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电力系统中直流接地检测的设计方案

2009年03月11日 11:47 次阅读


  监控系统主要完成直流系统对地电阻的检测。检测内容包括:1、正负母线对地电阻;2、支路对地电阻;3、判断哪条母线接地。本文主要讨论两种接地检测及接地电阻计算的方法。

 发电厂中的继电保护、自动装置、信号装置、事故照明和电气设备的远距离操作,和电力、电信、冶金、石化、化工等领域补给电源一般采用直流电源,而直流电源部分由蓄电池组、充电设备、直流屏等设备组成,所以直流电源的输出质量及可靠性直接关系到各个企业的安全和可靠的生产。因此,发电厂的直流系统被人们称为企业的“心脏”。当直流系统发生一点接地故障时,一般情况下是不会立即产生危害性后果,但是,若发生两点或多点同时接地, 则可能造成信号装置、控制回路和继电保护装置的误动作,致使断路器跳闸,或直接造成直流操作电源短路,从而引发严重的电力系统事故。因此,在直流系统中,绝对不允许在一点或多点长时间接地的情况下使用设备。必须对直流系统进行连续的在线监视,一旦发现有接地故障,监控系统应立即发出报警,提示现场工作人员检查并排除接地故障,以避免发生严重的电力系统故障。


  方案

  测量接地电阻大致可以分为两种方法:交流法测电阻和直流法测电阻。使用交流法测量电阻,就是在系统上,叠加一个交流信号,利用交流电流传感器去检测漏电流,从而计算出接地电阻。由于这种方法受到分布电容的影响,要想使测量的结果满足一定的要求,我们必须严格控制交流信号的幅值和频率,这就使得交流信号源电路变得较为复杂,也增加了交流信号源设计的难度,同时检测交流信号也相对复杂而且检测精度也不同程度的受到分布电容的影响。另一方面,在系统上叠加一个交流信号,也就相当于人为的向系统增加干扰源,影响了系统的稳定性,同时也在一定程度上制造了系统隐患。由于这些原因,人们又提出了直流法测电阻,但是现有的、使用直流法测电阻的系统,也只能在以下两种情况下测量出接地电阻,并发出报警信息:1、单根母线接地;2、所有接地支路都正接地或者负接地。在正负母线同时接地或支路既正接地同时也负接地的时候,系统一般很难准确的检测出接地情况,并准确计算出接地电阻值,在这种情况下,笔者提出两种解决方案。

  方案1

  如图1框图所示,电阻R1和R2串联在正负母线间,并在两电阻间接地,使得系统在正常工作的情况下,能够保证正负母线有一个稳定的电压u+和u-;Rx+和Rx-为虚拟接地电阻;图右半部分为用户负载,M点为漏电流传感器输出点。

  在系统中,我们实时监控正母线电压U+、负母线电压U-和漏电流传感器M点的电压值,根据这三个电压值和u+、u-,我们便可以得出母线和支路接地的极性,母线和支路接地电阻的大小。

  1、 接地极性判断:|u+|+|u-|=a(a为常数,正负母线间电压),故当正母线接地或支路B、D点接地时,U+的绝对值会减小,U-的绝对值会增加;当负母线接地或支路A、C点接地时,U+的绝对值会增加,U-的绝对值会减小,从而我们可以得出母线接地情况;根据M点的电压值(当没有接地时,电压接近零伏;正接地时,输出正电压;负接地时,输出负电压。),便可获知是哪个支路接地和其接地极性,

  2、 接地电阻值计算:由M点的电压Vm,可以计算出漏电流的大小Im(不同支路的霍尔漏电流传感器,M点的电压和支路电流有着不同的对应关系)。所以,支路电阻可由如下公式得出:

当两母线同时接地且对地电阻同比例减小时,母线电压没有被拉偏,支路的霍尔电流传感器也检测不出电流的变化,所以这种情况我们是很难检测出有接地发生的,即使理论上是可以计算出接地电阻值,但是在实际开发中是不可实现的。

                                                       图1 电桥法测接地电阻1

 方案2

  为解决方案1存在的弊端,即当两母线同时接地且对地电阻同比例减小时,接地电阻不可求,笔者现在提出第二种方案,在这种方案中,所有情况的接地电阻都可以求得,现分析如下:

  如图2框图所示,电阻R1、R2和R3、R4分别构成两对电桥,并由光耦来选择哪对电桥接地;图右半部分为用户负载,M点为漏电流传感器输出点。

  接地极性判断:同方案1;

  接地电阻值计算:由M点的电压Vm,可以计算出漏电流的大小Im(不同的霍尔漏电流传感器,M点的电压和支路电流有不同的对应关系)。当计算支路电阻时,选择R1、R2电桥,断开R3、R4电桥,即可得出支路电阻为:

  其次,选择R3、R4电桥,断开R1、R2电桥,检测正负母线电压U2+,U2-,即可得到:

  由方程1和方程2组成的方程组,即可求得母线接地电阻Rx-、Rx+。

                   图2 电桥法测接地电阻2

                    图3 系统框图

  如图3所示,该设计大致可分为:采集部分、电桥选择部分、通讯部分、显示部分、报警部分,所有部分由CPU统一管理。首先,CPU根据不同方案选择不同的电桥,然后采集母线电压和霍尔电流传感器M点电压,将采集到的电压在CPU内进行处理,最终将处理后的信息通过通讯模块上传给主卡或上位机,且同时实时在显示模块上显示并根据上传数据进行实时报警。


  本文主要介绍了在电力系统中直流检测的两种方法,由于直流检测比之交流法检测有着很多优点,所以目前大多数直流系统都采用直流检测法去监控,但是目前的直流检测方法还存在着很多弊端,针对这种情况,笔者提出这两套方案。由于这两套方案的电路实现简单,软件结构也并不复杂,所以其具有很好的应用价值。本文所介绍的方案,已成功的应用在哈尔滨九洲电气股份有限公司的多功能监控装置上,其检测结果理想,最小可检测27K欧姆的接地电阻故障,精度可达到±5%,若精选器件,可达到更高的精度。

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电力可持续发展高层圆桌会议,为电力可持续发展提出...

气体绝缘变压器市场增长,公用事业领域将占最大份额

预测期内,室内安装市场将以更高的复合年增长率增长。气体绝缘变压器不易燃,不易爆炸,并且设计紧凑,使其...

发表于 2018-06-11 08:16 652次阅读
气体绝缘变压器市场增长,公用事业领域将占最大份额

国网山东电力以“五个最”标准实现“六个零”目标

上海合作组织第18次峰会电力保障工作到了决战决胜冲刺阶段。国网山东电力党委要求各级党组织和广大党员要...

发表于 2018-06-11 08:01 782次阅读
国网山东电力以“五个最”标准实现“六个零”目标

英《金融时报》报道弥漫“中国威胁论”,关注中国电...

报道称,连接100多个国家电网的设想雄心勃勃,但中国确实有强大的组织力、财力和技术实力。有学者认为,...

发表于 2018-06-08 09:38 970次阅读
英《金融时报》报道弥漫“中国威胁论”,关注中国电...

高考落幕之后的专业选择,电力行业是否成为了夕阳行...

00后高考落幕之后短暂休息又将面临入学与专业的选择。近两年,不少大学毕业生吐槽传统工科就业难、挣钱少...

发表于 2018-06-06 12:03 319次阅读
高考落幕之后的专业选择,电力行业是否成为了夕阳行...

来讲讲阀门的选型!

电动驱动源为电力简单方便,推力、扭矩大,刚度大。但结构复杂,可靠性差。在中小规格上比气动的贵。常用于...

发表于 2018-06-04 16:11 571次阅读
来讲讲阀门的选型!

丹麦小岛向世界展示了能源发展的未来

博恩霍尔姆采取了最重要的一步,部署欧盟环保电网(EcoGrid EU),这是世界上最先进的智能电网之...

发表于 2018-05-29 18:53 1906次阅读
丹麦小岛向世界展示了能源发展的未来

电力系统规划设计:主网规划设计和配网规划设计

对于此种电网结构,应避免功角稳定事故的发生。其引起的原因是,重负荷联络线故障跳开,引起其它联络线过载...

发表于 2018-05-23 09:29 635次阅读
电力系统规划设计:主网规划设计和配网规划设计

全球最小无线飞行机器人诞生,源自哈佛的Robob...

有意思的是去掉电源线的任务哈佛没有完成,却被其研发团队的首批科研人员Sawyer Fuller变相完...

发表于 2018-05-19 10:41 873次阅读
全球最小无线飞行机器人诞生,源自哈佛的Robob...

厉害!网甘肃电力应用机器人喷涂架空线路绝缘材料

5月15日,机器人喷涂绝缘材料试验成功后,甘肃平凉供电公司向国家知识产权局兰州代办处递交了《关于应用...

发表于 2018-05-17 15:05 1323次阅读
厉害!网甘肃电力应用机器人喷涂架空线路绝缘材料

智能电网如何支撑党中央对海南赋予新使命的要求

南方电网公司对规划编制的要求高、时间紧、任务重。项目组通过多方努力,攻坚克难,圆满完成了规划编制工作...

发表于 2018-05-10 15:38 558次阅读
智能电网如何支撑党中央对海南赋予新使命的要求

构建中土“电力丝绸之路”合作来了解一下

国家电网公司董事长、党组书记舒印彪与土耳其能源和自然资源部部长贝拉特?阿尔巴伊拉克在北京举行会谈,双...

发表于 2018-05-09 16:24 900次阅读
构建中土“电力丝绸之路”合作来了解一下

全球能源互联网明确“落地方案”,各国加速推动能源...

专家指出,全球能源互联网发展进入国际社会广泛支持、各国竞相推动的战略窗口期,即将快速走向落地,建立我...

发表于 2018-05-04 14:56 721次阅读
全球能源互联网明确“落地方案”,各国加速推动能源...

云南电力市场:电改探路先锋成效初显

加入自媒体 纠错 订阅 导读: 作为新一轮电改探路先锋的云南电力市场,目前改革成效初显,呈现出“有序...

发表于 2018-04-15 09:54 1353次阅读
云南电力市场:电改探路先锋成效初显

适合户外随身携带的水力发电装置

对于喜欢出门郊游或者探险的朋友来说,电力可以非常重要的能源,不管是手机、定位器还是各种工具,都需要电...

发表于 2018-04-15 08:52 570次阅读
适合户外随身携带的水力发电装置

电力市场:壁垒问题突出 各类交易待统筹

随着电改持续深化, 电力 交易市场的建立和完善正迎来新的机遇和挑战。各地电力交易平台摸索出经验的同...

发表于 2018-04-11 11:42 768次阅读
电力市场:壁垒问题突出 各类交易待统筹

全球100多个城市实现70%供电靠可再生能源

在美国,以化石燃料为基础的电力生产目前占二氧化碳排放量的38%,而二氧化碳是全球气候变暖的主要原因。...

发表于 2018-04-11 09:44 677次阅读
全球100多个城市实现70%供电靠可再生能源

【聚焦全国人大】电力体制改革将全面升级

3月5日上午,李克强总理向全国人民代表大会作政府工作报告,清晰明了地提出 电力体制 改革与发展的新目...

发表于 2018-04-11 08:31 955次阅读
【聚焦全国人大】电力体制改革将全面升级

【转】电力电容器的维护和运行管理

发表于 2018-03-17 21:25 873次阅读
【转】电力电容器的维护和运行管理

2018年第四十三届菲律宾电力、电子、能源展览会

发表于 2018-03-07 09:32 511次阅读
2018年第四十三届菲律宾电力、电子、能源展览会

【转】电力电子电路故障诊断方法

发表于 2018-03-06 20:35 794次阅读
【转】电力电子电路故障诊断方法

越南电力展两年一届

发表于 2018-03-02 11:04 446次阅读
越南电力展两年一届

世界主要国家输变电损失率变化情况(图表)

中国近10年来线损率降幅较大。近年来中国电网建设快速发展,随着电网建设、运行和管理水平的快速提升,2...

发表于 2018-02-17 18:20 818次阅读
世界主要国家输变电损失率变化情况(图表)

工业物联网在电力企业的安全监测应用分析

企业发电是一个动态的生产过程,监测设备运行情况能直接体现企业生产能力和持续能力,为企业发电计划提供最...

发表于 2018-02-13 03:10 270次阅读
工业物联网在电力企业的安全监测应用分析

Matlab Simulink仿真 电力电子技术基础 整流 斩波 逆变

发表于 2018-01-28 14:21 1082次阅读
Matlab Simulink仿真 电力电子技术基础 整流 斩波 逆变

从学科划分的角度讲电力、电子、电气、电器

电力、电子和电器都属于电气工程学科。电气工程一词来源于日本,其中的“气”来源于西方外文翻译(西方工业...

发表于 2018-01-27 23:18 919次阅读
从学科划分的角度讲电力、电子、电气、电器

电力市场环境下电网最大输电能力概率优化决策

最大输电能力(TTC)是电力系统的重要指标,也是电力市场交易的重要参考。在计及电网不同区域负荷概率不...

发表于 2018-01-23 12:07 230次阅读
电力市场环境下电网最大输电能力概率优化决策

智能电网中电力大数据关键技术的运用详解

电力系统在运行中会产生庞大的数据信息,数据增长速度很快并且类型较多,这和大数据的特征相符合。随着电...

发表于 2018-01-23 11:59 603次阅读
智能电网中电力大数据关键技术的运用详解

我国电力通信的现状及智能电网对其的几点要求介绍分...

电力通信在智能电网系统中的很多方面都有应用,比如在电网安全运行、配电过程中都有应用,使得智能电网的信...

发表于 2018-01-23 11:54 300次阅读
我国电力通信的现状及智能电网对其的几点要求介绍分...

国泰君安:重拾智慧环保商机,电力物联网建设加速

从目前电网公司公开指导意见来看,国网公司在发电、输电、变电、配电、用电、调度六个环节有明确的物联网应...

发表于 2018-01-19 14:06 281次阅读
国泰君安:重拾智慧环保商机,电力物联网建设加速

基于STM32的新型电力数据采集系统的设计与实现

本文主要介绍了基于STM32的新型电力数据采集系统的设计与实现,本系统由模拟量与开关量采集模块、通讯...

发表于 2017-12-28 11:45 896次阅读
基于STM32的新型电力数据采集系统的设计与实现

发改委:市场化改革机制重点之垄断价格机制改革

国家发改委11月公布了《关于全面深化价格机制改革的意见》,明确未来3年价格改革攻坚“路线图”,到20...

发表于 2017-12-06 10:52 1348次阅读
发改委:市场化改革机制重点之垄断价格机制改革

电力体制改革:发电企业的利益如何被深刻调整

在经济步入新常态、社会用电需求增长明显放缓、电力供应能力总体富余的情况下,在市场价格竞争机制作用下,...

发表于 2017-12-06 09:40 1976次阅读
电力体制改革:发电企业的利益如何被深刻调整

电力设备绝缘防护套

发表于 2017-10-26 10:20 424次阅读
电力设备绝缘防护套

电力负荷的分类

发表于 2017-10-26 10:13 329次阅读
电力负荷的分类

电力安全

发表于 2017-10-26 10:08 699次阅读
电力安全