直流電源系統絕緣監測裝置的校驗檢測技術

李　晶，羅　洋，陳軻娜，王嘉易

(國網四川省電力公司電力科學研究院，四川 成都　610072)

直流電源系統絕緣監測裝置的校驗檢測技術

李晶，羅洋，陳軻娜，王嘉易

(國網四川省電力公司電力科學研究院，四川 成都610072)

摘要：直流電源系統是為控制、保護、通信等負荷提供正常運行用電源和電網故障后快速恢復運行的事故用電源；是保障發電廠升壓站、變電站、換流站等安全運行的重要設備；而絕緣監測裝置則是保證直流電源系統正常運行的重要手段之一。絕緣監測裝置的性能直接影響直流電源系統的安全運行，因此，必須開展相關的檢測或考核驗證。探討了變電站直流電源系統絕緣監測裝置的校驗檢測技術，闡述并分析了校驗裝置的檢測電路原理，為有效地開展絕緣監測裝置的校驗提供了參考。

關鍵詞：直流電源系統；絕緣監測裝置；檢測技術

0引言

直流電源系統的絕緣監測裝置作為對直流電源系統正負極接地、系統外電源竄入等故障造成的電壓異常進行監測和告警[1-3]的專用裝置，其重要性不言而喻。雖然國家電網公司企業標準Q/GDW 1969-2013《變電站直流系統絕緣監測裝置技術規范》已經頒布實施，由于直流電源系統絕緣監測裝置技術規范的長期缺失，目前在運的直流電源系統絕緣監測裝置與新頒標準的要求存在一定的差距，為避免由此帶來的事故隱患，開展裝置參數和功能的測評、校驗就顯得尤為重要。

下面探討了變電站直流電源系統絕緣監測裝置的校驗檢測技術，闡述并分析了校驗裝置的工作原理，為有效地開展絕緣監測裝置的校驗提供了參考。

1直流電源系統絕緣監測裝置

變電站直流電源系統絕緣監測裝置通過監測直流母線電壓的變換量，確定直流母線是否發生接地故障。當接地故障發生時，啟動絕緣監測裝置支路巡檢中的“選線功能”偵測出故障支路，同時發出告警信號。

微機型絕緣監測裝置的工作原理如圖1所示。其主要由平衡橋檢測電阻R、不平衡橋檢測電阻Rs、直流電源系統正極對地絕緣電阻Rz、直流電源系統負極對地絕緣電阻Rf、采樣計算電路模塊、通信電路模塊等構成[4]。直流母線接地故障的監測是采用平衡橋電路和不平衡橋電路。不平衡橋電路是為了彌補(正、負)兩極等值接地時，平衡橋電路監測盲區的補充監測方法。

圖1　微機型絕緣監測裝置原理圖

在直流電源系統發生絕緣下降和接地故障時，為了縮小故障范圍，減少故障處理時間，目前采用有直流漏電流、交流注入、變阻激勵等多種技術偵測選出接地支路，稱為“選線功能”。但電網公司出于安全性考慮，一般不采用交流注入的偵測方式。

2校驗檢測的基本原理和方法

2.1　校驗檢測的基本原理

校驗檢測的基本原理圖見圖2。采用可調整流模塊模擬站用直流電源系統的正、負極母線及相應的直流電壓，并且連接數條直流輸出支路。支路接有可調的電阻器和電容器用于設置不同的直流接地狀況，模擬變電站站用直流電源系統的運行工況。

圖2　絕緣監測裝置校驗的原理圖

交流電源通過轉換開關疊加在平衡橋檢測電阻上，模擬外部工頻交流量的竄入和對檢測橋交流電壓的耐受能力測試。

接入母線的信號發生器用于交流竄入的檢測或考核驗證被檢直流電源絕緣監測裝置對外部竄入交流量的測量、記錄和分析能力。

接入母線的示波器，用于測量、記錄和分析直流母線電壓位移和波動的波形。

此外，可另接一個可調整流模塊，測試兩段直流母線發生同極或異極互竄和環網時(兩段獨立的直流母線僅一極出現的非正常連接為互竄，兩極出現的連接為環網)，直流電源絕緣監測裝置的故障判斷能力。

2.2　校驗檢測方法的實現

按照Q/GDW 1969-2013的要求評測的項目有接地故障監測、接地選線、交流竄入、直流互竄、直流合環及相應測記功能等，就接地故障監測和接地選線為例，根據校驗裝置的部分檢測電路圖(見圖3)，闡述校驗檢測方法的實現。

1)1條支路下的單極(正極或負極)檢測

合上K01調節C01電容值，在0～100 μF范圍中合理選擇多個測試值(如0、10 μF、30 μF、50 μF、80 μF、100 μF)，再合上K11并分別在每個C01電容值下，調節R11電阻值至被測產品發出告警，示波器測量記錄各測試點的正、負極對地電壓值(直流電壓偏移)。告警一般分絕緣預警和接地報警，在被測產品完成接地選線后，分別記錄告警顯示內容，讀取絕緣預警和接地報警時的R11電阻值與被測產品顯示值，進行絕緣電阻(接地電阻值)監測誤差計算和接地選線正確性判斷，完成后斷開K01和K11，并調節R11電阻值至最大值。

圖3　校驗裝置的部分檢測電路圖

合上K11和K13，調節C11電容值，在0～5 μF范圍中合理選擇多個測試值(如0、1 μF、3 μF、5 μF)，并分別在每個C11電容值下調節R11電阻值，至被測產品發出告警，示波器測量記錄各測試點的正、負極對地電壓值(直流電壓偏移)。在被測產品完成接地選線后，分別記錄告警顯示內容，讀取絕緣預警和接地報警時的R11電阻值與被測產品顯示值，進行支路絕緣電阻(接地電阻值)監測誤差計算和接地選線正確性判斷，完成后斷開K13和K11，并調節R11電阻值至最大值。

2)兩條支路下的單極(正極或負極)檢測

每一極的檢測方法和步驟參照1)進行，結合不同的組合方式，清楚地記錄告警顯示內容和正、負極對地電壓最大值(直流電壓偏移)，讀取調節的電阻值與被測產品顯示值，進行各極的絕緣電阻(接地電阻值)監測誤差計算和接地選線正確性判斷，完成后斷開相應的支路斷路器，并調節電阻值至最大值。

3)一條支路正極和另一條支路負極的檢測

每一極的檢測方法和步驟參照1)進行，但兩極的電阻器和電容器按等值調節，每種組合方式下清楚地記錄告警顯示內容和正、負極對地電壓最大幅值(直流電壓波動)，讀取調節的電阻值與被測產品

顯示值，進行各極的絕緣電阻(接地電阻值)監測誤差計算和接地選線正確性判斷，完成后斷開相應的支路斷路器，并調節電阻值至最大值。

4)校驗檢測結果評判

完成全部組合方式的檢測后，按極性(正極或負極)選出最大誤差值，即是被測產品的誤差，根據接地選線的誤選和漏選次數給予正確率判斷。再依據示波器記錄得到直流電壓偏移和直流電壓波動的最大值并給予是否超值的判斷。

3結論

依據對變電站直流電源系統用絕緣監測裝置的校驗檢測技術與驗證方法的研究，按照Q/GDW 1969-2013《變電站直流系統絕緣監測裝置技術規范》的要求，對涉及電力系統的發電廠升壓站、變電站、換流站等站用直流電源絕緣監測裝置，采用1種校驗方法與裝置，實現了對其運行安全性、故障監測可靠性等方面的測評，也為開展絕緣監測裝置的運行維護和狀態檢修提供了參考，以期最大限度地避免劣質產品引發或擴大電網事故。

參考文獻

[1]趙夢欣，陳國峰，余成偉．直流電源系統絕緣監測的直流漏電流改進方案[J]．電力系統自動化，2009，33(14)：83-88．

[2]李瑞平，溫泉．直流系統接地故障的分析[J]．華電技術，2008，30(2)：58-61．

[3]徐衛，李晶．加強直流電源系統運行維護和專業管理[J]．電源技術應用，2007(3)：84-85．

[4]趙兵，張曼詩，徐玉鳳．直流系統微機型絕緣監察裝置電阻選擇的依據[J]．中國新技術產品，2009(23)：160-161．

中圖分類號：TM934.3

文獻標志碼：A

文章編號：1003-6954(2015)04-0044-02

(收稿日期：2015-05-14)

Abstract：DC auxiliary power system provides working supply and emergency supply for control, protection, communication and other loads, and it is the important device to guarantee the safe operation of booster station, substation and converter station. Especially, insulation monitoring device is one of the important methods for ensuring the normal operation of DC auxiliary power system. The properties of insulation monitoring device directly affect the safe operation of DC auxiliary power system. Therefore, the relevant detection or calibration must be carried out. The calibration and detection technologies for insulation monitoring device of DC auxiliary power system in substation are discussed. The principle of detection circuit is described and analyzed for calibration device, which provides a reference for effective calibration of insulation monitoring device.

Key words：DC power system; insulation monitoring device; detection technology