3。此时执行线圈RJ上的电压URJ1为：

[0009]

[0010] 执行线圈RJ的额定动作电压为Ue，设此时URJ1＜Ue，则不会发生继电保护误动。

[0011] 为了测量正负母线绝缘电阻值，需要切换电桥，当开关K2闭合，开关K1断开时，执行线圈RJ上的电压URJ2为：

[0012]

[0013] URJ2＞URJ1，当URJ2≥Ue时，则会发生继电保护误动。

[0014] 设母线电压U＝220V，执行线圈的额定动作电压为母线电压的50％，即Ue＝110V，RJ＝20kΩ；R1＝R2＝R3＝R0＝Rc＝30kΩ；母线绝缘电阻R+＝30kΩ，R-＝∞，则：

[0015]

[0016] URJ1＜Ue

[0017]

[0018] URJ2＞Ue

[0019] 此时便会发生继电保护误动。

发明内容

[0020] 本发明的目的是提供一种可克服继电保护误动的直流绝缘监测系统及方法，在进行绝缘监测时，能够克服继电保护误动。

[0021] 本发明的技术解决方案为：

[0022] 一种可克服继电保护误动的直流绝缘监测系统，包括平衡桥电路和不平衡桥电路两部分，平衡桥电路由接在直流系统正极与地之间的平衡电阻以及接在直流系统负极与地之间的平衡电阻组成，其特征在于：

[0023] 所述不平衡桥电路仅由负极对地不平衡电阻、负极对地不平衡电阻切换开关构成，负极对地不平衡电阻与负极对地不平衡电阻切换开关串接，并连接于直流系统负极与地之间。

[0024] 进一步地：

[0025] 所述负极对地不平衡电阻是单个电阻。

[0026] 所述负极对地不平衡电阻由若干个电阻经串联、或经并联或经串并联的形式组成。

[0027] 所述负极对地不平衡电阻切换开关是机械开关或电子开关。

[0028] 该系统的工作过程为：负极对地不平衡电阻切换开关断开时，测量母线正极对地电压U1+和母线负极对地电压U1-；负极对地不平衡电阻切换开关闭合时，测量母线正极对地电压U2+和母线负极对地电压U2-，则可解得正极对地绝缘电阻R+和负极对地绝缘电阻R-：

[0029]

[0030] 式中：R0为对地平衡电阻的阻值，RC为负极对地不平衡电阻的阻值。

[0031] 设执行线圈RJ的额定动作电压为Ue，某时刻保护继电器正极单点接地，见图4，此时执行线圈RJ上的电压URJ1为：

[0032]

[0033] 如果URJ1＜Ue，保护继电器不会发生误动。闭合负极对地不平衡电阻切换开关K1，执行线圈RJ上的电压为：

[0034]

[0035] 因为URJ2＜URJ1，所以继电保护系统3不会因绝缘监测电桥1中不平衡桥电路12的切换而造成继电保护误动。

[0036] 本发明采用上述电桥电路技术进行直流绝缘监测，能够完成正负极对地绝缘电阻的计算，同时克服继电保护误动。

附图说明

[0037] 图1是本发明绝缘监测系统的原理框图，图中示出不平衡桥电路只有负极对地不平衡电阻，继电保护系统未接地。

[0038] 图2是现有的绝缘监测电桥电路的原理框图，图中示出不平衡桥电路既有负极对地不平衡电阻，又有正极对地不平衡电阻，继电保护系统未接地。

[0039] 图3是现有的绝缘监测电桥电路的原理框图，图中示出不平衡桥电路既有负极对地不平衡电阻，又有正极对地不平衡电阻，继电保护系统接地。

[0040] 图4是本发明绝缘监测电桥电路的原理框图，图中示出不平衡桥电路只有负极对地不平衡电阻，继电保护系统接地。

具体实施方式

[0041] 本发明涉及可克服继电保护误动的直流绝缘监测系统及方法。

[0042] 实施例的原理框图如图1，绝缘监测电桥电路1由平衡桥电路11和不平衡桥电路12两部分构成。平衡桥电路11由正极对地平衡电阻R1和负极对地平衡电阻R2构成，正极对地平衡电阻R1连接母线正极和地，负极对地平衡电阻R2连接母线负极和地。R1＝R2＝R0＝30kΩ。正极对地平衡电阻R1可以是单个电阻，也可以是若干个电阻的串联、并联或串并联的混合形式；负极对地平衡电阻R2可以是单个电阻，也可以是若干个电阻的串联、并联或串并联的混合形式。

[0043] 不平衡桥电路12仅由负极对地不平衡电阻R3、负极对地不平衡电阻切换开关K1构成。负极对地不平衡电阻R3与负极对地不平衡电阻切换开关K1串接，并连接于母线负极与地之间。R3＝RC＝30kΩ。负极对地不平衡电阻R3可以是单个电阻，也可以是若干个电阻的串联、并联或串并联的混合形式；负极对地不平衡电阻切换开关K1可以是机械开关，也可以是电子开关。

[0044] 该电路的工作过程为：负极对地不平衡电阻切换开关K1断开时，测量母线正极对地电压U1+和母线负极对地电压U1-；负极对地不平衡电阻切换开关K1闭合时，测量母线正极对地电压U2+和母线负极对地电压U2-；则可解得正极对地绝缘电阻R+和负极对地绝缘电阻R-：

[0045]

[0046] 设母线电压为220V，执行线圈RJ的额定动作电压为母线电压的50％，即Ue＝110V，RJ＝20kΩ；母线绝缘电阻R+＝30kΩ，R-＝∞；某时刻保护继电器正极单点接地，见图4，此时执行线圈RJ上的电压URJ1为：

[0047]

[0048] URJ1＜Ue

[0049] 闭合负极对地不平衡电阻切换开关K1，执行线圈RJ上的电压URJ2为：

[0050]

[0051] 因为URJ2＜URJ1＜Ue，所以继电保护系统3不会因绝缘监测电桥1中不平衡桥电路12的切换而造成继电保护误动。