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专利名称：可补偿正负极对地电压偏移的直流绝缘监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种可补偿正负极对地电压偏移的直流绝缘监测系统，属于直流 IT系统绝缘监测领域。
背景技术：
发电厂和变电站的直流系统为控制、保护、信号以及自动装置提供电源，为了保证供电的连续性和可靠性，直流系统一般设计为不接地系统，即IT系统。根据电力工程直流系统设计要求，需要对直流IT系统进行绝缘监测。目前大多数绝缘监测装置是通过平衡桥与不平衡桥相结合的方法进行绝缘监测。 通过切换不平衡电桥，测量在不平衡桥处于不同状态时正负极对地的电压值，利用测量得到的正负极对地电压值计算正负母线绝缘电阻。直流绝缘监测装置的引入，会引起直流母线正极对地电压和直流母线负极对地电压的不平衡，即母线对地电压偏移。近几年来从发电厂和变电站反馈的事故信息及其分析中，可以知道，母线对地电压的偏移可能弓丨起继电保护误动。下面对因母线对地电压偏移而引起的继电保护误动进行详细说明。如图1所示，KM+、KM_分别表示直流母线正极和负极，R+、R_分别表示母线正极KM+ 和负极KM-对地的绝缘电阻，C+、C-分别表示母线正极KM+和负极KM-与地之间的分布电容。Rl R4、K1、K2为绝缘监测装置的内置电路。其中R1连接到正极和地之间，R2连接到负极和地之间，且Rl = R2，我们一般称之为平衡桥；R3通过开关K2连接至负极和地之间， R4通过开关Kl连接至正极和地之间，通过改变ΚΙ、K2的开关状态决定R3、R4是否与母线连接，我们一般称之为不平衡桥。KJ为电力系统保护触点，其与继电器的线圈KM串接，当电力系统发生故障需要出口继电器动作时，电力系统保护装置就会将KJ闭合，继电器线圈KM 得电动作；KJ 一般处于继电保护室内，KM —般处于室外，所以，a点与b点之间的线路较长且大部分处于环境较恶劣的室外，容易发生一点直接接地即继电器线圈KM正极单点接地。 根据国家电网的反事故措施要求，继电器的动作电压Ud—般为额定直流电源电压的55% 70%。绝缘监测装置平衡桥的引入，是为了保证直流系统的正极对地电压和负极对地电压的平衡。但是，在直流系统内，由于天气原因或其它原因，经常发生两极对地绝缘电阻有较大差异的情况，即R+ >> R-或R- >> R+。在这种情况下，就会产生直流系统正极对地电压和负极对地电压的偏移。设直流母线负极对地电压U_与直流母线正极对地U+的比值为K，则有
T, U R2//RK = — = ~-L 」 U+ R1//R+以 Rl = R2 = 30k Ω 例算，当 R- >> R+，如 R- = 600k Ω , R+ = IOOkQ 时，则有
「 η T, 30//600 , 。 55%K =- 1.238 >-
30//10045%[0012]艮PU_ >55% XUn此时，若在继电保护线路上a点与b点之间发生直接接地，继电器线圈KM两端电压Ukm即为负极对地电压，即UKM = U_ > Ud可以看出，继电器线圈KM两端电压大于继电器的动作电压Ud，此时就可能发生继电保护误动。

实用新型内容本实用新型的目的是提供一种直流绝缘监测装置，该装置在进行绝缘监测时，可补偿由于两极绝缘下降或单极绝缘下降引起的直流母线正负极对地电压偏移，解除由于出口继电器线圈正极单点接地引起的继电保护误动的隐患，从而有效克服由于正负极对地电压偏移引起的继电保护误动。本实用新型的技术解决方案为一种可补偿正负极对地电压偏移的直流绝缘监测装置，其特征在于包括平衡电桥电路、不平衡电桥电路和补偿电桥电路三部分，其中所述的补偿电桥电路根据直流系统正负极对地电压的偏移状况，向直流母线负极对地或直流母线正极对地投入电阻，以使直流母线正极对地电压和直流母线负极对地电压基本一致或达到直流系统安全运行条件。进一步地所述的补偿电桥电路由连接到直流母线正极和地之间的补偿电阻、正极对地补偿电阻的切换开关、连接到直流母线负极和地之间的补偿电阻、负极对地补偿电阻的切换开关组成。所述的连接到直流母线正极和地之间的补偿电阻是可控的、可变的；所述的连接到直流母线负极和地之间的补偿电阻是可控的、可变的。所述的补偿电桥电路仅由连接到直流母线正极和地之间的补偿电阻、正极对地补偿电阻的切换开关组成，或仅由连接到直流母线负极和地之间的补偿电阻、负极对地补偿电阻的切换开关组成。所述的平衡电桥电路由连接到直流母线正极和地之间的平衡电阻、连接到直流母线负极和地之间的平衡电阻组成。所述的连接到正极和地之间的平衡电阻的阻值与所述的连接到负极和地之间的平衡电阻的阻值相等。所述的不平衡电桥电路由连接到直流母线正极和地之间的不平衡电阻、正极对地不平衡电阻的切换开关、连接到直流母线负极和地之间的不平衡电阻、负极对地不平衡电阻的切换开关组成。所述的不平衡电桥电路仅包含连接到直流母线正极和地之间的不平衡电阻、正极对地不平衡电阻的切换开关，或仅包含连接到直流母线负极和地之间的不平衡电阻、负极对地不平衡电阻的切换开关。本实用新型采用上述技术进行直流绝缘监测，当直流母线对地电压产生偏移时，可通过补偿电桥电路对偏移电压进行补偿，使直流系统正负极对地电压处于平衡状态，从而避免了出口继电器正极单点接地引起的继电保护误动问题。

图1是目前的绝缘监测电桥电路及直流系统原理图。图2是本实用新型的技术原理框图。图3是本实用新型的实施例1的原理图，图中示出的补偿电桥电路仅在负极和地之间连接补偿电阻。图4是本实用新型的实施例2的原理图，图中示出的补偿电桥电路仅在正极和地之间连接补偿电阻。图5是本实用新型的实施例3的原理图，图中示出的补偿电桥电路含有正极与地之间的补偿电阻和负极与地之间的补偿电阻。图6是本实用新型实施例1 3的补偿电桥电路电阻的实施实例a，图中示出的补偿电桥电阻是多个电阻的串联。图7是本实用新型实施例1 3的补偿电桥电路电阻的实施实例b，图中示出的补偿电桥电阻是多个电阻的并联。
具体实施方式
本实用新型涉及直流绝缘监测系统。图2为本实用新型的技术原理图。图中显示了一种可克服直流母线对地电压偏移的直流绝缘监测系统，包括平衡电桥电路1、不平衡电桥电路2、补偿电桥电路3。其中平衡电桥电路1与直流母线的正极和负极、地相连。不平衡电桥电路2与直流母线的正极和负极、地相连，也可仅与直流母线正极和地相连，或仅与直流母线负极和地相连。补偿电桥电路3与直流母线的正极和负极、地相连，也可仅与直流母线正极和地相连，或仅与直流母线负极和地相连。补偿电桥电路3根据直流系统正负极对地电压的偏移状况，向直流母线负极对地或直流母线正极对地投入电阻，以使直流母线正极对地电压和直流母线负极对地电压基本一致或达到直流系统安全运行条件。图3为本实用新型的实施例1的原理图，图中示出的补偿电桥电路仅在负极和地之间连接补偿电阻。该实施实例包括平衡电桥电路11、不平衡电桥电路12、补偿电桥电路 13。其中平衡电桥电路11由平衡电阻Rl、R2组成，Rl连接正极和地，R2连接负极和地， 且R1 = & = Rp(Rp为某一具体值)。不平衡电路12由不平衡电阻R3、R4及开关ΚΙ、K2组成，开关Kl和电阻R4串联后接在正极和地之间；开关K2和电阻R3串联后接在负极和地之间。补偿电桥电路13由补偿电阻R5和开关K3组成，补偿电阻R5和开关K3串联后接在负
极和地之间。补偿电阻R5是可调的、可变的。补偿电阻R5的取值按下式确定
权利要求1.一种可补偿正负极对地电压偏移的直流绝缘监测装置，其特征在于 包括平衡电桥电路、不平衡电桥电路和补偿电桥电路三部分，其中所述的补偿电桥电路根据直流系统正负极对地电压的偏移状况，向直流母线负极对地或直流母线正极对地投入电阻，以使直流母线正极对地电压和直流母线负极对地电压基本一致或达到直流系统安全运行条件。
2.如权利要求1所述的可补偿正负极对地电压偏移的直流绝缘监测装置，其特征是 所述的补偿电桥电路由连接到直流母线正极和地之间的补偿电阻、正极对地补偿电阻的切换开关、连接到直流母线负极和地之间的补偿电阻、负极对地补偿电阻的切换开关组成；所述的连接到直流母线正极和地之间的补偿电阻是可控的、可变的；所述的连接到直流母线负极和地之间的补偿电阻是可控的、可变的。
3.如权利要求1所述的可补偿正负极对地电压偏移的直流绝缘监测装置，其特征是 所述的补偿电桥电路仅由连接到直流母线正极和地之间的补偿电阻、正极对地补偿电阻的切换开关组成，或仅由连接到直流母线负极和地之间的补偿电阻、负极对地补偿电阻的切换开关组成。
4.如权利要求1所述的可补偿正负极对地电压偏移的直流绝缘监测装置，其特征是 所述的平衡电桥电路由连接到直流母线正极和地之间的平衡电阻、连接到直流母线负极和地之间的平衡电阻组成。
5.如权利要求4所述的可补偿正负极对地电压偏移的直流绝缘监测装置，其特征是 所述的连接到正极和地之间的平衡电阻的阻值与所述的连接到负极和地之间的平衡电阻的阻值相等。
6.如权利要求1所述的可补偿正负极对地电压偏移的直流绝缘监测装置，其特征是 所述的不平衡电桥电路由连接到直流母线正极和地之间的不平衡电阻、正极对地不平衡电阻的切换开关、连接到直流母线负极和地之间的不平衡电阻、负极对地不平衡电阻的切换开关组成。
7.如权利要求1所述的可补偿正负极对地电压偏移的直流绝缘监测装置，其特征是 所述的不平衡电桥电路仅包含连接到直流母线正极和地之间的不平衡电阻、正极对地不平衡电阻的切换开关，或仅包含连接到直流母线负极和地之间的不平衡电阻、负极对地不平衡电阻的切换开关。
专利摘要本实用新型涉及可补偿正负极对地电压偏移的直流绝缘监测装置，其装置包括平衡电桥电路、不平衡电桥电路和补偿电桥电路三部分，其中补偿电桥电路根据直流系统正负极对地电压的偏移状况，向直流母线负极对地或直流母线正极对地投入电阻，以使直流母线正极对地电压和直流母线负极对地电压基本一致或达到直流系统安全运行条件。当直流母线对地电压产生偏移时，本实用新型可通过补偿电桥电路对偏移电压进行补偿，使直流系统正负极对地电压处于平衡状态，从而避免了出口继电器正极单点接地引起的继电保护误动问题。
文档编号G01R27/18GK202330561SQ20112037745
公开日2012年7月11日 申请日期2011年9月30日 优先权日2011年9月30日
发明者南寅, 杨忠亮, 王超, 王雪楠 申请人:首瑞(北京)投资管理集团有限公司