陈建平

摘要：高压直流绝缘监测装置采用信号相位锁定、超前校正及跟踪积木式结构等技术，从根本上解决判断数据不全、选线不准等弊病；同时装置采用实时跟踪信息零处理技术，解决交流窜入直流故障的测记和报警。本文主要对在线式高压直流绝缘监测装置技术解决方案进行了论述。

Abstract： High-voltage DC insulation monitoring device adopts the technology of signal phase locking， advanced correction and tracking building block structure to fundamentally solve the defects such as incomplete judgment data and line selection. Meanwhile， the device adopts real-time tracking information zero processing technology to realize detection and alarm of AC channeling into DC fault. In this paper， the technical solutions of on-line high-voltage DC insulation monitoring device are discussed.

关键词：绝缘监测；电压补偿；分布式结构；绝缘分级管理；多CPU并行处理

Key words： insulation monitoring；voltage compensation；distributed structure；insulation hierarchical management；multi-CPU parallel processing

中图分类号：TM855 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）07-0143-02

0 引言

随着我国通信、电力事业的发展，通信机房，发电厂、变电站种类繁多，而且大容量发电厂、变电站、通信电源越来越多，通信安全、安全发电、输电关系着整个国民经济和人们正常生活。现电网直流系统比较复杂，且与继电保护、信号装置、自动装置以及屋内、外配电装置的端子箱、操作机构等连接，发生接地故障较多，无法解决交流窜直流故障的测记和报警功能。根据2011年12月国家电网公司制定的《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》中的第五项“防止变电站全停及重要客户停电事故”中明确提出了原有的直流电源系统绝缘监测装置，要求增加交流窜入直流故障的測记和报警功能。高压直流绝缘监测装置采用信号相位锁定、超前校正及跟踪积木式结构等技术，从根本上解决判断数据不全、选线不准等弊病；同时本装置采用实时跟踪信息零处理技术，解决交流窜入直流故障的测记和报警。

1 项目提出的必要性

直流系统是电信运营商云数据通信机房重要的组成部分，直流系统的安全可靠性影响着云数据通信机房的安全运行，关系到整个电网的安全生产。云数据通信机房的直流系统比较复杂，且与继电保护、信号装置、自动装置以及屋内、外配电装置的端子箱、操作机构等连接，因此，发生接地故障机会较多。当发生一点接地故障时，由于没有短路电流流过，不会对系统造成危害，所以系统仍能继续运行。但是这种接地故障必须及早发现，否则当发生另一点接地故障时，有可能引起信号号回路、控制回路、继电保护等的不正确动作，从而造成重大损失。

高压直流绝缘监测装置能够精确测量交流窜入电压值、母线电压、正负母线对地电压，准确计算出正、负母线绝缘电阻、各馈线支路绝缘电阻，能够快速选出绝缘降低或接地故障的馈线支路，具有交流窜入告警功能，并能选出交流窜入故障支路，具有直流互窜告警功能，并能选出直流互窜支路，具有传感器零点校正功能并能兼容多种传感器接口。且具有交流窜入、绝缘告警、压差告警、定时、电阻变化等多种自动启动选线功能，故障消失告警信号能够自动复归。

2 在线式高压直流绝缘监测装置的技术方案

高压直流绝缘监测装置采用高性能总线式智能漏电流传感器测量绝缘漏电流，母线对地电压测量采用高精度隔离变送器完成，同时在对地电阻的测量与计算上考虑了现场各种复杂情况，以准确可靠的控制与独特算法保证了母线对地电阻的测量迅速与精确，可检测一段母线对地电阻、对地电压及每段64个支路的对地电阻，可多单元并机实现100条支路对地电阻检测。具有交流窜入、绝缘告警、压差告警、定时、电阻变化等多种自动启动选线功能，故障消失告警信号能够自动复归。技术特点如下：

①采用分布式结构，整个系统采用主机—子机分布式架构，根据现场实际情况进行系统配置，无限扩充。

②高压直流绝缘监测装置可直接检测接地漏电流，不发检测信号，保证系统安全，不受分布电容影响。

③绝缘监测装置采用绝缘分级管理，基于极高的阻抗检测，对地绝缘分级管理，可自行定义绝缘分级门限。

④绝缘监测装置引入环路指数，能有效对系统的各类环路准确诊断分析。

⑤绝缘监测装置引入信息实时性与同时性，解决直流系统绝缘瞬态变化的检测。

⑥绝缘监测装置采用中断采样方式，摒弃了传统的巡检采样，数百条直流回路接地检测在数秒钟内完成。

⑦绝缘监测装置采用多CPU并行处理的SynSystem（自动同步系统）智慧式算法，准确判断系统绝缘故障并进行系统缺陷诊断分析。

3 在线式高压直流绝缘监测装置的工作原理

在线式高压直流绝缘监测装置监测出有绝缘下降状况发生时，装置通过漏电流传感器采集支路漏电流，可选出绝缘下降的具体支路。该装置同时具有电压监测功能，当母线电压和对地电压超出设定值时，装置给出报警信号。具体工作原理如下：

①实时监测直流母线电压、正负母线对地电压、正负母线对地交流电压、正负母线对地绝缘电阻及支路对地绝缘电阻等数据，并直观显示到装置显示屏。

②当直流系统发生单极或多极一点接地及绝缘降低故障，两极同支路或不同支路同阻值或不同阻值接地及绝缘降低故障时，绝缘监测装置可迅速、准确、可靠动作，发出绝缘故障报警信息。

③绝缘监测装置具有创新的单臂电桥测试，其特点在于检测电桥电路仅由负极对地检测电阻、负极对地检测电阻切换开关构成，在检测电桥工作时，由于检测电桥电阻并联在负极和大地之间，所以不仅不会造成直流母线负极对地电压的增高，反而使其降低，控制了负极对地电压的增高，能够降低由于一点接地引发的继电保护误动的风险。

④母线对地电压补偿：高压直流绝缘监测装置除了用于维持直流系统对地电压平衡的平衡电桥、用于绝缘电阻测量的检测电桥外，还设有一个临时修正电桥，用于补偿直流系统正负极电压的不均衡。

⑤基于系统电容分析的可变检测电桥通过对直流系统的电压、对地电容和绝缘电阻的综合分析，能自适应地改变检测电桥的阻值，在完成绝缘监测任务的同时最大限度地保证直流系统的安全运行。

⑥实现两组直流互窜的监控方案，通过对两组直流系统正负极对地电压的波动情况及变化趋势来判断两组直流系统是否发生非正常的电气连接。

⑦当直流系统对地绝缘电阻小于等于预警值时，绝缘监测装置可准确预警并自行启动支路选线功能。

⑧当直流系统母线电压异常，正负母线对地电压偏差过大时，可准确报警。

⑨直流互窜告警：当直流系统发生直流互窜故障时，绝缘监测装置能发出直流互窜故障告警信息，并准确选出故障支路。

⑩交流窜电告警：绝缘监测装置可监测交流窜入，设定交流窜入门限报警值。

{11}电压偏差补偿功能：当直流系统正负母线对地电压比值超出保护误动风险因数1.2时，通过对地电压偏差补偿桥使直流系统对地电压恢复到平衡状态。

4 在线式高压直流绝缘监测装置的技术参数

①可监测对地绝缘阻抗值范围和精度：

接地阻抗：0-999.9K，母线接地电阻：≤2%±1kΩ，路接地電阻：≤5%±1kΩ；

②可监测电压范围及电压精度：

正对地电压：0-300V，负对地电压：0-300V，系统总电压：0-300V；

③交流窜电电压：0-300V；

④电压精度≤0.5%；

⑤抗直流系统分布电容干扰：大于10000uF；

⑥适用直流系统电压等级：300V，240V，48V，24V或用户提出其它电压等级；

⑦可监测直流回路数：0-50路；

⑧工作环境温度：-30℃-+50℃；

⑨相对湿度：≤96%；

⑩直流电压允许纹波电压系数2%。

5 结束语

本文对在线式高压直流绝缘监测装置采用的技术方案进行了分析，从装置的工作、功能、技术参数等方面进行了阐述，并设计了结构框架及主控板的原理图。本装置可提高电网自动化管理水平，是确保电网安全运行及故障准确定位的理想监测设备。本装置具有较强的实用性和可扩展性，稳定可靠且易于实现，对电网有一定的应用价值，对电源系统的在线绝缘监测具有重要意义。

参考文献：

[1]国家电网公司十八项电网重大反事故措施，2012修订版.

[2]YD/T 2555-2013，通信用240V直流系统配电设备.

[3]YD/T 2378-2011，通信用240V直流供电系统.