判斷交流信號串入直流系統的檢測方法及系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種判斷交流信號串入直流系統的檢測方法及系統，該方法包括如下步驟：S1：采集直流系統中控制母線的交流電壓值U；S2：判斷交流電壓值U是否超過一電壓閾值Uo，若是，則執行步驟S3，若否，返回步驟S1；S3：對每個電流檢測裝置發出巡檢信號，使得每個電流檢測裝置對相對應的饋出負載進行交流電流分量值I檢測，饋出負載為數個，且均并聯在控制母線上；S4：判斷每一饋出負載上的交流電流分量值I是否超過一電流閾值Io，若是，則有交流信號串入直流系統；若否，則未串入。本發明的判斷交流信號串入直流系統的檢測方法及系統可判斷出是否有交流信號串入直流系統，便于及時發現交流信號串入直流系統的情況。
【專利說明】
判斷交流信號串入直流系統的檢測方法及系統
技術領域
[0001] 本發明設及直流系統絕緣檢測裝置，尤其設及一種判斷交流信號串入直流系統的 檢測方法及系統。
【背景技術】
[0002] 目前發電廠二次系統由直流系統和交流系統組成，正常運行兩系統相互不連通， 由于各種原因造成交流信號串入直流系統時，對交流系統內的交流回路的影響一般局限在 該交流回路內，但對直流系統而言，卻危及到全部的直流系統W及直流回路，容易造成保護 出口中間繼電器誤運跳閩或引發直流烙絲烙斷造成全部保護拒動事故。
[0003] 常規的出口繼電器動作電壓W直流負對地電壓為參考，動作電壓為直流電壓的 55%-70%，不能防止交流串入的誤動。省級電網近年由于交流串入直流引發的誤動事故多 次發生，為防止交流串入直流引發保護誤動、拒動W及廠站全停的惡性事故發生，國家能源 局關于印發《防止電力生產故障的二十五項重點要求（國能安全巧014] 161號）》的通知中 指出關于直流系統交流串入的檢測。
[0004] 廠站二次回路中常見交直流回路共存的設備包括： 陽〇化]保護屏：交流回路包括打印機電源和照明電源，采用交直流混合供電模式部分設 備，如載波機、逆變器、GI^交直流轉換電源；保護裝置電源、操作箱控制電源等采用直流供 電。
[0006] 試驗電源屏：該屏同時輸出直流電源、交流電源供保護人員試驗用。
[0007] 主變冷卻器端子箱：冷卻器電源一般采用雙交流供民模式，冷卻器控制回路采用 直流供電模式。主變過負荷啟動風冷回路、過負荷閉鎖調壓回路，主變有載調壓箱：有載調 壓電源為交流電源，主變檔位遙信回路為直流回路，主變繞組溫度補償回路為交流回路，繞 組溫度高跳閩和報警回路為直流回路。
[000引開關、刀閩端子箱：交流電源回路包括電氣五防、刀閩操作電源、斷路器儲能電源、 加熱器電源；直流電源回路包括斷路器操作電源、跳合閩回路、刀閩切換回路（含母線切 換）等。
[0009] 交流串入直流回路的常見原因：交直流回路共用電纜；端子排潮濕凝露、雨水侵 入、交直流電纜破損、誤碰、誤接線等原因造成交直流串電；系統一次短路電流串入二次回 路。
[0010] 交流串入直流引發開關跳閩電路分析：
[0011] 如圖1所示，C1、C2分別為跳閩回路電纜的對地等效分布電容，C3為跳閩回路電纜 之間的等效分布電容，C4為兩條直流母線間的等效分布電容，Kl為網控開關跳閩觸點，K2 為單元控制室開關跳閩觸點，TJR為跳閩繼電器線圈，AC為串入直流系統的等效交流電源。 陽〇1引在正常情況下，圖1中不存在交流電源AC,網控跳閩觸點Kl閉合或單元控制室觸 點K2閉合，則跳閩繼電器TJR動作，跳閩命令發出。在交流串入直流系統的故障情況下，由 于跳閩回路電纜的長度較大巧OOm)和跳閩繼電器的動作功率較小，交流電源經電纜對地 分布電容Cl、C2,使跳閩繼電器動作。
[0013] 結合圖2中直流檢測原理等效電路簡述直流系統母線上正負對地交流電壓檢測 原理：一、獨立的交流電壓檢測原理，使用交流表直接對地檢測，設計方便，實現原理簡單， 生產工忍簡單。但存在很大問題，由于交流表使用針對交流電壓表的測試范圍，容易在直 流和交流疊加情況下測量的交流不正確，其次，母線沒有交流電壓時，由微機絕緣監測儀啟 動不平衡橋或在不平衡橋檢測時，容易產生交流信號，從而交流表檢測顯示有一定的交流 電壓值，實際沒有，主要的原因是直流母線對地投入電阻導致直流對地電壓變化而產生的。 二、信號分離交流電壓檢測原理，原理設計時考慮有樣交流信號并且信號測試范圍，并考慮 模數轉換速度。采用軟件方法直接從模數轉換結果分離出交流信號量和直流信號量，解決 了不平衡橋絕緣檢測對交流檢測的影響。
[0014] 當前交流串入直流支路判斷方法主要采樣母線交流電壓檢測加母線支路絕緣報 警結合。當母線檢測交流電壓超過報警值時，啟動支路絕緣檢測，如果支路絕緣檢測存在接 地報警時，則相應的支路報交流串入支路。此種方法容易產生誤報，如果直流母線直接入交 流信號，同時支路存相應的接地電阻，會誤判斷此支路交流串入。
【發明內容】
[0015] 本發明要解決的技術問題在于，提供一種改進的判斷交流信號串入直流系統的檢 測方法及系統。
[0016] 本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種判斷交流信號串入直流系 統的檢測方法，包括如下步驟：
[0017] Sl :采集直流系統中控制母線的交流電壓值U ;
[0018] S2:判斷所述交流電壓值U是否超過一電壓闊值化，若是，則執行步驟S3,若否，返 回所述步驟Sl ;
[0019] S3:對每個電流檢測裝置發出巡檢信號，使得每個所述電流檢測裝置對相對應的 饋出負載進行交流電流分量值I檢測，所述饋出負載為數個，且均并聯在所述控制母線上；
[0020] S4 :判斷每一所述饋出負載上的交流電流分量值I是否超過一電流闊值1〇,若是， 則判斷有交流信號串入所述直流系統；若否，則判斷未串入。 W21] 優選地，所述步驟S4中，所述電流闊值Io通過公式（1)算出：
[0022]
…
[0023] 其中，化為設定交流電壓報警值，化為所述直流系統主機的平衡橋電阻值；
[0024] 若所述交流電流分量值I > 1〇,則判斷有交流信號串入所述直流系統；若所述交 流電流分量值I《1〇,則判斷無交流信號串入所述直流系統。 陽0巧]優選地，所述設定交流電壓報警值化為10-15V。 陽0%] 優選地，所述交流電流分量值I的精度《0. 05mA。
[0027] 優選地，所述步驟S2中，若所述交流電壓值U超過所述電壓闊值化，則還發出報警 信號。
[0028] 還提供一種判斷交流信號串入直流系統的檢測系統，包括控制母線及連接在所述 控制母線上的主機、數個并聯在所述控制母線上的饋出負載W及分別與每個所述饋出負載 一一對應電連接W進行交流電流分量值I檢測、并將檢測的交流電流分量值I反饋至所述 主機的電流檢測裝置；
[0029] 其中，所述電流檢測裝置包括：
[0030] 用于根據所述主機發出的巡檢信號對相對應所述饋出負載進行交流信號檢測的 磁環線圈，且待檢測電流的導線穿過所述磁環線圈；
[0031] 與所述磁環線圈相連接、將所述交流信號進行放大的運放電路；
[0032] 與所述運放電路相連接、用于將放大后的所述交流信號模數轉換為所述交流電流 分量值I并輸出的采樣電路；
[0033] 所述主機包括：
[0034] 與所述控制母線相連接、用于采集所述控制母線上交流電壓值U的采集電路；
[0035] 與所述采集電路相連接、用于將所述交流電壓值U與一電壓闊值化進行比較并輸 出比較結果、及用于將所述交流電流分量值I與一電流闊值Io進行比較并輸出判斷結果的 比較電路；
[0036] 與所述比較電路相連接、根據所述比較結果選擇性地對每個所述電流檢測裝置發 出所述巡檢信號、使得每個所述電流檢測裝置對相對應的所述饋出負載進行交流電流分量 值I檢測的巡檢電路。
[0037] 優選地，所述電流闊值Io通過公式（1)算出：
[0038]
... (1)
[0039] 其中，化為設定交流電壓報警值，化為所述直流系統主機的平衡橋電阻值；
[0040] 若所述交流電流分量值I > 1〇,則判斷有交流信號串入所述直流系統；若所述交 流電流分量值I《1〇,則判斷無交流信號串入所述直流系統。
[0041] 優選地，所述設定交流電壓報警值化為10-15V。
[0042] 優選地，所述交流電流分量值I的精度《0. 05mA。
[0043] 優選地，所述主機還包括一在所述交流電壓值U超過所述電壓闊值化時發出報警 信號的報警電路。
[0044] 實施本發明的有益效果是：本發明的判斷交流信號串入直流系統的檢測方法及系 統可判斷出是否有交流信號串入直流系統，便于及時發現交流信號串入直流系統的情況。
【附圖說明】
[0045] 下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中：
[0046] 圖1是現有技術中交流信號串入直流電源系統中的等效電路圖；
[0047] 圖2是現有技術中直流電源系統的直流檢測原理等效電路圖；
[0048] 圖3是本發明一些實施例中判斷交流信號串入直流系統的檢測系統模塊示意圖；
[0049] 圖4是圖3中電流檢測裝置和主機的邏輯示意圖；
[0050] 圖5是本發明一些實施例中判斷交流信號串入直流系統的檢測方法流程示意圖。
【具體實施方式】
[0051] 為了對本發明的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現對照附圖詳細說明 本發明的【具體實施方式】。
[0052] 圖3示出了本發明一些實施例中判斷交流信號串入直流系統的檢測系統，可廣泛 應用電力、石油、化工、鐵路、煤炭等行業的發電廠和變電站，W及通信領域等。該檢測系統 用于判斷直流系統中是否串入了交流系統中的交流信號，交流串入方式包括直接接入和電 容禪入。其中，交流直接竄入表示控制母線KM對地絕緣電阻也相應降底；交流電容禪入表 示控制母線KM對地絕緣電阻不產生變化。
[0053] 該檢測系統包括控制母線KM、主機20、數個饋出負載30及數個電流檢測裝置10， 其中，主機20連接在控制母線KM上，數個饋出負載30并聯在控制母線KM上，數個電流檢 測裝置10與數個饋出負載30 -一對應電連接，從而對每個饋出負載30檢測交流電流分量 值I，并將交流電流分量值I反饋至主機20。
[0054] 控制母線KM用于提供電源，其具有正端KM+和負端KM-。 陽化日]主機20連接在控制母線KM上從而獲取電源，具體地，一端連接在正端KM+，另一端 連接負端KM-。結合圖4所示，主機20包括采集電路21、比較電路22、巡檢電路23和報警 電路24。
[0056] 其中，采集電路21與控制母線KM相連接，用于采集控制母線KM上交流電壓值U。 具體地，一端連接在正端KM+，另一端連接負端KM-。作為選擇，采集電路21還檢測控制母 線KM的絕緣電阻值。
[0057] 比較電路22與采集電路21相連接，用于將交流電壓值U與一電壓闊值化進行比 較并輸出比較結果。在一些實施例中，作為選擇，主機20還可包括一報警電路24,其與比較 電路22相連接。當比較電路22比較出交流電壓值U超過電壓闊值化時，報警電路24發 出報警信號。作為選擇，報警電路24的報警方式可W為多種，如蜂鳴、語音報警、振動報警 等等。作為選擇，報警電路24可W設置也可W不設置。
[0058] 并且，比較電路22還用于將交流電流分量值I與一電流闊值Io進行比較并輸出 判斷結果。具體地，電流闊值Io通過公式（1)算出： W59]
，.…（1)
[0060] 其中，化為設定交流電壓報警值，化為直流系統主機20的平衡橋電阻值。若交 流電流分量值I > 1〇,則判斷有交流信號串入直流系統；若交流電流分量值I《1〇,則判斷 無交流信號串入直流系統。作為選擇，設定交流電壓報警值化為10-15V。優選地，設定交 流電壓報警值化為12V。在一些實施例中，當化為12V，化為30K時，Io = 12/30000 = 0. 4mA ;在一些實施例中，當Ux為12V，化為60K時，Io = 12/60000 = 0. 2mA ;在一些實施 例中，當 Ux 為 10V，化為 60K 時，Io = 10/30000 = 0. 167mA。
[0061] 巡檢電路23與比較電路22相連接，用于根據比較結果選擇性地對每個電流檢測 裝置10發出巡檢信號，使得每個電流檢測裝置10對相對應的饋出負載30進行交流電流分 量值I檢測。
[00創作為選擇，采集電路21、比較電路22、巡檢電路23和報警電路24可各自為硬件電 路形式，即=者分別為由電子元器件組成的電路實現相應功能的硬件電路。作為選擇，采集 電路21、比較電路22、巡檢電路23和報警電路24也可W集成于一忍片上，通過軟件方式實 現相應功能。
[0063] 饋出負載30連接在控制母線KM上從而獲取電源，具體地，一端連接在正端KM+，另 一端連接負端KM-。饋出負載30的數量為數個，數個饋出負載30之間相互并聯于控制母線 KM上。
[0064] 電流檢測裝置10與饋出負載30 -一對應電連接W進行交流電流分量值I檢測， 并將檢測到的交流電流分量值I反饋至主機20。優選地，電流檢測裝置10通過RS485或 RS232與主機20相連接。電流檢測裝置10包括磁環線圈11、運放電路12和采樣電路13。 陽0化]其中，磁環線圈11用于根據主機20發出的巡檢信號對相對應饋出負載30進行 交流信號檢測，且待檢測電流的導線穿過磁環線圈11。優選地，磁環線圈11為非接觸式檢 ，檢測原理為磁通感應原理，可W由磁環線圈11直接感應出相關的交流電流，即互感器 功能，此功能針對交流微小的電流。
[0066] 運放電路12與磁環線圈11相連接，用于將磁環線圈11檢測到的交流信號進行放 大。
[0067] 采樣電路13與運放電路12相連接，用于將放大后的交流信號模數轉換為交流電 流分量值I并輸出至主機20。優選地，交流電流分量值I的精度《0. 05mA。
[0068] 作為選擇，運放電路12和采樣電路13可各自為硬件電路形式，即二者分別為由電 子元器件組成的電路實現相應功能的硬件電路。作為選擇，運放電路12和采樣電路13也 可W集成于一忍片上，通過軟件方式實現相應功能。
[0069] W下結合一些實施例中判斷交流信號串入直流系統的檢測方法對本發明一些實 施例中判斷交流信號串入直流系統的檢測系統的工作原理進行說明。
[0070] 結合圖3至圖5所示，判斷交流信號串入直流系統的檢測方法包括如下步驟：
[0071] 步驟Sl中，首先采集電路21分別連接控制母線的正端KM+和KM-，從而采集直流 系統中控制母線KM兩端的交流電壓值U，并向外輸出該交流電壓值U。作為選擇，采集電路 21可實時采集，也可依照一定頻率定時采集。 陽072] 步驟S2中，比較電路22與采集電路21相連接并從采集電路21獲取交流電壓值 U，比較電路22判斷交流電壓值U是否超過一電壓闊值化，若是，則執行步驟S3,若否，返回 步驟Sl。作為選擇，本步驟中，一些實施例中若交流電壓值U超過電壓闊值化，則還發出報 警信號。
[0073] 步驟S3中，當比較電路22判比較出交流電壓值U超過電壓闊值化的比較結果后， 將比較結果傳送至巡檢電路23,巡檢電路23根據該比較結果對每個電流檢測裝置10發出 巡檢信號，從而啟動支路交流電流巡檢，使得每個電流檢測裝置10對相對應的饋出負載30 進行交流電流分量值I檢測。磁環線圈11根據主機20發出的巡檢信號對相對應饋出負載 30進行交流信號檢測，運放電路12將磁環線圈11檢測到的交流信號進行放大，采樣電路 13將放大后的交流信號模數轉換為交流電流分量值I并輸出至比較電路22。饋出負載30 為數個，且均并聯在控制母線KM上。優選地，交流電流分量值I的精度《0. 05mA。
[0074] 步驟S4中，比較電路22判斷每一饋出負載30上的交流電流分量值I是否超過 一電流闊值Io并輸出判斷結果：若是，則判斷有交流信號串入直流系統；若否，則判斷未串 入。在一些實施例中，比較電路22還可連接至一顯示裝置，將判斷結果發送至顯示裝置，顯 示裝置可將判斷結果通過畫面、聲音等形式顯示出來。
[0075] 優選地，步驟S4中，電流闊值Io通過公式（1)算出： W76]
，.…（I)
[0077] 其中，化為設定交流電壓報警值，化為直流系統主機20的平衡橋電阻值。若交 流電流分量值I > 1〇,則判斷有交流信號串入直流系統；若交流電流分量值I《1〇,則判斷 無交流信號串入直流系統。作為選擇，設定交流電壓報警值化為10-15V。優選地，設定交 流電壓報警值化為12V。在一些實施例中，當化為12V，化為30K時，Io = 12/30000 = 0. 4mA ;在一些實施例中，當Ux為12V，化為60K時，Io = 12/60000 = 0. 2mA ;在一些實施 例中，當 Ux 為 10V，化為 60K 時，Io = 10/30000 = 0. 167mA。
[0078] W上所述僅是本發明的優選實施方式，本發明的保護范圍并不僅局限于上述實施 例，凡屬于本發明思路下的技術方案均屬于本發明的保護范圍。應當指出，對于本技術領域 的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理前提下的若干個改進和潤飾，運些改進和潤飾 也應視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1. 一種判斷交流信號串入直流系統的檢測方法，其特征在于，包括如下步驟： 51 :采集直流系統中控制母線（KM)的交流電壓值U ; 52 :判斷所述交流電壓值U是否超過一電壓闊值Uo,若是，則執行步驟S3,若否，返回所 述步驟Sl ; 53 :對每個電流檢測裝置（10)發出巡檢信號，使得每個所述電流檢測裝置（10)對相對 應的饋出負載（30)進行交流電流分量值I檢測，所述饋出負載（30)為數個，且均并聯在所 述控制母線（KM)上； 54 :判斷每一所述饋出負載（30)上的交流電流分量值I是否超過一電流闊值1〇,若 是，則判斷有交流信號串入所述直流系統；若否，則判斷未串入。2. 根據權利要求1所述的檢測方法，其特征在于，所述步驟S4中，所述電流闊值Io通 過公式（1)算出：…(1) 其中，化為設定交流電壓報警值，化為所述直流系統主機（20)的平衡橋電阻值； 若所述交流電流分量值I > 1〇,則判斷有交流信號串入所述直流系統；若所述交流電 流分量值I《1〇,則判斷無交流信號串入所述直流系統。3. 根據權利要求2所述的檢測方法，其特征在于，所述設定交流電壓報警值化為 IO-ISVo4. 根據權利要求2所述的檢測方法，其特征在于，所述交流電流分量值I的精度 《0. 05mA。5. 根據權利要求1至4任一項所述的檢測方法，其特征在于，所述步驟S2中，若所述交 流電壓值U超過所述電壓闊值化，則還發出報警信號。6. -種判斷交流信號串入直流系統的檢測系統，其特征在于，包括控制母線（KM)及連 接在所述控制母線（KM)上的主機（20)、數個并聯在所述控制母線（KM)上的饋出負載（30) W及分別與每個所述饋出負載（30) -一對應電連接W進行交流電流分量值I檢測、并將檢 測的交流電流分量值I反饋至所述主機（20)的電流檢測裝置（10); 其中，所述電流檢測裝置（10)包括： 用于根據所述主機（20)發出的巡檢信號對相對應所述饋出負載（30)進行交流信號檢 測的磁環線圈（11)，且待檢測電流的導線穿過所述磁環線圈（11); 與所述磁環線圈（11)相連接、將所述交流信號進行放大的運放電路（12); 與所述運放電路（12)相連接、用于將放大后的所述交流信號模數轉換為所述交流電 流分量值I并輸出的采樣電路（13); 所述主機（20)包括： 與所述控制母線（KM)相連接、用于采集所述控制母線（KM)上交流電壓值U的采集電 路（21); 與所述采集電路（21)相連接、用于將所述交流電壓值U與一電壓闊值Uo進行比較并 輸出比較結果、及用于將所述交流電流分量值I與一電流闊值Io進行比較并輸出判斷結果 的比較電路（22); 與所述比較電路（22)相連接、根據所述比較結果選擇性地對每個所述電流檢測裝置 (10)發出所述巡檢信號、使得每個所述電流檢測裝置（10)對相對應的所述饋出負載（30) 進行交流電流分量值I檢測的巡檢電路（23)。7. 根據權利要求6所述的檢測系統，其特征在于，所述電流闊值Io通過公式（1)算出：…（1) 其中，化為設定交流電壓報警值，化為所述直流系統主機（20)的平衡橋電阻值； 若所述交流電流分量值I > 1〇,則判斷有交流信號串入所述直流系統；若所述交流電 流分量值I《1〇,則判斷無交流信號串入所述直流系統。8. 根據權利要求7所述的檢測系統，其特征在于，所述設定交流電壓報警值化為 IO-ISVo9. 根據權利要求7所述的檢測系統，其特征在于，所述交流電流分量值I的精度 《0. 05mA。10. 根據權利要求6至9任一項所述的檢測系統，其特征在于，所述主機（20)還包括一 在所述交流電壓值U超過所述電壓闊值化時發出報警信號的報警電路（24)。
【文檔編號】G01R31/00GK105988046SQ201510074029
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月12日
【發明人】許昭德, 李志剛, 萬新航, 王春華
【申請人】深圳奧特迅電力設備股份有限公司