一种直流系统高阻接地故障定位装置和方法与流程

1.本技术涉及变电站供电直流系统技术领域，特别是涉及一种直流系统高阻接地故障定位装置和方法。


背景技术：

2.引发直流系统接地故障的原因有很多，包括气候因素、直流系统内部因素等，无论何种因素引发的接地故障，都会以电阻接地的方式反映到直流系统：导致一点或多点低阻(或高阻)接地，或导致高、低阻接地并存。直流系统构造复杂，其中有很多交错分布的馈线，正是因为馈线复杂分布的特点，使得发生接地故障时难以及时判断找出具体的故障点。直流系统接地故障查找困难重重，如果不能及时查找并处理直流系统故障，则很可能引发直流系统的多重危险，影响整个电力系统的安全运行。
3.大部分直流系统都安装有带选线功能的在线式绝缘检测装置，当发生接地故障时，检测装置会计算出系统正、负对地绝缘电阻，并当该电阻小于它的门限值时启动查找故障支路并报警；运维人员则根据报警支路号借助便携式直流电源绝缘定位仪排查接地故障点。目前市面上的便携式定位仪的应用原理一般都是：向母线馈入低频交流信号，再用卡钳测量各分支路的故障电流，根据故障电流大小计算接地电阻。低阻接地由于故障电流相对较大，用便携式定位仪逐一排查一般都可以定位到故障点；高阻接地(200k及以上)由于故障电流相对较小，再加上系统分布电容及其它干扰的影响，仅通过测量电流大小判断支路绝缘很难定位到故障点：
4.(1)高阻接地支路如果存在分布电容，卡钳在该支路感应的电流信号是由电阻、电容两者电流的矢量和，相对于接地电阻，低频交流信号流经分布电容的电容电流(ic)相对较大，卡钳所感应的ic也相对强；
5.(2)空间、线路上存在其它干扰，在卡钳信噪比无法提高的情况下提高信号放大倍数也同样提高了干扰信号的放大倍数中，很难从其中提取有效的电流信号。
6.综上，发明人认识到，在高阻接地支路存在分布电容或者在线路存在其他干扰时，现有的便携式定位仪对于测量到的故障电流难以准确区分电阻电流和电容电流，因此利用现有的便携式定位仪很难准确判断该支路是否存在高阻接地。


技术实现要素：

7.基于此，针对上述技术问题，提供一种直流系统高阻接地故障定位装置和方法。
8.第一方面，一种直流系统高阻接地故障定位装置，包括主机、手持仪和卡钳，所述主机和手持仪无线通信连接，所述卡钳和手持仪有线连接：
9.所述主机包括可变电桥、平衡桥电路、不平衡桥电路、第一微控制处理单元及第一无线通信模块，所述可变电桥、平衡桥电路、不平衡桥电路均与直流系统母线的正极和负极电性连接，所述可变电桥、平衡桥电路、不平衡桥电路和第一无线通信模块均与第一微控制处理单元双向通信连接；所述第一无线通信模块用于建立与手持仪的通信连接；
10.所述手持仪包括信号选择通道、低通滤波电路、程控放大电路、双相锁相电路、积分电路、a/d转换电路、第二微控制处理单元、第二无线通信模块及显示模块；所述信号选择通道的第一输入端与卡钳的输出端电性连接，信号选择通道的第二输入端与第二微控制处理单元的第一输出端电性连接，信号选择通道的输出端与低通滤波电路的输入端电性连接；所述低通滤波电路的输出端与程控放大电路的第一输入端电性连接，所述程控放大电路的第二输入端与第二微控制处理单元的第二输出端电性连接，所述程控放大电路的输出端与双相锁相电路的第一输入端电性连接；所述双相锁相电路的第二输入端与第二微控制处理单元的第三输出端电性连接，所述双相锁相电路的输出端与积分电路的输入端电性连接，所述积分电路的输出端与a/d转换电路的输入端电性连接；所述a/d转换电路还与第二微控制处理单元双向通信连接；所述第二微控制处理单元还分别与第二无线通信模块和显示模块双向通信连接；所述第二无线通信模块用于建立与第一无线通信模块的通信连接；
11.所述可变电桥用于在所述高阻接地故障定位装置工作于变桥模式时使直流系统母线的正负对地电压以恒定频率波动，从而在直流系统母线上产生低频交流检测信号；
12.所述卡钳用于检测直流系统主屏分支母线或分屏支路的绝缘电流信号，并通过有线连接发送至手持仪；检测到的绝缘电流信号依次经手持仪的信号选择通道、低通滤波电路、程控放大电路、双相锁相电路、积分电路和a/d转换电路传输至第二微控制处理单元，进而第二微控制处理单元根据接收到的绝缘电流信号计算检测到的绝缘电流信号的幅度、相位和电阻，并根据检测到的绝缘电流信号的幅度和相位，计算当前分支母线或分屏支路的电阻电流ir，ir＝icosθ；然后判断当前分支母线或分屏支路是否为故障分支母线或故障支路。
13.可选地，同一时刻，所述主机的第一微控制处理单元择一选通平衡桥电路或不平衡桥电路，实现对直流系统母线绝缘值的检测。
14.可选地，所述低通滤波电路是八阶低通滤波电路，由两个四阶低通滤波电路级联组成。
15.可选地，所述手持仪支持与多种尺寸大小的卡钳连接，在卡钳与手持仪连接之后，用户在所述手持仪的显示模块的显示屏幕上根据所使用卡钳的尺寸，选择相应的卡钳尺寸选项；所述第二微控制处理单元在接收到用户所选择的卡钳尺寸选项后，控制信号选择通道选通相应的信号处理通道，以及根据所述卡钳尺寸选项调整程控放大电路的增益。
16.第二方面，一种直流系统高阻接地故障定位方法，采用上述第一方面所提供的直流系统高阻接地故障定位装置，所述方法包括：
17.步骤s1，将整个直流系统按布线结构分层；
18.步骤s2，将主机接入直流系统，并将所述主机设置为变桥模式，从而在直流系统母线上产生用于检测高阻接地故障的低频交流检测信号；
19.步骤s3，进行直流系统第一层中故障分支母线的筛选；
20.步骤s4，根据上一层的筛选结果，逐一检测上一层中各故障分支母线或故障支路所对应的分屏，完成对被测分屏所在层中的故障支路的筛选；
21.步骤s5，不断选取直流系统的下一层，对选取的直流系统的该层重复步骤s4，逐一检测相应上一层中各故障支路所对应的分屏，完成对被测层中的故障支路的筛选，直至完成对直流系统的所有层的检测。
22.优选地，所述步骤s3具体包括：
23.步骤s31，将卡钳卡在主机的地线或正负两根电源线上，检测得到直流系统整体的绝缘电流信号；手持仪计算得到所述直流系统整体的绝缘电流信号的电流有效值i
z1
和相位θ
z1
，并根据所述电流有效值i
z1
和相位θ
z1
计算得到直流系统整体的电阻电流i
rz1
，i
rz1
＝i
z1
cosθ
z1
；然后根据直流系统整体的电阻电流i
rz1
和所述低频交流检测信号的电压，计算得到直流系统整体的电阻r
z1
，并通过手持仪记录所述电流有效值i
z1
、相位θ
z1
和电阻r
z1
；
24.步骤s32，将卡钳逐一卡在直流系统第一层的所有分支母线上，检测该分支母线上是否有绝缘电流信号；
25.若有检测到绝缘电流信号，手持仪计算得到检测到的当前分支母线的绝缘电流信号的电流有效值i1和相位θ1，并根据所述电流有效值i1和相位θ1计算得到当前分支母线的电阻电流i
r1
，i
r1
＝i1cosθ1；当i
r1
≥预设电流阈值时，手持仪判定当前分支母线为故障分支母线，并根据当前分支母线的电阻电流i
r1
和所述低频交流检测信号的电压，计算得到当前分支母线的电阻r1；然后通过手持仪记录所述电流有效值i1、相位θ1和电阻r1，并记录当前故障分支母线号或当前故障分支母线名称，然后进行下一分支母线的检测；
26.若没有检测到绝缘电流信号，直接进行下一分支母线的检测；
27.对于已完成检测的分支母线，计算检测得到的所有故障分支母线的电阻并联值r
b1
，若r
z1
*r
b1
/(r
b1-r
z1
)＞预设电阻阈值，直接进行步骤s4，否则继续检测未被检测的分支母线。
28.优选地，所述步骤s4具体包括：
29.步骤s41，将卡钳卡在被测分屏的进线端的正负两根电源线上，检测得到该被测分屏的绝缘电流信号；手持仪计算得到该被测分屏的绝缘电流信号的电流有效值i
z2
和相位θ
z2
，并根据所述电流有效值i
z2
和相位θ
z2
计算得到该被测分屏的电阻电流i
rz2
，i
rz2
＝i
z2
cosθ
z2
；然后根据该被测分屏的电阻电流i
rz2
和所述低频交流检测信号的电压，计算得到该被测分屏的电阻r
z2
，并通过手持仪记录所述电流有效值i
z2
、相位θ
z2
和电阻r
z2
；
30.步骤s42，将卡钳逐一卡在该被测分屏的所有支路上，检测该支路上是否有绝缘电流信号；
31.若有检测到绝缘电流信号，手持仪计算得到检测到的当前支路的绝缘电流信号的电流有效值i2和相位θ2，并根据所述电流有效值i2和相位θ2计算得到当前支路的电阻电流i
r2
，i
r2
＝i2cosθ2；当i
r2
≥预设电流阈值时，手持仪判定当前支路为故障支路，并根据当前故障支路的电阻电流i
r2
和所述低频交流检测信号的电压，计算得到当前故障支路的电阻r2；然后通过手持仪记录所述电流有效值i2、相位θ2和电阻r2，并记录当前故障支路号或当前故障支路名称，然后进行下一支路的检测；
32.若没有检测到绝缘电流信号，直接进行下一支路的检测；
33.对于已完成检测的支路，计算检测得到的所有故障支路的电阻并联值r
b2
，若r
z2
*r
b2
/(r
b2-r
z2
)＞预设电阻阈值，直接进行步骤s43，否则继续检测该被测分屏的未被检测的支路；
34.步骤s43，选取下一分屏重复步骤s41至步骤s42，直至完成对该层的所有分屏的检测。
35.优选地，所述低频交流检测信号是频率为2hz的正弦交流信号。
36.进一步优选地，所述预设电流阈值为280ma；所述预设电阻阈值为505kω。
37.本发明至少具有以下有益效果：
38.本发明基于对现有技术问题的进一步分析和研究，认识到仅通过现有的便携式定位仪很难准确判断该支路是否存在高阻接地故障；通过本发明实施例所提供的高阻接地故障定位装置，能够实现对直流系统被测分支母线或支路电流信号的测量，并能够根据测量到的电流信号准确地计算出被测分支母线或支路电流信号的电阻电流，并根据得到的电阻电流判断被检测分支母线或支路是否存在高阻接地故障。
39.另外，本发明实施例所提供的高阻接地故障定位装置，由于采用八阶低通滤波电路，加强了对信号的低通滤波，能更好地过滤干扰信号，使得能更容易地从检测到的电流信号中提取有用的信息；并且由于采用了fft技术，将一定窗口时间内的信号按频率划分成不同频率的信号，使得能够准确提取出有用的信号，并保证信号相位可靠性，从而能够得到准确的电阻电流，来为判断是否存在高阻接地提供准确的依据。
40.同时，本发明实施例提供的方法，是采用该高阻接地故障定位装置，按自上而下、逐层递进的方式，采用八阶低通滤波电路结合fft技术，来准确地计算出被测分支母线或支路的电阻电流，进而完成对直流系统高阻接地故障的检测和定位，与利用现有的便携式定位仪来进行高阻接地故障的检测相比较，该检测方法效率和准确性更高。
附图说明
41.图1为本发明一个实施例提供的一种直流系统高阻接地故障定位装置的结构框图；
42.图2为本发明一个实施例提供的一个八阶低通滤波电路的结构示意图；
43.图3为本发明一个实施例提供的直流系统按布线结构分层示意图；
44.图4为本发明一个实施例提供的故障电流结构示意图；
45.图5为本发明一个实施例提供的一种直流系统高阻接地故障定位方法的流程示意图。
具体实施方式
46.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
47.实施例一：
48.在本实施例中，如图1所示，提供了一种直流系统高阻接地故障定位装置，包括主机1、手持仪2和卡钳3，主机1和手持仪2无线通信连接，卡钳3和手持仪2有线连接，具体来说：
49.从详细电路结构上来说，主机1包括可变电桥101、平衡桥电路102、不平衡桥电路103、第一微控制处理单元104及第一无线通信模块105。可变电桥101、平衡桥电路102、不平衡桥电路103均与直流系统母线的正极和负极电性连接，可变电桥101、平衡桥电路102、不平衡桥电路103和第一无线通信模块105均与第一微控制处理单元104双向通信连接；第一无线通信模块105用于建立与手持仪2之间的通信连接。
50.手持仪2包括信号选择通道201、低通滤波电路202、程控放大电路203、双相锁相电路204、积分电路205、a/d转换电路206、第二微控制处理单元207、第二无线通信模块208及显示模块209。信号选择通道201的第一输入端与卡钳3的输出端电性连接，信号选择通道201的第二输入端与第二微控制处理单元207的第一输出端电性连接，信号选择通道201的输出端与低通滤波电路202的输入端电性连接；所述低通滤波电路202的输出端与程控放大电路203的第一输入端电性连接，所述程控放大电路203的第二输入端与第二微控制处理单元207的第二输出端电性连接，所述程控放大电路203的输出端与双相锁相电路204的第一输入端电性连接；所述双相锁相电路204的第二输入端与第二微控制处理单元207的第三输出端电性连接，所述双相锁相电路204的输出端与积分电路205的输入端电性连接，所述积分电路205的输出端与a/d转换电路206的输入端电性连接；所述a/d转换电路还与第二微控制处理单元207双向通信连接；第二微控制处理单元207还分别与第二无线通信模块208和显示模块209双向通信连接；第二无线通信模块208用于建立与主机1的第一无线通信模块105的通信连接。
51.从各模块功能上来说，主机1的可变电桥101用于在高阻接地故障定位装置工作于变桥模式时使直流系统母线的正负对地电压以恒定频率波动，从而使得在直流系统母线上能够产生低频交流检测信号，可选地，该低频交流检测信号可以是频率为2hz的正弦交流信号。平衡桥电路102与不平衡桥电路103均用于检测直流系统母线的绝缘值，同一时刻平衡桥电路102与不平衡桥电路103只能有一组电路工作，也就是说，主机1的第一微控制处理单元104同一时刻会择一选通平衡桥电路102或不平衡桥电路103，实现对母线绝缘值的检测，第一微控制处理单元104具体如何选通可以是设置为平衡桥电路102或不平衡桥电路103先选通其中一个桥电路工作，一次工作结束后第一微控制处理单元104自动切换为另一个桥电路工作，也可以是人手动选择使哪一个桥电路工作。对于此，主机1还可以再含有一个和第一微控制处理单元104双向通信连接的显示屏，用户可以在显示屏上选择使哪一个桥电路工作，然后用户选择的选项会返回给第一微控制处理单元104，进而第一微控制处理单元104会根据用户的选择选通对应的桥电路。
52.手持仪2的低通滤波电路202具体是八阶低通滤波电路，该八阶低通滤波电路是由两个四阶低通滤波电路组成的，它的作用是缩小信号频带，去除其它频率干扰杂波。具体来说，滤波电路的功能是使特定频率范围内的信号通过，理想的低通滤波电路应该是所有低于截止频率的信号无损通过，而所有高于截止频率的信号被无穷衰减，从而在幅频曲线上呈现矩形。现实应用中如此理想的特性是无法实现的，只能通过设计尽量逼近矩形滤波器的特性。滤波电路的阶数越高，在阻频带振幅衰减速度越快。
53.本发明设计了一种由两个四阶低通滤波电路级联而组成的八阶低通滤波电路：运算放大器d1及其周边外围元件组成第一个四阶低通滤波电路，运算放大器d2及其周边外围元件组成第二个四阶低通滤波电路。具体来说，它的电路原理如图2所示，其中，运算放大器d1包括运算放大器d1a和运算放大器d1b，运算放大器d2包括运算放大器d2a和运算放大器d2b。该八阶低通滤波电路的截止频率计算公式如下所示：
[0054][0055]
其中：
[0056]
r1＝r2＝r5＝r6＝r9＝r10＝r13＝r14＝20kω
[0057]
c1＝c2＝c3＝c4＝c5＝c6＝c7＝c8＝1uf
[0058]
将r和c实际参数代入公式(1)中计算得到该滤波电路的截止频率是7.9577hz，即频率小于等于7.9577hz的信号被通过，而频率大于7.9577hz的信号幅度则被衰减。
[0059]
另外，双相锁相电路204的作用是锁定被测信号相位，并结合fft计算消除容性负载对检测的影响。fft是快速傅里叶变换的简称。在信号分析应用中，它能将一定窗口时间内的信号按频率划分成不同频率的信号。从而可以提取出有效频率信号分量(此处要提取的就是2hz的信号)，并保证信号相位可靠性。
[0060]
根据通过接地电阻的电流与电压同相、通过分布电容的电流超前电压90度的原理，手持仪2将电压信号0相位时刻作为fft窗口的起始时刻，经过fft计算后，能够得到被测分支母线或支路的故障电流相位θ，被检测的故障电流计算值的实部和虚部即可表示接地电阻电流ir和分布电容电流ic，再通过欧姆定律即可计算出支路接地电阻与接地电容。
[0061]
进一步地，卡钳3配合手持仪2能够用于高阻接地故障点的定位。具体来说，卡钳3用于检测直流系统主屏分支母线或分屏支路的绝缘电流信号，并通过有线连接发送至手持仪2；检测到的绝缘电流信号依次经手持仪2的信号选择通道201、低通滤波电路202、程控放大电路203、双相锁相电路204、积分电路205和a/d转换电路206传输至第二微控制处理单元207，进而第二微控制处理单元207根据接收到的绝缘电流信号计算检测到的绝缘电流信号的幅度、相位和电阻，并根据检测到的绝缘电流信号的幅度和相位，计算当前分支母线或分屏支路的电阻电流ir，其中ir＝icosθ；然后根据ir判断当前分支母线或分屏支路是否为故障分支母线或故障支路。当ir≥预设电流阈值时，手持仪2会判定当前当前分支母线或分屏支路为故障分支母线或故障支路，并记录当前分支母线或分屏支路的绝缘电流信号的信号参数。此时，用户可在手持仪2中手动输入当前故障分支母线号或故障支路号。
[0062]
其中，预设电流阈值是根据可变电桥101所产生的低频交流检测信号的电压v
pp
、八阶低通滤波的电阻值、手持仪2中的放大倍数等来设置的。当设置变桥信号v
pp
＝10v，按纯电阻505kω接地计算，i＝u/r＝10/(2√2*505*103)≈7μa，电流信号从输入到a/d转换电路被放大了40000倍，7μa*40000＝280ma，大于这505kω则认为系统绝缘良好。换句话说，预设电流阈值可以设置为280ma，当ir≥280ma，则表示被测的分支母线或分屏支路的电阻值≤505kω，手持仪2会判定当前分支母线或分屏支路为故障分支母线或故障支路。
[0063]
可选地，手持仪2还可以包含一个告警装置，该告警装置可以是蜂鸣器，在第二微控制处理单元207判定某条被测分支母线或支路存在高阻接地故障时，可以向该告警装置发送一条告警指令，给予用于较为明显的提示。
[0064]
另外，在实际应用中，不同直流系统的母线、分支母线或馈线的型号和尺寸往往是有差异的，为了适用于多种直流系统，卡钳3的尺寸是可以根据实际情况选择的，因此手持仪2是可以适配于多种尺寸大小的卡钳3的，手持仪2支持与多种尺寸大小的卡钳3连接。用户在选择了不同尺寸的卡钳3与手持仪2连接后，需要在手持仪2的显示模块209的显示屏幕上，根据所使用卡钳3的尺寸，选择相应的卡钳尺寸选项，例如卡钳尺寸选项可以是大环、中环、小环等，然后用户选择的选项会返回给第二微控制处理单元207，第二微控制处理单元207在接收到用户所选择的卡钳尺寸选项后，会进一步控制信号选择通道201选通相应的信号处理通道，以及根据所使用的的卡钳3的尺寸将程控放大电路203的增益调整为相应的增
益大小，从而使程控放大电路203与不同尺寸的卡钳相匹配，使得对检测到的信号的测量更为准确。
[0065]
通过本发明实施例所提供的高阻接地故障定位装置，能够实现对直流系统被测分支母线或支路电流信号的测量，并能够根据测量到的电流信号准确地计算出被测分支母线或支路电流信号的电阻电流，并根据得到的电阻电流判断被检测分支母线或支路是否存在高阻接地故障。另外，本发明实施例所提供的高阻接地故障定位装置，由于采用八阶低通滤波电路，加强了对信号的低通滤波，能更好地过滤干扰信号，使得能更容易地从检测到的电流信号中提取有用的信息；并且由于采用了fft技术，将一定窗口时间内的信号按频率划分成不同频率的信号，使得能够准确提取出有用的信号，并保证信号相位可靠性，从而能够得到准确的电阻电流，来为判断是否存在高阻接地提供准确的依据。
[0066]
并且，本发明实施例所提供的一种直流系统高阻接地故障定位装置，能够根据用户所使用的的卡钳的尺寸，选通信号处理通道以及调整增益放大电路，可适用于多种直流系统，并且计算结果较为准确。
[0067]
实施例二：
[0068]
当直流系统发生一点高阻接地时，系统一般不会发出报警；当系统发生多点高阻接地后，系统总接地电阻会逐步下降，当总接地电阻低于检测装置的报警门限时装置发出接地报警，从而出现多点高阻接地现象：多点高阻接地引起系统总绝缘下降而引发装置报警，由于每条支路的接地电阻均较高，普通便携式定位装置无法准确定位到故障支路，就算采用传统的直流拉路，其变化也不明显，可能漏掉真正的接地支路，从而无法消缺。如系统第一点200kω接地，系统正负对地电压偏移不多，一般不会有告警；第二点200kω接地，并联后为100kω，此值若高于检测装置的报警门限一般不会有告警，但电压偏移会较大，在巡视、运行过程中要引起足够的重视；当第三点甚至第四、五点高阻接地发生后，当其并联电阻低于检测装置的报警门限时必然会引起接地报警。所以系统发生高阻接地必须排查消除，以免影响系统运行。
[0069]
然而高阻接地故障点的定位很难根据故障支路电流定量判断，为此，在本实施例中，提供了一种直流系统高阻接地故障定位方法，采用上述实施例一所提供的直流系统高阻接地故障定位装置。该定位方法基于现有定位仪的交流低频信号检测原理，采用八阶低通滤波电路结合fft技术，通过被测支路电流信号的幅度和相位判断被测支路的绝缘状态，并能根据被测支路电流信号的相位计算出接地电阻电流ir和分布电容电流ic。
[0070]
该高阻接地故障定位方法对高阻接地的定位排查按自上而下、逐层递进的方式进行。首先，如图3所示，该方法会将待检测的直流系统按布线结构分层，主屏及主屏下各分支母线作为第一层，第一层各分支母线所带分屏作为第二层，第二层各支路所带分屏作为第三层，第三层各支路所带分屏作为第四层，以此类推，将整个直流系统按布线结构分为n层。然后，先排查第一层的各支路并记录接地支路；再根据第一层罗列的接地支路排查对应的分屏，以此类推一层层往下查。
[0071]
从整体上来说，如图3所示，该方法是将主机1接入直流系统并启动变桥模式后，先排查第一层的各分支母线的高阻接地情况，并记录故障分支母线，得到第一层的筛选结果；再根据第一层的筛选结果，逐一检测故障分支母线所对应的分屏，并记录故障支路，得到第二层的筛选结果；以此类推一层层往下查，逐层检测，逐渐缩小检测范围直至锁定高阻接地
支路并定位接地点。
[0072]
进一步地，在排查时判断分支母线或支路是否存在高阻接地所遵循的依据如下：
[0073]
卡钳3在被测分支母线或支路，感应到的与信号源同频的电流信号的有效值是电阻、电容两者电流的矢量和i，感应到的电流信号的有效值计算是本领域人员的基础常识。如图三所示，电压信号在接地电阻上产生同相电流ir，在电容上产生相位超前90度的电流ic，i的实部和虚部即可表示接地电阻电流和电容电流。通过手持仪2将主机1提供的电压信号的0相位作为fft窗口的起始时刻，手持仪2能够计算出被测分支母线或支路的故障电流相位θ，然后利用分布电容电流ic＝isinθ和接地电阻电流ir＝icosθ公式可计算出ir与ic，再通过欧姆定律即可计算出支路接地电阻与接地电容。
[0074]
也就是说，在得到被测分支母线或支路的故障电流相位θ后，是依照下列原则判断被测分支母线或支路是否存在高阻接地：
[0075]
(1)有高阻接地必定有故障电流，判定接地的首要条件是将主机1接入直流系统并启动变桥模式后，卡钳3卡在该分支母线或支路上能检测到主机1产生的低频交流检测信号，该低频交流检测信号可以是2hz的正弦电流信号，否则表示被测分支母线或支路无接地(干扰信号特别强的情况另做处理)；
[0076]
(2)如果该被测分支母线或支路的电阻电流ir≥预设电流阈值，则判定该被测分支母线或支路存在高阻接地故障；
[0077]
(3)如果该被测分支母线或支路的电阻电流ir＜预设电流阈值，则判定该被测分支母线或支路绝缘良好。
[0078]
综上，如图4所示，该方法对整个直流系统高阻接地情况的排查，整体的操作步骤如下：
[0079]
步骤s1，如图3所示，将整个直流系统按布线结构分层，主屏及主屏下各分支母线作为第一层，第一层各分支母线所带分屏作为第二层，第二层各支路所带分屏作为第三层，以此类推，将整个直流系统分为n层；
[0080]
步骤s2，将主机1接入直流系统，使主机1与直流系统母线的正极和负极电性连接；将所述主机1设置为变桥模式，使所述直流系统母线的正负对地电压以恒定频率波动，从而在直流系统母线上产生用于检测高阻接地故障的低频交流检测信号，该低频交流检测信号可以是频率为2hz的正弦交流信号。；
[0081]
步骤s3，进行直流系统第一层中故障分支母线的筛选；
[0082]
步骤s4，根据上一层的筛选结果，逐一检测上一层中各故障分支母线或故障支路所对应的分屏，完成对被测分屏所在层中的故障支路的筛选；
[0083]
步骤s5，不断选取直流系统的下一层，对选取的直流系统的该层重复步骤s4，逐一检测相应上一层中各故障支路所对应的分屏，完成对被测层中的故障支路的筛选，直至完成对直流系统的所有层的检测。
[0084]
更详细来说，所述步骤s3具体包括：
[0085]
步骤s31，将卡钳3卡在主机1的地线或主机1的正负两根电源线上，检测得到直流系统整体的绝缘电流信号；手持仪2计算得到所述直流系统整体的绝缘电流信号的幅度、电流有效值i
z1
和相位θ
z1
，并根据所述电流有效值i
z1
和相位θ
z1
计算得到直流系统整体的电阻电流i
rz1
，i
rz1
＝i
z1
cosθ
z1
；然后根据直流系统整体的电阻电流i
rz1
和所述低频交流检测信号
的电压，计算得到直流系统整体的电阻r
z1
，所述低频交流检测信号的电压是已知的；同样，根据i
cz1
＝i
z1
sinθ
z1
，也可计算得到直流系统整体的电容电流i
cz1
，并进一步计算得到直流系统整体的电容c
z1
；通过手持仪2记录所述电流有效值i
z1
、相位θ
z1
、电阻r
z1
和电容c
z1
；此时手持仪2检测到的信号波形和计算得到的幅度、相位、电阻、电容等参数值代表系统总绝缘情况及系统分布总电容；
[0086]
步骤s32，将卡钳3逐一卡在直流系统第一层的所有分支母线上，检测该分支母线上是否有绝缘电流信号；
[0087]
若有检测到绝缘电流信号，手持仪2计算得到检测到的当前分支母线的绝缘电流信号的的幅度、电流有效值i1和相位θ1，并根据所述电流有效值i1和相位θ1计算得到当前分支母线的电阻电流i
r1
，i
r1
＝i1cosθ1；当i
r1
≥预设电流阈值时，手持仪2判定当前分支母线为故障分支母线，并根据当前分支母线的电阻电流i
r1
和所述低频交流检测信号的电压，计算得到当前分支母线的电阻r1；同样，根据i
c1
＝i1sinθ1，也可计算得到当前故障分支母线的电容电流i
c1
，并进一步计算得到当前故障分支母线的电容c1；然后通过手持仪2记录当前分支母线的绝缘电流信号的电流有效值i1、相位θ1、电阻r1和电容c1，并且用户在手持仪2中手动输入当前故障分支母线号或当前故障分支母线名称，来通过手持仪2记录当前故障分支母线号或当前故障分支母线名称；然后用户开始进行下一分支母线的检测；
[0088]
若没有检测到绝缘电流信号，直接进行下一分支母线的检测；
[0089]
对于已完成检测的分支母线，计算检测得到的所有故障分支母线的电阻并联值r
b1
，并计算r
z1
*r
b1
/(r
b1-r
z1
)的值，若r
z1
*r
b1
/(r
b1-r
z1
)的值＞预设电阻阈值，直接进行步骤s4，否则继续检测未被检测的分支母线；具体来说，通过r
z1
*r
b1
/(r
b1-r
z1
)计算得到的是剩下分支母线的电阻并联值，预设电阻阈值可以是用户根据实际情况来设置的，可以为505kω，当剩下分支母线的电阻并联值＞505kω时，则表示剩下分支母线绝缘良好，就不需要再继续排查，则可直接进行步骤s4，否则继续检测剩下未被检测的分支母线。以此可以提高排查的效率；最终检测完成后手持仪2中所记录的全部的故障分支母线，就是对于直流系统第一层主屏的筛选结果。
[0090]
当然，在对分支母线逐一开始进行排查时，不一定是要按照分支母线的排列顺序逐一排查，可以从存在高阻接地故障概率比较大的分支母线开始。
[0091]
更详细来说，所述步骤s4具体包括：
[0092]
步骤s41，将卡钳3卡在被测分屏的进线端的正负两根电源线上，检测得到该被测分屏的绝缘电流信号；手持仪2计算得到该被测分屏的绝缘电流信号的幅度、电流有效值i
z2
和相位θ
z2
，并根据所述电流有效值i
z2
和相位θ
z2
计算得到该被测分屏的电阻电流i
rz2
，i
rz2
＝i
z2
cosθ
z2
；然后根据该被测分屏的电阻电流i
rz2
和所述低频交流检测信号的电压，计算得到该被测分屏的电阻r
z2
；同样，根据i
cz2
＝i
z2
sinθ
z2
，也可计算得到该被测分屏的电容电流i
cz2
，并进一步计算得到该被测分屏的电容c
z2
；并通过手持仪2记录所述电流有效值i
z2
、相位θ
z2
、电阻r
z2
和电容c
z2
；此时手持仪2检测到的信号波形和计算得到的幅度、相位、电阻、电容等参数值代表该分屏的总绝缘情况及分布电容；此刻得到的电流波形应与该被测分屏对应的上一层中的支路或分支母线的电流波形一致，否则从上一层中的支路或分支母线到该分屏间的连线也应该排查；
[0093]
步骤s42，将卡钳3逐一卡在该被测分屏的所有支路上，检测该支路上是否有绝缘
电流信号；
[0094]
若有检测到绝缘电流信号，手持仪2计算得到检测到的当前支路的绝缘电流信号的的幅度、电流有效值i2和相位θ2，并根据所述电流有效值i2和相位θ2计算得到当前支路的电阻电流i
r2
，i
r2
＝i2cosθ2；当i
r2
≥预设电流阈值时，手持仪2判定当前支路为故障支路，并根据当前支路的电阻电流i
r2
和所述低频交流检测信号的电压，计算得到当前分支母线的电阻r2；同样，根据i
c2
＝i2sinθ2，也可计算得到当前故障支路的电容电流i
c2
，并进一步计算得到当前故障支路的电容c2；然后通过手持仪2记录当前支路的绝缘电流信号的电流有效值i2、相位θ2、电阻r2和电容c2，并且用户在手持仪2中手动输入当前故障支路号或当前故障支路名称，由此通过手持仪2记录当前故障支路号或当前故障支路名称；然后用户开始进行下一支路的检测；
[0095]
若没有检测到绝缘电流信号，直接进行下一支路的检测；
[0096]
对于已完成检测的分支母线，计算检测得到的所有故障支路的电阻并联值r
b2
，并计算r
z2
*r
b2
/(r
b2-r
z2
)的值，若r
z2
*r
b2
/(r
b2-r
z2
)的值＞预设电阻阈值，直接进行步骤s43，否则继续检测该被测分屏的未被检测的支路；具体来说，通过r
z2
*r
b2
/(r
b2-r
z2
)计算得到的是被测分屏剩下支路的电阻并联值，同上预设电阻阈值可以是用户根据实际情况来设置的，可以为505kω，当剩下支路的电阻并联值＞505kω时，则表示剩下支路绝缘良好，就不需要再继续排查，则可直接进行步骤s43，否则继续检测剩下未被检测的支路，以此可以提高排查的效率；
[0097]
步骤s43，选取下一分屏重复步骤s41至步骤s42，直至完成对该层的所有分屏的检测。
[0098]
当然，在选择分屏对其中分屏支路逐一开始进行排查时，不一定是要按照分屏顺序或分屏支路的排列顺序逐一排查，可以从存在高阻接地故障概率比较大的分屏或者分屏支路开始排查。
[0099]
进一步地，上述的预设电流阈值均可为280ma。
[0100]
上述一种直流系统高阻接地故障定位方法的方法，采用上述实施例所提供的直流系统高阻接地故障定位装，按自上而下、逐层递进的方式，采用八阶低通滤波电路结合fft技术，来准确地计算出被测分支母线或支路的电阻电流，进而完成对直流系统高阻接地故障的检测和定位，与利用现有的便携式定位仪来进行高阻接地故障的检测相比较，该检测方法效率和准确性更高。
[0101]
应该理解的是，虽然图5的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图5中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
[0102]
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可
包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(read-only memory，rom)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(random access memory，ram)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(static randomaccess memory，sram)或动态随机存取存储器(dynamic randomaccess memory，dram)等。
[0103]
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0104]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。