直流絕緣監(jiān)察裝置的設計與應用

閆佳

摘要：直流絕緣監(jiān)察裝置是工廠、變電站、發(fā)電廠的常用裝置，我國常用的直流絕緣監(jiān)察設備監(jiān)測電路主要使用傳感器，通過不平衡電流來計算出系統(tǒng)的絕緣電阻，如果絕緣電阻未達到相關的標準，那么設備就會報警，但是，該種監(jiān)察設備體積大、結(jié)構(gòu)復雜，使用起來并不方便。為了保證設備與系統(tǒng)運行的安全性與穩(wěn)定性，可以在系統(tǒng)中采取電源屏直流電源供電，本文主要分析新型直流絕緣監(jiān)察裝置的設計方式與應用成果。

關鍵詞：直流絕緣監(jiān)察裝置設計應用

在工廠、變電站與發(fā)電廠中，多使用低壓直流設備來采集信息，直流主要由交流電隔離整流器與變壓器產(chǎn)生，需要和蓄電池系統(tǒng)連接，直流正極與負極不會直接接地，正負母線對地電勢也是懸浮的，在直流系統(tǒng)回路中某點接地時，其他的設備不會受到影響，但是如果兩個以上的點接地，就可能會出現(xiàn)誤發(fā)信號與開關誤動等一系列的事故，為了提升信息傳遞的準確性與系統(tǒng)運行的可靠性，必須要對直流絕緣的運行狀態(tài)進行實施的監(jiān)察。

就現(xiàn)階段來看，我國常用的直流絕緣監(jiān)察設備監(jiān)測電路主要使用傳感器，通過不平衡電流來計算出系統(tǒng)的絕緣電阻，如果絕緣電阻未達到相關的標準，那么設備就會報警，但是，該種監(jiān)察設備體積大、結(jié)構(gòu)復雜，使用起來并不方便。還有一種直流絕緣檢查器，如果系統(tǒng)正極與負極對地電阻出現(xiàn)不平衡時就會發(fā)出報警信號，但是在交流干擾較強的情況下，誤報警的情況較多。

為了保證設備與系統(tǒng)運行的安全性與穩(wěn)定性，可以在系統(tǒng)中采取電源屏直流電源供電，使用試驗電源屏直流系統(tǒng)直流絕緣監(jiān)察裝置，下面就針對這一裝置的設計與應用進行深入的分析。

1 直流絕緣監(jiān)察裝置的組成

直流絕緣監(jiān)察裝置包括A/D采樣MCU數(shù)據(jù)處理器、DC-DC電源、RC鉗制接地電路與聲光報警電路幾個部分。其中，RC鉗制接地電路負責電路絕緣系統(tǒng)的檢查，檢查完成之后會將直流電源對地電勢差從懸浮狀態(tài)鉗制轉(zhuǎn)化為對地電勢差；A/D采樣MCU數(shù)據(jù)處理器負責將電壓模擬量轉(zhuǎn)化成為數(shù)字量；MCU數(shù)據(jù)處理器可以在短時間內(nèi)計算出電壓數(shù)值，如果出現(xiàn)絕緣故障，那么系統(tǒng)就會將MCU信號發(fā)送至聲光報警電路，并發(fā)出報警聲。

1.1 RC鉗制接地電路

RC鉗制接地電路由整流二極管D1、電壓采集線L1（L2）、熔斷器FU1（FU2）、電阻橋、電容橋與接地點幾個部分構(gòu)成，電容橋由能夠分成電容C1、電容C2兩個部分，電阻橋則可以分為R1與R2兩個部分。電容橋、整流二極管、電阻橋采取分別連接的方式，整流二極管、熔斷器與電壓采集線使用串聯(lián)方式，接地點則連接在電阻橋與電容橋中點上。

1.2 聲光報警電路

聲光報警電路由限流電阻R7，R8，R9、揚聲器、功率放大器、發(fā)光二極管LED3，LED4，LED5組成。MCU數(shù)據(jù)處理器會將系統(tǒng)的故障信息與裝置的工作狀態(tài)經(jīng)過限流電阻與發(fā)光二極管顯示出來，MCU則負責聲音信號的處理。

1.3 A/D采樣MCU數(shù)據(jù)處理器

A/D采樣MCU數(shù)據(jù)處理器由分壓電阻橋R3，R4、數(shù)據(jù)處理器、分壓電阻橋R5，R6組成，分壓電阻橋是由兩個不同的電阻串聯(lián)組成。

1.4 DC-DC電源模塊

DC-DC電源能夠?qū)C220V轉(zhuǎn)化成DC5V，其電源是由MCU數(shù)據(jù)處理器以及功率放大器共同提供。

直流絕緣監(jiān)察裝置電路圖詳見圖1。

■

圖1直流絕緣監(jiān)察裝置電路圖

2 直流絕緣監(jiān)察裝置的實施方式

根據(jù)上圖可以得知，在RC鉗制接地電路的影響下，電源正極與電源負極對地電勢差是相同的，電源在電容器與整流二極管的雙重作用下，能夠直接過濾其中的干擾量，將進入DC-DC電源與A/D轉(zhuǎn)換的電力轉(zhuǎn)化成為純凈直流量。DC-DC電源能夠為電力的轉(zhuǎn)化提供穩(wěn)定的電源，A/D轉(zhuǎn)換電路能夠降低±110V電壓信號，將其送入到A/D轉(zhuǎn)換器中，MCU在接受到信號之后，會判斷電壓數(shù)值的變化情況，將其發(fā)送到聲光報警電路中，一旦出現(xiàn)故障，聲光報警電路就會發(fā)出燈光告警或者聲音報警。

在系統(tǒng)正常工作的情況下，在電阻器R1、R2與電容器C1、C2的共同作用下，R1與R2兩端會產(chǎn)生相同的電勢差，在經(jīng)過轉(zhuǎn)換之后，其電勢差依然相同，數(shù)據(jù)經(jīng)過MCU處理后，就會將LED3點亮，此時，并不會發(fā)生生硬信號。

如果系統(tǒng)電源的正極絕緣出現(xiàn)故障，在電阻器R1、R2與電容器C1、C2的共同作用下，R1兩端電勢差會小于R2，電壓經(jīng)過分壓處理后會進入到A/D轉(zhuǎn)換器中，并將模擬信號轉(zhuǎn)為數(shù)字量，MCU會對兩個電壓數(shù)字量進行比較，點亮LED4，發(fā)出聲音信號，經(jīng)過功率放大器處理后就會發(fā)出報警聲。

如果系統(tǒng)電源的負極絕緣出現(xiàn)故障，在電阻器R1、R2與電容器C1、C2的共同作用下，R1兩端電勢差會大于R2，電壓經(jīng)過分壓處理后會進入到A/D轉(zhuǎn)換器中，并將模擬信號轉(zhuǎn)為數(shù)字量，MCU會對兩個電壓數(shù)字量進行比較，點亮LED5，發(fā)出聲音信號，經(jīng)過功率放大器處理后就會發(fā)出報警聲。

3 直流絕緣監(jiān)察裝置的應用

將該種直流絕緣監(jiān)察裝置應用在變電站擴建工程中，起到了十分積極的作用，多次幫助工作人員及時檢查出電流絕緣裝置的異常情況，挽回了經(jīng)濟損失，在直流絕緣監(jiān)察裝置的幫助下，將復雜多點直流混接現(xiàn)象徹底的分離開來。

4 結(jié)語

總而言之，傳統(tǒng)直流絕緣監(jiān)察裝置選擇性差、靈敏度不高，故障定位困難，使用本文的新型直流絕緣監(jiān)察裝置就能夠有效提升監(jiān)察的靈敏度，也可以在不對供電可靠性產(chǎn)生影響的前提下定位線路，有著良好的經(jīng)濟效益，因此，該種裝置是值得進行推廣和使用的。

參考文獻：

[1]張俊如.利用直流絕緣監(jiān)察裝置查找直流接地的原理和實際查找方法[J].黑龍江科技信息，2007(12).

[2]Yu-lin Qi,Yan-wei Zhu.Application of signal generator based on reducing work frequency Ss signal injection method in distribution network. Proceedings of the second international conference on intelligent information management system and technology.2007.

[3]Zhang Huifen,Pan Zhencun,Sang Zaizhong,Wang Bin.A Signal Injection Method for Line Selection and Location of Single Phase-to-ground Faults in Distribution Networks. Proceedings of the 3rd IASTED International Conference on Power and Energy Systems.2003

[4]Chengyong Zhao,Yanfen Guo,Gengyin Li.The similitude power detection on single-phase-to-ground fault in the non-solidly grounded system. Transmission and Distribution Conference and Exhibition: Asia and Pacific,2005 IEEE/PES.2005.

[5]劉超，樊樹根，劉迎龍，姚瑾.直流電源系統(tǒng)兩點或一點接地引起保護出口繼電器誤動的分析[J].中國電業(yè)(技術版)，2012(11).

endprint