直流系统绝缘监测技术研究与应用
浅谈直流系统绝缘监察及接地故障
浅谈直流系统绝缘监察及接地故障在电力系统中，直流系统和交流系统一样，是不可或缺的组成部分。
直流系统的运行状况将会对系统中断路器和自动装置的稳定性产生直接影响，对于电力系统正常运行具有非常重要的作用。
为了保证电力运行的稳定性，就需要全面掌握直流系统的事故类型和非正常运行状态的表现，并要在最短的时间内解决故障。
为了实现这一目的，笔者结合自己多年的实践经验，对直流系统中绝缘监察装置的主要作用和工作原理进行了阐释，然后简单概括了接地故障产生的原因，最后具体论述了接地故障的处理办法。
标签：直流系统；绝缘监察；接地故障直流系统的很容易发生接地故障，虽然一点接地不会对系统的正常运行造成太大影响，但若不能及时解除故障，当第二点接地之后，就很容易让继电保护装置操作失误，导致严重事故的发生。
目前，绝缘装置是直流系统最主要的保护装置，所以我们要对直流系统的绝缘监测和接地故障引起足够的重视，并不断提高监测水平，提高解决故障的能力和效率。
下面，笔者就对直流系统中的绝缘装置和接地故障进行详细探讨。
一、直流系统绝缘监察概述（一）绝缘监察装置的主要作用绝缘监察装置的主要作用就是保护直流系统供电的稳定性和安全性。
在整个直流系统中，只有直流屏部位的绝缘监测装置中有一个通过电阻值较大的人为接地点，且数值大于25Kω。
之所以设置这一人为接地点，就是为了对整个直流系统进行监控和测量。
这样，直流系统在运行的过程中对地是绝缘的，并可以将人为的接地点看作一个正母线和负母线之间的零电位点，也就是中性点的不接地系统。
通过这一装置，如果其中一种母线的电阻出现电阻过高或者过低接地，或者对地绝缘的电阻下降，中性点就会随之移动，拉高未接地点的电位，实现接地点和未接地点之间的电位平衡。
（二）绝缘监察装置的工作原理由上图可知，系统回路是按照WC+-R2-R1-WCV-的顺序连接的。
在上图串联电路中，R1和R2的参数是相同的，电压经过分流之后，图中的点A就是中性点，也就是正母线和负母线之间的零电位点。
绝缘监测装置在直流电源系统中的应用分析
湖 北 电 力
筮０鲞 塑 ２１年２ ２箜月
绝 缘 监 测 装 置在 直 流 电源 系统 中的应 用分 析
蔡 勇 ， 严 屏 ， 勇军 ， 夏 胡 刚
４０ ７ ） ３ ０ ７ （ 北 省 电 力公 司 电 力试 验 研 究 院 ， 湖 北 武 汉 湖
ｖ ｔ ｇｅ ｆｕ ｔ ａ ｉ ｎｓ ａ ｈｅ ｉ ｐａ ｔｏ ｈｅ ｓ ｆ ｔ ｏｗｅ ｉ ． Ａ ｅ ｓ ｎａ ｌ ｅ ｙ ｐａ ａ ｅ ｅ ｓ， ｏｌａ ｌ ｃ ｕ ｔｏ ｎｄ ｔ ｍ ｃ ｎ ｔ ａ ｅ ｙ ｏｆｐ ｒ ｇｒｄ ｒ ａ ｏ ｂ ｅ ｓ ｔｏｆｋｅ ｒ ｍ ｔ ｒ
当直流 电源 系 统 正 负 母 线 对 地 绝 缘 良好 时 ， Ａ
点 电位 与地 电位相 等 ， 电桥 处于平 衡位 置 ， 流计无 检
连最基 本 的接 地告 警都 还存 在 动作死 区 。接地 故 障
处 理依 然 困扰着 运 行 维 护 部 门。更 严 重 的是 ， 由绝 缘 监测 装 置设计 缺 陷导致 的直流 电源 系统 事故 仍在
ｔｖ ｌ ｅ ｅ ｔ ｔ ｏ ｒ ｇ ｉ ｎｃｄ ｎｔｆ ｏ ｔ ｅ ＤＣ ｙ ｔ ｍ ｒ ｎｄ ｎｇ ｉ ｅ ｙ ｐｒ ｖ ｎ ｈｅ ｐ ｗｅ ｒｄ ｉ ｉ ｅ ｒ ｍ ｈ ｓ ｓ ｅ ｇ ｏｕ ｉ ．
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（ ｕ ｅ ｅ ｔｉ Ｐｏ ｒＴｅｔｎ ＆ Ｒｅｅ ｒｈ Ｉ ｓｉ ｔ Ｈ ｂｉ Ｅｌｃｒｃ ｗｅ ｓｉ ｇ ｓａ ｃ ｎｔｔ ｅ，Ｗｕ ａ ｕ ｅ ３ ０ ７，Ｃｈｎ ） ｕ ｈ ｎ Ｈ ｂｉ４ ０ ７ ｉａ
直流系统绝缘检测原理介绍
直流系统绝缘检测原理介绍时间：2013-2-25 11:56:56来源：深圳市信瑞达电力设备有限公司打印本文直流系统绝缘检测原理介绍直肯定会有很多人想知道直流系统绝缘检测原理介绍的一些内容？下面小编就满足下大家的好奇心：发电厂和变电站的直流电源作为主要电气设备的保安电源及控制信号电源，是一个十分庞大的多分支供电网络。
在一般情况下，一点接地并不影响直流系统的运行，但如果不能迅速找到接地故障点并予以修复，又发生另一点接地故障，就可能引起重大故障的发生。
现有检测直流系统绝缘的方法主要有电桥平衡原理和低频探测原理。
根据电桥平衡原理实现的绝缘监测装置被广泛使用，但它不能检测直流系统正、负极绝缘同等下降时的情况；绝缘监测装置即使报警，也不能直接得到系统对地的绝缘电阻大小。
用低频探测原理检测接地故障是近几年采用的一种新方法，但它所能检测的接地电阻受直流系统对地分布电容的制约，而且低频交流信号容易受外界的干扰，另外注入的低频交流信号增大直流系统的电压纹波系数。
可见，电桥平衡原理和低频探测原理均存在若干难以克服的缺陷。
本文提出一种新的检测方法，即主回路用不平衡电桥检测总的绝缘电阻，而支路用直流互感器来检测到底是哪一路出现了绝缘降低。
同时用单片机来实现这种检测方法。
主回路的绝缘电阻的测量传统的平衡电桥检测原理如下图-1，通过检测电压Uj和Um，再加上给定的电阻R来算出R+、R-，但当正负绝缘都出现降低的情况下，检测的结果将与实际情况不符合。
图-1为了能检测正负都绝缘降低的情况，下文设计一种不平衡电桥测量法。
并用MCS 80C196KC单片机来实现，如图-2所示。
首先我们先说明一下电子继电器AQW214的用法,当AQW214的1、2脚导通时，7、8脚也导通；而且导通的内阻很小。
同理，3，4脚导通时，5、6脚也导通。
而且，AQW214的耐压值可以达到400V，即当7、8，或5、6不导通时，它们两端可以承受400V的电压。
便携式直流绝缘监察装置的研发及应用
图１ 直流绝缘监察装置组成原理图 该装置 由Ｒ 钳制接地 电路 构成绝缘检查系统前级 ， Ｃ 将直流电源正 极 或负极对地 电势差 由悬浮状态钳制为对地电势差＋ ， １ ｕ和一 ／ ； ／ ２ １ Ｕ ＡＤ ２ 转换 ＮＣ 数据处理器将电压模拟量转换为数字量 ， Ｃ 数据处理器对 Ｕ Ｍ Ｕ 电压数值进行计算 比较 ； 绝缘故 障发生时 Ｍ Ｕ Ｃ 将信 号发送给声光报警 电路 ， 出声光报警 。装置 电路 图见图 ２ 发 。
２ ／ Ｃ电 源模 块 ．ＤＣＤ ４
Ｄ ／ Ｃ电源模 块将 Ｄ ２ ０ 转换 为 Ｄ ５ ， Ａ Ｄ ＣＤ Ｃ ２Ｖ Ｃ Ｖ 为 ／ 采样 ＭＣ Ｕ数据处 理器 和功率 放大器提供 电源。
３具 体 实施 方 式 ．
由图 １ 所示 ， Ｒ 钳制接地 电路 的作用 下 ， 在 Ｃ 电源正极对地 电势差 和地对 负极 电势差相 同（ 一正 一负 ） 。电源经 整流二极 管和 电容器作 用 ， 将直 流 系统 中的包 含 的交 流 干扰 量 过滤 ， 进 入 Ａ Ｄ转换 和 可 使 ／ Ｄ— Ｃ ＤＣ电源部 分的 电力 为纯净直流量 。Ｄ — Ｃ ＤＣ电源 为Ａ Ｄ转换 ＭＣ ／ Ｕ 数据处理器 以及声光 报警电路提供 电压适合 的稳 定电源 。Ａ Ｄ ／ 转换 电
２装 置 组 成 ．
电压采 集线 、 断器 和整流二极管 串联 ， 熔 整流二极 管和电容桥 、 电 阻桥分别连接 ， 接地点连接在 电容桥 、 电阻桥的中点。 ２２ＡＤ采样 ＭＣ ． ／ Ｕ数据处理器 Ａ Ｄ采样 电路 由分 压电 阻桥 Ｒ３ Ｒ 、 压 电阻桥 Ｒ５ Ｒ ／ 和 ４分 和 ６以及 ＭＣ Ｕ数据处理器构成 。其 中， 分压 电阻桥分别 由两个电阻串联构成。 ２３ ．声光报警 电路 声光报警 电路包括发光二极管 Ｌ ３ Ｌ Ｄ 和 Ｌ Ｄ５ 限流电阻 Ｒ 、 ＥＤ 、Ｅ ４ Ｅ 、 ７ Ｒ 和Ｒ 、 ８ ９ 功率放大器和扬声器。 装置工作状 态和故障信息（ 包含正极接地故障和负极接地故障 ） 由 Ｍ Ｕ Ｃ 数据 处理器经 限流电阻和发光 二极管指示 。声 音信号 由ＭＣ 发 Ｕ 出经功率放 大器放 大后推动扬声器发声 。
直流电源系统绝缘监测装置的校验检测技术
直流电源系统绝缘监测装置的校验检测技术摘要：电能作为现代人类生活、工作、娱乐所必须的能源，在日益蓬勃发展的国民环境下，正扮演着越来越重要的角色。
变电站直流系统是变电站的心脏，可靠运行的直流系统是变电站安全运行的保证。
因此笔者根据多年来相关行业的工作经验，结合我国5OOkV变电站直流系统的实际情况，对5OOkV变电站的直流电源系统故障查找与处理工作进行详细的分析、介绍，希望可以起到抛砖引玉的作用，为做好电力输变电线路的安全稳定运行做出一定贡献。
关键词：5OOkV变电站；绝缘降低；直流接地；二次故障1.直流电源系统故障分析直流电源系统故障可分为直流电源设备故障和二次回路上的故障。
1.1直流电源设备故障分析（1）充电机故障。
充电装置缺陷主要表现在：充电模块通讯故障、充电模块输出电压异常、充电模块均流不平衡、充电模块内部元器件损坏、充电模块风扇损坏等方面，多数是制造质量或设计方面的原因所致。
某变电站“直流微机监控器告警灯亮无法自动复归，装置内部运行正常”。
原因是：高频整流模块与监控器通讯中断；高频整流模块内部元器件损坏。
（2）蓄电池故障。
缺陷主要表现在：蓄电池容量不足、蓄电池电压或内阻异常、极柱腐蚀及蓄电池损坏、蓄电池渗液等。
蓄电池发生缺陷的主要原因：一是蓄电池本身的质量问题，二是因充电机故障或事故原因使蓄电池深度放电，性能急剧下降。
还有一个重要原因是蓄电池日常维护工作不到位，如运行环境温度较高、未及时对性能落后的蓄电池进行补充充电，或电池过充电未及时发现等，造成蓄电池使用寿命缩短。
某变电站一节蓄电池在小电流充放电时未发生异常，当采用10小时放电率电流进行核容时，该电池电压明显低于其余电池电压。
终止放电，并投入充电装置，再对该电池电压进行测量发现，该电池电压已明显高于其余电池电压，立即停止充电更换该电池，解剖该电池发现极板严重腐蚀，在进行大电流充放电时，引起内部导电回路接触电阻增大进而引起发热，致使蓄电池外壳膨胀变形，容量减小。
直流电源绝缘检测技术研究
电桥 法
缺点是 在测量过 程中 ，需要正 、负母线分 别 对地 投 电阻 ，因 此母 线 对接 地 电压 是 变 化 双不对 无 论对于正 负母线绝缘均 匀下降 、 的 。为了获得准 确的测量 结果 ，每 次投入 电 中型及 以
称 电桥 不均匀下 降还是单母线 接地，都能 阻后 需要延时 ，待母 线对 地 电压稳定后 再测 下变 电站
测量方法
以 弓
图３ ｕ Ｉ 单独作 用时等效 电路
（ ６ ）
３ ． 外施电压 电桥法
３ ． １ 原理
显￣Ｕ Ｊ ａ ｌ ＝ Ｕ Ｊ ａ ２ ，则让式 （ ３ ） － 式（ ４ ） 可得 ：
通过 对 电桥法和信号注入法 的改进得到一 种新 型直流系统绝缘检测装置。其原理图如图１ 所示 。图１ 中，Ｒ ＋ 、Ｒ ＿ 分 别为直流系统正 、负母 线对地绝缘 电阻；Ｒ ｌ 、Ｒ ２ 和Ｒ Ｊ 为桥 电阻；Ｕ Ｍ 为 正负母线 间电压 ；ｕ Ｊ 为Ｒ Ｊ 上 的电压；ｕ Ｉ 为外施
结果误差
站
不 需要向系统 注入 低频信 号，且对 因开关 频繁的切 换会造成 分布 电容 的不停 的 中型及以 直 流系统不会造成 干扰 ，检测 结果 充放 电，容易 引起 自动控 制装置继 误动作和 下变 电站 与系统分布 电容大小无关 ，灵敏度 继 电保 护。 以及 需用用漏 电流传感 器容 易造 接地 故障 较 高 成传感器的零点漂移 。 选线装置
阻，其能够反 映直流 系统的对地绝 缘状 况 。可 以通过测 得采样 电压Ｕ Ｊ １ ，ｕ Ｊ ２ 并利用公式 （ ８ ） 来 对直流系统 的对地 绝缘状况做定 量检测 。利用 此方法可 以在 不测量直流系统母 线 电压 的情况 下 ，对单 母线接地 ，正负母 线绝缘均匀 下降还 是不均匀 下降做到正确反映。 ３ ． ２对采样电阻两端 电压ｕ Ｊ 的测量 考虑 到，在实际 电路 中或大或 小的存在着 对地 电容 ，通常情况 下其对 地电容是很 小的， 可 以忽略不计 。但 当系统 对地电容达到 一定的 程度 时，将会影响到绝缘 检测仪 的测量 ，从而 会 引起保护误动的风险。 当系 统对 地 电容 较大 不 能忽 略时 就得 考 虑 其所带来 的影 响了 。由于 电容两 端的 电压不 能突变 ，这将使系 统达到稳定 需要一个过程 。 要能正确采样Ｒ Ｊ 两 端 电压ｕ Ｊ 就可 能需要较长 时 间 ，这样将会 严重增加仪器 的测量时 间，降低 检测速度 。或者会导致测量 到的ｕ Ｊ 是系 统还 未
直流绝缘监察技术的原理及应用
【 关键词】 直流系统； 绝缘监察 ； 发展； 应用 Ｉ 概 述
（‰ ） １ 。由此 可 见 ， 先 的平 衡 电桥 有 Ｒ１ Ｒ ， ３ 原 ，２ Ｒ ， Ｒ 与接 地 电 阻 组成 ， Ｒ ， ６ Ｒ ， ８实 际 可 看作 ４ 而 ５ Ｒ ，７Ｒ
直 流系统是 发 电厂 、 电所 控 制和保 护 的基 础 ， 变 电力 系统 运行 的稳 定 性 、 电 保 护及 自动 装 置 的可 继
缘 监察 装置设 有 一个人 为 的接地 点 。为 防止在 直流 系统 中其 它任何 地方再 发生 一点 接地 时 而引起 继 电
器误动 ， 要求 绝缘 监 察 继 电 器 的线 圈具 有 足 够 大 的
２０ ）且 不考 虑其 他 因素 ， ２Ｖ ， 因此须投 入两 个 ２０ ０Ｋ的 平衡 臂 ， 以提高 接地 电阻 的测 量精度 ， 同时理论 上来
２０ Ｒ ２ Ｖ， ５＝２ ０ １ 。 ， ６＝２０ １ 。 ， １＝２ ２ Ｋ ０ Ｋ（％ ） Ｒ ０ Ｋ（％ ） Ｒ １５ （％ ） Ｒ １ 。 ， ２＝７ Ｋ（ ％ ） Ｒ ５ １ 。 ， ４＝２ ２ Ｋ（％ ） Ｒ １ ５ １ 。 ， ３＝７ Ｋ ５
随着继电保护 专业技术 飞速发展 ， 直流绝缘监察技术也 不断 更新发展 ， 数字绝缘监察技 术得到广泛应用 。
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２０ 年 第 ４ ０７ 期
天津 电力技 术
１ ５
直 流绝 缘 监 察技 术 的 原理 及 应 用
天津军粮城发电有限公司（ 天津
【 摘 要】 直流系统是发电厂、 变电所控制和保护的基础，
３００ ） ０３０
李长青
直流系统绝缘监测
应用综合判据检测直流系统的接地故障，灵敏度高，用 液晶屏在线中文显示，能及时了解直流系统绝缘状况。
３、结束
通过微机自动检测直流系统正、负极对地电压、正、负 极对地绝缘电阻及支路漏电流来判断直流系统绝缘情况及确 定接地支路，无论是多点接地，同一支路正、负绝缘同等下 降都能检测出接地支路及接地极性。灵敏度高、可靠性高， 配备的液晶屏显示正、负极母线电压、绝缘电阻、线路号和 漏电流值，及时掌握直流系统的绝缘情况，给现场运行人员 提供很大方便。
２．３ 检测漏电流判断接地支路
(4) (5)
2号和3号支路的传感器分别输出漏电流I2+和I3+，装置显 示2号和3号支路号、漏电流值及接地电阻值。
同理对多条支路接地，给负极母线投入检测电阻R，能检 测出所有绝缘下降的支路。对负极绝缘下降，给正级母线投 入绝缘电阻R，能检测出所有绝缘下降支路。
c.当同一支路正、负绝缘同等下降或成比例下降时，分别 给直流母线投入正、负极检测电阻，同样能检测出正、负极 各支路漏电流值。
由微机测出此时正极母线电压U+’，此时，电路如图5：
图４ 向负极母线投入检测电阻Ｒ示意图 R+、R-分别为正负极对地电阻 由此可得:
(2)
图４ 向负极母线投入检测电阻Ｒ示意图 由此可得:
(3)
电源技术 ＜ ２０１０年１－２月合刊 ５１
电 源 技 术 ○技术交流
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直流系统绝缘监测技术研究与应用
摘要：针对目前常用绝缘检测装置采用的检测原理存在的不足，提出一种改进的绝缘检测方法。
检测电路由主回路和支路2个部分组成。
利用MSP430
单片机采集、处理霍尔电流传感器信号，判断电路的绝缘情况并计算绝缘电阻大小。
检测结果表明该方法有效、实用。
关键词：绝缘监测；接地故障；故障定位；单片机应用电力系统中，直流电源系统是为变电站中的保护、监控、监视、记录等自动化装置提供电源的多分支网络。
它的安全运行，对整个电力系统的安全运行起着至关重要的作用。
直流接地是直流操作系统常见故障之一，一般情况下，单点接地并不影响直流系统的运行，但如果不能迅速找到故障点并修复而发生另一点接地故障时，就可能引起重大故障。
目前，绝缘检测装置采用的检测原理主要有电桥平衡原理和变频探测原理，两种检测原理的装置都能在一定程度上解决直流接地问题，但也存在着不足，基于电桥平衡原理的绝缘检测装置无法检测正、负母线绝缘同等下降的情况，也不能区分多支路故障。
而后者则易受直流系统对地分布电容的影响，并且注入的低频交流信号增大了直流系统的电压纹波系数，影响电源的质量。
文中旨在介绍一种在线绝缘检测方法，并基于msp430单片机予以实现。
1 原理介绍原理图如图1所示。
图中CM+、CM-为正负母线。
U+、U-为正、负母线电压。
Jk1、Jk2为继电开关，R为精密电阻。
R+、R-为正、负母线发生绝缘故障时的对地电阻。
Dt1、Dt2为高精度霍尔电流传感器，其输出电压与通过环孔的电流差成正比，并且成线性关系。
所以，利用采样电流传感器输出的电压，经过换算成电流，再利用欧姆定律获得正、负母线电压U+、U-，则电源电压U=U+ - U-。
在直流系统正常工作情况下，电子继电开关Jk1、Jk2保持闭合。
R+、R-。