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直流電源環(huán)網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)與定位系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種直流電源環(huán)網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)與定位系統(tǒng)，用于對(duì)獨(dú)立運(yùn)行的直流電源I、II的直流互竄故障（即環(huán)網(wǎng)故障）進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)和不斷電定位，其包括主機(jī)、手持器和鉗形電流互感器，主機(jī)和手持器無(wú)線連接，手持器和鉗形電流互感器有線連接，主機(jī)包括切換橋電路，平衡橋電路I、II，電壓采樣電路I、II，處理器I和無(wú)線信號(hào)發(fā)送電路，處理器I分別與電壓采樣電路I、II和無(wú)線信號(hào)發(fā)送電路連接，平衡橋電路I連接在直流電源I的正、負(fù)端子之間，切換橋電路和平衡橋電路II并聯(lián)后連接在直流電源II的正、負(fù)端子之間，電壓采樣電路I與直流電源I的正、負(fù)、地端子連接，電壓采樣電路II與直流電源II的正、負(fù)、地端子連接；手持器包括無(wú)線信號(hào)接收電路、處理器II和電流采樣電路，無(wú)線信號(hào)接收電路和電流采樣電路的輸出分別連接至處理器II，電流采樣電路的輸入與鉗形電流互感器的輸出連接。
【專利說(shuō)明】直流電源環(huán)網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)與定位系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電力領(lǐng)域中的環(huán)網(wǎng)(即:直流互竄)故障，尤其涉及一種直流電源環(huán)網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)與定位系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于變電站或發(fā)電廠的直流電源系統(tǒng)，為了保證可靠性，一般采用兩套直流電源(兩組蓄電池和充電機(jī)實(shí)現(xiàn))。正常情況下，兩組蓄電池分開(kāi)運(yùn)行，構(gòu)成兩套獨(dú)立的直流電源系統(tǒng)。但是，可能在施工過(guò)程中出現(xiàn)負(fù)荷電源線連接錯(cuò)誤而跨接兩段直流母線，造成某個(gè)負(fù)荷電源線多于兩根，并且多出的電源線接到另一段母線；或者，可能在倒負(fù)荷操作時(shí)，將某負(fù)荷轉(zhuǎn)到另一段母線后，未將原來(lái)的那一段的負(fù)荷開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，導(dǎo)致該負(fù)荷由兩段母線同時(shí)供電；上述情況，均會(huì)造成兩套獨(dú)立運(yùn)行的直流電源系統(tǒng)出現(xiàn)電氣連接現(xiàn)象，即“環(huán)網(wǎng)(即直流互竄)現(xiàn)象。而出現(xiàn)環(huán)網(wǎng)時(shí)，則可能引起火災(zāi)、縮短蓄電池使用壽命、接地故障檢測(cè)靈敏度下降、接地引起保護(hù)誤動(dòng)的機(jī)率增大和可能引起設(shè)備拒動(dòng)等情況，降低了系統(tǒng)的安全性。
[0003]而目前出現(xiàn)環(huán)網(wǎng)時(shí)，一般采用拉刀閘、斷保險(xiǎn)、解端子的方法來(lái)查找直流互竄故障點(diǎn)，但是這種方式操作難度很大，故障點(diǎn)的查找過(guò)程中也可能會(huì)因?yàn)閿嚯姸鴮?dǎo)致繼電保護(hù)誤動(dòng)作，因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員迫切需要一種不用斷電，即能實(shí)現(xiàn)直流電源環(huán)網(wǎng)故障點(diǎn)查找的方式。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]有鑒于此，本實(shí)用新型提供了一種直流電源環(huán)網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)與定位系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)直流電源環(huán)網(wǎng)的在線監(jiān)測(cè)，并且不用斷電就能實(shí)現(xiàn)直流互竄故障點(diǎn)的查找，滿足本領(lǐng)域技術(shù)人員的需求。
[0005]本實(shí)用新型提供了一種直流電源環(huán)網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)與定位系統(tǒng)，用于對(duì)獨(dú)立運(yùn)行的直流電源1、II的直流互竄故障進(jìn)行監(jiān)測(cè)和定位，包括主機(jī)、手持器和鉗形電流互感器，所述主機(jī)和手持器無(wú)線連接，所述手持器和鉗形電流互感器有線連接，所述主機(jī)包括切換橋電路，平衡橋電路1、II，電壓采樣電路1、II，處理器I和無(wú)線信號(hào)發(fā)送電路，所述處理器I分別與電壓采樣電路Ι、π和無(wú)線信號(hào)發(fā)送電路連接，所述平衡橋電路I連接在直流電源I的正、負(fù)端子之間，所述切換橋電路和平衡橋電路II并聯(lián)后連接在直流電源II的正、負(fù)端子之間，所述電壓采樣電路I與所述直流電源I的正、負(fù)、地端子連接，所述電壓采樣電路II與所述直流電源II的正、負(fù)、地端子連接；所述手持器包括無(wú)線信號(hào)接收電路、處理器II和電流采樣電路，所述無(wú)線信號(hào)接收電路和電流采樣電路的輸出分別連接至所述處理器11，所述電流采樣電路的輸入與所述鉗形電流互感器的輸出連接。
[0006]進(jìn)一步，所述主機(jī)還包括:與所述處理器I連接的控制按鍵1、液晶顯示屏1、LED指示燈和蜂鳴器。
[0007]進(jìn)一步，所述手持器還包括:與所述處理器II連接的控制按鍵II和液晶顯示屏II。
[0008]進(jìn)一步，所述電流采樣電路與鉗形電流互感器采用兩芯屏蔽線連接。
[0009]進(jìn)一步，所述電流采樣電路包括:電阻1?1、1?2、1?3、1?4、1?5、1?6、1?7，電容C1、C2、C3，和運(yùn)算放大器LM1、LM2，所述Rl串接在所述LMl的反相輸入端和地之間，所述R2的兩端分別連接第一參考電平和所述LMl的反相輸入端，所述R3串接在所述LMl的同相輸入端和地之間，所述R4和Cl并聯(lián)后串接在所述LMl的輸出端和反相輸入端之間，所述C2和R5串聯(lián)后串接在所述LMl的輸出端和LM2的反相輸入端之間，所述LM2的同相輸入端連接第二參考電平，所述R6和C2并聯(lián)后串接在所述LM2的輸出端和反相輸入端之間，所述R7的一端與所述LM2的輸出端連接，另一端作為所述電流采樣電路的輸出，所述C3—端接地，另一端與所述R7相對(duì)于與所述LM2的輸出端連接的一端連接。
[0010]進(jìn)一步，所述電阻町、1?2、1?3、1?4、1?5、1?6、1?7的精度在0.1%以內(nèi)。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果:
[0012]本實(shí)用新型主要由主機(jī)、手持器和鉗形電流互感器組成，其中主機(jī)與直流電源連接，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)兩套獨(dú)立運(yùn)行的直流電源的直流互竄故障狀況；手持器及鉗形電流互感器為便攜式，系統(tǒng)無(wú)直流互竄故障時(shí)，放置在儀器鋁箱內(nèi)，當(dāng)兩段直流電源出現(xiàn)直流互竄故障時(shí)，主機(jī)在有直流互竄的饋線回路上施加一個(gè)直流互竄特征信號(hào)，此時(shí)再開(kāi)啟手持器，接收主機(jī)發(fā)出的信號(hào)，并配合鉗形電流互感器，對(duì)兩套直流電源的所有饋線回路進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)各回路的信號(hào)電流，如果該回路有直流互竄故障(直流互竄故障包括:直流電源I的正極、負(fù)極、正負(fù)雙極分別與直流電源II的正極、負(fù)極、正負(fù)雙極分別形成正極直流互竄、負(fù)極直流互竄、雙極直流互竄及直流電源I的正極與直流電源II的負(fù)極形成異極直流互竄及直流電源I的負(fù)極與直流電源II的正極形成異極環(huán))，則存在一定的信號(hào)電流，無(wú)直流互竄故障則電流為0，通過(guò)對(duì)信號(hào)電流的跟蹤查找，當(dāng)信號(hào)電流從I段直流竄到II段直流(或從II段直流竄到I段直流)的位置·就是直流互竄故障點(diǎn)。同時(shí)，主機(jī)、手持器把系統(tǒng)檢測(cè)分化處理，解決運(yùn)行速度慢、通信數(shù)據(jù)可靠低的問(wèn)題。
[0013]另外，鉗形電流互感器可以選擇為高精度的電流互感器，采樣精度高，運(yùn)行穩(wěn)定性強(qiáng)，以增加結(jié)果的可靠性。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述:
[0015]圖1是本實(shí)用新型提供的直流電源環(huán)網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)與定位系統(tǒng)的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是圖1中的電流采樣電路的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3是本實(shí)用新型的接線及檢測(cè)簡(jiǎn)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]請(qǐng)參考圖1，是本實(shí)用新型提供的直流電源環(huán)網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)與定位系統(tǒng)的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，主要用于對(duì)獨(dú)立運(yùn)行的直流電源1、II的直流互竄故障進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)和不斷電定位，其主要包括:主機(jī)1、手持器2和鉗形電流互感器3，其中，主機(jī)I和手持器2無(wú)線連接，手持器2和鉗形電流互感器3有線連接。[0019]本實(shí)施例，在監(jiān)測(cè)和定位時(shí)，可以按照?qǐng)D3所示進(jìn)行接線。
[0020]本實(shí)施例，主機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)兩套獨(dú)立運(yùn)行的直流電源1、II的直流互竄故障狀況；手持器及鉗形電流互感器為便攜式，系統(tǒng)無(wú)直流互竄故障時(shí)，放置在儀器鋁箱內(nèi)，當(dāng)兩段直流電源出現(xiàn)直流互竄故障時(shí)，主機(jī)在有直流互竄的饋線回路上施加一個(gè)直流互竄特征信號(hào)，此時(shí)再開(kāi)啟手持器，接收主機(jī)發(fā)出的信號(hào)，并配合鉗形電流互感器，對(duì)兩套直流電源的所有饋線回路進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)各回路的信號(hào)電流，如果該回路有直流互竄故障，則存在一定的信號(hào)電流，無(wú)直流互竄故障則電流為0，通過(guò)對(duì)信號(hào)電流的跟蹤查找，當(dāng)信號(hào)電流從I段直流竄到II段直流(或從II段直流竄到I段直流)的位置就是直流互竄故障點(diǎn)。
[0021]本實(shí)施例，可檢測(cè)的直流互竄故障包括:直流電源I的正極、負(fù)極、正負(fù)雙極分別與直流電源II的正極、負(fù)極、正負(fù)雙極分別形成正極直流互竄、負(fù)極直流互竄、雙極直流互竄及直流電源I的正極與直流電源II的負(fù)極形成異極直流互竄及直流電源I的負(fù)極與直流電源II的正極形成異極環(huán)。
[0022]本實(shí)施例，主機(jī)、手持器把檢測(cè)分化處理，解決運(yùn)行速度慢、通信數(shù)據(jù)可靠低的問(wèn)題。
[0023]本實(shí)施例，本實(shí)施例可以廣泛應(yīng)用于電廠、變電站、化工、電訊等直流電源系統(tǒng)，還可用于直流屏、蓄電池生產(chǎn)企業(yè)、科研院校等對(duì)直流電源系統(tǒng)運(yùn)行狀況的研究等。
[0024]繼續(xù)如圖1所示，主機(jī)I主要包括:切換橋電路11,平衡橋電路112、1113，電壓采樣電路114、1115，處理器116和無(wú)線信號(hào)發(fā)送電路17。
[0025]其中，處理器116分別與電壓采樣電路114、1115和無(wú)線信號(hào)發(fā)送電路17連接，平衡橋電路112連接在直流電源I的正、負(fù)端子之間，切換橋電路11和平衡橋電路1113并聯(lián)后連接在直流電源II的正、負(fù)端子之間，電壓采樣電路114與直流電源I的正、負(fù)、地端子(+KM1，GND，-KM1)連接，電壓采樣電路1115與直流電源II的正、負(fù)、地端子(+KM2, GND, -KM2)連接。
[0026]本實(shí)施例，主機(jī)I還可以包括:與所述處理器116連接的控制按鍵1、液晶顯示屏
1、LED指示燈和蜂鳴器，用于實(shí)現(xiàn)控制、顯示、指示和報(bào)警等功能。
[0027]本實(shí)施例，處理器116控制切換橋電路11與平衡橋電路112、1113協(xié)同工作，以運(yùn)行在不同的工作狀態(tài)，為精確采集兩套直流電源對(duì)地電壓提供必要數(shù)據(jù)條件，并通過(guò)電壓采樣電路114、1115在多種不同的狀態(tài)下采集直流電源1、II的多組數(shù)據(jù)，以精確計(jì)算直流電源的直流互竄狀態(tài)。
[0028]本實(shí)施例，由于主機(jī)I具有監(jiān)控兩段獨(dú)立運(yùn)行直流系統(tǒng)的功能，為了解決獨(dú)立運(yùn)行的兩段直流系統(tǒng)不因此構(gòu)成環(huán)網(wǎng)，處理器116由主控CPU與兩段的兩個(gè)分控CPU共三個(gè)(PU構(gòu)成。
[0029]本實(shí)施例，為了保證強(qiáng)電的完全隔離，切換橋與平衡橋電路、電壓采樣電路均為獨(dú)立的相同的兩個(gè)組成。
[0030]本實(shí)施例，一臺(tái)主機(jī)監(jiān)控兩段直流系統(tǒng)，當(dāng)有環(huán)網(wǎng)故障發(fā)生時(shí)，會(huì)自動(dòng)退掉II段的切換橋、平衡橋，排除一段系統(tǒng)由于環(huán)網(wǎng)造成兩點(diǎn)人工接地的情況。
[0031]本實(shí)施例，電壓采樣電路I用于將I段直流母線(即直流電源I)的+KMl電壓采集并通過(guò)電阻分壓，再通過(guò)光耦芯片U隔離放大，然后進(jìn)入CPU的AD端口進(jìn)行采集。-KMl電壓采集并通過(guò)電阻分壓，再通過(guò)光耦芯片U隔離放大，然后進(jìn)入CPU的AD端口進(jìn)行采集。對(duì)地電壓采集并通過(guò)電阻R112、R113分壓，再通過(guò)光耦芯片U隔離放大，然后進(jìn)入CPU的AD
端口進(jìn)行采集。
[0032]本實(shí)施例，電壓采樣電路II用于II段直流母線(即直流電源II)的+KM2電壓采集并通過(guò)電阻分壓，再通過(guò)光耦芯片U隔離放大，然后進(jìn)入CPU的AD端口進(jìn)行采集。-KM2電壓采集并通過(guò)電阻分壓，再通過(guò)光耦芯片U隔離放大，然后放大進(jìn)入CPU的AD端口進(jìn)行采集。對(duì)地電壓采集并通過(guò)電阻分壓，再通過(guò)光耦芯片U隔離放大，然后進(jìn)入CPU的AD端口進(jìn)行采集。
[0033]繼續(xù)如圖1所示，手持器2主要包括:無(wú)線信號(hào)接收電路21、處理器1122和電流采樣電路23，無(wú)線信號(hào)接收電路21和電流采樣電路23的輸出分別連接至處理器1122，電流采樣電路23的輸入與鉗形電流互感器3的輸出連接。
[0034]本實(shí)施例，手持器2還可以包括:與處理器1122連接的控制按鍵II和液晶顯示屏II，用于實(shí)現(xiàn)控制、顯示等功能。
[0035]本實(shí)施例，無(wú)線信號(hào)接收電路21用于與無(wú)線信號(hào)發(fā)送電路17配合，實(shí)現(xiàn)主機(jī)I與手持器2間的信息交互，并且無(wú)線信號(hào)接收電路17和無(wú)線信號(hào)發(fā)送電路21可以使用
2.4GHz頻段進(jìn)行無(wú)線信號(hào)的發(fā)送和接收，以保證足夠的通信距離和穩(wěn)定性。
[0036]本實(shí)施例，當(dāng)存在直流互竄故障時(shí)，無(wú)線信號(hào)接收電路21接收主機(jī)上傳的信號(hào)，通過(guò)電流采樣電路23對(duì)鉗形電流互感器3檢測(cè)到各個(gè)饋線回路的數(shù)據(jù)進(jìn)行放大處理，再將其饋線的直流互竄狀況顯示在液晶顯示屏上。
[0037]本實(shí)施例，電流采樣電路23與鉗形電流互感器3可以采用兩芯屏蔽線連接。
[0038]如圖2所示，電流采樣電路23可以包括:電阻町、1?2、1?3、1?4、1?5、1?6、1?7，電容(:1、〇2工3，和運(yùn)算放大器1111、1112，所述1?1串接在所述LMl的反相輸入端和地之間，所述R2的兩端分別連接第一參考電平和所述LMl的反相輸入端，所述R3串接在所述LMl的同相輸入端和地之間，所述R4和Cl并聯(lián)后串接在所述LMl的輸出端和反相輸入端之間，所述C2和R5串聯(lián)后串接在所述LMl的輸出端和LM2的反相輸入端之間，所述LM2的同相輸入端連接第二參考電平，所述R6和C2并聯(lián)后串接在所述LM2的輸出端和反相輸入端之間，所述R7的一端與所述LM2的輸出端連接，另一端作為所述電流采樣電路的輸出，所述C3 —端接地，另一端與所述R7相對(duì)于與所述LM2的輸出端連接的一端連接。
[0039]本實(shí)施例，電阻町、1?2、1?3、1?4、1?5、1?6、1?7的精度控制在0.1%以內(nèi)，通過(guò)控制電阻
的精度，可以提高鉗形電流互感器3的采樣精度，使得鉗形電流互感器3反饋回來(lái)的信號(hào)的精度更高，從而提高直流互竄故障定位的精準(zhǔn)度。
[0040]最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種直流電源環(huán)網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)與定位系統(tǒng)，用于對(duì)獨(dú)立運(yùn)行的直流電源1、II的直流互竄故障進(jìn)行監(jiān)測(cè)和定位，包括主機(jī)、手持器和鉗形電流互感器，所述主機(jī)和手持器無(wú)線連接，所述手持器和鉗形電流互感器有線連接，其特征在于: 所述主機(jī)包括切換橋電路，平衡橋電路1、II，電壓采樣電路1、II，處理器I和無(wú)線信號(hào)發(fā)送電路，所述處理器I分別與電壓采樣電路1、II和無(wú)線信號(hào)發(fā)送電路連接，所述平衡橋電路I連接在直流電源I的正、負(fù)端子之間，所述切換橋電路和平衡橋電路II并聯(lián)后連接在直流電源II的正、負(fù)端子之間，所述電壓采樣電路I與所述直流電源I的正、負(fù)、地端子連接，所述電壓采樣電路II與所述直流電源II的正、負(fù)、地端子連接； 所述手持器包括無(wú)線信號(hào)接收電路、處理器II和電流采樣電路，所述無(wú)線信號(hào)接收電路和電流采樣電路的輸出分別連接至所述處理器II，所述電流采樣電路的輸入與所述鉗形電流互感器的輸出連接。
2.如權(quán)利要求1所述的直流電源環(huán)網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)與定位系統(tǒng)，其特征在于:所述主機(jī)還包括:與所述處理器I連接的控制按鍵1、液晶顯示屏1、LED指示燈和蜂鳴器。
3.如權(quán)利要求1所述的直流電源環(huán)網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)與定位系統(tǒng)，其特征在于:所述手持器還包括:與所述處理器II連接的控制按鍵II和液晶顯示屏II。
4.如權(quán)利要求1所述的直流電源環(huán)網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)與定位系統(tǒng)，其特征在于:所述電流采樣電路與鉗形電流互感器采用兩芯屏蔽線連接。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的直流電源環(huán)網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)與定位系統(tǒng)，其特征在于:所述電流采樣電路包括:電阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7，電容C1、C2、C3，和運(yùn)算放大器LM1、LM2，所述Rl串接在所述LMl的反相輸入端和地之間，所述R2的兩端分別接第一參考電平和所述LMl的反相輸入端，所述R3串接在所述LMl的同相輸入端和地之間，所述R4和Cl并聯(lián)后串接在所述LMl的輸出端和反相輸入端之間，所述C2和R5串聯(lián)后串接在所述LMl的輸出端和LM2的反相輸入端之間，所述LM2的同相輸入端連接第二參考電平，所述R6和C2并聯(lián)后串接在所述LM2的輸出端和反相輸入端之間，所述R7的一端與所述LM2的輸出端連接，另一端作為所述電流采樣電路的輸出，所述C3 —端接地，另一端與所述R7相對(duì)于與所述LM2的輸出端連接的一端連接。
6.如權(quán)利要求5所述的直流電源環(huán)網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)與定位系統(tǒng)，其特征在于:所述電阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7 的精度在 0.1% 以內(nèi)。
【文檔編號(hào)】G01R31/08GK203561724SQ201320699316
【公開(kāi)日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月6日
【發(fā)明者】趙應(yīng)春, 向航, 劉清, 吳超, 房兆源, 廖立平, 蔣小紅 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)重慶市電力公司檢修分公司