防直流倒方式操作失电的监测装置及其检测方法与流程

本发明涉及直流系统技术领域，具体涉及一种防直流倒方式操作失电的监测装置及其检测方法。

背景技术：

直流系统在发电厂、变电站中占有非常重要的地位，其为各种保护、信号、合闸操作等装置提供直流电源。只要变电站直流系统投运，在任何情况下，都不可以出现母线失电的情况，如果出现母线失电的情况，保护装置会掉电造成低压闭锁或者拒动，产生不可预计的严重后果。

国家电网公司十八项电网重大反事故措施亦明确规定应定期对直流充电装置的稳压精度、稳流精度和纹波系数进行校验，定期对蓄电池组进行核对性放电试验。对于双套直流配置的变电站，在按规定进行定期试验时需要进行直流倒方式操作，将待试验的一套直流设备退出运行，由另外一套直流设备带两段直流母线。进行直流倒方式操作时如果造成变电站直流母线失电将直接导致本站继电保护装置和测控装置等因失电而无法工作。因此，在进行直流倒方式操作时，准确的判断母联、母投的开关状态极其重要。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题中的不足，本发明的目的在于：提供一种防直流倒方式操作失电的监测装置，能够准确的判断两段母线的母联、母投开关是否闭合，为倒方式操作提供可靠依据，防止在直流倒方式操作过程中失电。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为：

所述防直流倒方式操作失电的监测装置，包括CPU，与CPU相连接的检测模块、放电模块、电压采集模块、电流采集模块以及与上位机进行通信的通信模块；所述检测模块主要由稳压二极管D2、D3和电阻R8串联组成；所述放电模块主要由直流大功率继电器K、绝缘栅双极型晶体管IGBT和黄金电阻R9组成；所述电压采集模块包括分压电路、光耦隔离电路、电压跟随电路和滤波电路；所述电流采集模块包括电流互感器、分压电路、电压跟随电路、负压抬升电路和滤波电路。

进一步优选，电压采集模块中的分压电路主要包括电阻R1和R2，光耦隔离电路主要包括线性光耦，电压跟随电路主要包括运算放大器，电压采集模块的滤波电路主要包括电阻R6与电容C2。

进一步优选，电流采集模块的分压电路主要包括电阻R1′和R2′，电压跟随电路主要包括运算放大器，滤波电路主要包括电阻R7′与电容C4′。

所述防直流倒方式操作失电的检测方法，包括以下步骤：

(1)测量I、II段正负母线W1+、W1-、W2+、W2-的对地电压，若各段对地电压正常，则判定I段母投开关K1和II段母投开关K2闭合，进入下一步骤，若不正常，停止测试，查看母联开关K3、I、II段母投开关K1、K2的接线；

(2)在I段正母线W1+和II段负母线W2-之间投入检测模块进行检测，若I段正母线W1+电压降低，I段负母线W1-电压升高，则判断为母联开关K3断开，检查母联开关K3以及I、II段母投开关K1、K2的接线，否则进入下一步骤；

(3)在I段正母线W1+和II段负母线W2-之间投入放电模块，同时测量母联开关K3处流过的电流，若没有电流则判定母联开关K3断开；若有电流则判定母联开关K3闭合；

(4)测量I、II段正负母线W1+、W1-、W2+、W2-的对地电压，若各段对地电压正常，则判定I段母投开关K1和II段母投开关K2闭合，进入下一步骤，若不正常，停止测试，查看母联开关K3、I、II段母投开关K1、K2的接线；

(5)在I段负母线W1-和II段正母线W2+之间投入检测模块进行检测，若II段正母线W2+电压降低，II段负母线W2-电压升高，则判断为母联开关K3断开，检查母联开关K3以及I、II段母投开关K1、K2的接线，否则进入下一步骤；

(6)在I段负母线W1-和II段正母线W2+之间投入放电模块，同时测量母联开关K3处流过的电流，若没有电流则判定母联开关K3断开；若有电流则判定母联开关K3闭合；

(7)若步骤(3)和步骤(6)中均判定母联开关K3闭合，则判定母联开关K3闭合，若其中任一判定母联开关K3断开，则判定为母联开关K3断开。

进一步优选，步骤(3)和步骤(6)中主要使用电流互感器TA测量母联开关K3处流过的电流。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明能够准确的判断两段母线的母联、母投开关是否闭合，为倒方式操作提供可靠依据，防止在直流倒方式操作过程中失电，能够有效的避免事故的发生。

附图说明

图1本发明结构框图；

图2本发明检测原理图；

图3本发明电压采集模块电路图；

图4本发明电流采集模块电路图；

图5本发明检测模块电路图；

图6本发明放电模块电路图；

图7本发明开关判断流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例做进一步描述：

如图1-6所示，本发明所述防直流倒方式操作失电的监测装置，包括CPU，与CPU相连接的检测模块、放电模块、电压采集模块、电流采集模块以及与上位机进行通信的通信模块，通信模块采用485总线方式与上位机进行通信，遵循MODBUS协议；CPU控制检测模块和放电模块的投入和切断，同时根据电压和电流采集模块采集的数据，最终确定母联开关K3以及I、II段母投开关K1、K2是否闭合，CPU可以选取STM32F103RCT6。

所述检测模块主要由稳压二极管D2、D3和电阻R8串联组成，具体的可以由两个100V稳压二极管和一个200kΩ的电阻组成，用于I、II段母线不同段间异极导通。

所述放电模块主要由直流大功率继电器K、绝缘栅双极型晶体管IGBT和黄金电阻R9组成，用于I、II段母线不同段间异极放电，确定母联开关K3是否闭合，其中黄金电阻R9可以采用50W50Ω，四个电阻串联，经测试可以短时放电4秒钟，测试间隔时间在1分钟以上让黄金电阻充分散热，直流大功率继电器K可以采用HFE18V-20/450-24-H2，最大切换电流20A、最大切换电压值450V，IGBT优选FGW75N60HD，最高电压600V，最大电流70A。

所述电压采集模块包括分压电路、光耦隔离电路、电压跟随电路和滤波电路，主要实时采集I、II段正负母线W1+、W1-、W2+、W2-的对地电压，共六路，具体的，采集的电压信号通过R1、R2电阻分压，分压后的信号通过运放MCP6002进入HCNR201线性光耦隔离输入端，光耦输出通过电压跟随器输出隔离后的电压信号，然后通过R6与C2组成的一阶RC滤波电路进入AD采集芯片AD7266。

所述电流采集模块包括电流互感器、分压电路、电压跟随电路、负压抬升电路和滤波电路，主要用于采集母联开关K3处的电流值，具体的，电流互感器采用SC1V-50A/5V，电流传感器的输入电压经两个前端47K精度1‰电阻R1′和R2′分压后，电压通过VREF抬高1.25V然后通过电阻R7′与电容C4′组成的滤波电路，最后进入AD采集芯片AD7266。

另外，CPU还与温度采集模块相连接，温度采集模块用于实时采集环境温度。

如图7所示，所述防直流倒方式操作失电的检测方法，包括以下步骤：

(1)测量I、II段正负母线W1+、W1-、W2+、W2-的对地电压，若各段对地电压正常，则判定I段母投开关K1和II段母投开关K2闭合，进入下一步骤，若不正常，停止测试，查看母联开关K3、I、II段母投开关K1、K2的接线；

(2)在I段正母线W1+和II段负母线W2-之间投入检测模块进行检测，若I段正母线W1+电压降低，I段负母线W1-电压升高，则判断为母联开关K3断开，检查母联开关K3以及I、II段母投开关K1、K2的接线，否则进入下一步骤；

(3)在I段正母线W1+和II段负母线W2-之间投入放电模块，同时测量母联开关K3处流过的电流，若没有电流则判定母联开关K3断开；若有电流则判定母联开关K3闭合；

(4)测量I、II段正负母线W1+、W1-、W2+、W2-的对地电压，若各段对地电压正常，则判定I段母投开关K1和II段母投开关K2闭合，进入下一步骤，若不正常，停止测试，查看母联开关K3、I、II段母投开关K1、K2的接线；

(5)在I段负母线W1-和II段正母线W2+之间投入检测模块进行检测，若II段正母线W2+电压降低，II段负母线W2-电压升高，则判断为母联开关K3断开，检查母联开关K3以及I、II段母投开关K1、K2的接线，否则进入下一步骤；

(6)在I段负母线W1-和II段正母线W2+之间投入放电模块，同时测量母联开关K3处流过的电流，若没有电流则判定母联开关K3断开；若有电流则判定母联开关K3闭合；

(7)若步骤(3)和步骤(6)中均判定母联开关K3闭合，则判定母联开关K3闭合，若其中任一判定母联开关K3断开，则判定为母联开关K3断开。

其中，步骤(3)和步骤(6)中主要使用电流互感器TA测量母联开关K3处流过的电流。