變電站內直流供電系統在線絕緣監測的設計

王剛峰　黃明亮　劉建

隨著電力系統的不斷發展，變電站絕緣監測系統逐漸更新，進一步提高了直流供電系統的可靠性。在以往的變電站直流系統絕緣監測裝置中，通常是采用電橋法來進行絕緣檢測的，這種方法具有一定的局限性，降低了絕緣檢測的有效性。為此，需要我們不斷加強直流監測系統的研究，通過完善直流供電系統絕緣監測系統，增強整個電力系統的安全。文中對直流供電系統的常用絕緣檢測方法、直流供電系統在線絕緣監測系統分別進行了闡述，以供參考。

【關鍵詞】變電站 絕緣監測 直流供電 監測方法

變電站的直流系統規模十分龐大，主要為相關裝置和通訊設備提供電源，在電力系統中占據了重要地位。目前，直流系統接地故障頻繁發生，一般的檢測方法不能夠完全保證支路直流接地的定位，這嚴重威脅著電力系統的安全性。為了確保電力系統的安全運行，我們要進一步提高直流供電系統絕緣監測的準確性，對其絕緣情況進行實時監測。下面我們首先來了解一下直流供電系統的幾種絕緣檢測方法，然后再來對變電站分布式直流接地電阻在線監測系統進行探討。

1 直流供電系統主要的絕緣檢測方法

1.1 電橋法

電橋法是檢測直流系統絕緣情況的主要方法之一，它主要分為平衡電橋法和不平衡電橋法。電橋法主要是將直流系統對地絕緣電阻同人為的兩個電阻連接成電橋，在系統正常的情況下，電橋平衡，如果出現故障，電橋失去平衡后則會產生報警。其中平衡電橋法不能夠檢測直流接地故障，只對系統絕緣性有一定的檢測作用，局限性大。而不平衡電橋法雖然比平衡電橋法先進些，但是也只能檢測出系統接地故障，卻無法判斷故障支路，有一定的局限性。

1.2 漏電流法

漏電流法是將傳感器套在直流系統各個支路的正負導線上面，工作原理如圖1所示。這樣以來，一旦電流大小相等且呈反向，就會消除磁場，傳感器二次側輸出值則為零。絕緣檢測裝置是用來顯示母線電壓的，一旦系統發生接地，傳感器就會輸出電壓值。但是，利用該方法仍然不能解決對正負母線絕緣性進行判斷，如果連接兩個電阻和開關來進行解決，也無法對接地故障進行判斷，而且傳感器會受到一定的干擾，精確度會降低。

1.3 低頻信號法

低頻信號法主要是定時的對系統母線與大地間注入低頻交流信號，利用交流信號來對直流系統接地故障進行有效的監測。該方法主要分為定頻法和變頻法，其中定頻法又分為支路加傳感器和不加傳感器的兩種檢測手段，在采用定頻法時，檢測結果受到了系統分布式電容的嚴重影響。變頻法是在定頻法的基礎上研究出來的，有效的提高了檢測結果的準確度，但是使用范圍仍有局限性。

2 探討直流系統在線絕緣監測裝置的設計

通過對直流系統絕緣檢測方法的分析，我們清楚的了解到這些方法的局限性，它們無法對故障支路進行準確的定位，影響了系統的安全性。弱電微機保護一般采用的是24V，變電站多為110V、120V，為此需要通過逆變電源來協助。在采用微機保護時，逆變電源的使用效果欠佳，存在一定的問題，容易引發開關量誤動。針對上述問題，本文通過合理的設計與研發技術，對絕緣監測裝置系統進行設計分析。

2.1 系統的組成與工作原理

根據直流供電系統的復雜結構，我們可以采用由繁化簡的原則，將復雜的拓撲關系變簡單。這就需要我們在直流系統支路上面安裝隔離電源，之后再在其支路上分別安裝直流接地檢測子機，這樣以來各檢測子機分工不同，共同完成檢測任務后，通過總線輸送到檢測主機中。該分布式直流接地監測系統的構成如圖2所示，檢測子機從1到5檢測的范圍各不同，其中檢測子機1主要是用來檢測直流母線的。這種分布式監測系統相對于以往的集中式監測系統來說，實現了系統支路電源的分離，避免了支路誤動問題的發生，有利于電力系統的安全運行。在檢測子機進行工作時，檢測方法相對簡單，一旦檢測到直流接地問題，不需要通過注入信號或者利用傳感器就能夠對故障支路進行定位，這主要是由系統分布式結構決定的，受外界環境的干擾性較小，采用不平衡電橋法即可完成檢測工作。

分布式直流接地監測系統的研究依賴于先進的科學技術，包括分布式隔離電源技術、485總線通訊技術等，通過采用先進的控制以及數據處理芯片，增強了裝置的安全性，為電力系統的運行提供了有效的保障。該監測裝置相對輕便，安裝操作較簡單，具有很好的經濟性和實用性。利用分布式直流接地電阻在線監測系統進行檢測工作時，我們不僅可以迅速的對故障支路進行定位，而且系統還可以對故障進行顯示記錄并報警，節約了大量的維修時間，方便了維修工作的開展，進一步減少了停電事故的發生。

2.2 檢測子機的工作原理

檢測子機在工作時，是通過RS485總線進行數據傳輸的，其工作原理如圖3所示，它的工作電源組則是通過直流母線電壓轉換的，我們可以選擇隔離放大器或者光耦進行隔離。在分布式直流監測系統中，檢測子機與隔離電源之間既可以合為一體，也可以相互分開。隔離電源對檢測子機來說尤為重要，它除了能夠產生隔離的直流母線電壓，還能夠為檢測子機提供工作電壓，一旦將檢測子機作為分體，就需要利用另一種形式產生工作電源。如果系統存在接地故障時，可以通過狀態指示電路檢測，也可以通過隔離RS485口進行傳輸。

3 總結

綜上所述，變電站內直流供電系統的安全性非常重要，一旦系統發生故障，就會引發跳閘停電事故，降低了供電質量。在進行直流系統檢測時，通常我們采用電橋法、漏電流法、低頻信號法等，雖然這些檢測手段能夠起到一定的效果，但是不能完全保證直流系統的安全性。而變電站分布式直流接地電阻在線監測裝置不僅操作方便、安全可靠，還提高了支路直流接地定位的精確度，方便了維修工作，進一步提高了直流系統的可靠性。

參考文獻

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作者簡介

王剛峰（1978-），男，大學本科學歷。現為國網咸陽供電公司工程師，從事電力工程及自動化研究。

作者單位

國網咸陽供電公司 陜西省咸陽市 712000endprint