一种直流供电系统接地故障分类诊断方法及装置与流程

1.本发明属于直流供电系统技术领域，涉及一种直流供电系统接地故障分类诊断方法及装置。


背景技术：

2.目前，直流供电系统是一个独立的电源。在发电厂和变电站中，直流供电系统可以在发生交流电源事故的情况下为事故照明、交流不停电电源和事故润滑油泵等提供直流供电。它不受发电机、工厂用电以及系统运行方式的影响，并在外部交流电中断的情况下，仍然可以继续为设备提供直流电。
3.直流供电系统运行的可靠性对发电厂和变电站的安全运行起着至关重要的作用，是安全运行的保证。其中，直流母线及其支路负载的接地是否正确对人身安全的保证以及设备的可靠运行非常重要。
4.现有技术的直流供电系统接地故障分类诊断方法，如平衡电桥法需要频繁地断开各支路，多次重复拉合闸易出现故障，此外面对阴雨天气或者其他特殊工况，也存在误判断的可能。而直流差流法能够对支路的接地情况进行判断，但对正负母线同时接地的情况却无法识别。不平衡桥法能够判断正、负以及两段母线同时接地的情况，但是需要投切两个控制开关，会对直流供电系统造成干扰。
5.申请公开号为cn105548798a、申请公开日为2016年5月4日的中国发明专利申请文献《直流母线的接地检测方法和装置》采用检测直流母线上的电压；判断直流母线上的电压是否在预设阈值内；如果判断出直流母线上的电压不在预设阈值内，确定直流母线接地异常，解决了相关技术中检测直流母线的接地情况比较复杂的问题，进而简化了对直流母线的接地情况的检测，但是该文献未并给出怎么判断母线电压接地故障出现在正母线还是负母线的方法，也未检测支路负载的接地情况。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于设计一种直流供电系统接地故障分类诊断方法及装置，以解决现有的检测方法存在的直流供电系统的干扰大、诊断时间长的问题。
7.本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：
8.一种直流供电系统接地故障分类诊断装置的分类诊断方法，所述的直流供电系统接地故障分类诊断装置包括：直流供电系统的正母线、负母线，平衡电阻r1和r2，多个电流霍尔传感器，多个支路负载；平衡电阻r1和r2的一端分别接直流供电系统的正母线和负母线，平衡电阻r1和r2的另一端连接在一起后接地，平衡电阻r1和r2安装有霍尔传感器；每个支路负载的正负极对应与直流供电系统的正母线、负母线连接，每个支路负载上均安装有霍尔传感器；
9.所述的分类诊断方法，包括以下步骤：
10.s1、监测直流供电系统正母线、负母线对地电压，当至少有一个母线对地电压偏离
标准值时，则判定直流供电系统接地故障出现；
11.s2、采用霍尔传感器检测出第i个支路负载直流差流ii0的大小，如果满足|ii0|≥ⅰyzi
，则判定第i个支路接地，否则判定第i个支路无接地；若满足ii0》0，则判定第i个支路正接地；若满足ii0《0，则判定第i个支路负接地；其中，ⅰyzi
为设定的直流差流的阈值，i＝1,2,3
……
n；
12.s3、采用霍尔传感器检测两个平衡电阻r1和r2上的电流大小，若两个平衡电阻差流|i
r1-i
r2
|≤ⅰyzr
，则认判定正负母线同时接地；若|i
r1-i
r2
|＞ⅰyzr
，则判定正母线、负母线的其中之一接地，若i
r1-i
r2
＞ⅰyzr
，则判定负母线接地，若i
r2-i
r1
＞ⅰyzr
，则判定正母线接地；其中，ⅰyzr
为设定的流经两个平衡电阻差流的阈值，i
r1
、i
r2
分别为两个平衡电阻r1和r2上的电流。
13.本发明的技术方案面对直流供电系统接地的不同类型，首先判断是否出现母线电压降低，接着采用直流漏电检测法检测支路接地情况，最后设计了将平衡电阻法和直流漏电检测法相结合的母线接地诊断方法；该诊断方案在检测母线接地情况时，避免了不平衡桥法中控制开关的反复投切，减少了对直流供电系统的干扰。此外，由于无需计算正负母线对地的绝缘电阻，而是直接采样平衡电阻上的电流大小，减少了整个故障诊断流程的时间。
14.进一步地，步骤s2中所述的第i个支路负载直流差流ii0的计算方法如下：
15.第i个支路负载正接地时，电流从正母线流出，共有两个途径流回负母线，分别为：
16.正母线
→
负载i
→
负母线；
17.正母线
→
等效过渡电阻rd
→
平衡电阻r2
→
负母线；
18.因此ii
-ii-＝id＝ii0；
19.第i个支路负载负接地时，电流从正母线流出，共有两个途径流回负母线，分别为：
20.正母线
→
负载i
→
负母线；
21.正母线
→
平衡电阻r1
→
等效过渡电阻rd
→
负母线；
22.因此ii-‑
ii

＝id＝-ii0。
23.其中，ii 和ii-分别为流经第i个负载正负极的电流；ii0为第i个支路的总电流，id为流经等效过渡电阻的电流。
24.进一步地，步骤s3中所述的两个平衡电阻差流|i
r1-i
r2
|的计算方法如下：
25.正母线接地时，由于r 的分流作用，使得i
r1
《i
r2
，得出：
[0026][0027]
负母线接地时，由于r-的分流作用，使得i
r1
》i
r2
，得出：
[0028][0029]
正负母线同时接地时，正负极对地的绝缘是相同的，即r

＝r-，得出：
[0030]ir1
＝i
r2
[0031]
其中，r 、r-分别为正母线、负母线接地时的等效对地电阻，i
r
、i
r-分别为流经正母线、负母线接地时的等效对地电阻的电流，r＝r1＝r2。
[0032]
一种直流供电系统接地故障分类诊断装置，所述的直流接地故障分类诊断装置包
分别为流经平衡电阻r1和r2的电流；ii 和ii-分别为流经第i个负载正负极的电流；ii0为第i个支路的总电流，r 和r-分别为正负母线接地时的等效对地电阻，rd为第i个支路负载正接地或负接地时的等效过渡电阻。
[0044]
如图2所示，第i个支路负载正接地时，电流从正母线流出，共有两个途径流回负母线，分别为：
[0045]
正母线
→
负载i
→
负母线；
[0046]
正母线
→
等效过渡电阻rd
→
平衡电阻r2
→
负母线；
[0047]
因此ii
-ii-＝id＝ii0。
[0048]
如图3所示，第i个支路负载负接地时，电流从正母线流出，共有两个途径流回负母线，分别为：
[0049]
正母线
→
负载i
→
负母线；
[0050]
正母线
→
平衡电阻r1
→
等效过渡电阻rd
→
负母线；
[0051]
因此ii-‑
ii

＝id＝-ii0。
[0052]
综上所述，只需判断流进负载i正负极的电流差流ii0的极性，即可区分不同的支路接地类型。
[0053]
如图4至图6所示，正母线对地短路时、负母线对地短路时、正负母线同时对地短路时的等效电路，选择平衡电阻r1＝r2＝r。
[0054]
如图4所示，正母线接地时，由于r 的分流作用，使得i
r1
《i
r2
，可以推出：
[0055][0056]
此时可知正母线接地时，若需保证正母线上的平衡电阻上差流维持较大水平，只需要保证平衡电阻的数值足够大，则能够保证其分流的作用。
[0057]
如图5所示，负母线接地时，由于r-的分流作用，使得i
r1
》i
r2
，可以推出：
[0058][0059]
此时可知负母线接地时，若需保证负母线上的平衡电阻上差流维持较大水平，只需要保证平衡电阻的数值足够大，则能够保证其分流的作用。
[0060]
如图6所示，正负母线同时接地时，认为正负极对地的绝缘是相同的，即r

＝r-，由于r＝r1＝r2，可以推出：
[0061]ir1
＝i
r2
[0062]
综上所述，设定流经两个平衡电阻差流的阈值i
yzr
，即可区分不同的母线接地类型。
[0063]
如图7所示，一种直流供电系统接地故障分类诊断方法，包括以下步骤：
[0064]
(1)首先监测直流供电系统正母线、负母线对地电压，当至少有一个母线对地电压偏离标准值时，例如|u
-u
n
|≥5％或|u-‑un-|≥5％，则判定直流供电系统接地故障出现；其中，|u
-u
n
|和|u-‑un-|分别表示直流供电系统正负母线对地电压。
[0065]
(2)采用霍尔传感器检测出第i个支路负载直流差流ii0的大小，如果满足|ii0|≥ⅰyzi
，则判定第i个支路接地，否则判定第i个支路无接地；若满足ii0》0，则判定第i个支路正
接地；若满足ii0《0，则判定第i个支路负接地；其中，ⅰyzi
为设定的直流差流的阈值，i＝1,2,3
……
n；
[0066]
(3)采用霍尔传感器检测两个平衡电阻r1和r2上的电流大小，若|i
r1-i
r2
|≤ⅰyzr
，则认判定两段母线同时接地；若|i
r1-i
r2
|＞ⅰyzr
，则判定正母线、负母线的其中之一接地，若i
r1-i
r2
＞ⅰyzr
，则判定负母线接地，若i
r2-i
r1
＞ⅰyzr
，则判定正母线接地；其中，ⅰyzr
为设定的流经两个平衡电阻差流的阈值，i
r1
、i
r2
分别为两个平衡电阻r1和r2上的电流。
[0067]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。