一种具有自动校准的绝缘监测系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种具有自动校准的绝缘监测系统及方法。
【背景技术】
[0002] 直流电源是发电厂、变电站、换流站的重要组成部分，为其信号装置、继电保护装 置、测控装置等提供可靠的工作电源。其可靠性直接影响电力系统安全、可靠性。直流系统 整个供电网络涉及点多，面广、线长，发生接地交流窜入直流、直流互窜等故障机率很高，一 旦有故障发生，就可能造成巨大的损失。因此直流电源的绝缘检测功能显得尤为重要。
[0003 ]随着智能变电站及无人值守变电站的建设，对支路接地电阻精度和选线的准确性 要求越来越高。而绝缘监测装置所应用的直流漏电流传感器会因为老化、温度及其他参数 的影响导致零点发生漂移或增益发生变化。由于支路多、线路复杂且带电，如果人工排查将 是一个效率非常低且危险系数比较大的工作。改装置可自动完成由于零点漂移或增益变化 导致的支路接地电阻采集精度降低及支路选线误报的问题，大幅度降低工作内容，提高电 力设施运行稳定性。
[0004] 同时，通过对测试发现，直流漏电流传感器在整个测量范围内线性度比较好，比较 容易发生的是零点发生漂移和增益发生变化。基于传感器上述特点，可以很好的实现装置 的自动校准。
【发明内容】
[0005] 本发明为了解决上述问题，提出了一种具有自动校准的绝缘监测系统及方法，本 系统根据直流漏电流传感器的特点，有效解决了绝缘监测的校准问题。
[0006] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0007] -种具有自动校准的绝缘监测系统，包括处理单元、母线接地电阻计算模块、校准 信号产生模块、支路接地电阻计算模块和通讯模块，其中：
[0008]所述处理单元连接母线接地电阻计算模块、校准信号产生模块、支路接地电阻计 算模块和通讯模块；
[0009] 处理单元采集母线正负极电压信号，母线接地电阻计算模块计算母线对地接地电 阻等效值，当检测的绝缘状态合格则进行实际绝缘电阻的检测，计算正负极对地电阻，若正 负极对地电阻值大于设定值，处理单元控制校准信号产生模块进行零点校准和增益校准， 记录直流传感器输出值和增益值，支路接地电阻计算模块根据直流传感器输出值和增益值 计算支路接地电阻，将结果通过通讯模块，传输给上位机。
[0010] 所述校准信号产生模块，包括不平衡桥电阻、平衡桥电阻、不平衡桥投切开关和多 个直流漏电流传感器与直流系统馈出线负载，其中，平衡桥电阻为两个串联的电阻，且分别 连接在母线正负极上，不平衡桥电阻为两个串联的电阻，分别连接在母线正负极上，两个不 平衡桥电阻间串联有两个不平衡桥投切开关，不平衡桥投切开关的中性点和平衡桥电阻的 中性点均接地;每个直流系统馈出线负载并联于母线正负极之间，且每个直流系统馈出线 负载均与一个直流漏电流传感器并联，直流漏电流传感器彼此串联在直流电流信号发生电 路上。
[0011] 所述不平衡桥电阻的阻值相同。
[0012] 所述平衡桥电阻的阻值相同。
[0013 ]基于上述系统的工作方法，包括以下步骤：
[0014] (1)采集母线正、负极对地电压值；
[0015] (2)根据母线正负极对地电压值计算对地接地电阻，如果检测的绝缘状态合格，进 入步骤(3);
[0016] (3)启动不平衡桥的投切，依次闭合一个不平衡桥投切开关，进行实际绝缘电阻的 检测，计算正负极对地电阻，如果正负极对地电阻大于设定值，则进行步骤(4);
[0017] (4)进行零点校准，使直流电源信号发生电路停止工作，逐支路记录直流传感器输 出值；
[0018] (5)进行增益校准，控制直流电流信号发生电路输出直流漏电流传感器额定值，逐 支路记录直流漏电流传感器输出值，计算增益值；
[0019] (6)结合实际运行中的采样值，计算支路接地电阻。
[0020] 所述步骤(2)中，所述母线接地电阻计算模块根据母线正负极对地电压值计算对 地接地电阻，当正极对地电压大于负极对地电压值时，
当正极对地电压小于负 极对地电压值_
_中，a为不平衡桥电阻与平衡桥电阻的比值，V+为正极对地电 压值，V_为负极对地电压值，R> =本极实际接地电阻。绝缘状态合格为实际计算出的正负母 线对地接地电阻值大于接地报警设定值。
[0021] 所述步骤(3)中，具体方法为：启动不平衡桥的投切，进行实际绝缘电阻的检测，当 S1合上，S2分开，采集此时的正负极对地电压1，h-可得到如下公式：
[0022]
[0023]当S2合上，S1分开，采集此时的正负极对地电压V2+，V2-可得到如下公式
[0024]
[0025]由（1)、（2)式联立解得:正负极对地电阻R+，R_，R3为不平衡桥电阻，Ri为平衡桥电 阻。
[0026]所述步骤(5)的具体方法为，进行增益校准，控制直流电流信号发生电路DCI输出 直流漏电流传感器额定值A，逐支路记录直流漏电流传感器输出值b，则增益值为k=(b_a)/ A，a为零点校准的直流传感器输出值。
[0027]所述步骤(6)中，支路接地电阻的数据的计算方法为：（x-a)*k，x为实际运行中采 样值。具体指的是通过接地电阻计算模块直接计算出的接地电阻值，该接地电阻值与实际 的接地电阻值存在一定的偏差，需要通过上述的校准系数进行校准，校准后的值即为计算 出的用来判断接地的电阻值，该值与实际值接近。
[0028]本发明的有益效果为：
[0029] 本发明充分分析了直流漏电流传感器的特性，通过计算得出的母线绝缘状态来确 定是否进行自动校准，有效解决了由于温度变化、湿度变化以及传感器老化等带来的传感 器本身特性变化导致的支路接地电阻值计算误差过大的问题。同时有效解决了由于支路较 多而采用人工校准所带来的效率问题。对智能化变电站及无人值守设施的可靠运行提供保 障。提尚直流系统的可靠性、稳定性，提尚电网运彳丁的安全。
【附图说明】
[0030] 图1为系统功能模块示意图；
[0031] 图2为系统校准原理示意图；
[0032]其中，VI为直流系统正负极电压；
[0033] V+、V_为直流系统正负极电压、对地电压；
[0034] R1、R2为平衡桥电阻且R1=R2;
[0035] R3、R4为不平衡桥电阻且R3 = R4;
[0036] SI、S2为不平衡桥投切开关；
[0037] RL1~RLn为直流系统馈出线负载；
[0038] CL1~CLn为直流漏电流传感器；
[0039] DCI为直流电流信号发生电路；
[0040] LINE1为直流信号发生电路传过直流漏电流传感器形成回路的导线。
【具体实施方式】：
[0041] 下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
[0042] 如图1所示，一种具有自动校准的绝缘监测系统，包括处理单元、母线接地电阻计 算模块、校准信号产生模块、支路接地电阻计算模块和通讯模块，其中：
[0043]所述处理单元连接母线接地电阻计算模块、校准信号产生模块、支路接地电阻计 算模块和通讯模块；
[0044]处理单元采集母线正负极电压信号，母线接地电阻